L'objectif de cette thèse est l'étude de la synthèse de plans dans un contexte multi-agent. La problèmatique principale est de comprendre les mécanismes qui permettent à une société d'agents autonomes de construire collectivement un plan global. Contrairement aux approches classiques dans lesquelles la planification n'est qu'un outil parmi d'autres pour définir les activités des agents et la coordination une «surcouche» nécessaire à leur synchronisation, la contribution de nos travaux repose sur la conception d'un modèle de planification entièrement distribué dans lequel les agents raisonnent conjointement sur leurs activités respectives pour atteindre un but commun prédéfini en intégrant leurs compétences hétérogènes ainsi que leurs croyances partielles sur le monde. Dans cette perspective, nous proposons de considérer la synthèse de plans comme un raisonnement collectif et révisable fondé sur l'échange entre les agents de conjectures, i.e., des plans qui peuvent être exécutés si certaines conditions sont vérifiées et de réfutations, i.e., des objections quant à la réalisation du plan. Les intéractions entre agents peuvent se définir comme un processus dialectique d'investigation dans lequel les agents proposent leurs compétences pour démonter la validité de certaines hypothèses, réfuter les conjectures non réalisables, réparer lorsque cela est possible les conjectures précédemment réfutées et ainsi élaborer pas à pas un plan solution.

Permettre à plusieurs agents de planifier et de coordonner leurs activités de manière distribuée tel est l'objectif des travaux présentés dans ce mémoire. L'approche proposée s'appuie sur des opérateurs de composition de plans. Afin de gérer au mieux les interactions entre différents agents, leurs plans sont produits par IxTeT, un système de planification permettant la prise en compte de contraintes temporelles numériques et gérant le parallélisme des tâches ainsi que le partage de ressources. Les deux premiers chapitres décrivent le formalisme logique utilisé par IxTeT ainsi que le fonctionnement du planificateur lui-même et les améliorations qu'il est possible d'y apporter. Le troisième chapitre détaille alors formellement les méthodes et algorithmes permettant de réaliser des opérateurs de composition de plans: union de plans, insertion de nouveaux buts dans un plan existant. On y démontre leurs limites théoriques. Le quatrième chapitre décrit la mise en œuvre de ces opérateurs en exhibant des algorithmes tant pour améliorer les performances de la planification incrémentale mono-agent que pour réaliser un système distribué de planification multi-agents. Dans ce système, un plan global est élaboré par composition successive de plans individuels. Ce plan global reste implicite et n'est donc jamais centralisé. On présente ensuite les problèmes spécifiques rencontrés lorsque planification et exécution sont réalisées simultanément. Ces problèmes ouverts sont cruciaux dans un contexte multi-agents. Le document se termine par une illustration et une évaluation sur des exemples appliqués au domaine multi-robots permettant d'apprécier les avantages mais aussi les limites de l'utilisation de ces opérateurs de composition de plans et par une comparaison avec un autre système de planification distribuée.

