Ce travail de recherche traite un problème qui joue un rôle très important pour le succès desprogrammes de fabrication : le tolérancement tridimensionnel, essentiel pour définir la géométried'une pièce mécanique assurant sa meilleure fonctionnalité dans un assemblage avec uneprécision optimale.Une méthode des chaînes de cotes angulaires tridimensionnelles a été développée. Cette méthodepermet d'une part l'optimisation du calcul des dispersions angulaires tridimensionnelles etd'autre part de valider la gamme de fabrication par la vérification du respect des tolérancesimposées par le bureau d'études en tenant compte des précisions des procédés utilisés.Cette étude est basée sur l'analyse de deux fonctions paramétrées qui sont étudiées pourdéterminer le défaut fabriqué : le défaut angulaire et la longueur projetée. Le défaut angulairereprésente le cumul des défauts angulaires générés par le processus de fabrication de la pièce. Lesdéfauts angulaires sont déterminés en fonction de la précision des machines outils. La longueurprojetée de la surface tolérancée est une caractéristique qui dépend uniquement de la forme de lasurface.Ensuite, à partir de ces deux fonctions paramétrées, le défaut fabriqué est déterminé puiscomparé avec la condition fonctionnelle afin de vérifier si la gamme choisie permet en fin duprocessus de fabrication de donner une pièce conforme.

Ce travail de recherche traite un problème qui joue un rôle très important pour le succès desprogrammes de fabrication : le tolérancement tridimensionnel, essentiel pour définir la géométried'une pièce mécanique assurant sa meilleure fonctionnalité dans un assemblage avec uneprécision optimale.Une méthode des chaînes de cotes angulaires tridimensionnelles a été développée. Cette méthodepermet d’une part l’optimisation du calcul des dispersions angulaires tridimensionnelles etd’autre part de valider la gamme de fabrication par la vérification du respect des tolérancesimposées par le bureau d’études en tenant compte des précisions des procédés utilisés.Cette étude est basée sur l’analyse de deux fonctions paramétrées qui sont étudiées pourdéterminer le défaut fabriqué : le défaut angulaire et la longueur projetée. Le défaut angulairereprésente le cumul des défauts angulaires générés par le processus de fabrication de la pièce. Lesdéfauts angulaires sont déterminés en fonction de la précision des machines outils. La longueurprojetée de la surface tolérancée est une caractéristique qui dépend uniquement de la forme de lasurface.Ensuite, à partir de ces deux fonctions paramétrées, le défaut fabriqué est déterminé puiscomparé avec la condition fonctionnelle afin de vérifier si la gamme choisie permet en fin duprocessus de fabrication de donner une pièce conforme. / To verify the capacity of a manufacturing process to make the corresponding parts it is necessaryto simulate the defects that it generates and to analyze the correspondence of produced parts withthe functional tolerances. In order to check the capability of a manufacturing process to carry outsuitable parts, it is necessary to analyze each functional tolerance.The main objective of our work is to define a methodology of tolerancing analysis. Thedeveloped method allows to determine the manufacturing tolerances in the case of angular chainsof dimensions and to check its correspondence with the functional tolerances.The objective of this work is to analyze two parameterized functions: the angular defect and theprojected length of the toleranced surface. The angular defect represents the angular defectgenerated by the manufacturing process. It is determined according to the machine toolsprecision. We consider only the geometrical defects, making the assumption that the form defectsare negligible. The projected length of toleranced surface is a characteristic which depends onlyon the form of surface.The manufactured defect is determined from these two parameterized functions. Then it will becompared with the functional condition in order to check if the selected machining range allows,at end of the manufacturing process, to give a suitable part.

Plusieurs raisons conduisent aujourd'hui à la nécessité de concevoir une pièce «fabricable» avec le moins de modification et le plus rapidement possible. Nous pouvons citer l'évolution et la mondialisation du marché, la réduction de la taille des séries et des délais de conception comme de réalisation, le fait que le coût d'un produit soit engagé à 80 % au niveau de la conception. C'est dans ce cadre qu'interviennent les outils et les méthodes de l'ingénierie intégrée. Les travaux de cette thèse se positionnent plus précisément au niveau de la formalisation et de l'exploitation des liens qui existent entre le produit et le processus de fabrication. Une démarche a été définie afin d'encadrer la conception progressive de la pièce et de son processus de fabrication. Un outil venant en support à cette démarche a été spécifié. Deux pistes ont été abordées lors du développement de l'outil pour la façon de représenter et d'exploiter les connaissances : un premier formalisme utilisant une ontologie associée à un traitement par classification ou bien un second formalisme basé sur une représentation arborescente des processus de fabrication associée à un traitement par élagage. Cette dernière représentation est nommée « schéma de processus de fabrication ». Un cas d'étude est présenté afin de valider la démarche proposée en utilisant l'outil support. Ces travaux ont été appliqués à la forge en tenant compte des spécificités de ce domaine de fabrication (notamment la nécessité d'une considération plus globale de la pièce par rapport à l'usinage)

