Les films minces déposés sur des substrats flexibles ont été intensivement étudiés ces dernières années en raison de leur nombreuses applications en électronique flexible. Depuis peu, l'électronique flexible est étendu aux matériaux magnétiques conduisant ainsi au domaine émergeant de la magnéto-électronique flexible actuellement à l'avant garde des sujets de recherche de la spintronique. Ce travail de thèse est dédié à l'étude des propriétés magnéto-mécaniques de films minces magnétiques (Ni, NiFe, Co2FeAl, CoFeB, FeCuNbSi) sur des substrats flexibles. Les analyses structurales ont montré que les films de Ni et de CFA sont polycristallins non-texturés ; le CFB est amorphe. Par conséquent, les propriétés élastiques et magnéto-élastiques de ces films sont considérées comme étant isotropes. Une technique basée sur une utilisation conjointe d'essai mécanique, la résonance ferromagnétique (FMR) et la corrélation d'images numériques (CIN) a été développée pour étudier les propriétés magnéto-mécaniques de films minces sur substrats flexibles. A l'aide de cette méthode, il est possible de suivre l'évolution de l'anisotropie résiduelle omniprésente dans les films magnétiques sur substrats flexibles. Cette anisotropie est liée aux propriétés mécaniques contrastées lorsqu'on dépose un film mince rigide (grand module d'Young) sur un substrat flexible (petit module d'Young). L'effet du recuit sur les propriétés élastiques et magnéto-élastiques a été soigneusement étudié dans le film CFB validant ainsi l'intérêt porté à ses alliages pour des applications en spintronique. Enfin, la résonance ferromagnétique est employé en balayage en fréquence pour suivre la variation de la direction de l'aimantation en fonction des déformations induites par l'application de tension électrique sur l'actionneur piézoélectrique. Un retournement de 90° de la direction de l'aimantation dans le film Co2FeAl sur substrat flexible de Kapton® est observé. / Thin films deposited on flexible substrates have been widely studied in the last decades due to the numerous applications in flexible electronics. Recently, flexible electronics have been extended to magnetic materials leading to the so-called emerging feld of flexible magnetoelectronics which is actually at the cutting-edge of spintronics research topics.This thesis is devoted to the study magnetomechanical properties of magnetic thin films (Ni, NiFe, Co2FeAl, CoFeB, FeCuNbSi) on flexible substrates. Structural analysis have 130 Abstracts hown that the Ni and CFA films are found to be polycrystalline with no strong preferred orientations ; the CFB film is amorphous. Consequently, the elastic and magnetoelastic properties are isotropic. For the study of the magnetomechanical properties, a set-up based on a jointly use of deformation test (bending or piezoactuation), ferromagnetic resonance (FMR) and digital image correlation (DIC) have been developped. Thanks to this method, it is possible to follow the evolution of the inescapable residual anisotropy encountered in magnetic thin films on flexible substrates under deformation and to determine the effective coefficient of magnetostriction of the films (sometimes unknown).This residual anisotropy is ascribed to contrasted mechanical strength when a sti thin film is deposited on a compliant substrate. The effect of the annealing temperature on the elastic and magnetoelastic have been studied carefully in CFB validating then theinterest on such alloys for spintronics applications. Finally, we have employed FMR inits sweep frequency mode to study the effective evolution of magnetization direction as function of the voltage-induced strains. A 90-degree magnetization rotation in Co2FeAl thin film on Kapton® polyimide substrate is observed.

