L’évolution permanente de l’environnement de l’entreprise pousse les décideurs à s’inscrire dans un processus d’innovation. Nous assistons à une mutation des pratiques de certaines entreprises en intégrant de plus en plus une offre d’un système « produits-services ». Notre objectif, à travers cette thèse, est d’apporter une aide à la décision qui reposera sur la capacité à anticiper la performance du système en fonction de différentes décisions de gestion et face à différents types d’aléas lors de la servicisation. Le premier besoin d’aide à la décision est la nécessité de construire une démarche de modélisation et de simulation avec un modèle conceptuel du système de production orienté PSS. Pour cela nous avons proposé une décomposition de notre système entreprise orientée PSS en deux sous-systèmes : (i) Le sous-système d’usage et (ii) le sous système productif. Les deux sous-systèmes sont connectés et interdépendant. Un deuxième besoin qui apparait pour notre problématique est la construction d’un modèle simulable et exploitable. Nous avons utilisé la simulation à évènements discret afin de profiter de l’aspect « évènementiel » de cette approche et ainsi coupler entre le système d’usage et le système productif d’une part, et d’autre part entre les activités de services et les activités de production. Une application de notre démarche de modélisation et simulation sur un cas d’étude (Entreprise ENVIE) a été effectué et une analyses et interprétation des résultats suivies d’un ensemble de propositions de gestion pour une meilleure transition vers une offre PSS ont été apportées. / The ever-continuing evolution of business practices leads the decision-makers to develop strategies based on Innovative approaches. One of them is the transition to a product-services system, called servitization. The main goal of this thesis is to provide a decision support in order to anticipate the performance of a company when different transition management scenarios are implemented. The first step toward this objective is the formalization of a conceptual model of product-service systems. They consist of two subsystems: (i) user-oriented subsystem and (ii) production-oriented subsystem. These subsystems are connected and interdependent. The model developped in the second step of the thesis takes into account this coupling, whose influence on the overall performance of the company is assessed thanks to a discret-event simulation approach. Finally a case study is performed for a french SME (ENVIE) whose line of business is the re-manufacturing of electrical equipment. The analysis results highlight the main areas of improvement for the company, allowing a better transition to a product-service system.

Les Systèmes Produit-Service (PSS) résultent d'une intégration de composants hétérogènes couvrant à la fois des aspects matériels et immatériels (mécanique, électrique,logiciel, processus, organisation, etc.). Le processus de développement d’un PSS est fortement collaboratif impliquant des acteurs métier très variés.Ce caractère interdisciplinaire nécessite des référentiels sémantiques standardisés pour gérer la multitude des points de vue métier et faciliter l’intégration de tous les composants hétérogènes dans un système unique. Ceci est encore plus complexe dans le cas des PSS personnalisables, majoritaires dans le milieu industriel. Malgré les nombreuses méthodologies dans littérature, la gestion des processus de développement du PSS reste encore limitée face à cette complexité. Dans ce contexte, l'Ingénierie des systèmes (IS) pourrait être une solution avantageuse au regard de ses qualités bien prouvé pour la modélisation et la gestion de systèmes complexes. Cette thèse vise à explorer le potentiel d'utilisation de l'Ingénierie des systèmes (IS) comme fondement conceptuel pour représenter d’une façon intégrée tous les différents points de vue métier associés au cycle de vie du PSS. Dans ce cadre, un méta-modèle de PSS est proposé et exemplifié dans des cas industriels. Un modèle ontologique est aussi présenté comme une application d’une partie des modèles pour structurer le référentiel commun de la plateforme ICP4Life. / Product-service systems (PSS) result from the integration of heterogeneous components covering both tangible and intangible aspects(mechanical, electrical, software, process, organization, etc.). The process of developing PSS is highly collaborative involving a wide variety of stakeholders. This interdisciplinary nature requires standardized semantic repositories to handle the multitude of business views and facilitate the integration of all heterogeneous components into a single system. This is even more complex in the case of customizable PSS in the industrial sector. Despite the many methodologies in literature, the management of the development processes of the PSS is still limited to face this complexity. In this context, Systems Engineering (SE) could bean advantageous solution in terms of its proven qualities for the modeling and management of complex systems. This thesis aims at exploring the potentials of Systems Engineering (SE) as a conceptual foundation to represent various different business perspectives associated with the life cycle of the PSS. In this context, a meta-model for PSS is proposed and verified in industrial cases. An ontological model is also presented as an application of a part of the model to structure the common repository of the ICP4Life platform.

