Les travaux de recherche proposés dans cette thèse portent sur les problèmes d'ordonnancement rencontrés dans les systèmes de production automatisés en prenant en compte des contraintes telles que l'absence d'espace de stockage entre les machines et la flexibilité des ressources. Plus particulièrement, nous avons étudié les problèmes d'ordonnancement de job-shops classiques et hybrides soumis à des contraintes de blocage particulières avec comme objectif la minimisation du temps total d'opération. Dans un premier temps, nous avons modélisé les problèmes d'ordonnancement de type job-shop (classique et flexible) avec la contrainte de blocage particulière afin d'obtenir une solution exacte. Pour les problèmes de taille plus importante, il n'était pas possible d'obtenir une solution exacte à ce problème en un temps raisonnable. Par conséquent, nous avons développé des bornes inférieures complémentaires. Dans le cas du job shop classique, une méta-heuristique basée sur l'algorithme de recuit simulé pour résoudre le problème étudié a été proposée. Pour développer un voisinage efficace, nous avons donné une méthode qui permet de détecter les conflits qui peuvent survenir après la modification des séquences. Des résultats d'expérimentations réalisés sur des instances de petites et moyennes tailles montrent l'efficacité de bornes inférieures ainsi que l'heuristique développée / The research in this thesis ; focus on the scheduling problems encountered in automated production systems and takes into account new constraints, such as buffer stocks of limited capacity, flexibility of resources, etc.. Two main objectives are set, namely the proposal of new models of scheduling, development of approaches and lower bounds for scheduling systems studied (classical job shop and hybrid job shop with blocking Rcb). The lower bounds are developed for the problems of job-shop classic and hybrid with Rcb blocking constraint. Heuristics based on simulated annealing have been developed for the job-shop problems subject to the Rcb blocking constraint. Results of experiments conducted on instances of small and medium sizes show the effectiveness of lower bounds and heuristics developed

Ce sujet de thèse concerne de manière générale l'évaluation des performances et l'ordonnancement dans des systèmes de production flexibles et principalement les problèmes d'ordonnancement d'atelier de type Flow-Shop et Flow-Shop hybride. Le problème d'ordonnancement d'un Flow-Shop peut être défini ainsi : un ensemble de N jobs composés chacun de M opérations, doivent passer sur M machines dans le même ordre. Une machine peut exécuter une seule opération à la fois, chaque job ne peut avoir qu'une seule opération en cours de réalisation simultanément et la préemption n'est pas autorisée. Dans le cas des Flow-Shops hybrides, Mk machines identiques sont disponibles à chaque étage k en un ou plusieurs exemplaires. Pour cette étude, notre objectif est toujours de minimiser le temps total d'exécution aussi appelé makespan. Les problèmes d'ordonnancement les plus répandus sont de type Flow-Shop classique où les espaces de stockage entre les machines sont considérées comme infinies. D'autres problèmes sont caractérisés par des capacités de stockage limitées ou nulles qui engendre une seule contrainte de blocage. Cette contrainte peut être un blocage classique (de type RSb) ou particulier (de type RCb ou RCb*). Dans nos travaux de recherche, nous présentons un cas général qui peut être tiré de l'industrie et modélisé sous forme de systèmes de type Flow-Shop et Flow-Shop hybride soumis simultanément à plusieurs types de blocage. Pour résoudre ce genre de problèmes, nous avons étudié dans cette thèse la complexité de ces systèmes et nous avons proposé des méthodes exactes, des méthodes approchées ainsi que des bornes inférieures / This thesis deals mainly with makespan minimization in Flow-Shop and hybrid Flow-Shop scheduling problems where mixed blocking constraints are considered. In Flow-Shop scheduling problem, a set of N jobs must be executed on a set of M machines. All jobs require the same operation order that must be executed according to the same manufacturing process. Each machine can only execute one job at any time. Pre-emptive operation is not authorized in presented work. In case of hybrid Flow-Shop, at any processing stage k, there exist one or more identical machines Mk. Objective function consists in determining best schedule in order to reduce makespan, i.e. time where all operations are completed. The most common scheduling problem is classical flowshop where buffer space capacity between machines is considered as unlimited. Other problems are characterized by the fact that the storage capacity is limited or null and which generates one blocking constraint. This constraint can be a classical blocking (RSb) or particular blocking (RCb or RCb*). In our works, we present a general case which can be derived from industry and modeled as Flow-Shop and hybrid Flow-Shop systems subject simultaneously to different blocking. To solve these problems, we studied in this thesis complexity of these systems and we proposed exact methods, approached methods and lower bounds

