La fabrication de plaquettes de silicium (wafers) est l'un des processus de fabrication le plus complexes qui existe aujourd'hui. Étant donné à la fois le niveau très élevé d'investissements en équipement et la forte concurrence sur le marché, les fabricants de semi-conducteurs cherchent à rentabiliser au maximum les unités de fabrication (fabs) afin d'obtenir à la fois le meilleur niveau d'utilisation des équipements, un bas niveau d'encours et des temps de cycle de plus en plus courts. Avec l'arrivée de la nouvelle génération de wafers de 300mm de diamètre, des contraintes ergonomiques et de productivité imposent l'automatisation de toute la manutention et le transport des lots de production. Le système automatique de transport joue donc désormais un rôle essentiel pour l'amélioration de la productivité de la fab et la réduction des coûts de production. Cependant, les stratégies de pilotage du système de transport ont été relativement peu étudiées dans la littérature et les travaux existant le considèrent comme étant une entité isolée, ignorant ainsi les effets sur la gestion de la production et des équipements. Du fait de la complexité du processus de fabrication, les études proposées dans la littérature ont traditionnellement été réalisées avec de la simulation à événements discrets.L'objectif de cette thèse est de proposer une méthodologie d'analyse et d'optimisation de la gestion du système automatisé de transport des lots, afin d'améliorer les indicateurs clés de la production. Nous proposons d'abord une modélisation hybride de la fab et du processus de fabrication. Pour cela, nous utilisons une méthodologie basée sur l'identification des ''process'' et de leurs interactions, ainsi qu'une représentation en réseaux de Petri colorés temporisés. Cette conceptualisation nous permet de mieux intégrer les différents composants dans un modèle de simulation. Ensuite, plusieurs stratégies pour la gestion du système de transport des lots (i.e. stratégies de dispatching et de positionnement des chariots) sont analysées. Cette étude est réalisée en couplant des techniques classiques de la Recherche Opérationnelle (i.e. programmation mathématique, méthodes heuristiques) avec le modèle de simulation de la fab. Ainsi, la problématique de gestion du système de transport est abordée à partir du niveau tactique à l'aide d'une démarche d'optimisation qui permet de trouver les valeurs optimales des paramètres du modèle de simulation. Ce dernier permet d'étudier le comportement dynamique du système et facilite l'implémentation des règles pour la gestion opérationnelle. La mise en oeuvre de la démarche hybride optimisation-simulation proposée est analysée dans la structure complexe d'une unité de fabrication de wafers de la nouvelle génération de 300~mm de diamètre.

L'objectif de cette étude est de développer des outils informatiques permettant de faciliter la modélisation de phénomènes physiques et de leurs couplages éventuels. Nous partons d'un exemple de résolution de problème multiphysique (le couplage magnétothermique dans un ruban supraconducteur) pour aborder la question de la démarche de modélisation. En particulier nous mettons en avant le besoin systématique de description des propriétés physiques du problème traité. Pour répondre à ce besoin, nous proposons d'utiliser un formalisme générique permettant de décrire les propriétés physiques de tout problème numérique. Pour cela, ce formalisme permet de décrire la structure des propriétés physiques, c'est-à-dire leur modèle de données. Ce formalisme se comporte alors comme un modèle de modèles : c'est un métamodèle. Nous présentons ensuite la structure du métamodèle ainsi que des outils et services qui ont développés autour et qui permettent de gérer les modèles de données et les propriétés physiques. Le métamodèle a été réalisé sous la forme d'un langage informatique orienté objet : le SPML. Nous justifions ce choix et nous détaillons la réalisation des principales fonctionnalités du SPML. Enfin nous présentons l'intégration du métamodèle dans la plate-forme de simulation numérique SALOME et son utilisation pour la résolution d'un problème de magnétostatique simple et un d'un problème d'intéractions fluide-structure.