Dans ce mémoire, nous concevons un plan d'ordonnancement de la production dans un contexte d'industrie 4.0. L'environnement de travail est un atelier de soudure doté de trois stations pour le chargement et le déchargement des pièces, d'un robot de transport, d'un robot positionneur, de deux robots soudeurs et de gabarits sur lesquels sont montées les pièces. Dans un souci de construction de modèles reflétant la réalité de l'usine de production, des caractéristiques et des contraintes ont été considérées. Il s'agit entre autres des caractéristiques liées au type et aux temps de changement de gabarit, des contraintes d'entreposage, de ressources matérielles limitées (machines) et de recirculation. Le problème considéré est un problème de job shop flexible dont l'objectif est de minimiser la durée totale des opérations. Différentes variantes de la méthode exacte basée sur la programmation linéaire mixte en nombres entiers sont présentées. Ces méthodes sont de deux catégories à savoir les méthodes en une étape de résolution et les méthodes en deux étapes de résolution. La comparaison de ces différentes méthodes proposées montre que les méthodes en une étape de résolution offrent les meilleures valeurs de la fonction objectif mais sont plus lents dans la résolution tandis que les méthodes en deux étapes de résolution sont plus rapides dans la résolution mais n'ont pas les meilleures valeurs de la fonction objectif. / In this master's thesis, we design a production scheduling plan in an Industry 4.0 context. The working environment is a welding shop with three stations for loading and unloading parts, a transport robot, a positioner robot, two welding robots and jigs on which parts are mounted. In order to build models that reflect the reality of the production plant, additional characteristics and constraints were considered. These include characteristics related to the type and duration of jig change, constraints of storage, limited material resources (machines) and recirculation. The problem considered is a flexible job shop problem with the objective to minimize the total execution time (the makespan). Different variants of the exact method based on mixed integer linear programming are presented. These methods are of two categories, namely the one-step and the two-step methods. The comparison of these different proposed methods shows that the one-step method yields the best objective function values but requires relatively long computing times while the two-step method is faster but does not give the best objective function values.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2009-2010 / Pour faire face aux risques associés aux aléas des opérations normales et aux périls qui menacent les ressources d'un réseau logistique, une méthodologie générique pour le design de réseaux logistiques efficaces et robustes en univers incertain est développée dans cette thèse. Cette méthodologie a pour objectif de proposer une structure de réseau qui assure, de façon durable, la création de valeur pour l'entreprise pour faire face aux aléas et se prémunir contre les risques de ruptures catastrophiques. La méthodologie s'appuie sur le cadre de prise de décision distribué de Schneeweiss et l'approche de modélisation mathématique qui y est associée intègre des éléments de programmation stochastique, d'analyse de risque et de programmation robuste. Trois types d'événements sont définis pour caractériser l'environnement des réseaux logistiques: des événements aléatoires (ex. la demande, les coûts et les taux de changes), des événements hasardeux (ex. les grèves, les discontinuités d'approvisionnement des fournisseurs et les catastrophes naturelles) et des événements profondément incertains (ex. les actes de sabotage, les attentats et les instabilités politiques). La méthodologie considère que l'environnement futur de l'entreprise est anticipé à l'aide de scénarios, générés partiellement par une méthode Monte-Carlo. Cette méthode fait partie de l'approche de solution et permet de générer des replications d'échantillons de petites tailles et de grands échantillons. Elle aide aussi à tenir compte de l'attitude au risque du décideur. L'approche générique de solution du modèle s'appuie sur ces échantillons de scénarios pour générer des designs alternatifs et sur une approche multicritère pour l'évaluation de ces designs. Afin de valider les concepts méthodologiques introduits dans cette thèse, le problème hiérarchique de localisation d'entrepôts et de transport est modélisé comme un programme stochastique avec recours. Premièrement, un modèle incluant une demande aléatoire est utilisé pour valider en partie la modélisation mathématique du problème et étudier, à travers plusieurs anticipations approximatives, la solvabilité du modèle de design. Une approche de solution heuristique est proposée pour ce modèle afin de résoudre des problèmes de taille réelle. Deuxièmement, un modèle incluant les aléas et les périls est utilisé pour valider l'analyse de risque, les stratégies de resilience et l'approche de solution générique. Plusieurs construits mathématiques sont ajoutés au modèle de base afin de refléter différentes stratégies de resilience et proposer un modèle de décision sous risque incluant l'attitude du décideur face aux événements extrêmes. Les nombreuses expérimentations effectuées, avec les données d'un cas réaliste, nous ont permis de tester les concepts proposés dans cette thèse et d'élaborer une méthode de réduction de complexité pour le modèle générique de design sans compromettre la qualité des solutions associées. Les résultats obtenus par ces expérimentations ont pu confirmer la supériorité des designs obtenus en appliquant la méthodologie proposée en termes d'efficacité et de robustesse par rapport à des solutions produites par des approches déterministes ou des modèles simplifiés proposés dans la littérature.

