Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

La thèse défendue est le résultat d'un partenariat entre d'une part le groupe Parisot, et plus particulièrement la société Parisot Meuble, et d'autre part l'équipe de recherche technologique TRACILOG du Centre de Recherche en Automatique de Nancy.<br />La typologie de la consommation en termes de biens et de services a évolué au cours des dernières années, avec notamment l'émergence du e-commerce. Si jusqu'alors les consommateurs se sont satisfaits de produits faiblement différenciés à bas coûts, la tendance est à la personnalisation, impliquant une augmentation de la diversité et des exigences du client final en termes de coûts, qualité, fonctionnalités et délais. Les systèmes de production ont généralement été conçus pour être efficaces dans un contexte de production de masse : ils doivent évoluer pour s'adapter à cette nouvelle typologie du marché. Ils doivent gagner en flexibilité pour être capable de répondre aux diverses demandes des clients. Il leur faut également être réactifs, afin de satisfaire rapidement les clients. Enfin, l'entreprise dans sa globalité doit devenir agile, capable de se reconfigurer en fonction des évolutions de son environnement ou de son marché (Nof et al, 2006), (Koren et al, 1999).<br />Les industries qui produisent en grande série des produits personnalisables, et notamment l'industrie du meuble, subissent également cette évolution : le nombre de références ne cesse d'augmenter et les volumes par référence diminuent. L'un des enjeux majeurs pour l'entreprise Parisot Meubles consiste à flexibiliser un outil industriel initialement dimensionné pour produire des quantités importantes de produits avec une faible différenciation, afin de répondre aux exigences des clients, tant en terme de diversification des produits que de qualité, coûts et délais. Les investissements dans les infrastructures de production étant récents et importants, les perspectives de flexibilisation doivent d'abord s'appuyer sur une évolution des structures de pilotage.<br />Les systèmes centralisés et hiérarchiques, initialement développés pour répondre à un marché de consommation de masse, ne permettent pas l'agilité du système de production. En effet, si de telles architectures se montrent performantes en régime nominal, de nombreux auteurs (Duffie et al, 1986)(Valckenaers et al, 1997) ont souligné leur manque de robustesse aux perturbations (gestion d'urgences commerciales, pannes, ruptures d'approvisionnements) et leur rigidité (pénibilité de la reconfiguration lors de l'introduction de nouveaux produits par exemple). Ce constat a conduit beaucoup d'entreprises à se tourner vers des stratégies de pilotage de type Juste-à-Temps, reposant sur une production tirée par la demande du client et un système de pilotage des flux physiques par le terrain, généralement à l'aide d'étiquettes (papier) kanban (Monden, 1981). S'ils apportent des solutions satisfaisant aux contraintes de réactivité, ces systèmes ne proposent pas une gestion optimale des flux, et rendent celle-ci complexe par la difficulté à disposer d'une vue globale de la situation.<br />Dans le but d'améliorer l'agilité des systèmes de production, les activités de recherche se sont orientées ces dernières années vers des systèmes de pilotage hybrides combinant un système de décision centralisé prédictif avec un horizon à moyen ou long terme et un système distribué où les décisions sont prises en temps réel à même le flux sur un horizon court terme. La qualité et la complémentarité des deux approches, centralisées et distribuées, laisse entrevoir des bénéfices considérables pour les architectures hybrides qui concilieraient les capacités d'optimisation globale des systèmes hiérarchiques avec la réactivité et la robustesse potentielle des systèmes hétérarchiques.<br />Par ailleurs, les développements récents dans le domaine des technologies infotroniques (RFID, réseaux de communication sans fil...) apportent les outils concrets permettant la mise en œuvre de systèmes automatisés de pilotage. Il devient réaliste d'imaginer que le « produit informant » puisse assurer la synchronisation du flux d'objets physiques du procédé et le flux des objets logiciels du système d'information représentant ce procédé. Mac Farlane (MacFarlane et al, 2003) a montré que l'instrumentation du produit et l'augmentation de la visibilité inhérente permettent un apport, tant pour les systèmes classiques de gestion de production que pour les systèmes émergents (Figure 4). D'abord, la collecte en temps-réel de données pertinentes sur l'état du flux de produits et de système de production permettent d'alimenter efficacement les outils centralisés (APS, ERP, MES), particulièrement consommateurs de données, dans le but d'assurer cohérence et optimisation globale du processus de production. Les technologies d'identification automatique permettent de résoudre le problème de synchronisation des flux physiques et d'informations adressée par Plossl en 1985 (Plossl, 1985). <br />L'instrumentation du produit représente également un moyen sûr d'assurer le lien matière-information et permet d'améliorer la visibilité sur le flux physique. La disponibilité d'informations à la fois sur le process et sur le produit lui-même amène à une amélioration de la visibilité (ou observabilité) dans l'espace des états de l'opération contrôlée (MacFarlane et al, 2003). L'Auto ID est donc un complément aux informations capteurs provenant directement du process. La possibilité d'information précise et en temps réel sur l'identité, le statut et les spécifications du produit aident à réduire les délais et les risques d'erreurs dans la gestion des stocks de matière première, les opérations de production et la gestion des produits finis.