Cette thèse s'inscrit dans une volonté de fournir une représentation synthétique de ce qu'est une entreprise. La question de recherche centrale est ainsi : « Comment le concept de vision peut-il servir à appréhender le pilotage de l'entreprise et à en donner une représentation globale ? » Pour y répondre nous adoptons une démarche abductive caractérisée par des allers-retours entre littérature et terrain. Notre méthodologie est qualitative. Notre étude empirique est constituée de 65 entretiens semi-directifs centrés avec des dirigeants de 11 grands groupes français. L'analyse de contenu avec constitution d'un dictionnaire des thèmes est retenue pour traiter les données recueillies. Notre travail propose une mise en ordre de la littérature en 4 niveaux successifs et complémentaires (une vision attribut du leader ; une vision partagée voire co-crée par l'organisation ; une vision comme représentation collective et enfin, la gestion de la diversité comme contrepoids au risque d'une focalisation trop importante en direction de la vision poursuivie.) Notre recherche fait également émerger différents profils d'entreprise correspondant à différentes articulations des mécanismes de pilotage (valeurs fondamentales, stratégies, paradigme, etc.) autour de la vision. Ainsi, notre travail met à jour et propose une représentation d'un mode de « pilotage par la vision » où ces mécanismes encadrent la cognition, l'action et les stratégies au sein de l'organisation et les orientent vers l'atteinte de la vision. Plus largement, notre thèse montre que piloter une organisation exige qu'une attention particulière soit portée à 3 points : l'adaptation des actions au contexte dans lequel l'entreprise se trouve, la cohérence des stratégies avec les autres mécanismes de pilotage et le maintien d'une vigilance constante quant au dosage des actions décidées et à leur mise en œuvre. Plus que l'application de « recettes », le pilotage d'une entreprise est ainsi une affaire de « fine tuning ».

Le " transshipment (latéral) d'urgence " au sein des réseaux de distribution consiste à organiser les transferts de stocks entre les détaillants pour faire face aux situations de rupture. Sa mise en œuvre amène à arrêter une stratégie appropriée et à harmoniser ses paramètres avec la politique et paramètres de gestion des stocks, dans l'objectif de garantir un taux de satisfaction des demandes clients au moindre coût. Le présent travail se situe dans ce contexte et s'est focalisé sur l'analyse des apports de la mise en œuvre du transshipment d'urgence dans un système de pilotage de flux tirés par des demandes clients probabilistes, avec des politiques locales de gestion de stock du type (R, s, S). Notre étude a porté sur trois structures différentes de réseau : système de stock à deux échelons et à deux détaillants, avec coût unitaire de transshipment ; système de stock à deux échelons et à détaillants multiples, avec coût fixe de transshipment ; système de stock multi échelons à deux détaillants, avec coût fixe de transshipment. Pour chacune de ces structures, nous avons analysé le comportement du système pour différentes combinaisons des paramètres d'entrée (délais d'approvisionnement, écarts types de la demande et nombre des détaillants) et des paramètres de coût (commande, possession, rupture et transshipment). Nous avons visé à déterminer, sur un horizon fini de périodes, les seuils de stocks (s et S chez les détaillants et chez le centre de distribution) qui minimisent le coût total du système tout en garantissant un taux de service désiré. Dans ce cadre, quatre politiques de transshipment (" tout ou rien ", " complete pooling standard ", " complete pooling plafonné " et " complete pooling conditionné ") ont été explorées. L'étude est d'abord ébauchée selon une approche analytique puis approfondie par l'élaboration et l'expérimentation de modèles dont la résolution est basée sur la simulation-optimisation

Le contrôle hétérarchique des systèmes de production flexibles (FMS) préconise un contrôle peu complexe et hautement réactif supporté par des entités décisionnelles locales (DEs). En dépit d'avancées prometteuses, ces architectures présentent un comportement myope car les DEs ont une visibilité informationnelle limitée sue les autres DEs, ce qui rend difficile la garantie d'une performance globale minimum. Cette thèse se concentre sur les approches permettant de réduire cette myopie. D'abord, une définition et une typologie de cette myopie dans les FMS sont proposées. Ensuite, nous proposons de traiter explicitement le comportement myope avec une architecture semihétérarchique. Dans celle-ci, une entité décisionnelle globale (GDE) traite différents types de décisions myopes à l'aide des différentes techniques d'optimisation basée sur la simulation (SbO). De plus, les SbO peuvent adopter plusieurs rôles, permettant de réduire le comportement myope de plusieurs façons. Il est également possible d'avoir plusieurs niveaux d'autonomie en appliquant différents modes d'interaction. Ainsi, notre approche accepte des configurations dans lesquelles certains comportements myopes sont réduits et d'autres sont acceptés. Notre approche a été instanciée pour contrôler la cellule flexible AIP- PRIMECA de l'Université de Valenciennes. Les résultats des simulations ont montré que l'architecture proposée peut réduire les comportements myopes en établissant un équilibre entre la réactivité et la performance globale. Des expérimentations réelles ont été réalisées sur la cellule AIP-PRIMECA pour des scenarios dynamiques et des résultats prometteurs ont été obtenus.

