Le travail présenté dans ce mémoire propose une méthodologie de synthèse de la commande pour des systèmes hybrides, qui permet de calculer l'ensemble de toutes les lois de commande telles que le fonctionnement du système respecte les spécifications imposées par le cahier des charges. Notre approche consiste à représenter la dynamique continue par un système linéaire discrétisé et la dynamique événementielle par un automate à états finis. L'ensemble donne un automate hybride sur lequel les techniques d'analyse d'atteignabilité sont appliquées. Ces techniques permettent d'obtenir l'automate atteignable, qui ne contient que les trajectoires possibles du système pour une condition initiale donnée. En quelque sorte, nous avons ici une généralisation de la méthode clock translation. L'utilisation du temps discrétisé permet d'obtenir un automate à états finis modélisant le système hybride. Ce modèle est obtenu par le dépliage temporel de la dynamique continue du système dans chaque sommet de l'automate hybride. La technique est similaire avec celle proposée par Brandin et Wonham pour les systèmes temporisés. Par ce modèle les trajectoires du système hybride seront explicitement représentées. L'approche de synthèse de la commande présentée dans ce mémoire est basée sur une extension de la théorie classique de la commande supervisée. Le modèle de commande synthétisé est représenté par un automate temporisé. Celui-ci indique les dates d'occurrence auxquelles les événements contrôlables intervenant dans le fonctionnement du système doivent être exécutés. On notera que l'on s'affranchit ici de l'aspect hybride du système. Les résultats de la synthèse sont optimaux. Les résultats de recherche de ce travail peuvent s'appliquer aussi bien au pilotage des systèmes de production qu'au contrôle des flux dans un procédé batch.

Cette thèse s'inscrit dans le cadre du développement d'outils d'aide à la décision pour la configuration des lignes d'usinage modulaires à partir d'équipements standard. Le problème de configuration se pose en termes de sélection d'un sous-ensemble d'unités d'usinage et de leur affectation aux postes de travail définissant ainsi la structure de la ligne. Le problème revient à trouver la meilleure solution en termes de coût de mise en oeuvre en prenant en compte différents types de contraintes : productivité minimum à assurer, précédence, incompatibilité et capacité de stations et ligne. Le cœur de la thèse est dédié à l'étude des lignes avec un mode d'activation parallèle des unités d'usinage dans les stations. Dans ce cas, le début d'un cycle est marqué par l'enclenchement simultané de toutes les unités d'usinage de la ligne. Pour ce problème, nous avons proposé un modèle générique pour une approche par programmation par contraintes et deux modèles linéaires en nombres entiers.

Les travaux de la thèse présentent une approche pour l'interopérabilité entre les différents<br />modèles de produit, nous appellerons cette approche « l'interopérabilité orientée produit ».<br />Nous proposons ainsi un meta-modèle dont les instances jouent le rôle de passerelle de<br />communication entre différentes applications d'entreprise pour assurer l'interopérabilité des<br />parties de systèmes concernant le produit.<br />Nous nous sommes intéressés à formaliser un meta-modèle pour la définition du concept de<br />produit comme l'agrégation d'une partie physique représentant les éléments physiques du<br />produit et une partie informationnelle reprenant les éléments informationnels décrivant le<br />produit.<br />L'outillage et le prototypage du concept de produit holonique lors de la modélisation du<br />processus de fabrication dans l'entreprise ainsi que la prise en charge des mapping pour<br />l'interopérabilité s'appuient sur l'intégration du meta-modèle holonique dans un<br />environnement de modélisation d'entreprise particulier.<br />La phase de validation a été réalisée en deux parties représentées chacune par une application<br />industrielle. La première application se situe dans le cadre d'une collaboration avec le<br />département meunerie dans un grand groupe industriel, pour une application en<br />environnement réel de la modélisation holonique. L'objectif de cette application est de<br />concevoir un système de traçabilité pour les différents produits par les moulins du groupe.<br />Notre participation dans ce projet, a consisté en l'application de l'approche de modélisation<br />holonique pour la spécification, a priori, de l'ensemble des données et informations relatives<br />aux produits devant être prises en compte dans le système de traçabilité, et ainsi de générer de<br />manière automatique le schéma de données préliminaire du système. La seconde application<br />concerne la mise en œuvre de l'approche holonique pour une solution d'interopérabilité<br />orienté produit dans le cadre du pôle AIP Lorrain (AIPL).

