Dans ce travail, nous proposons une méthode systématique et facile de mise en œuvre pour la synthèse du contrôle des systèmes à événements discrets. Nous modélisons les systèmes par des modèles RdP saufs. Deux idées distinctes sont utilisées : 1) ajout de places de contrôle pour empêcher l'atteignabilité des états interdits, et 2) ajout de conditions pour les transitions contrôlables. Nous avons alors été confrontés au problème des transitions incontrôlables pour garantir l'optimalité et à la complexité apportée par le nombre des places de contrôles qui peut être très grand. <br />Dans la première idée, nous avons utilisé le théorème introduit par Guia, qui permet de passer d'un ensemble d'états interdits vers un ensemble de contraintes linéaires. Nous avons proposé des méthodes originales de simplification des contraintes. Il est alors possible de réduire le nombre et la borne des contraintes et ainsi de construire un modèle contrôlé simple. Les méthodes de simplification présentées sont applicables sur les RdP saufs. Nous avons déterminé les conditions nécessaires et suffisantes pour avoir un contrôleur maximal permissif. L'avantage principal de ces méthodes de synthèse de contrôleurs est que le modèle RdP contrôlé est très proche du modèle initial. <br />La deuxième idée qui a été utilisée pour la synthèse est l'utilisation des conditions pour le franchissement des transitions contrôlables. Les méthodes qui utilisent cette technique, ont en général besoin d'un calcul long en temps réel. En appliquant notre méthode de simplification, nous arrivons à un contrôleur simple.

Ce travail s'inscrit dans le domaine du diagnostic des systèmes hybrides et est basé sur l'utilisation d'un modèle. Il a pour objectif de diagnostiquer les fautes à partir de la connaissance structurelle, comportementale ou fonctionnelle du système en représentant ces connaissances (modèle du système) séparément de la connaissance sur la tâche de diagnostic. Les systèmes hybrides incluent à la fois des variables continues et discrètes. La dynamique continue est généralement fournie par des équations différentielles et algébriques alors que la partie discrète est modélisée par des automates ou des systèmes à transition. Le formalisme adopté dans ce travail pour modéliser ces systèmes s'appuie sur le modèle " Réseau de Petri Différentiel à Objet " (RdPDO) qui est intégré dans la plate forme de simulation PrODHyS (Process Object Dynamic Hybrid Simulator). Il possède l'avantage de prendre en compte le comportement hybride d'une part, en associant les variables continues aux jetons et d'autre part, en associant un système algébro-différentiel aux places permettant de faire évoluer les variables d'état continues. La méthodologie de diagnostic proposée s'effectue en deux étapes. La première étape consiste à détecter à l'aide d'une classification floue, des fautes qui présentent les mêmes symptômes - à partir d'une connaissance préalable des états de défaillance obtenue par apprentissage - afin de réduire les chemins ou les scénarios à explorer lors de la seconde phase. Cette dernière sert à diagnostiquer la faute parmi celles détectées à l'étape précédente en levant l'ambiguïté. Pour ce faire, deux raisonnements ont été suivis. Le premier, qualifié de raisonnement avant, consiste à former pour chaque faute incriminée, un critère d'écarts entre les mesures effectuées sur le système et celles émanant du modèle avec la faute simulée, sur une fenêtre temporelle et d'isoler ainsi la faute aboutissant au critère le plus faible. Le second raisonnement qualifié de raisonne ment arrière, effectue des calculs similaires mais sur l'évolution temporelle passée du système par une simulation arrière effectuée avec PrODHys, offrant la possibilité supplémentaire par rapport au premier raisonnement de remonter à l'instant de la défaillance. La méthodologie développée est illustrée sur un système hydraulique souvent utilisé comme " benchmark ". Comme nous ne disposons pas d'un système réel, celui-ci est simulé à l'aide d'un modèle de simulation de type RdPDO qui cette fois-ci contient les états de défaillances et des différences (bruits, erreurs de modélisation) par rapport au modèle utilisé pour le diagnostic.