Cette thèse s'attaque dans une première partie au problème du pilotage automatique des voiliers de compétition en s'appuyant sur la réalité virtuelle qui, via la simulation, permet de s'affranchir de tests en situation réelle généralement coûteux, contraignants et risqués. Une architecture multi-agents est proposée ainsi que sa modélisation en termes de réseaux de Petri. Une deuxième partie est consacrée à la présentation et à l'étude de plusieurs extensions algébriques de ces réseaux dans le but initial de prendre en charge certaines caractéristiques des systèmes à évènements discrets non couvertes par les réseaux places/transitions usuels. Un état de l'art présente différentes approches du problème du pilotage des voiliers et souligne son caractère complexe. Partant du constat que malgré tout, l'homme parvient généralement à faire face à la plupart des situations rencontrées en mer, nous proposons d'asseoir notre système sur une expertise très fine de la pratique du barreur de compétition. Cette dernière permet d'identifier et de caractériser les éléments importants liés à la technique de barre. Nous proposons ensuite une architecture multi-agents dont la partie commande est basée sur trois agents autonomes, asynchrones et concurrents ainsi que sa modélisation par réseaux de Petri synchronisés. Le système est implémenté sous ARéVi, moteur de simulation d'objets actifs et de rendu 3D développé au CERV. L'expérimentation montre que le barreur virtuel ainsi créé assure un niveau de sécurité intéressant pour un coureur au large en réagissant aux sollicitations de son voilier d'une manière proche de celle d'un homme. Le gain en performance semble plus limité du fait, en particulier, des faiblesses du modèle de bateau implémenté mais pourrait s'avérer intéressant sur un voilier réel. Dans la deuxième partie de cette thèse nous proposons différentes extensions algébriques des réseaux de Petri. Nous choisissons tout d'abord d'utiliser un groupe à la place de l'algèbre des places usuelle des réseaux de Petri et d'en priver l'accès à l'élément neutre pour interdire certaines transitions. Ces réseaux, appelés strict-group-nets, étendent en particulier les réseaux de Petri purs si on choisit pour groupe l'ensemble des entiers relatifs. L'adjonction d'arcs dits inconditionnels conduit aux group-nets et permet d'englober également les réseaux impurs. Nous montrons que les problèmes de savoir si les Z-nets et les strict-Z-nets sont bornés et si une place de ces réseaux est bornée sont décidables via la définition d'un arbre proche de celle d'un arbre de couverture. La notion de ressource disparaissant dans ces nouveaux réseaux, plutôt que de choisir une algèbre a priori nous cherchons à caractériser les algèbres permettant de singer le comportement des réseaux de Petri usuels. Cette démarche conduit aux réseaux lexicographiques pour lesquels la notion de ressource reste étrange car on peut consommer indéfiniment strictement. Nous montrons que les réseaux lexicographiques ont la puissance des machines de Turing et que les réseaux lexicographiques bornés sont les réseaux de Petri bornés. Nous démontrons enfin que le problème de la synthèse trouve une réponse polynomiale pour les Z/2Z-nets ainsi que pour les réseaux lexicographiques en termes de meilleure approximation d'un langage régulier donné.