Les ateliers flexibles représentent pour les industriels un réel atout face à la concurrence et à l'imprévisibilité du marché. La mise en place et la gestion de ces catégories d'ateliers de production est souvent complexe, difficile et coûteuse. Ce travail de thèse, propose un outil d'aide à la décision permettant d'accompagner les industriels dans l'acquisition et la gestion d'ateliers flexibles de production. Cet outil s'appuie sur un modèle de simulation basé sur les Réseaux de Pétri Colorés Hiérarchiques. En effet, la simulation permet d'observer les variations des paramètres du système et de déterminer ses critères de performance. Les objectifs de cet outil sont de permettre la modélisation, la simulation et l'évaluation des systèmes de production en prenant en compte plusieurs contraintes rencontrées dans les systèmes industriels. Nous avons utilisé ce simulateur pour tester et valider une solution au problème d'acheminement des produits au cours de la production. Le choix des Réseaux de Pétri(RdP), au détriment des modèles analytiques, se justifie par le fait qu'ils offrent une représentation graphique permettant une description des processus plus simplifiée que des modèles analytiques. Au-delà de la modélisation et la simulation, les RdP permettent de vérifier les blocages d'un système. Parmi les modèles que nous avons développés nous pouvons citer : les modèles des machines, des stocks, des ressources de transport et des produits dans un système de production flexible. Nous avons insisté sur la modélisation des produits, des machines et du système de transport qui représentent le coeur des problématiques de flexibilité. Nous avons validé ces modèles sur un cas réel à savoir la chaîne de production du CESI de Rouen. Ensuite pour résoudre le problème du transport, nous avons proposé et déployé une méthode d'aide à la décision basée sur l'entropie et le classement de règles de dispatching. Cette méthode permet de définir, en fonction de l'état actuel, un ordre de priorité entre les règles de dispatching. Nous avons comparé cette nouvelle méthode à la méthode classique où l'importance des règles de priorité est définie préalablement, avant la phase de production. Notre proposition a donné des résultats intéressants que nous avons exposés et discutés. / Flexible Manufacturing Systems are real opportunity for industrials to face the comptetion and the unpredictability of the market. The management implementation of this kind of manufacturing systems are complex difficult and expensive.In this thesis work, we propose a decision making tool for managing Flexible Manufacturing Systems. The latter is based on a simulation model with Hierarchical Colored Petri Nets. The simulation allows the observation of the parameters variation of a system, and the determination of performance criteria. The objectives of this tool are to enable the modeling, simulation and evaluation of production systems taking into account most of the constraints encountered in industrial systems. We used this simulator to test and validate a solution to the problem of routing products during production. The choice of Petri nets (PN) to the detriment of analytical models is justified by the fact that Petri Nets with its graphical representation allows a simplified description of processes as analytical models , Petri Nets can be used for simulation, and with simulation we can predict the behaviour of a systems during a production phase. Petri Nets allow, beyond modeling and simulation to prevent the dead locks of systems. These are the reasons why we use Petri Nets to develop our models. Among the models that we have developed we can mention : machine, stocks, transportation resources and products models. We insisted on product and machine modelling which are in the center of flexibility issues. In order to study the routing problem, We defined models to represent the transport activity. We validated these models on a real case namely the production chain of CESI of Rouen. Then to solve the routing problem, we developed a decision making method based on entropy and dispacthing rules. This method allows to modify the dispatching rules weight in function of the state of the manufacturing systems during the production (size of stocks; machine failure). We compared this method with an another one where the weight of dispatching rules are unchanged during the production phase. We obtained interesting result that we have presented and discussed.