Les travaux de cette thèse visent à mettre en place une gestion prédictive sous incertitudes de la ressource en eau pour les réseaux de voies navigables. L'objectif est de proposer un plan de gestion de l'eau pour optimiser les conditions de navigation de l'ensemble du réseau supervisé sur un horizon spécifié. La solution attendue doit rendre le réseau résilient aux effets probables du changement climatique et aux évolutions du trafic fluvial. Dans un premier temps, une modélisation générique d'une ressource distribuée sur un réseau est proposée. Celle-ci, basée sur les processus décisionnels markoviens, prend en compte les nombreuses incertitudes affectant les réseaux considérés. L'objectif de cette modélisation est de couvrir l'ensemble des cas possibles, prévus ou non, afin d'avoir une gestion résiliente de ces réseaux. La seconde contribution consiste en une distribution du modèle sur plusieurs agents afin de permettre son passage à l'échelle. Ceci consiste en une répartition des capacités de contrôle du réseau entre les agents. Chaque agent ne possède ainsi qu'une connaissance locale du réseau supervisé. De ce fait, les agents ont besoin de se cordonner pour proposer une gestion efficace du réseau. Une résolution itérative avec échanges de plans temporaires de chaque agent est utilisée pour l'obtention de politiques de gestion locales à chaque agent. Finalement, des expérimentations ont été réalisées sur des réseaux réels de voies navigables françaises pour observer la qualité des solutions produites. Plusieurs scénarios climatiques différents ont été simulés pour tester la résilience des politiques produites. / The work of this thesis aims to introduce and implement a predictive management under uncertainties of the water resource for inland waterway networks. The objective is to provide a water management plan to optimize the navigation conditions of the entire supervised network over a specified horizon. The expected solution must render the network resilient to probable effects of the climate change and changes in waterway traffic. Firstly, a generic modeling of a resource distributed on a network is proposed. This modeling, based on Markovian Decision Processes, takes into account the numerous uncertainties affecting considered networks. The objective of this modeling is to cover all possible cases, foreseen or not, in order to have a resilient management of those networks. The second contribution consists in a distribution of the model over several agents to facilitate the scaling. This consists of a repartition of the network's control capacities among the agents. Thus, each agent has only local knowledge of the supervised network. As a result, agents require coordination to provide an efficient management of the network. An iterative resolution, with exchanges of temporary plans from each agent, is used to obtain local management policies for each agent. Finally, experiments were carried out on realistic and real networks of the French waterways to observe the quality of the solutions produced. Several different climatic scenarios have been simulated to test the resilience of the produced policies.

Aujourd’hui, la production est souvent multi-site car les entreprises se recentrent sur leurs cœurs de métiers. Dans ce contexte, la gestion des projets est une tâche difficile car il faut prendre en compte la distribution de la décision et l’hétérogénéité qui peut exister entre les différentes applications de production des partenaires. Les Systèmes Multi-Agents, et notamment le modèle SCEP (Superviseur, Client, Environnement, Producteur), apportent une solution satisfaisante au problème de la distribution de la décision, en instaurant une coopération entre des agents responsables de la gestion des projets client et des agents représentant les sites de production distants. Néanmoins, ce modèle présente des limites à cause de sa faible capacité à communiquer et à coopérer avec des modèles et des systèmes de gestion hétérogènes ainsi qu’à sa difficulté à localiser les nouveaux partenaires. Dans ce mémoire, nous proposons une architecture distribuée et interopérable SCEP-SOA intégrant les concepts du modèle SCEP et ceux du modèle SOA (Service Oriented Architecture) qui offre des mécanismes de mise en relation des partenaires et permet des communications entre des systèmes et des applications hétérogènes. Pour garantir la bonne compréhension des informations échangées entre les partenaires, l’architecture SCEP-SOA met en œuvre une stratégie d’interopérabilité sémantique basée sur l’intégration des ontologies. Cette stratégie s’articule autour d’une ontologie globale et commune utilisée pour l’échange des informations, et des mécanismes de correspondances entre cette ontologie globale et les ontologies locales des partenaires. Cette architecture est illustrée sur un cas d’étude où l’on se focalise sur l’interopérabilité entre des applications dédiées à la planification des projets de fabrication multi-sites. / Today, the production is often multi-site because companies focus on their core competencies. In this context, projects’ management is a difficult task because it must take into account the distribution of the decision and the heterogeneity which can exist between the various production applications of the partners. The Multi-agents systems, in particular the SCEP model (Supervisor, Customer, Environment, Producer), offer a satisfactory solution for the decision distribution problem, by establishing a cooperation between agents responsible of the management of the customer projects and agents representing the remote production sites. Nevertheless, this model presents limits because of its weak ability to communicate and to cooperate with heterogeneous models and management systems, as well as in its difficulty to localize new partners. In this dissertation, we propose a distributed and interoperable architecture, SCEP-SOA, which integrates concepts of the SCEP model and SOA (Service Oriented Architecture) which offers mechanisms for putting in relation various partners and allows communication between heterogeneous systems and applications. To insure the good understanding of the information exchanged between the partners, the SCEP-SOA architecture implements a strategy of semantic interoperability based on the integration of ontologies. This strategy is based on the use of a shared global ontology for information exchange, and on mechanisms of mappings between the global ontology and the partners’ local ontologies. This architecture is illustrated by a study case in which we focus on the interoperability between applications dedicated to the planning of manufacturing multi-sites projects