La déformation en traitement thermique est associée à des mécanismes complexes du fait de l'interaction d'un grand nombre de paramètres technologiques et physiques. Dans ce contexte, la méthode développée dans ces travaux de thèse définit un cadre générique pour étudier l'influence de ces paramètres sur la déformation d'un produit. Cette méthode comporte trois facettes d'intérêt. La première est la qualification de la déformation au moyen de signatures géométriques 3D significatives, choisies pour leur réalité physique : les phénomènes de déformations. Ceux-ci sont ensuite quantifiés et leur pertinence est évaluée par un indicateur de niveau de confiance. La deuxième facette de la méthode est la possibilité de confronter directement les résultats expérimentaux et ceux issus de la simulation numérique. La prédiction de la déformation est ainsi vérifiée en comparant les amplitudes des signatures géométriques. La troisième et dernière facette est la compréhension des mécanismes de la déformation. Elle s'effectue par le suivi des amplitudes des phénomènes de déformations en fonction des effets thermiques, métallurgiques et mécaniques survenant lors du traitement thermique. Appliquée à l'éprouvette croissant, la méthode a permis d'illustrer l'influence de deux paramètres sur la déformation : la nuance d'acier et le milieu de trempe. Pour cela, les phénomènes de déformations ont été séparés en deux catégories : la première correspond à la variation homogène des dimensions dues aux effets thermomécaniques, la seconde, à la partie hétérogène due aux effets métallurgiques et mécaniques. L'application de la méthode à un cas issu de la simulation numérique 3D a révélé la prédiction satisfaisante des signatures géométriques, y compris celles locales. Les investigations numériques ont permis d'appréhender les mécanismes de la déformation du croissant et de mettre en évidence la forte sensibilité de certains phénomènes de déformations face à la variation des paramètres expérimentaux, utilisés comme données initiales dans les simulations.

RESUME: La production industrielle de bien manufacturés permet, par une organisation et des actions adaptées, de toucher directement la qualité de milliers de produits. Cette thèse s'inscrit dans la logique d'amélioration de la qualité, par des actions sur les moyens de production. Elle est appliquée aux fabrications de circuits intégrés. Ces industries sont contraintes par un constant renouvellement des produits, des fortes rentabilités sur de très courtes périodes, une nécessité de produire en qualité et une exigence de rentabilité des moyens de recherche et production. Elles sont donc confrontées à des cycles d'apprentissage et de maîtrise de leurs moyens de production très courts, tout en maximisant la rentabilité. La recherche de la qualité est une priorité stratégique de ce secteur. Elle ne peut donc pas être uniquement décrétée, mais doit être opérationnelle et doit tenir compte des contraintes du domaine. Nous proposons pour cela un modèle en entreprise permettant de qualifier et d'améliorer les moyens de production de manière opérationnelle, dynamique tout en supportant les connaissances métier. Ce modèle est construit en intégrant les résultats de nos deux cas d'étude industriels. Cette thèse débute par une présentation du process control et de la problématique qui lui est associée. Le deuxième chapitre traite de la gestion des risques opérationnels. Le troisième traite de la mise sous contrôle des moyens généraux. Le modèle en entreprise est alors construit, au quatrième chapitre, en consolidant les résultats obtenus. L'application à d'autres horizons industriels clôture notre proposition.