Au cours des deux dernières décennies, l'économie industrielle a fait un pas dans l'économiedes services. De nombreuses illustrations témoignent de cette évolution comme le montrent lesnouveaux modèles d’affaires mis en oeuvre par les industriels. Ceux ci sont de plus en plusnombreux à passer de la logique traditionnelle axée sur la vente de s produits à la lo gique« servicielle » qui se focalise sur les effets utiles et la performance d’usage de la solution par lesparties prenantes . Dans ce contexte, les systèmes produits services (PSS) sont considérés commel’ une des mises en oeuvre possibles de la servitisat ion des entreprises manufacturières qui, desurcroît, s’annonce comme une possibilité prometteuse au plan du développement durable. Les PSSattire nt en conséquence l'attention de nombreux praticiens et chercheurs en raison de leur potentiel àsatisfaire le s exigences des clients par des solutions plus économiques, plus personnalisé e s et plusdurables. Cependant, dans le marché actuel, la plupart des solutions PSS sont poussées par lesfournisseurs en fonction de leurs propres capacités et de leur potentiel interne d'innovation sanstenir compte, la plupart du temps d es utilisations et d es valeurs réelles que représentent les offresproposées aux bénéficiaires. Il en résulte que les fonctionnalités des offres, souvent modulaires(différents scénarios de combinaisons de produits et de services ), sont parfois inutiles, parfoisredondantes et qu’ une grande quantité de déchets est produite lors de la production et de la mise enoeuvre de ce type de solution s ; ce qui est antinomique avec l’effet recherchéCet te thèse associe un concept complémentaire au concept de PSS existant pour obtenir unPSS orienté client (COPSS) qui se concentre sur les exigences des clients et leur satisfaction, sur laperformance économique de la solution, sur les autres exigences des fournisseurs de la solution,ainsi que sur la performance de la solution en terme de développement durable. A fin de concevoirdes solutions COPSS répondant véri table ment à ce cahier des charges , un cadre de conceptionintégré basé sur une approche tridime nsionnelle d'ingénierie simultanée est proposé. Selon ce cadre,la solution est construite en considérant simultanément la conception de la solution (offre COPSS),la conception des processus et d u réseau support à cette offre. C e cadre adopte plus précisé ment lapersonnalisation de masse comme méthodologie de conception de base pour concevoir l es offres etles processus supports et l’ architecture multi agent AGORA pour concevoir le réseau support. Afind’être éprouvé, le cadre proposé est mis en oeuvre sur un cas d’application / The world industrial economy has been witnessing to step into service economyduring last two decades. Evidence can be easily found to prove it, such as the shift ofmore and more manufacturers from traditional product centric logic intoservice oriented logic, sharing economy’s growth in popularity over the last severalyears, changing their business model and renting the usage of the p roduct theymanufacture, etc. Product Service Systems (PSS), under this context, are seen as onesolution to help companies to address the servitization process. PSS captures a lot ofpractitioners and researchers’ attention because of its potential to sat isfy customers’requirements of more economical, more c ustomized and more sustainable services inthe modern service economy context. However, in the current marketplace, most PSSsolutions are pushed by providers based on their own capabilities and their internalpotential for innovations and unfortunately, they most of the time ignore real usagesand values for beneficiaries. In this context, functions of offerings (different scenariosof combinations of products and services) are sometimes useless and ov erlapped and alarge amount of waste is being produced when producing and implementing this kindof solution....