<br />Il devient alors réaliste d'imaginer le « produit actif », participant aux décisions concernant la fabrication, et de le considérer comme le pivot du système de pilotage, assurant la synchronisation et la cohérence entre un système centralisé assurant l'optimisation globale de la production au niveau de l'entreprise et l'ensemble des centres de décisions distribués en charge de l'exécution de la production (Figure 5). Comme énoncé par Valckenaers dans (Morel et al, 2007) : « These recent and ongoing developments finally promise to deliver the best of both worlds: the planning ability of centralized older solutions and the ability to cope with the real-factory dynamics of the self-organizing multi-agent systems ». Notamment, (Thomas et al, 2008) montre la pertinence du concept de contrôle par le produit dans un contexte de production pilotée en Juste-à-Temps, en permettant de maintenir une vision globale du système et d'assurer la cohérence des décisions prises localement.<br />Les enjeux actuels du domaine sont donc la proposition de cadres de modélisation et de développement de système de production agiles, la preuve du concept et de l'efficience de tels systèmes à l'échelle industrielle et le transfert par application sur des cas réels du monde industriel.<br />Au sein du CRAN, l'équipe projet « Systèmes Contrôlé par le Produit » étudie l'opportunité d'allouer au produit un rôle actif dans l'organisation, assurant le lien entre l'exécution de la production et le pôle « business » de l'entreprise. Notre travail a été mené conjointement avec la thèse de Rémi Pannequin (Pannequin, 2007) dont l'objet était de démontrer la validité du concept de produit actif, en développant une plateforme multi-agents de contrôle par le produit et une architecture d'émulation, et avec la thèse de Hind El Haouzi (sera soutenue en 2008), qui exploite ce concept pour synchroniser les flux d'un ligne principale d'assemblage avec des lignes secondaires (feeders), dans un contexte de production unitaire. Par rapport à ces deux thèses, notre contribution s'appuie sur l'infotronisation des flux physiques pour aider à la gestion des différents points de découplage par rapport à un objectif global, dans un contexte de production de gros volumes batchés. <br />Nos travaux ont pour but d'étudier les nouvelles opportunités apportées par les technologies d'identification dans le pilotage des flux de production, et plus particulièrement les technologies d'identification automatique dans un système de production contrôlé en kanban. Plus particulièrement, dans le cadre d'une thèse CIFRE, nous adressons la problématique de gestion des flux de produits au sein de l'entreprise Parisot Meubles.<br />Au cours de ce travail de thèse, nous avons étudié le système de production dans son ensemble (système physique et système de pilotage), afin d'identifier les problématiques industrielles de pilotage de la production propres à Parisot Meubles. De ces problématiques industrielles, nous avons induit une problématique plus générale de recherche. Nous avons ensuite pu valider les propositions par l'application au cas industriel réel.<br />Ce travail a porté sur une étude des opportunités apportées par les nouvelles technologies de l'information sur les processus de pilotage de la production, ainsi que la proposition d'un système d'aide à la décision de pilotage des flux sur le terrain. L'architecture proposée s'appuie sur l'infotronisation du flux de kanbans, qui deviennent des « kanbans actifs » et assurent l'interopérabilité et la synchronisation entre un système de décision centralisé et les différentes entités décisionnelles distribuées, afin de coordonner l'ensemble des décisions. Ces propositions ont été validées à l'aide d'une architecture d'émulation, permettant d'utiliser un système de pilotage dans les conditions réelles. Par ailleurs, certaines structures proposées ont pu être validées sur le système de production réel. <br />Les contributions de ce travail de thèse reposent sur :<br />• la proposition d'une architecture d'évaluation par émulation de systèmes de pilotage de la production, à une échelle industrielle, ainsi que la méthode de construction.<br />• La proposition d'un système d'aide au pilotage de la production permettant d'assurer la cohérence globale du système de décision.