Dans la plupart des entreprises de fabrication mécanique, le réglage des machines-outils est une tâche déléguée au régleur qui cherche à garantir les tolérances. Cela a pour conséquence d'augmenter le temps de réglage pour une qualité qui n'est pas au niveau souhaité. Au cours de ces six dernières années, le laboratoire SYMME a élaboré des méthodes de pilotage (Copilot-Pro®et Pilotage inertiel) pour résoudre le problème de réglage des machines-outils. Fondés sur ces deux méthodes, les travaux présentés en font une synthèse et présentent des nouvelles avancées dans le pilotage de commande numériques afin d'obtenir la meilleure qualité possible quelle que soit la complexité de la pièce. L'apport de ce travail est présenté en cinq chapitres. Le premier chapitre présente le contexte général des travaux de recherche et fait un état de l'art des travaux existants, d'une part sur le pilotage et d'autre part sur la conformité. Le pilotage consiste à réduire la variabilité autour de la cible des produits et la conformité consiste à s'assurer que la dispersion d'une caractéristique est contenue dans l'intervalle de tolérance de celle-ci. Le second chapitre revient sur les méthodes de pilotage qui consistent à établir les relations entre les caractéristiques de la pièce et les correcteurs et propose dessolutions pour améliorer le calcul de la correction en tenant compte à la fois des tolérances et des nombres de points palpés sur les surfaces de la pièce. Le troisième chapitre présente les stratégies de pilotage et met en évidence les limites des méthodes classiques de détection des situations hors contrôle qui sont la carte de contrôle de Shewhart et la carte T² de Hotelling. Le quatrième chapitre fait une synthèse des méthodologies pour faciliter le déploiement des méthodes dans l'industrie. Le cinquième chapitre présente une application expérimentale du pilotage inertiel et un témoignage de l'utilisation du pilotage matriciel dans une entreprise d'horlogerie. Une conclusion rappelle les principaux apports de ce travail.

Dans cette thèse nous avons contribué à la commande floue de deux types de robots mobiles : deux robots de type unicycle (Khepera II et fauteuil roulant). Ensuite, nous avons utilisé une architecture de pilotage réactive permettant d’intégrer la commande floue ainsi qu’un algorithme d’évitement d’obstacles réactif utilisant la théorie de Zones de Déformation Virtuelles (ZDV). Des résultats de simulation et expérimentales ont permis de valider l’approche développée. / In this thesis we contributed on developing a fuzzy control of two types of mobile robots : two unicycle robots (Khepera II and wheelchair). Then, we used a reactive pilotingarchitecture insuring the integration of both the fuzzy controller and an obstacle avoidance algorithm using the deformable virtual zones theory (DVZ). Simulation and experimental results validate the developed approach.

Le contexte dans lequel vivent les organisations évolue. Elles doivent faire face à quatre nouveaux enjeux principaux : l’appartenance à des pôles et réseaux, le centrage sur les connaissances et l’innovation, la responsabilité sociétale et l’intégration de nouveaux comportements au travail. Ces nouveaux enjeux font apparaître de nouvelles parties prenantes des organisations (pouvoirs publics, société, associations, communauté scientifique, entreprises partenaires…) et diversifient leurs attentes (création d’emplois, création de connaissances, protection de l’environnement…). Ainsi, les critères d’évaluation de la performance de ces organisations se multiplient et se diversifient. Les modes de conception et de pilotage existants doivent être adaptés. Ce travail met en œuvre une recherche-action au sein de la plateforme d’imagerie préclinique MIRCen (Molecular Imaging Research Centre) du CEA, appartenant au pôle de compétitivité Medicen Paris Region ainsi qu’à divers réseaux nationaux et internationaux. Il repose sur une démarche valeurs, une approche processus et une vision systémique. Il met en évidence la nécessité de repenser la performance des organisations faisant face à ce nouveau contexte, à travers leur création de valeurs au pluriel (scientifiques, économiques, sociétales, éthiques, environnementales…), de façon à prendre en compte les aspects multi parties prenantes et multicritère. Il propose une démarche intégratrice originale permettant de modéliser cette création de valeurs et d’adopter de nouveaux modes de conception des processus et de pilotage par les valeurs adaptés à ces organisations. Il aboutit à la mise en place d’un outil opérationnel d’aide au pilotage par les valeurs qui intègre ces propositions et qui permet de répondre de façon dynamique à un ensemble d’attentes de parties prenantes, en passant par l’implication de tous les acteurs de l’organisation dans son pilotage. / The context, in which organisations exist, is changing. They need to cope with four main issues: the belonging to clusters and networks, the focus on knowledge and innovation, the social responsibility and the integration of new behaviours at work. These new issues imply new stakeholders of organisations (such as authorities, society, associations, scientific community or business partners) and diversify their expectations (such as jobs creation, knowledge creation or environmental protection). Thus, the criteria which are necessary to evaluate properly the performance of organisations are multiplying and diversifying. Existing design and management ways must be adapted. This work carries out an action-research within the preclinical imaging platform MIRCen (Molecular Imaging Research Centre) of the CEA, which belongs to the Medicen Paris Region cluster and to other national and international networks. It is based on a values-oriented method, a process approach and a systemic view. It gives rise to the necessity of reconsidering the performance of the organisations which face this new context, through the creation of multiple kinds of values (such as scientific, economic, societal, environmental or ethical), in order to consider the multi-stakeholders and multi-criteria aspects. It proposes an original integrative approach, which enables to model this creation of values and to adopt new ways to design processes and to manage by values, suited to these organisations. It leads to the setting up of an operational management support tool, which enables to carry out these propositions and to meet dynamically a group of stakeholders’ expectations, involving the active implication of all actors of the organisation in its management.