L’économie de marché est classiquement basée sur la vente de produits. Pourtant, au cours des dernières décennies, la compétitivité accrue dans une économie mondialisée et la raréfaction des ressources a conduit les entreprises industrielles des pays développés à réorienter leurs offres de produits par l’intégration de services. Le concept de Système Produit-Service (SPS) fait référence à cet ensemble commercialisable de produits et services, capables de répondre ensemble à un besoin utilisateur. Les SPS soulèvent beaucoup d’intérêt pour la réduction des pressions environnementales parce qu’ils font évoluer le paradigme classique de production et consommation de masse vers de nouveaux mécanismes de création de valeur. La recherche sur les SPS accorde beaucoup d’importance à leur « potentiel » pour la réduction des impacts environnementaux ainsi qu’à la nécessité de concevoir les SPS comme des ensembles « intégrés » de produits et services. Néanmoins, un important manque de réel support à la conception et à l’éco-conception de SPS est à noter. Cette thèse cherche à combler ce manque en proposant un cadre conceptuel pour la conception intégrée de SPS. Son rôle est d’assister l’intégration de produits et de services durant la conception de SPS jusqu’aux phases les plus détaillées en permettant la communication entre les ingénieurs produits et les concepteurs de services. Un cadre pour la conception intégrée de SPS est proposé, basé sur une approche système et permettant sa modélisation multi-vues. Un cadre d’évaluation environnemental lui est couplé pour évaluer, au cours de la conception, les impacts environnementaux générés durant le cycle de vie du SPS. L’applicabilité du cadre conceptuel est testée sur un cas industriel de SPS pour la fourniture d’énergie pneumatique. / Classical business economy is based on the sale of products. However, during the last decades, the increasing competition in the globalized economy and the resources rarefaction has led manufacturing companies in developed countries to re-orient their business towards integration of services in their product offers.The Product-Service System (PSS) concept is used to depict the resulting marketable set of products and services capable of jointly fulfilling a user’s need. PSS raise many interests for the reduction of the environmental pressure because they evolve the classical paradigm of mass production and consumption towards new mechanisms of value creation.In the PSS research field, a strong emphasis is put on their “potential” for decreasing the environmental impacts and on the necessity to design PSS as “integrated” sets of products and services. However, there is an important lack of effective support for PSS design and eco-design.This thesis aims at filling this gap by proposing a conceptual framework for PSS integrated eco-design. Its role is to support integration of products and services during PSS design until the most detailed phases by allowing communication between product engineers and service designers.A framework for PSS integrated design is proposed based on a system-based approach and allowing multi-views system modelling. An environmental evaluation framework is coupled to evaluate during design the environmental impacts generated over the PSS life cycle. The applicability of the conceptual framework is tested on an industrial case of a pneumatic energy delivery PSS.

La phase conceptuelle, basée sur des informations imprécises et incomplètes, est à la base de la satisfaction des clients par le futur système. La programmation architecturale se concentre sur une des premières étapes de cette phase dans le domaine de la construction : la définition des besoins d'un bâtiment. Les pratiques et recherches actuelles en Architecture-Ingénierie-Construction ont tendance à être basées sur l'expérience des programmistes et architectes. Elles sont rapidement orientées vers la production de solutions architecturales et avec une formalisation tardive des besoins métiers en exigences bâtiment. La définition des exigences est bien plus développée dans les autres domaines d'ingénierie (i.e. génie mécanique, industriel et logiciel) au sein de théories, modèles, techniques et outils. Ces travaux de recherche visent à proposer un raisonnement de programmation architecturale basé sur ces connaissances en matière d'ingénierie des exigences dans ces autres domaines. La méthodologie suivie pour développer ce raisonnement s'appuie sur une démarche transdisciplinaire basée sur une combinaison de méthodologies issues des Sciences de la Conception. Outre l'identification de langages de modélisation couvrant différent points de vues associées à la programmation architecturale, un manque est identifié en ce qui concerne les concepts définissant l'objet d'étude : la transition entre les concepts d'activité et d'espace. Le concept de ‘‘méta-espace'' est proposé pour combler ce manque ainsi qu'un langage de modélisation permettant l'exploitation des relations entre ces concept. Une formalisation très en amont de la transition des besoins métiers des clients vers les exigences bâtiment est proposée via une démarche conceptuelle résultant de l'ajout du concept de ‘‘méta-espace''. Cette démarche est présentée étape par étape en s'appuyant sur les divers cas d'études traités au cours de la thèse. / The conceptual phase is based on very fuzzy and incomplete information about clients' needs. It constitutes the core of clients' satisfaction about the future system. Architectural programming, or briefing process, focuses on the early stages of the conceptual phase of construction projects, i.e. the requirements definition. Current practices and research in Architecture-Engineering-Construction tend to be experience-based, solution-oriented, and with a late formalisation of business needs into building requirements. The requirements definition is far more supported by theories, models, tools, and techniques in other engineering disciplines (i.e. Mechanical, Industrial, and Software Engineering). This research aims to propose an architectural programming reasoning based on existing requirements engineering knowledge from these other engineering disciplines. The methodology followed to develop this reasoning is a transdisciplinary approach based on a combination of Design Research Methodology, and Design Science. Besides the identification of modelling languages covering different viewpoints associated with the briefing process, a gap is identified regarding modelling constructs associated with a “meta-space” design artefact. This design artefact and its associated modelling language (i.e. the meta-space diagram) support the formalisation of the transition from activities to space. The resulting conceptual framework proposes a step by step early formalisation of the transition from clients' business needs to building requirements. All along the thesis, different case studies are used to illustrate the proposals.