Ce travail présente un modèle de noyau de communication pour les systèmes répartis. Son architecture, basée sur le modèle de CSP proposé par HOARE, a été définie pour un type particulier de système, les systèmes «temps réel» répartis sur un réseau local. Il s'agit donc d'un modèle adapté à une classe précise d'application, à l'opposé de la plupart des études qui traitent des noyaux de systèmes répartis généraux. Ce noyau est basé sur deux classes d'objets: les processus «normaux» pour exprimer les traitements séquentiels et de processus appelés canaux pour implémenter à la fois la communication et la synchronisation. Une implémentation de ce noyau a été réalisée sur UNIX

Les moyens offerts par les systèmes de gestion de base de données et les systèmes transactionnels pour maintenir la cohérence et l'intégrité des systèmes d'information sont tout d'abord analysés tant en centralisé qu'en réparti. La seconde partie est consacrée à l'étude de deux grandes classes de méthodes de conception, l'une fondée sur les modèles de description de données, l'autre sur les types abstraits. Dans chaque cas, une méthode particulière est présentée et analysée. Après présentation de l'application bancaire pilote, la troisième partie définit un modèle pour la description des applications transactionnelles. Celui-ci est appliqué et confronté à l'application pilote. La dernière partie décrit la réalisation de ce modèle dans le langage ADA. Un environnement de conception est construit et se présente comme un sur-ensemble du langage ADA. Enfin, cet outil est comparé à d'autres propositions du domaine de la recherche

Étude d'un modèle mathématique pour formaliser le comportement des systèmes parallèles et temps réel, à des fins de spécification de problèmes, de description, d'analyse et de preuve de réalisations. Construction, à partir des mêmes notions, d'un calcul formel conduisant à des méthodes systématiques d'analyse de systèmes logiques temporisés, au niveau algorithmique

Davantage que par le passé, le concepteur de lois de commande se trouve confronté à des systèmes complexes : nombre élevé de dynamiques mais aussi d'actionneurs et de capteurs, voire contraintes spatiales sur la structure du régulateur. Ceci résulte de la complexification croissante des processus industriels, de l'avènement de systèmes de communication performants ainsi que de la recherche de performances accrues (recherche d'une optimisation plus globale).<br /><br />Si la commande décentralisée a mobilisé de nombreux efforts de recherche dés les années 70, de nombreux problèmes restent ouverts. Dans le même temps, des outils d'analyse et de synthèse performants ont été développés, dans le cadre H2 et H¥ notamment. Leur mise en œuvre pour de très grands systèmes (composés le plus souvent de sous-systèmes interconnectés) peut cependant poser problème, et ce d'autant que des contraintes de structure sont appliquées au correcteur.<br /><br />L'élaboration de commandes pour les systèmes complexes requiert à l'évidence de la méthodologie. A cette fin, ce document s'intéresse à l'analyse des interconnexions internes au système pour choisir la structure du régulateur la mieux appropriée. Il considère également la problématique du choix du critère et la possibilité d'aborder séquentiellement l'optimisation globale d'un correcteur H2. Ces réflexions à caractère méthodologique sont mises en œuvre sur un système expérimental (multi-moteurs) d'entraînement de bande flexible.

L'intelligence économique permet de fournir à l'entreprise une compréhension fine de son environnement. Ce concept destiné à aider le processus de décision améliore la gestion des flux informationnels de l'entreprise. Puisqu'une information n'a pas forcément la même signification pour deux individus, il est nécessaire d'avoir un système d'information capable d'aider l'utilisateur à trouver des informations pertinentes en fonctionne de ses besoins.<br />Nous proposons, donc, un modèle fondé sur les besoins informationnels de l'utilisateur qui intègre les caractéristiques individuelles de l'utilisateur, ses activités, son objectif de recherche, le contexte d'utilisation des résultats et l'ensemble d'informations disponibles. Le modèle permet de mieux connaître les attentes des usagers du système en termes d'évolution de leurs connaissances.<br />Ce modèle est implanté dans une interface graphique conçue pour le moteur de recherche d'informations déjà développé au sein de l'équipe SITE