Dans cette thèse, des stratégies de maintenance conditionnelle sont proposées pour les systèmes de production de biens et de services. Ces stratégies sont développées en tenant compte de la dégradation de l'environnement causée par la détérioration du système de production. Le système de production est sujet à une dégradation aléatoire qui affecte la qualité de l'environnement. Les modèles de maintenance proposés consistent à réduire la dégradation de l'environnement en contrôlant la détérioration du système. Pour contrôler la détérioration du système, des inspections sont effectuées à des dates précises. L'objectif est de déterminer les dates optimales d'inspection qui optimisent un critère de performance donné. Deux modèles mathématiques d'optimisation sont alors proposés dans cette thèse. Le premier modèle considère le coût total moyen par unité de temps, tandis que le deuxième modèle considère la disponibilité stationnaire du système. L'optimisation sous contrainte a été aussi étudiée où l'objectif est de minimiser le coût total moyen par unité de temps sous une contrainte de disponibilité stationnaire ou alors de maximiser la disponibilité stationnaire du système sous une contrainte de budget. Basé sur la méthode de Nelder-Mead, des algorithmes sont développés pour calculer les dates optimales d'inspection pour chaque critère d'optimisation. Des exemples numériques sont présentés pour montrer l'applicabilité des stratégies de maintenance conditionnelle proposées / In this thesis, condition-based maintenance strategies are proposed for production systems of goods and services. These strategies are developed while taking into account the environmental degradation caused by the deterioration of the production system. The system is subjected to random deterioration which impacts the environmental quality. The proposed maintenance models aim to assess the system deterioration in such a way to reduce the environmental degradation. To control this deterioration, inspections are performed on specific dates. The objective is to determine optimal inspection dates which optimize a given performance criterion. Two mathematical optimization models are then proposed in this thesis. The first model considers the average total cost per time unit, while the second model considers the stationary availability of the system. The constrained optimization has also been discussed in this work where the objective is to minimize the average total cost per time unit under an availability constraint or to maximize the stationary availability of the system under a budget constraint. On the basis of Nelder-Mead method, inspection dates as optimal solutions are computed for each optimization criterion. Numerical examples are provided to show the applicability of the proposed condition-based maintenance strategies

La première partie de ce travail est consacrée à l'introduction d'un nouvel outil de modélisation - les Réseaux de Petri à Intervalles - pour répondre à un besoin de spécification, validation et évaluation des systèmes de production intégrant des contraintes d'intervalles de validité sur une qualité donnée. Le premier chapitre situe la contribution applicative par rapport à l'état de l'art en la restreignant à la régulation sur la commande locale pour les ateliers en fonctionnements répétitifs. Ensuite, L'extension de certaines propriétés structurelles des réseaux de Petri P-temporels à des problématiques non temporelles est alors étudiée avec ce nouvel outil.<br /> La deuxième partie de ce travail développe une validation applicative sur une manufacture de tabac. Une construction systématique du modèle Réseaux de Petri à Intervalles est proposée. La méthodologie s'appuie sur les statistiques de production de l'atelier. En s'appuyant sur ce modèle, un réglage est analytiquement calculé en prenant en compte les spécifications de robustesse. Ensuite, une commande réactive est proposée pour faire face aux dérives lentes du procédé. Enfin, l'efficacité de la conduite est démontrée en la simulant sur un ensemble de données de production différent de celui qui a été utilisé pour la construction du modèle.<br />Le présent travail a donc introduit un outil de modélisation dont la pertinence est avérée, au moins sur ce type d'application. Reste que l'abstraction fonctionnelle de l'outil ouvre des champs applicatifs qui restent à explorer, tant d'un point de vue analyse que d'un point de vue mise en œuvre.