Comparé aux services traditionnels du secteur tertiaire, les services facilités par les technologies de l'information et des communications (ITeS, à partir du sigle en anglais, IT-enabled Services) suscitent un intérêt croissant de clients et fournisseurs d'une part du fait de l’automatisation des processus et d'autre part grâce aux nouveaux canaux de communication (Internet, réseaux mobiles, …) que ces services supportent. De ce fait, les ITeS co-créent de la valeur ajoutée due à la collaboration entre les clients et les fournisseurs lors de la conception et la livraison de services. Cet enrichissement des services traditionnels conduit à une remise à plat des méthodes actuelles de conception de biens et de services. En effet, elles ne permettent pas de répondre aux exigences imposées par ce contexte de collaboration multidisciplinaire qui intègrent les entreprises, les technologies de l'information et de la communication et les acteurs sociaux. Les caractéristiques intrinsèques des services (à savoir, l'intangibilité, l'inséparabilité, la périssabilité, la simultanéité) et leur nature sociotechnique requière à la fois une méthodologie de conception globale dirigée par les exigences des clients en vue de leur satisfaction et une approche systémique prenant en compte la dimension collaborative, le cycle de vie des services et les changements organisationnels, métiers et technologiques. Pour faire face à ces enjeux, nous proposons une méthodologie descendante pour modéliser et concevoir un système de services dirigé par les exigences des clients et supportant la collaboration entre tous les acteurs afin de permettre la co-création de ce système. Notre méthodologie repose sur une approche pluridisciplinaire et offre un ensemble de modèles interconnectés (modèle de référence de service, modèle d’exigence et modèle de collaboration) ce qui permet d’une part de donner de la flexibilité au système et de la rendre adaptable en cas de changements des exigences et d’autre part de supporter la collaboration entre tous les acteurs. Le modèle de référence offre une description des différentes dimensions du système de services (ontologique, caractéristiques et systémique) et explicite ainsi les connaissances liées aux domaines différents. En se basant sur le modèle d’exigences, les besoins du client sont spécifiés dans un langage commun et compréhensible par tous les acteurs. Ceci permet leur propagation dans tout le cycle de vie de service et leur diffusion à tous les acteurs. Le modèle de collaboration préconise une approche guidée par les données - une approche opposée aux processus métiers collaboratifs traditionnels - ce qui favorise l'interopérabilité technique et sémantique et augmente la stabilité du système face aux changements. Enfin, La collaboration s’appuie sur les canaux de communication qui engendrent des flux d'objets métiers selon lesquels des règles d'affaires sont générées afin d’invoquer les composants logiciels sous-jacents. / Compared to traditional business services, IT-enabled services provide more value to customers and providers by enabling traditional business services with Information and Communication Technologies (ICT) and delivering them via e-channels (i.e., Internet, Mobile networks). Although IT-enabled service systems help in co-creating value through collaboration with customers during service design and delivery, they raise challenges when we attempt to understand, design and produce innovative and intelligent IT-enabled services from a multi-disciplinary perspective by including businesses, technology and people for value addition and increasing benefits. Due to their social-technical nature and characteristics (i.e., Intangibility, Inseparability, Perishability, Simultaneity), IT-enabled services also lack common methods to systemize services driven by customer requirements and their satisfactions and co-produce them through ad-hoc collaboration. In this thesis, we propose a middle-out methodology to model, design and systemize advanced IT-enabled service driven by customer requirements and collaboration among all actors to jointly co-create service systems. From a multi-disciplinary perspective, the methodology relies on a multi-view models including a service system reference model, a requirement model and a collaboration model to ensure system flexibility and adaptability to requirement changes and take into account joint efforts and collaboration of all service actors. The reference model aims at a multi-disciplinary description of services (ontological, systematical and characteristic-based descriptions), and formalizing business knowledge related to different domains. As for the requirement model, customer needs are specified in common expressiveness language understandable by all service actors and made possible its top-down propagation throughout service lifecycle and among actors. The collaboration model advocates a data-driven approach, which increases busi-ness, technical and semantic interoperability and exhibits stability in comparison to business processes centric approaches. Finally, the collaboration hinges on de-livery channels expressed as data flows and encapsulating business artifacts as per which business rules are generated to invoke underlying software components.

