Quelque soient les applications développées dans le cadre des systèmes à évènements discrets, l'analyse et la représentation du comportement de la partie opérative par un modèle formel est nécessaire. L'analyse bibliographique montre que, suivant les applications et les auteurs, la modélisation de la partie opérative prend des formes très différentes suivant les objectifs à atteindre. Le modèle utilisé est généralement proposé empiriquement et il est supposé faire partie du travail préliminaire aux travaux présentés. Bien que située à la base de tous les travaux, la modélisation en tant que telle, ne fait pas beaucoup l'objet de travaux de recherche. Nous nous sommes intéressés dans ce mémoire à l'obtention d'un modèle de partie opérative selon deux approches : la première consiste à mettre à l'épreuve formellement un modèle de partie opérative de bas niveau pour tester si tous les changements de commandes sont considérés. La confiance dans le modèle de partie opérative empirique est augmentée en vérifiant partiellement certaines propriétés sur celui-ci. La seconde approche s'intéresse à la construction du modèle de partie opérative par analyse de la composition en constituants physiques de la partie opérative. Chaque composant est modélisé indépendamment suivant un niveau de précision plus ou moins important avant que le modèle de partie opérative ne soit assemblé pour être utilisé dans des applications. D'abord basés sur les outils de représentation classique de la théorie des langages, les résultats de la modélisation de la partie opérative présentés dans ce mémoire sont ensuite appliqués à la supervision industrielle d'un atelier flexible d'emballage et de conditionnement. Cette modélisation montre ses limites dans la prise en compte du temps et l'aspect continu du comportement de la partie opérative. La démarche de modélisation est ensuite étendue aux Réseaux de Petri hybrides pour pouvoir représenter le comportement discret et continu de la partie opérative et leurs interactions. Cette approche hybride permet enfin d'apporter un cadre formel pour la simulation de parties opératives réalistes intégrée dans le logiciel ITS_PLC Professional Edition.

L'environnement manufacturier moderne est face à un bouleversement de paradigmes nécessitant plus de changeabilité au niveau physique et logique. Un système manufacturier Changeable est défini comme un système de production ayant les capacités de faciliter les changements adéquats, permettant d'ajuster ses structures et ses processus en réponse aux différents besoins. Dans ce contexte, les systèmes manufacturiers doivent se doter d’un très haut niveau de reconfigurabilité, qui est considérée comme l’un des facteurs majeurs du concept de changeabilité. En effet, dans la vision de l'Usine du Futur, la reconfigurabilité est essentielle pour s'adapter efficacement à la complexité croissante des environnements manufacturiers. Elle assure une adaptation rapide, efficace et facile de ces systèmes tout en étant réactif, robuste et économiquement compétitif. L’objectif est de répondre aux nouvelles contraintes internes et externes telles que la globalisation, la variété des produits, la personnalisation de masse ou le raccourcissement des délais. À travers cette thèse, nous étudions la problématique de conception des systèmes manufacturiers reconfigurables (Reconfigurable Manufacturing System – RMS). L’objectif consiste à concevoir des systèmes réactifs en se basant sur leurs capacités en matière de reconfigurabilité. Nous avons étudié ce problème sur trois niveaux : (i) le niveau des composantes, relatif aux modules des machines reconfigurables, (ii) le niveau des machines et leurs interactions, ainsi que l’impact de ces interactions sur le système et (iii) le niveau de l'atelier, composé de l'ensemble des machines reconfigurables. Nous avons développé pour chaque niveau, des indicateurs de performance afin d’assurer les meilleures performances du système conçu, tels que l’indicateur de modularité, l’indicateur de flexibilité, l’indicateur de robustesse et l’effort d'évolution d'un système reconfigurable. Pour l'ensemble des problèmes étudiés, nous avons développé des modèles d’optimisation multicritère, résolus à travers des heuristiques ou des métaheuristiques multicritères (comme le recuit simulé multicritère (AMOSA) et les algorithmes génétiques multicritère (NSGA-II)). De nombreuses expériences numériques et analyses ont été réalisées afin de démontrer l’applicabilité de nos approches / The modern manufacturing environment is facing a paradigm shift that require more changeability at physical and logical levels. A Changeable Manufacturing System is defined as a production system that has the ability to facilitate the right changes, allowing the adjustment of its structures and processes in response to the different needs. In this context, manufacturing systems must have a very high level of reconfigurability, which is considered to be one of the major enablers of changeability. From the perspective of the “Factory of the future”, the reconfigurability is essential to effectively adapt to the ever-increasing complexity of manufacturing environments. It allows a rapid, efficient and easy adaptation of these systems while being responsive, robust and economically competitive. The objective is to respond to new internal and external constraints in terms of globalization, variety of products, mass customization, and