Dans cette thèse, nous proposons de développer des politiques de remplacement préventif pour des systèmes multi-composants. Ces systèmes sont composés de plusieurs composants selon une configuration bien déterminée et dont l’état se dégrade d’une manière aléatoire. Les politiques de remplacement définissent les actions à entreprendre en fonction de l'état du système ou de ses composants et ont pour objectif de retarder l'apparition des pannes et de prolonger la durée de vie du système. Sur le plan théorique, la généralisation des modèles de remplacement des systèmes mono-composants à des systèmes multi-composants n'est pas évidente. La difficulté réside essentiellement dans l’existence d’interaction ou de dépendance entre les différents composants du système. Nous nous sommes concentrés dans cette thèse sur les dépendances stochastique et économique entre les composants. Pour la dépendance stochastique, la propagation de la panne a été modélisée par l’effet domino pour un système parallèle à deux composants. Nous avons proposé deux politiques de remplacement de type Age. Dans la première politique, nous avons supposé que la structure des coûts est constante alors que dans la deuxième politique cette hypothèse a été modifiée en prenant une structure de coûts variable. Nous avons aussi proposé dans le cadre de la dépendance stochastique un modèle de remplacement bi-objectif qui optimise à la fois le coût espéré du remplacement et la disponibilité du système. Pour la dépendance économique, nous avons proposé une politique de remplacement basée sur le comptage des pannes pour un système parallèle et nous l’avons intégrée dans un modèle d’allocation de la redondance d’un système série-parallèle. Le modèle mathématique a été résolu par une approche heuristique basée sur l’algorithme du recuit simulé. / The aim of this thesis is to develop preventive replacement policies for multi-component systems. Systems are composed of several components connected under a known configuration and subject to random failures. Each replacement policy defines the actions to be taken according to the state of the system or its components and it is intended to delay the occurrence of failures and extend the lifetime of the system. From the theoretical point of view, the extension of replacement models from single-component systems to multi-component systems is not obvious. The difficulty is due primarily to the interaction or dependence between the different components of the system. In this thesis the focus has been put on the stochastic and economic dependencies between components. For stochastic dependence the propagation of the failure is modeled by the domino effect for a two-component parallel system, and two age replacement policies are investigated. In the first policy, we assumed that the cost structure is constant whereas in the second policy a variable cost structure is assumed. We proposed also a bi-objective replacement model that optimizes both expected replacement cost rate and system availability. For economic dependence, we proposed a failure counting replacement policy for a parallel system and we integrated it in a redundancy allocation model for a serie-parallel system. The mathematical model has been built taking account of this policy and Simulated Annealing algorithm has been used as resolution approach.

Dans l'industrie, la fabrication de pièces en métallurgie des poudres implique typiquement le pressage à froid d'une poudre métallique dans un outillage spécialement conçu permettant de produire un comprimé ayant la forme de la pièce désirée. Par la suite, ce comprimé est fritte à température élevée afin de souder, par diffusion moléculaire, les particules entre elles, et ainsi, obtenir une pièce résistante aux efforts. Cette technique permet une production à cadence élevée et à faible coût de pièces assez petites et parfois très complexes comprenant des engrenages, des cannelures et plusieurs autres geometries souvent infaisables ou difficiles à réaliser autrement. En raison de leur légèreté et des températures de frittage plus basses, les alliages d'aluminium sont régulièrement employés malgré la présence de certains problèmes de gommage et de coincement des outils ainsi qu'un coût plus élevé de la poudre d'aluminium. Ce projet vise donc à étudier et à améliorer la production par métallurgie des poudres de pièces en alliage d'aluminium. Il se divise en deux principaux volets. Le premier volet porte sur le pressage à froid et plus particulièrement sur l'amélioration des techniques de remplissage et de pressage de la poudre d'aluminium allié alors que le second volet étudie certaines techniques de pressage à chaud. Dans le premier volet, différentes façons d'améliorer le remplissage des cavités avec de la poudre d'aluminium ont été expérimentées, notamment en regard de plusieurs paramètres. Au pressage, les phénomènes de friction et de gommage ont été étudiés puis la cinématique des outils a été analysée afin de réduire les risques de fissuration des comprimés. Dans l'industrie, l'opération de frittage contribue significativement aux coûts de fabrication des pièces. Le second volet du pressage à chaud visait donc à éliminer partiellement ou totalement ce frittage tout en augmentant la densité et la résistance des pièces. Pour ce faire, deux méthodes ont été proposées et expérimentées: (1) le forgeage de pièces préalablement pressées et frittées plus ou moins légèrement, et (2), une nouvelle méthode de pressage de poudres à température élevée ne nécessitant pas de frittage.

Cette thèse développe des modèles d'évaluation de performance d'une ligne de production composée de machines non fiables sujettes à plusieurs modes de défaillances, ou pouvant opérer en fonctionnement dégradé. Ces machines sont dites multi-états et sont séparées par de stocks intermédiaires de capacités finies. On considère que le fonctionnement dégradé affecte uniquement le taux de production nominal des machines de la ligne et non la qualité des pièces produites. Un modèle continu est utilisé pour décrire le débit d'une machine et le niveau d'un stock. Chaque mode de défaillance est caractérisé par ses propres temps de bon fonctionnement et de réparation. Ces temps sont considérés comme des variables aléatoires exponentiellement distribuées. Les modèles proposés permettent l'évaluation de performances de longues lignes de production en procédant par agrégation de machines. Cette technique consiste à évaluer les paramètres d'une machine équivalente pouvant se substituer à un ensemble constitué d'un stock et des deux machines qui l'encadrent. Ainsi, une machine équivalente à la ligne complète est évaluée de proche en proche. Afin de valider les modèles proposés, les résultats analytiques obtenus sont comparés avec des résultats de simulation. Pour cela, nous avons développé un outil de simulation appelé « ProdLineSim ». Dans le cas de machines sujettes à plusieurs modes de défaillances, les résultats de simulation ont montré qu'en tenant compte de manière explicite des différents modes de défaillances de chaque machine, la méthode proposée permet une évaluation de performance plus précise qu'en ne considérant, pour chaque machine, qu'un seul mode de défaillance. Dans le cas de machines pouvant opérer en fonctionnement dégradé, les résultats de simulation ont aussi montré qu'en tenant compte de manière explicite de ce fonctionnement dégradé, la méthode proposée permet une évaluation de performance plus précise.