Depuis la fin des années 80, s'exprime dans le monde industriel la nécessité de nouvelles organisations et de réseaux d'entreprises plus propices à une meilleure productivité. Ces nouvelles structures qui sont supposées améliorer la performance industrielle demandent que soient analysées et maîtrisées les relations d'échange interentreprises. En effet, la conception des produits, leur fabrication et leur conditionnement, leur commercialisation et leur distribution sont le fait, non plus d'entreprises isolées et autarciques, mais de réseaux d'entreprises de plus en plus complexes, pouvant prendre de surcroît différentes formes. C'est dans ce contexte, que le concept d'Architecture Industrielle apparaît et se définit comme le regroupement d'entreprises dont les relations ont un caractère durable. Parmi ces différentes architectures, nous nous intéresserons ici à celles qui mettent en relation des donneurs d'ordres et des fournisseurs. À ces ensembles d'entreprises, regroupées autour d'un objectif désormais commun, correspond un besoin de coordination de l'ensemble des actions réparties chez les différents partenaires. Nous nous sommes intéressés dans nos travaux à une formalisation de la conduite entre entreprises basée sur les notions de prise de décision distribuée et de coopération, notions qui s'opposent à la structuration hiérarchisée encore récemment dominante dans de nombreux secteurs industriels. L'ensemble de ce mémoire s'organise en quatre chapitres. Dans une première partie, nous caractérisons l'aide à la décision et le pilotage distribué des flux interentreprises. Les deux chapitres suivants constituent le coeur de notre travail. Nous y présentons notre démarche qui se fonde sur une modélisation de l'Architecture Industrielle et sur une formalisation de la coopération par un ensemble de négociations bilatérales. Enfin, le dernier chapitre reprend l'ensemble de notre démarche à travers un exemple issu du monde industriel.

Le but de la thèse est de développer une nouvelle approche de surveillance des systèmes à événements discrets. La méthode proposée est basée sur la surveillance du temps de service en utilisant l'automate temporisé comme outil de modélisation.<br />Partant d'un système commandé, le premier objectif est la surveillance des différentes activités de ce système afin d'améliorer sa disponibilité. Ceci se traduit par la minimisation du nombre d'arrêts qui pénalisent la production, en suivant en temps réel, l'état de fonctionnement des différents capteurs du système. Ainsi pour chaque tâche, la surveillance du temps écoulé entre deux événements (l'instant où la commande a donné l'ordre de démarrer une tâche et l'instant où le capteur indique la fin d'exécution de la tâche) permet de détecter au plutôt d'éventuelles défaillances. La deuxième phase correspond au diagnostic qui consiste en la détermination des causes du problème observé.<br />Jusqu'à présent les approches de surveillance utilisent un modèle de référence basé sur la connaissance à priori de toutes les situations interdites du système. Le modèle de surveillance proposé présente un réel avantage. En effet, la détection d'éventuelles défaillances ne nécessite pas une liste exhaustive de toutes les défaillances possibles du système. En fonction de la catégorie du système de production et de la nature des tâches à surveiller nous introduisons une tolérance sur la durée de la tâche à surveiller. Ainsi, la notion de fonctionnement en ‘ mode dégradé' est introduite. Au-delà de cette tolérance, le système sera effectivement dans un état de ‘défaillance'. Différents exemples illustrent la démarche proposée. Ils permettent de montrer la puissance d'une telle approche. De plus, un algorithme permettant le calcul du seuil optimal de tolérance est proposé, ainsi que l'évaluation des performances du système de surveillance.

Cette thèse se situe dans le contexte des réseaux de communication temps-réel et son objectif est de proposer une architecture de communication pour la sous-couche MAC, qui définit des mécanismes pour assurer les contraintes temporelles du trafic temps-réel. Tout d'abord, une classification des protocoles MAC temps-réel existants, en mettant en exergue l'aspect ordonnancement de flux de messages ou ordonnancement de stations, est effectuée. En particulier, le protocole "jeton temporisé" et des mécanismes de la norme "ISA SP-50 / IEC-65C" sont détaillés. Ensuite, des contributions sur les mécanismes d'ordonnancement et les mécanismes protocolaires sont développées, à la fois en termes conceptuels et en termes de réflexions sur les normes existantes: proposition d'un algorithme non-préemptif ED avec, en particulier, une extension des conditions classiques d'ordonnançabilité; définition d'un algorithme de changement de mode de fonctionnement pour un système ordonnancé par l'algorithme RM; définition d'un protocole appelé "jeton temporisé régulier" qui améliore les performances temps-réel du protocole "jeton temporisé"; définition des conditions d'ordonnançabilité du trafic apériodique urgent dans le réseau FIP et proposition de deux profils de fonctionnement temps-réel pour le réseau Profibus. Enfin, nous proposons, modélisons avec le modèle "Réseaux de Petri Temporisés Stochastiques" et évaluons une architecture de communication pour la sous-couche MAC de réseaux locaux temps-réel. Cette architecture met en ¿uvre, de manière centralisée, un ordonnancement conjoint des trafics périodique et apériodique temps-réel, sur la base d'un algorithme non-préemptif pour le trafic périodique et d'une technique de jeton temporisé pour le trafic apériodique temps-réel. L'analyse permet, d'une part, d'évaluer l'ordonnancement en termes de taux d'utilisation permis et des limites de l'ordonnançabilité et, d'autre part, de montrer tout l'intérêt des modèles "Réseaux de Petri Temporisés Stochastiques" pour représenter et évaluer automatiquement l'ordonnançabilité d'un ensemble de configurations de flux de messages.