Le monde des entreprises est profondément soumis à un ensemble de contraintes toujours plus exigeantes provenant d’une part des clients, exigeant des produits plus personnalisables, de qualité supérieure et à faible coût, et d’autre part des aléas internes auxentreprises, comprenant les pannes machines, les défaillances humaines, la fluctuation de la demande, les fréquentes variations de production. Cette thèse propose une architecture de contrôle de systèmes de production, basée sur les principes holoniques développées dans l’architecture ADACOR (ADAptive holonic COntrol aRchitecture), et l’étendant en s’inspirant des théories de l’évolution et en utilisant des mécanismes d’auto-organisation. L’utilisation des théories de l’évolution enrichit l’architecture de contrôle en permettant l’évolution de deux manières distinctes, en réponse au type et au degré de la perturbation apparue. Le premier mode d’adaptation, appelé auto-organisation comportementale, permet à chaque entité qui compose le système d’adapter dynamiquement leur comportement interne, gérant de cette façon de petites perturbations. Le second mode, nommé auto-organisation structurelle, traite de plus grandes perturbations, en permettant aux entités du système de ré-organiser leurs relations, et par conséquent modifier structurellement le système. L’architecture holonique auto-organisée de contrôle de systèmes de production proposée dans cette thèse a été validée sur une cellule de production flexible AIP-PRIMECA. Les résultats ont montré une amélioration des indicateurs clés de performance par rapport aux architectures de contrôle hiérarchiques et hétérarchiques. / The manufacturing world is being deeply challenged with a set of ever demanding constraints where from one side, the costumers are requiring products to be more customizable, with higher quality at lower prices, and on other side, companies have to deal on a daily basis with internal disturbances that range from machine breakdown to worker absence and from demand fluctuation to frequent production changes. This dissertation proposes a manufacturing control architecture, following the holonic principles developed in the ADAptive holonic COntrol aRchitecture (ADACOR) and extending it taking inspiration in evolutionary theories and making use of self- organization mechanisms. The use of evolutionary theories enrich the proposed control architecture by allowing evolution in two distinct ways, responding accordingly to the type and degree of the disturbance that appears. The first component, named behavioural self- organization, allows each system’s entity to dynamically adapt its internal behaviour, addressing small disturbances. The second component, named structural self-organization, addresses bigger disturbances by allowing the system entities to re-arrange their rela- tionships, and consequently changing the system in a structural manner. The proposed self-organized holonic manufacturing control architecture was validated at a AIP-PRIMECA flexible manufacturing cell. The achieved experimental results have also shown an improvement of the key performance indicators over the hierarchical and heterarchical control architecture.

Cette thèse d’Études rurales en Géographie-Environnement est consacrée à l’ «insertion de la caféiculture dans les structures de production en Guinée Forestière». Introduite dans les systèmes de production paysans par les colons entre 1902 et 1920, la caféiculture a évolué sous l’influence des contextes socioéconomiques, politiques et démographiques variés. Sa dynamique spatiale se présente comme un paradoxe. Les superficies de cultures pérennes à base du café augmentent en effet au détriment des cultures vivrières à base du riz, cependant les rendements et revenus de ces plantations (désormais individuelles) restent généralement faibles. La reconversion de ces parcelles de café en d’autres systèmes de cultures pérennes ou vivrières est rare . Or, il existe d’autres cultures (le palmier à huile amélioré, l’hévéa etc.) plus rentables aujourd’hui que le caféier. Les ressources foncières s’amenuisent dans un contexte de forte croissance de la population régionale qui se situe à 4,3% par an contre 3,1% pour le pays. Cette population vit essentiellement d’une agriculture extensive. L’insécurité foncière s’accroît à travers des conflits complexes parce que l’application en milieu rural du code foncier moderne promulgué en 1992 reste encore limitée. Ainsi, en vue de maximiser la rentabilité des parcelles, les paysans privilégient la polyculture sur les coteaux, en association avec le café. Pour les jeunes, ce choix s’inscrit souvent dans le cadre du processus de leur autonomisation. Cette thèse montre qu’au-delà de sa rentabilité économique, c’est surtout le besoin de sécurisation foncière qui détermine le choix de la culture caféière par la plupart des paysans. / This thesis on Geography-environment deals with "the integration of coffee cultivation in the production structure of Guinée Forestière". Coffee was introduced in the peasant production system by colonial powers between 1902 and 1920, coffee cultivation evolved under the influenced of various socio-economical and demographical situations. Its spatial evolution is a paradox. The perennial area with coffee increases at the detriment of food staffs like rice meanwhile, coffee yards and profits are generally low. Nevertheless densification to other perennial or food crops is rare. However there exist other profitable products like refined palm oil and rubber. Land resources are getting smaller as a result of high regional population growth (4.3% per year while it is 3,1% for the rest of the country). The population mainly depends on extensive agriculture. Land insecurity increases through complex conflicts because the implementation of the modern land code in rural areas is low although it was promulgated in 1992. Thus, farmers favour mixed cropping on slopes associated with coffee in order to maximize their income. For the youths, this choice is a part of their independent process. This thesis shows that the need of land security is more decisive for choosing coffee growing, than its economic profitability.