Notre thèse est consacrée à l’étude de la supervision des réseaux de Petri en vue de la conception de systèmes manufacturiers flexibles. L’objectif est la définition de stratégies de pilotage en ligne pour l’évitement de conflits et d’interblocages, dans le cadre de la théorie de la supervision. Le point de départ de notre travail est d’exploiterle graphe de marquage du réseau de Petri, ce qui permet en particulier d’obtenir des stratégies de commande maximalement permissive pour des problèmes d’évitement de conflits et d’interblocages. Nous avons ainsi introduit des techniques originales, manipulations d’inégalités ou réductions d’ensembles de marquages, destinées à diminuerla complexité algorithmique d’une telle méthode. Dans premier temps, nous avons focalisé sur la synthèse de superviseurs dits purs, ce qui correspond au cas particulier où l’ensemble de marquage légaux, est convexe.Cette optimisation est ensuite considérée du point de vue de la facilité de mise en oeuvre. Nous traitons ainsi de la minimisation de la structure du superviseur et de son coût d’implémentation en préservant une structure de supervision qui offre à la fois la permissivité maximale et une complexité de calcul raisonnable en vue d’utilisationsur des installations réelles. Aussi, nous avons cherché à réduire le nombre de places de contrôle nécessaires pour réaliser un superviseur maximalement permissif, pour cela nous avons formule le calcul du nombre minimal de places de contrôle en termes d’un problème de programmation linéaire. Afin d’affaiblir la complexité de ce calcul de superviseur, deux versions de l’algorithme sont proposées. Ce problème de minimisation de la taille dusuperviseur, quoique fondamental, n’est pas abordé aussi directement dans la littérature. Il s’agit là d’une première contribution.Dans u second temps, nous nous sommes intéressés aux réseaux de Petri à boucles (self-loops). Les boucles étant représentées par une variable qui s’ajoute dans la contrainte inégalité définissant l’ensemble de marquages légaux. Après avoir proposé une méthode de réduction du nombre d’inégalités ainsi que du superviseur optimalen se basant sur les approches et résultats précédents, nous avons établi une condition suffisante d’obtention d’un superviseur maximalement permissif permettant de traiter des ensembles de marquages légaux non convexes.Enfin nous proposons une méthode de synthèse de contrôleur pour une nouvelle classe de réseaux de Petri, avec des arcs inhibiteurs correspondant à des contraintes définies par des intervalles. La taille du contrôleur ainsi obtenu et défini en termes d’arcs inhibiteurs à intervalles s’en trouve réduite ainsi que par conséquent sont coût d’implémentation. / Reachability graph analysis is an important technique for deadlockcontrol, which always suffers from a state explosion problem since it requires togenerate all or a part of reachable markings.Based on this technique, an optimal or suboptimal supervisor with high behavioralpermissiveness can always be achieved. This thesis focuses on designing liveness enforcing Petri net supervisors for FMSs by considering their behavioralpermissiveness, supervisory structure, and computationnal complexity.The following research contributions are made in this thesis.1. The design of a maximally permissive liveness-enforcing supervisor for an FMSis proposed by solving integer linear programming problems (ILPPs).2. Structural complexity is also an important issue for a maximally permissivePetri net supervisor. A deadlock prevention policy for FMSs is proposed, which canobtain a maximally permissive liveness-enforcing Petri net supervisor while thenumber of control places is compressed.3. In order to overcome the computational complexity problem in MCPP and ensurethat the controlled system is maximally permissive with a simple structure, wedevelop an iterative deadlock prevention policy and a modified version.4. We consider the hardware and software costs in the stage of controlimplementation of a deadlock prevention policy, aiming to obtain a maximallypermissive Petri net supervisor with the lowest implementation cost. A supervisorconsists of a set of control places and the arcs connecting control places totransitions. We assign an implementation cost for each control place and controland observation costs for each transition. Based on reachability graph analysis,maximal permissiveness can be achieved by designing place invariants that prohibitall FBMs but no legal markings.5. Self-loops are used to design maximally permissive supervisors. A self-loop ina Petri net cannot be mathematically represented by its incidence matrix. Wepresent a mathematical method to design a maximally permissive Petri netsupervisor that is expressed by a set of control places with self-loops. A controlplace with a self-loop can be represented by a constraint and a selfloopassociated with a transition whose firing may lead to an illegal marking.