La commercialisation du lait peut jouer un rôle central dans les changements au sein des unités de production : 1) sur les techniques de la production laitière et 2) sur la gestion de la recette du lait. La recherche repose sur des enjeux de développement et des enjeux scientifiques. L'objectif global de la thèse est d'évaluer l'impact de la commercialisation du lait sur les pratiques et les stratégies des éleveurs et d'apprécier son rôle dans les processus de changements socio-techniques dans les systèmes de production laitière en zone péri-urbaine de Sikasso au Mali. L'objectif de recherche est de contribuer aux recherches en zootechniesystème sur le développement de l'élevage en général et de l'élevage péri-urbain en particulier. Pour cela, nombre de connaissances a été mobilisé et des méthodes développées pour analyser dans le temps long les changements et évaluer dans le temps rond les performances des unités de production. Une méthodologie spécifique a été élaboré, elle articule trois groupes de méthodes : (i) des enquêtes pour un diagnostic systémique de la production laitière, (ii) des enquêtes rétrospectives pour l'analyse des changements sur le temps long et incluant l'échelle territoriale, (iii) des suivis technico-économiques sur un an. Cinq stratégies de production laitières ont été distinguées : 1) Faible prélèvement de lait, 2) Intérêt sur le lait avec gestion du pâturage, 3) Intérêt sur le lait avec achat de compléments, 4) Forte production de lait avec des vaches croisées et distribution de concentrés et 5) Forte production laitière avec stabulation permanente de vaches croisées. Un modèle de fonctionnement technico-économique a également été construit. Les éleveurs ont fait évoluer leurs pratiques et développer des stratégies pour produire et commercialiser plus de lait et profiter de l'opportunité offerte par le marché de consommateurs urbains.

La ré-ingénierie du système de production et des produits est une activité permanente de l'entreprise, et en constitue en quelques sorte le pilotage organisationnel. Le besoin en méthodologie est dasn ce domaine très important, et constitue le sujet de ce travail. Dans un premiers temps, nous éclaircissons l'usage qui peut être fait des modèles pour structurer la démarche d'ingénierie, et cherchons ainsi à promouvoir la modélisation d'entreprise comme outil de raisonnement de pré-évaluation et de documentation des systèmes de production. Dans un second temps, nous situons la démarche d'ingénierie produit / système comme une acitvité récurrente participant à l'évolution de l'entreprise en tant que niveau de pilotage venant, par une logique de projets ou par une amélioration continue, moduler la structure et l'organisation du système physique.

Le système agraire de la région cacaoyère de l´État de Bahia, Brésil, a été l´objet d´importantes transformations, qui ont résulté d´une grave crise socio-économique. Cette crise a débuté fin des années quatre-vingt et sa cause principale fut le déclin de la monoculture cacaoyère, activité économique dominante de la région jusqu´au début des années quatre-vingt-dix. Parmi les transformations qui se sont produites dans la région, on note la migration de la maind ´oeuvre rurale vers les villes les plus proches, une augmentation de la pauvreté rurale et urbaine, l´apparition de nouvelles formes d´organisation du travail et de production dans l´agriculture, des innovations technologiques et une augmentation du déboisement. Face à ce scénario régional, notre recherche a pour objectif de contribuer à la compréhension de la dynamique du système agraire de la région étudiée, du point de vue économique et social. Nous avons ainsi élaboré un modèle de dynamique de systèmes basé sur les données de notre recherche sur le terrain dans une micro-région cacaoyère, en particulier dans les municipalités de Itajuípe et Coaraci. Le modèle a été conçu de façon à mettre en évidence les relations existantes entre les investissements réalisés dans les exploitations cacaoyères, la création d´emplois agricoles, les modes de faire-valoir, les revenus des exploitants, la structure foncière et les types d´exploitations agricoles. Les différents systèmes de culture et/ou élevage mis en oeuvre sont liés à ce dernier facteur, compte tenu des différents types de main-d'oeuvre. À partir de l´interaction de différents sous-modèles, nous avons construit un modèle de développement régional. Celui-ci montre divers scénarios d´évolution pour le système agraire régional et montre quelles pourraient être les politiques publiques qui favorisent un développement agricole durable de la région.

Le sujet présenté dans cette thèse consiste à concevoir un langage de programmation, appelé BOCAL, spécialement destiné à la modélisation et à la simulation de systèmes de production. La spécification et la simulation d'automates est également un domaine d'application de BOCAL. Les logiciels sont souvent partagés entre deux caractéristiques importantes : les logiciels extensibles (ouverts) mais pas assez conviviaux et les logiciels conviviaux mais fermés pour les utilisateurs. L'objectif de ce langage est de permettre à tous les niveaux d'utilisation (conception des objets de base, construction du modèle et réglage des paramètres) de fonctionner dans le même environnement sémantique afin de permettre à tous les utilisateurs de bénéficier de la modularité et de l'extensibilité.