Dans la plupart des entreprises de fabrication mécanique, le réglage des machines-outils est une tâche déléguée au régleur qui cherche à garantir les tolérances. Cela a pour conséquence d’augmenter le temps de réglage pour une qualité qui n’est pas au niveau souhaité. Au cours de ces six dernières années, le laboratoire SYMME a élaboré des méthodes de pilotage (Copilot-Pro®et Pilotage inertiel) pour résoudre le problème de réglage des machines-outils. Fondés sur ces deux méthodes, les travaux présentés en font une synthèse et présentent des nouvelles avancées dans le pilotage de commande numériques afin d’obtenir la meilleure qualité possible quelle que soit la complexité de la pièce. L’apport de ce travail est présenté en cinq chapitres. Le premier chapitre présente le contexte général des travaux de recherche et fait un état de l'art des travaux existants, d’une part sur le pilotage et d’autre part sur la conformité. Le pilotage consiste à réduire la variabilité autour de la cible des produits et la conformité consiste à s'assurer que la dispersion d'une caractéristique est contenue dans l'intervalle de tolérance de celle-ci. Le second chapitre revient sur les méthodes de pilotage qui consistent à établir les relations entre les caractéristiques de la pièce et les correcteurs et propose dessolutions pour améliorer le calcul de la correction en tenant compte à la fois des tolérances et des nombres de points palpés sur les surfaces de la pièce. Le troisième chapitre présente les stratégies de pilotage et met en évidence les limites des méthodes classiques de détection des situations hors contrôle qui sont la carte de contrôle de Shewhart et la carte T² de Hotelling. Le quatrième chapitre fait une synthèse des méthodologies pour faciliter le déploiement des méthodes dans l’industrie. Le cinquième chapitre présente une application expérimentale du pilotage inertiel et un témoignage de l'utilisation du pilotage matriciel dans une entreprise d'horlogerie. Une conclusion rappelle les principaux apports de ce travail. / In most mechanical manufacturing companies, setting machine-tools is a task delegated to the setter who seeks to ensure tolerances. This has the consequence of increasing the adjustment time with a quality that is not at the desired level. Over the past six years, the SYMME laboratory has developed steering methods (Copilot -Pro ® and inertial steering) to solve the problem of setting machine tools. Based on these methods, the works presented make a synthesis and presents new advances in steering of digital controls (CNC) to obtain the best quality regardless of the complexity of the part. The contribution of this workis presented in five chapters. The first chapter presents the general context of the research and makes a state of the art of existing works, on the one hand on the steering and on the other hand on the conformity. The steering consists in reducing the variability around the target products and the conformity consists in verifyingthat the dispersion of a characteristic is inside its tolerance interval. The second chapter discusses the methods of steering which consist in establishing the relationship between the characteristics of the workpiece and thetool-offsets and propose solutions to improve the calculation of the correction taking into account both tolerances and number of points probed on the surfaces of the workpiece. The third chapter presents the steering strategies and highlights the limitations of conventional methods for detecting out of control situations which are the Shewhart's control card and the T² Hotelling’s card. The fourth chapter is a synthesis of methodologies to facilitate the deployment of the methods in the industry. The fifth chapter presents an experimental application of inertial steering and a debriefing on the matrix steering used in a watch manufacturer company. Conclusion reiterates the main contributions of this work