La complexité temporelle, logique et sémantique des systèmes multimédias et hypermédias rend nécessaire l'utilisation de techniques formelles permettant de spécifier ces systèmes et de vérifier, en préalable à leur conception, leurs propriétés logiques et temporelles. Cette thèse introduit une nouvelle technique de modélisation de systèmes multimédias et hypermédias basée sur le formalisme des réseaux de Pétri étendus par le temps. Ce modèle appelé Réseaux de Petri à Flux Temporels (RdPFT) permet de spécifier l'indéterminisme temporel intrinsèque aux systèmes distribués multimédias en associant un intervalle temporel aux arcs sortant des places d'un réseau de Petri. Les RdPFT introduisent de plus une sémantique formelle de la synchronisation en environnement faiblement synchrone. Cette sémantique formelle, définie à l'aide de 9 types de règles de tir pouvant être sélectivement associées aux transitions d'un RdPFT, permet de maîtriser l'indéterminisme de synchronisation introduit par la variabilité temporelle des traitements. Ainsi, les RdPFT permettent de modéliser de façon complète, précise et aisée les contraintes de synchronisation des systèmes multimédias. Cette thèse considère également la classe des RdPFT construits à l'aide des opérateurs de l'algèbre temporelle de Allen. Cette classe, appelée Réseaux de Petri Structurés à Flux Temporels (RdPSFT), permet une vérification aisée des propriétés temporelles d'un système multimédia et offre de plus des bases formelles pour la représentation abstraite des structures logiques et temporelles d'un système multimédia. Finalement cette thèse introduit une extension des RdPFT, appelée Réseaux de Petri Hiérarchisés à Flux Temporels (RdPHFT). Cette extension, bénéficiant de tous les acquis théoriques des RdPFT, permet de modéliser à l'aide d'un formalisme unificateur les composants d'un système hypermédia et introduit une sémantique formelle de la notion de synchronisatio n hypermédia. De plus les RdPHFT offrent un support méthodologique permettant une spécification modulaire et hiérarchisée des systèmes hypermédias, et plus généralement des systèmes "à contraintes temporelles"

Cette thèse propose un modèle formel et une méthodologie, permettant la conception formelle de documents hypermédias portables, qui couvre toutes les étapes essentielles du cycle de développement des documents hypermédias. Nous avons défini un modèle formel permettant la spécification et l'analyse des documents. L'implémentation est supportée par la traduction de la spécification analysée en une représentation physique interprétable par un système de présentation. Nous avons aussi développé des outils mettant en oeuvre cette méthodologie. Le modèle formel proposé est une extension du modèle Réseaux de Pétri Hiérarchiques à Flux Temporel (RdPHFT), qui permet une spécification formelle unifiée et précise de la synchronisation logique et temporelle des systèmes hypermédias distribués. Le modèle RdPHFT n'a pas pour objectif la description complète de documents hypermédias. Cette thèse propose une version interprétée du modèle RdPHFT, appelée RdPHFT-I, qui étend le modèle RdPHFT afin de permettre la spécification complète de documents hypermédias. A la suite et à l'aide du modèle RdPHFT-I, nous proposons une méthodologie de prototypage de documents hypermédias dans laquelle la spécification et l'analyse des documents sont faites à l'aide du modèle RdPHFT-I et l'implantation est supportée : soit par la production automatique de représentations MHEG, soit par la production d'applications Java. MHEG est une norme internationale de représentation des informations multimédias et hypermédias permettant le transfert de ces informations dans un système ouvert. Java est un langage de programmation d'applications multimédias fournissant un code portable de l'application. En résumé, la principale contribution de ce travail est d'avoir proposé et mis en oeuvre une méthodologie permettant de contrôler la qualité et de maîtriser la complexité des systèmes hypermédias, à partir d'un cycle de vie permettant de générer directement un docume nt hypermédia à partir d'une spécification formelle analysée.