La conception d'un système complexe est une étape cruciale. Ce constat est particulièrement vrai dans le cadre de la conception de systèmes mécatroniques, multi technologies et nécessitant une approche pluridisciplinaire et collaborative. Nous nous plaçons ici dans le cadre de l'Ingénierie Système (IS) qui se focalise sur la définition des besoins et des exigences, la recherche de concepts, puis la définition d'architectures fonctionnelles et organiques d'un système. L'IS promeut pour cela un certain nombre de concepts, de processus et une démarche maintenant éprouvés en industrie, souvent normalisés tout en faisant l'objet de nombreux travaux de recherche. En particulier, nous nous intéressons ici à un processus dit support de l'IS, le processus d'évaluation. Nous nous focalisons particulièrement sur l'évaluation de l'efficacité puis la comparaison des différentes solutions d'architectures fonctionnelles et organiques d'un système mécatronique qui émergent invariablement de la conception. Le but de ce processus est de guider et d'aider au choix, parmi ces architectures candidates mais souvent incomplètes ou à tout le moins immatures en début de conception, d'une solution permettant de maximiser la satisfaction des besoins de toutes les parties prenantes du système. La mise en œuvre de cette évaluation se heurte à plusieurs difficultés. Tout d'abord, la vision consensuelle et unifiée de données, informations et connaissances mais aussi des activités proprement dites d'évaluation, 'au-dessus' des métiers impliqués dans la conception, reste limitée. C'est un premier verrou traité dans ces travaux car son absence est ainsi un frein à l'évaluation objective et partagée d'une solution. Pour contribuer à cette vision consensuelle, il est proposé un modèle conceptuel des données de l'évaluation en ingénierie système. Ensuite, l'estimation des conséquences des choix tout au long d'une conception résolument itérative et qui procède donc à petits pas, le traitement d'objectifs multiples voire contradictoires et la prise en compte de l'incertitude propre à la conception sont autant de problèmes classiques en conception. C'est le verrou central sur lequel ce travail a porté. L'estimation des choix de conception est traitée d'abord par une formalisation des liens de traçabilité entre les exigences, fonctions et composants de la conception. Cette formalisation est un préalable à la détection et correction des incohérences des liens de traçabilité en vue de l'identification automatisée des impacts potentiels des choix d'élément d'architecture sur les différents critères de satisfaction du système à faire. Une articulation entre les modèles de comportement du système à faire et les modèles de décision est ensuite proposée pour agréger le degré de satisfaction des objectifs de la conception, et ainsi assurer la gestion des objectifs multiples voire opposés des parties prenantes. Des techniques d'évaluation qualitative sont enfin proposées afin de trier les alternatives de solution de conception selon leur degré de satisfaction en tenant compte du niveau de maturité croissant mais incertain de la solution. Enfin, on peut regretter le manque d'un environnement de travail permettant de modéliser le système et de procéder aux analyses et évaluations de la solution. Les deux contributions synthétisées ci-dessus ont donc fait l'objet d'une intégration dans un atelier d'IS existant, offrant ainsi un continuum entre activités de conception et activités d'évaluation. Le résultat est ainsi un guide méthodologie outillé pour l'évaluation de systèmes mécatroniques en conception.

La thèse Analyse multifactorielle de l’influence de l’environnement sur la stabilité et la locomotion humaine, propose des recherches théoriques et expérimentales dans le domaine complexe des influences du milieu environnant, à travers ses paramètres spécifiques, sur les performances de la locomotion et d’équilibre stable du corps humain. Elle met ensemble plusieurs domaines pour l’obtention d’une évaluation statistique des influences provenant des paramètres signifiants du milieu environnant sur la locomotion et sur l’équilibre stable, représentés par le centre de pression et par les forces générées dans la zone plantaire. La thèse est structurée en huit chapitres dont quatre sont concernés à l’introduction, les objectifs de la thèse, les conclusions, les contributions originales et le mode de valorisation de la recherche, ainsi qu’aux directions futures de développement, alors que les quatre suivants développent successivement, d’une manière consistante, le sujet de thèse débutant avec l’étude bibliographique dans le domaine spécifique, suivi de l’étude et l’analyse des paramètres spécifiques du milieu environnant, l’analyse de la locomotion et de la stabilité humaine et l’analyse expérimentale des influences de l’environnement sur la stabilité et la locomotion humaine. Elle contient 195 pages, 147 de figures, 22 tableaux et 5 annexes étendues sur 50 pages concernant les recherches expérimentales.Durant le programme de recherche, l’auteur a élaboré et publié 13 articles dans les proceedings des manifestations scientifiques en Roumanie et à l’étranger et a participé à deux contrats de recherche. / The thesis Contributions to research concerning the influences of the environment on human stability and locomotion proposes theoretical and experimental researches in the very complex domain of the influences of environment, described through its specific parameters, on locomotion and stable equilibrium of human body’s performances, characterized by pressure center and by the forces generated in the plantar area. The thesis is structured in eight chapters and, among them: four are concerned on introduction, thesis objectives, conclusions, original contribution and thesis valorization (published papers and research grants)/future research directions. The next four develop, consistently, the thesis subject, beginning with critical analyze of the specialized literature that is followed by the analyze of specific parameters of the environment, the analyze of the human locomotion and stability and of influences of environment on human locomotion and stable equilibrium. It contains 195 pages, 147 figures and 22 tables and is accompanied by 5 annexes on 50 pages concerning the experimental research. During the research program, the author elaborated and published 13 papers in the proceedings of different scientific events in Romania and abroad and was a part of two research teams for scientific grants.