Cette thèse contribue à la compréhension d’un phénomène émergent et complexe : la transformation/smartisation du système de service public urbain. Cela comprend la combinaison de différents secteurs de services tels que les transports, le tourisme,les taxes, etc. Du point de vue conceptuel, nous établissons trois piliers pour la Science du Service : Système de service (SS), Innovation de Service (IS) et Logiques Institutionnelles de Service (LIS). Nous commençons par proposer une méthode basée sur l’analyse sémantique latente (LSA), l’analyse factorielle (FA), le text mining et la théorie enracinée. Il s’agit de mettre en évidence de manière inductive et interdisciplinaire, 30 années d’évolution de la structure intellectuelle de SS, IS et LIS, de 1986 à 2015. Ceci nous a permis d’étudier les théories associées à ces thèmes, dans plusieurs domaines dans le temps. Grâce à cette étape, nous avons pu justifier le choix de deux théories permettant d’étudier la dynamique de la transformation institutionnelle et structurelle d’un système de service : 1) la théorie du travail institutionnel entre logiques collectives, antagonistes, et complémentaires, et 2) la pensée complexe. La théorie du travail institutionnel nous a permis de mettre en évidence le processus de transformation des arrangements institutionnels. La pensée complexe, comme cadre intégrateur, nous a permis de mettre en évidence le contenu, ou les effets, de la transformation institutionnelle, en considérant le tout et les parties d’un système de service public urbain qui devient smart. L’architecture de la recherche est basée principalement sur la théorie enracinée, l’observation, les archives, l’étude de cas longitudinale multiniveaux (i.e. locale et nationale) via le modèle dialogique(Parmentier-Cajaiba & Avenier, 2013) et le paradigme épistémologique constructiviste pragmatique (PECP). Aussi, nous utilisons deux hypothèses ontologiques du travail : l’ontologie relationnelle et l’ontologie du devenir. Du point de vue théorique, notre recherche contribue au affinement théorique de la littérature sur SS, IS et LIS en proposant une définition du construit "système de service public urbain smart". Cette définition est accompagné de trois modèles heuristiques résultants d’une analyse par le processus et par le contenu de la transformation et de la théorie enracinée (Gioia & Chittipeddi, 1991 ; Gioia et al., 2013). Le premier modèle heuristique contribue à la compréhension du processus de travail institutionnel pour la co-création d’arrangements institutionnels (i.e. standard, normes, les ressources frontières, APIs) entre deux logiques collectives antagonistes et complémentaires (Morin, 2005 ; Smets & Jarzabkowski, 2013 ; Greenwood et al., 2017) : la logique de service dominant du marché (Lusch & Nambisan, 2015 ; Vargo & Lusch, 2016) et la logique du service public (Osborne et al.,2015 ; Osborne, 2017). Le deuxième modèle heuristique met en évidence les composantes structurales d’un système de service public qui devient smart. Le troisième modèle heuristique souligne les moteurs et les freins de la transformation institutionnelle et structurelle. / This thesis contributes to the understanding of an emergent and complex phenomenon: transformation/smartization of the urban public service system. This involves innovative, context-sensitive and interoperable public service systems, as well as the cross combination of different services sectors such as transport, tourism, taxes, etc. We define three pillars of service science : Service System (SS), Service Innovation (IS) and Institutional Service Logic (LIS) in order to develop a process and content research to understand the dynamics of urban public service system institutional and structural transformation. We propose a method based on Latent SemanticAnalysis (LSA), Factor Analysis (FA), text mining and grounded theory to inductively reveal 30 years of evolution of interdisciplinarySS, IS and LIS intellectual structure from 1986 to 2015. In particular, we analyze the process of institutional work between antagonisticand complementary collective logics. Then, we mobilize complex thinking as an integrating framework of components of the urban publicservice system that becomes smart, as a whole and its parts. Our research design is based on grounded theory ; observations, longitudinalcase study with a multi-level approach (i.e. local and national) ; the dialogic model(Parmentier-Cajaiba & Avenier, 2013) and the pragmaticconstructivism epistemological paradigm (PECP). We define two working ontological hypotheses : the relational ontology and becomingontology. From the theoretical point of view, our research contributes to the theoretical refinement of the literature on SS, IS and LIS. Wepropose three heuristic models from a process and content analysis (Baines et al. 2017) and grounded theory (Gioia & Chittipeddi, 1991 ;Gioia et al., 2013). The first heuristic model contributes to the understanding of the institutional work process for the creation of institutionalarrangements (Standard, boundary resources, APIs) between two antagonistic and complementary collective logics (Morin, 2005 ; Smets & Jarzabkowski, 2013 ; Greenwood et al., 2017) : the service-dominant logic of the market (Lusch & Nambisan, 2015 ; Vargo & Lusch, 2016)and the public service logic (Osborne et al., 2015 ; Osborne, 2017). The second heuristic model highlights components of a smart publicservice system. The third heuristic model highlights the drivers and barriers of institutional and structural transformation.