shorter lead times. Through this thesis, we study the problem of design of reconfigurable manufacturing systems (RMS) that meets these requirements. The goal is to design responsive systems based on their key features of reconfigurability. We have studied the RMS design problem on three levels: (i) the level of the components, relating to the modules of the reconfigurable machines, (ii) the machine level and their interactions, as well as the impact of these interactions on the system and (iii) the workshop level composed of all the reconfigurable machines. We have developed for each level, performance indicators to ensure a better responsiveness and a high performance of the designed system, like the modularity index, the flexibility index, the robustness index and the layout evolution effort of a reconfigurable system. For each of the studied problems, we developed multicriteria optimization models, solved through heuristics or multicriteria metaheuristics (such as archived multi-objective simulated annealing (AMOSA) and multi-objective genetic algorithms (NSGA-II)). Numerous numerical experiments and analyzes have been performed to demonstrate the applicability of our approaches

Le présent contexte et les tendances autour des systèmes de production modernes, comme la personnalisation de masse, conduisent à des besoins d'améliorations en ce qui concerne l'agilité des organisations de production. Ainsi, des approches agiles ont été proposées telle que l'approche holonique. Dans des Systèmes Manufacturiers Holoniques (HMS) les entités de production, par exemple les ressources et les produits, sont envisagées avec un certain degré d´expertise. Ces entités expertes sont appelées holons (HLs) et leur expertise concerne les habiletés d'autonomie et de collaboration. <br />L'HMS contient aussi le Contrôle Holonique (HC) qui doit organiser proprement les collaborations des holons pour atteindre de l'agilité. En effet, le développement des HMS demande des outils d'ingénierie d´aide au projet et aux tests. Dans cette thèse, il est proposé un meta-modèle pour HC dont les systèmes dérivés sont simulés dans un outil appelé ANALYTICE II. Cet outil présente une séparation précise entre les entités de contrôle du haut niveau et les ressources émulées. <br />Premièrement, avant de proposer le meta-modèle pour l´HC, l'holonification de ressource est proposée dans cet environnement. Chaque Resource-HL est obtenue à l'aide d'une ressource virtuelle qui permet d'accéder des données et des services d'une ressource émulée au haut niveau de contrôle. Par la suite, il est proposé le meta-modèle pour l´HC, sur les Resource-HLs, dans une orientation au processus. <br />L'essence de la solution est inspirée des concepts des Systèmes à Base de Règles (RBS) où les relations causales du contrôle sont traitées par des entités appelées Rules. Le processus d'inférence dans ce genre de RBS a été obtenu grâce à des collaborations basées sur notifications. Les Resource-HLs notifient les Rules par milieu de la connaissance factuelle, comme leurs états. Chaque Rule notifié délibère au moment approprié sur l'exécution d´une certaine action de contrôle. <br />L'inférence se passe dans une chaîne de notifications grâce à une composition de Resource-HLs et de Rules basées sur agents. Ce type d'inférence apporte des avantages pour l'HC tels que la haute réactivité et le découplage des éléments. Il permet aussi la création de mécanismes coopératifs pour répondre aux besoins du contrôle comme le déterminisme et la résolution de conflits. De plus, cette approche de contrôle orientée aux règles permet d´obtenir une implémentation et une expression cohérentes du contrôle. <br />Les mécanismes de contrôle sont émergés à partir de la connaissance causale de contrôle exprimée par des experts dans les Rules. Des experts sont exclusivement impliqués dans la connaissance de contrôle appropriée pour exploiter les flexibilités du système en cherchant de l'agilité. En outre, certains experts pourraient être des agents artificiels pour traiter de façon automatique la connaissance des Rules. En résumé, cette solution de HC orientée au processus traite simultanément un ensemble de sujets de contrôle encore en s'agitant d'une solution indépendante et aussi ouverte. <br />En fait, l'ouverture de la solution permet son interprétation comme une solution orientée au produit. Le contrôle orienté au produit est une tendance pour trouver de l'agilité via le découplage des demandes de production et ses exécutions en utilisant des entités comme les Smart-Product-HLs. Chaque Smart-Product-HL concerne un ordre de production spécifique et personnalisée. Les Smart-Product-HLs, avec une certaine autonomie, utilisent les Resource-HLs pour répondre à ses besoins de production. <br />Dans l'interprétation du meta-modèle, leurs interactions sont organisées en utilisant les Rules pour la coopération des Resource-HLs qu'empêchent des comportements impropres du système. Dans ce contexte, l'exécution des Rules dépend de l'intérêt explicite des Smart-Product-HLs dans leurs utilisations. En quelque sorte, chaque Smart-Product-HL utilise des Rules comme un genre d'expert. La solution a été appliquée dans un ensemble d´exemples en ANALYTICE II qui ont présenté une certaine indépendance de la simulation, celle-ci parce que chaque système de contrôle n'est pas conscient que les Resource-HLs et les Smart-Product-HLs sont simulés.