Cette thèse porte sur l'apport de la simulation en ligne dans le pilotage des systèmes de production. Au fil des ans, ces systèmes deviennent de plus en plus compliqués et requièrent une capacité d'analyse toujours plus grande de la part de son pilote. Plusieurs études ont démontré que l'aide la plus précieuse qu'une entité décisionnelle pouvait obtenir pour optimiser ses décisions était un outil lui permettant de prévoir la conséquence de ses décisions. En effet, c'est cet aspect de la prise de décision qui est rendu particulièrement hasardeux par l'augmentation de la complexité des systèmes. L'objet de cette thèse est d'étudier comment la simulation de flux, après avoir été un outil d'aide à la conception d'unité de production, peut devenir un outil d'aide à la décision dans le cadre du pilotage de cette unité.<br />La première partie présente le contexte de nos travaux. Après avoir resitué le pilotage des systèmes de production, nous présentons les principes et les outils de la simulation du flux. Enfin, nous présentons un état de l'art concernant la simulation en ligne, en remarquant qu'il s'agit d'un domaine encore relativement peu exploré par la communauté de la recherche sur les systèmes de production. La seconde partie de nos travaux portent sur l'intégration des outils de simulation dans l'architecture de commande. Dans un premier temps, nous étudions la place relative de l'humain et de la machine au niveau de la prise de décision. Les outils de simulation classique permettent depuis longtemps déjà de prévoir la conséquence de décisions portant sur un terme long relativement à la dynamique du système. Lorsque l'horizon se restreint, l'état initial des simulations est problématique : de par son influence grandissante sur les résultats, il est nécessaire d'assurer une équivalence de plus en plus stricte avec l'état du système de production au moment du début des simulations. C'est pourquoi, dans la deuxième partie de ce chapitre, nous montrons sur un exemple l'importance de l'initialisation dans une simulation en ligne pour la prise de décision.<br />La troisième partie de nos travaux porte sur la résolution de ce problème par l'introduction dans l'architecture de commande d'un observateur, également réalisé par simulation, en communication constante avec les organes de commande du système. Au moment où la simulation se lance, elle s'initialise sur l'état de l'observateur, qui est considéré comme étant une bonne approximation de l'état actuel réel du système. La dernière partie présente une validation sous la forme d'une application complète des concepts et de l'architecture proposés sur un système de production flexible, actuellement en production dans le cadre de l'Institut Universitaire de Technologie de Nantes.

Les systèmes de production manufacturiers sont une classe des systèmes à événements discrets. Leur taille nécessite de distribuer le logiciel de contrôle sur une architecture industrielle de plusieurs ordinateurs reliés en réseau. Dans ce contexte, il devient essentiel d'être capable d'évaluer l'impact d'une architecture réseau spécifique sur les services des systèmes manufacturiers en termes de la performance et la qualité. Les performances du réseau sous-jacent peuvent notamment nuire à la productivité du système. Dans la méthodologie traditionnelle proposée dans la littérature, cet aspect n'est pas pris en compte au niveau conception. Cependant, la modélisation de tels systèmes est importante pour vérifier certaines propriétés. Dans cette thèse, nous proposons une approche de modélisation par composants à l'aide des réseaux de Petri haut niveau pour la modélisation de certains protocoles de réseaux afin d'évaluer les systèmes manufacturiers comme étant des systèmes distribués. La sélection des réseaux de Petri est justifiée par leur pouvoir d'expression en ce qui concerne la modélisation des systèmes distribués et concurrents. L'approche par composants permet de diminuer la complexité de la modélisation et encourage la généricité, la modularité et la réutilisabilité des composants prêt-à-utiliser. Cela permet de construire facilement de nouveaux modèles et de réduire les coûts de développement de systèmes. En outre, cela peut aider à une meilleure gestion des services et des protocoles et à changer facilement/modifier un élément du système. Notre modélisation permet enfin d'évaluer ces systèmes par le biais de simulations centralisées