Cette thèse apporte une généralisation du principe de recommandation des systèmes de recommandation. Au lieu de considérer une recommandation comme un item, elle est considérée comme une combinaison constituée de plusieurs items suivant un pattern donné. Une recommandation d'un seul item est alors un cas particulier de ce type de recommandation. L’architecture de système de recommandation proposé se base sur une architecture dérivée des travaux en systèmes hypermédia adaptatifs. Trois couches sont définies : une couche sémantique, une couche utilisateur et une couche intelligence. La couche sémantique est constituée de deux sous-couches, une sous-couche modélisant le contenu suivant la connaissance générale du domaine et une sous-couche modélisant le contenu suivant la connaissance spécifique à l'application, plus précisément spécifique aux possibles contraintes des utilisateurs dans l'application. Cette deuxième partie permet de prendre en compte le savoir-faire du fournisseur de l’offre dans les propositions du système de recommandation. La couche utilisateur modélise l’utilisateur au sein du système de recommandation et la couche intelligence contient le processus de recommandation. Nous proposons de décomposer ce dernier en deux sous-processus principaux, un processus dit de projection des individus du domaine sur les profils utilisateurs et un processus de recherche combinatoire. Le premier apporte une pondération, appelée note dans la plupart des systèmes de recommandation, donnant les intérêts probables des utilisateurs pour les différents items. Le processus de recherche combinatoire recherche parmi la multitude de combinaisons possibles, une solution convenable (optimale si possible) à proposer à l'utilisateur. Cette architecture de système de recommandation combinatoire est appliquée au domaine touristique pour l'entreprise Côte-d'Or Tourisme impliquée dans le contrat de recherche. Le but de cette application est de proposer à l'utilisateur un ensemble d'offres touristiques sous forme de séjour. Ce problème touristique amène à la définition formelle d'un problème d'optimisation combinatoire qui est une variante d'un sous-problème du problème de sac à dos. Pour résoudre ce genre de problème, il est nécessaire d'utiliser une métaheuristique afin de tendre vers une bonne solution en un temps raisonnable. Nous présentons un algorithme basé sur le recuit simulé et un algorithme multi-objectif pour la résolution de ce problème. L’instanciation de chaque couche de l’architecture pour le système touristique est décrite en détail. Enfin, cette thèse présente une application mobile faisant office d’interface utilisateur avec le système de recommandation touristique et elle présente les développements techniques nécessaires à ce projet, étant donné son contexte industriel. / This thesis gives a generalization of the recommendation principle of recommender systems. Instead of considering a recommendation as an item, it is considered as a combination of several items following a given pattern. A recommendation of a unique item is then a particular case of this type of recommendation. The proposed recommender system framework is based on an architecture derived from work in adaptive hypermedia systems. Three layers are defined: a semantic layer, a user layer and an intelligence layer. The semantic layer consists of two sub-layers, a sub-layer modeling the content according to the general knowledge of the domain and a sub-layer modeling the content according to the specific knowledge of the application. This second sub-layer allows taking into account the expertise of the offer’s supplier for the proposals of the recommender system. The user layer models the user into the recommender system and the intelligence layer contains recommendation process. We propose to decompose the adaptation into two main processes, a process called projection of domain’s individuals on user profiles and a combinatorial research process. The first brings a weight, called the note in most recommender systems, giving probable users’ interests on the different items. The combinatorial research process searches among the many possible combinations a suitable solution (optimal if possible) to propose to the user. This framework of combinatory recommender systems is applied to the domain of tourism for the company Côte-d'Or Tourisme implied in the research contract. The purpose of this application is to offer the user a set of tourism offers in the form of journey. This tourism problem leads to the formal definition of a combinatory optimization problem which is a variant of the knapsack problem. To resolve this kind of problem, it is necessary to use a metaheuristic to tend toward a good solution in a reasonable time. We present an algorithm based on simulated annealing and a multi-objective algorithm to solve this problem. The instantiation of each layer of the framework for the tourism system is described in detail. Finally, this thesis presents a mobile application serving as a user with the tourism recommender system and it presents the technical developments for this project.