Les systèmes de production modernes, et notamment les systèmes agiles, revalorisent pleinement les compétences de l'homme qui devient aujourd'hui un facteur clé de la production. Dans ce contexte, nous nous sommes intéressés à l'aide que nous pourrions apporter aux opérateurs en utilisant les possibilités offertes par les nouvelles technologies, et plus particulièrement à la façon de leur fournir des informations adaptées au pilotage. En effet, le pilotage d'une unité repose sur une orchestration complexe de tâches fondée sur des informations inaccessibles du point de vue d'un opérateur. Afin de pallier ce problème, nous avons conçu un système d'assistance interactif qui s'adresse à ces opérateurs. L'objectif est de communiquer en permanence avec chaque opérateur pour lui indiquer les opérations les plus adéquates à réaliser compte tenu de l'état actuel de la production et de prendre en compte ses décisions pour optimiser le pilotage en temps réel. Ce système se veut générique tant au niveau fonctionnel qu'au niveau de son architecture de communication afin d'être implantable sur toute unité à composante humaine. <br />Nous avons donc développé un prototype générique distribuable sur plusieurs machines. Dans cette optique, nous avons d'abord mis au point une méthode basée sur la simulation permettant de greffer le système sur une unité existante et de mettre en évidence son interopérabilité. Cette étude préalable nous a conduits à adopter une architecture client-serveur de type Web. Enfin, nous avons évalué les performances du système à partir d'un environnement de test, ce qui nous a amenés à considérer les critères de sûreté du système et à introduire la notion de confiance

L'enjeu de ce travail consiste à proposer un modèle dynamique multi-niveau permettant l'étude des systèmes et des structures à composantes humaines à deux niveaux. Le premier niveau s'intéresse à l'étude du comportement à une échelle individuelle (facteurs psychologiques). Le second niveau étend le modèle à l'étude du comportement des groupes de travailleurs (facteurs psychosociaux). Nous situons ce travail dans le cadre de l'amélioration de l'efficience des opérateurs avec pour domaine d'application l'optimisation du contrôle de la qualité des produits. Le modèle est basé sur une représentation graphique et mathématique inspirée de la dynamique des systèmes permettant d'intégrer l'évolution du comportement et de considérer les rétroactions positives et négatives. L'incertitude et l'imperfection que peuvent avoir certains aspects comportementaux sont intégrées dans l'approche en utilisant la théorie des sous-ensembles flous et les systèmes d'inférences flous. <br />Les hypothèses proposées dans le modèle sont par la suite testées dans un environnement de simulation permettant de reproduire une tâche de contrôle de la qualité de certains produits dans un atelier de production. Les résultats des expériences obtenus ont été utilisés pour la construction d'un modèle de comportement.

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

La recherche vise à établir si les modes de gestion des ressources naturelles et sociales des producteurs familiaux, dont les exploitations sont majoritairement de petite taille, ont pu contribuer à la construction de systèmes de production et de paysages durables. Quelles stratégies ces paysans mettent-ils en œuvre pour garantir les conditions de production de leurs fermes, de reproduction de leurs familles, et de conservation des ressources naturelles ? Ensuite, peut-on découvrir dans ces stratégies des pistes pour la conception de systèmes durables ? Notre étude a été menée dans une zone tropicale des Andes du nord située en territoire colombien, sur les communes de Riosucio et Supia, département du Caldas. Lors de la crise du café (années 1990), les producteurs vont réagir de manières diverses. Une réaction particulièrement intéressante, que nous analysons en profondeur, est la proposition de l'Association des producteurs indigènes et paysans de Riosucio et Supia, ASPROINCA : recomposition des systèmes productifs, recherche de la durabilité par une diversification des stratégies fondées sur une approche agro-écologique et une gestion intégrée des systèmes productifs, et renforcement du capital social et humain. Au-delà des unités d'exploitation, la proposition est élargie à l'espace du micro-bassin et au paysage régional, ce qui implique la coexistence avec d'autres formes de production, la conclusion d'accords sur la gestion des ressources d'usage commun, en particulier l'eau, et la mise en œuvre de pratiques partagées pour leur conservation.