Cette thèse traite l'étude de la fiabilité et de la durabilité des systèmes photovoltaïques (PV). Face à l'absence de retour d'expériences, réaliser une telle étude sous-entend, à la fois, de proposer des procédures expérimentales de qualification basées sur des essais accélérés conduits sur les composants critiques des systèmes PV, et de développer des outils de simulation de la fiabilité de l'assemblage de ces composants constituant un système considéré complexe. Ainsi dans un premier temps, nous nous sommes consacrés à l'étude de la fiabilité des modules PV. Une méthodologie originale basée sur les essais de dégradation accélérée nous a permis d'estimer la fiabilité de ces composants sous leurs deux modes prédominants de défaillance que sont la corrosion et la décoloration de l'encapsulant. L'originalité réside dans la prise en compte des variabilités des conditions environnementales et sur le couplage des essais accélérés et de dégradation. Un outil a été développé à cet effet. Dans un second temps, nous nous sommes placés à l'échelle des systèmes PV. Nous avons proposé de simuler certains paramètres caractérisant leur sûreté de fonctionnement en s'appuyant sur une représentation du système avec ces différents modes de fonctionnement et de dysfonctionnement (défaillances et dégradation) à l'aide de plusieurs Réseaux de Petri Stochastiques imbriqués sur plusieurs niveaux afin de se situer, pour chaque composant, aux échelles pour lesquelles les modes de défaillance pouvaient être saisis et formulés. Notre travail de thèse permet finalement de donner les bases méthodologiques et les outils de simulations pour qualifier et garantir la durée de vie de systèmes PV.

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

La technologie de workflow, tendant à automatiser les processus d'entreprise et à fournir un support pour leur gestion, est aujourd'hui un secteur actif de recherche. C'est dans ce contexte que se situent ces travaux de thèse qui portent aussi bien sur la modélisation des processus workflow que sur leur vérification. Ces processus, pouvant être contraints par des ressources partagées ou encore par des durées de traitement, doivent être vérifiés avant d'être confiés aux systèmes de gestion de workflow qui vont les exécuter. Nous nous sommes intéressés par la vérification de la propriété de cohérence (soundness) des réseaux de workflow (WF-net) : sous-classes des réseaux de Petri (RdPs) modélisant les processus workflow.Dans ce cadre, en explorant la théorie structurelle des RdPs, nous avons identifié des sous-classes de WF-nets pour lesquelles la cohérence peut être vérifiée et caractérisée efficacement. Nous nous sommes focalisés en outre sur l'extension de ces sous-classes en tenant compte de la présence de ressources partagées et sur la propriété de cohérence en présence d'un nombre arbitraire d'instances prêtes à s'exécuter. Dans cette partie, nous avons dû automatiser le calcul des siphons minimaux dans un RdP. Pour ce faire, nous avons choisi un algorithme de la littérature et l'amélioré par la recherche et la contraction de circuits alternés.Ensuite, nous avons abordé la modélisation et la vérification de processus workflow tenant compte des contraintes temporelles. Nous avons en premier lieu proposé un modèle de TWF-net (WF-net Temporisé). Pour ce modèle, nous avons défini la propriété de cohérence temporelle et proposé une condition nécessaire et suffisante pour la vérifier. En deuxième lieu, nous avons relaxé les contraintes temporelles adoptées par la proposition d'un modèle temporel visant des processus à contraintes temporelles variant dans des intervalles de temps. Nous avons défini formellement le modèle de ITWF-net (Interval Timed WF-net) et donné sa sémantique. Par ailleurs, nous avons développé et testé un prototype de modélisation et de simulation des ITWF-nets.La dernière partie de cette thèse a concerné la vérification formelle des processus workflow par SPIN model checker. Nous avons dû en premier lieu traduire la spécification des workflows adoptée vers Promela : le langage de description des modèles à vérifier par SPIN. En second lieu, nous avons exprimé les propriétés de cohérence en Logique Linéaire Temporelle (LTL) et utilisé SPIN pour tester si chaque propriété est satisfaite par le modèle Promela du WF-net en question. Enfin, nous avons exprimé les propriétés de k-cohérence pour les WF-nets modélisant plusieurs instances et de (k,R)-cohérence pour les processus workflow concurrents et qui possèdent des ressources partagées.