Afin d’assurer la fabrication de produits conformes et à faible coût dans les industries, la maîtrise des procédés de fabrication est devenue un enjeu majeur. Les systèmes d'information dans les industries sont assez complexes et les besoins métier évoluent en permanence, rendant ainsi difficile la recherche des ressources qui fournissent les informations manufacturières pour le contrôle de procédés industriels. De plus, l’utilisation de plateformes logicielles commerciales dans les industries pour le traitement des données ne facilite pas l’accès à l’information produite car ces plateformes ne permettent pas la gestion sémantique de l’information. Cette thèse défend l’idée qu’il faut réduire la distance entre les ressources disponibles et les besoins métier des experts qui assurent le contrôle de processus industriels. L’approche S3 est proposée pour permettre à la fois la description et la recherche de ces ressources. S3 repose sur deux stratégies de recherche complémentaires: une stratégie ascendante permettant la création de descripteurs sémantiques de ressources, et une stratégie descendante permettant la capture des besoins métier dans des patterns de recherche. Deux structures sémantiques sont proposées pour supporter les mécanismes de description et de recherche: une ontologie « manufacturing process » et un dictionnaire « process control ». Chaque stratégie de recherche, appuyée par les structures sémantiques apporte un niveau de description différent et permet l’alignement de différents types de connaissances métier. Cette approche a été expérimentée au sein de l’entreprise STMicroelectronics et a révélé des résultats prometteurs. / In order to ensure the manufacturing of conforming products with the least waste, the manufacturing process control has ever more become a major issue in industries nowadays. The complexity of the information systems in industries and the permanent evolution of the business needs make difficult the retrieval of the resources that provide manufacturing information related to the process control. In addition, the use of commercial software platforms in industries for the processing of data, does not facilitate the access to the information produced, because these platforms do not support the semantic management of information.This thesis argues the need to reduce the distance between the used resources in industries and the business needs of the experts that ensure the control of the manufacturing processes.The S3 approach is proposed to support the control of the manufacturing processes through an original resource management system. This system is intended for both resource description and retrieval. The S3 approach relies on two complementary retrieval strategies: a bottom-up strategy enabling the creation of semantic descriptors of resources, and a top-down strategy enabling the capture of business needs in search patterns. Two semantic structures are proposed to support the resource description and retrieval mechanisms: a manufacturing process ontology and a process control dictionary. Basing on these semantic structures, each retrieval strategy provides different levels of description to the resources, and enables the alignment of different types of business knowledge. The experimentation of the approach within STMicroelectronics showed promising results.

Les approches conventionnelles pour la génération de processus de fabrication sont inefficaces pour gérer la complexité induite par la variété des produits et la dynamique de fabrication. La génération des processus de fabrication reconfigurables (RPP) est une nouvelle méthode de CAPP qui vise à générer des processus de fabrication pour une famille de produits / pièces. Cette thèse vise à apporter une contribution majeure aux modèles de représentation et aux méthodes de génération permettant la génération des processus de fabrication reconfigurables à deux niveaux de granularité : famille de produits et famille de pièces. Les approches proposées pour le RPP sont compatibles avec une extension du concept de famille de produits / pièces qui est défini en utilisant le concept de domaine. Un modèle pour une variété fonctionnelle de produit / pièce basé sur des entités est développé afin de représenter les informations nécessaires à la gestion des processus reconfigurables en utilisant des techniques modulaires. Des modèles mathématiques et des modèles de représentation sont proposés pour décrire le processus de fabrication reconfigurable à deux niveaux de granularité. Sur la base des modèles de représentation, les méthodes de génération et les algorithmes sont ensuite détaillés dans ce cadre. En outre, un cadre global est proposé pour décrire comment les modèles et les méthodes proposés collaborent pour gérer la variété de produit / pièce et la dynamique de fabrication. Pour illustrer la faisabilité des modèles et méthodes proposés, deux familles de pompes (l’une à engrenage et l’autre à huile) sont utilisées à titre d'exemples illustratifs tout au long de ce mémoire de thèse. / Conventional manufacturing process planning approaches are inefficient to handle the process planning complexity induced by product variety and manufacturing dynamics. Reconfigurable process planning (RPP) is an emerging CAPP approach targeting to the generation of process plans for a product/part family. This thesis aims to give major contributions to the representation models and generation methods to support reconfigurable process planning at two granularity levels: product family and part family. The proposed approaches for RPP are compatible with an extended concept of product/part family which is defined by using the concept of “domain”. A feature-based product/part variety model is developed to represent the required information for RPP by using modular and platform-based techniques. Mathematical models and graph-based representation models are proposed to describe the reconfigurable process plan at two granularity levels. Based on the representation models, the generation methods and algorithms are then developed for RPP. In addition, a global framework is proposed to describe how the proposed RPP models and methods work together to handle the product/part variety and manufacturing dynamics. To test the feasibility of the proposed models and methods, a gear pump family and an oil pump body family are used as illustrative examples throughout this thesis.