Les travaux exposés dans ce mémoire portent sur la conception préliminaire de la commande des systèmes automatisés de production, l'objectif étant d'en améliorer la productivité et la flexibilité. La stratégie retenue consiste à définir une commande idéale et spécifique pour chaque type de produit fabriqué par le système automatisé. Nous définissons un formalisme noté GMT (Graphe Marqué et Temporisé) dans lequel nous représentons la gamme opératoire de chaque production. Nous développons ensuite une métohde capable d'ordonnancer cycliquement des gammes non linéaires, prenant par exemple en compte des opérations d'assemblage ou de désassemblage. Cette méthode est basée sur un simulateur qui exécute le plan de production en arbitrant les conflits d'affectation selon le comportement social des colonies de fourmis. Il résulte de cette simulation un diagramme de GANTT duquel nous extrayons le graphe GMT de commande de l'application. Les outils conventionnels de la théorie de graphes permettent alors d'analyser l'architecture et de vérifier les propriétés de célérité et de vivacité du graphe obtenu. Finalement, une passerelle GMT/Grafcet produit le Grafcet de commande de façon systématique. Ces travaux se terminent par l'étude d'un cas de MPS variable (Minima Part Set), montrant ainsi le bien fondé de notre démarche.

La dynamique actuelle des marchés entraîne avec elle une complexité croissante des demandes du client et nécessairement des contraintes de production. Les méthodologies traditionnelles de conception de systèmes montrent leurs limites dans des contextes très changeants pour lesquels les spécifications sont amenées à évoluer rapidement, des éléments technologiques particuliers de réalisation étant souvent pris en compte trop tôt dans le travail d'étude, limitant la versabilité des développements. Les entreprises doivent alors capitaliser au maximum les efforts menés dans les phases amont de spécification pour optimiser les temps d'étude. Notre travail de recherche s'intéresse plus précisément au domaine des systèmes antomatisés et se propose de répondre à la problématique précédente en utilisant des techniques issues du monde de l'informatique pour la réalisation des sytèmes physiques, comme l'OOA (Approche Orienté Objet) et la modélisation objet UML (Langage de Modélisation Unifié) avec la perspective d'une spécialisation tardive et d'une génération automatique selon les cibles technologiques choisies, comme le préconise la logique IDM (Ingéniérie Dirigée par les Modèles). L'originalité de ce mémoire est de décrire une méthodologie et une organisation de travail pour la conception des systèmes automatisés, en s'appuyant sur le concept d'objet d'automatisme multi-facettes. De plus, nous proposons une utilisation de l'extension SysML (Langage de Modélisation des Systèmes) pour la représentation d'éléments d'automatismes particuliers, les blocs fonctions de la norme IEC 61131-3, à travers le stéréotype "block". Enfin nous montrons comment il est possible d'obtenir une première génération de code automate en passant par les spécifications PLCopen, définissant un lien entre une syntaxe XML (Langage de balisage eXtensible), se voulant standard, et les langages de la norme IEC 61131-3. Le passage par cette représentation standardisée permet de garder l'indépendance des implémentations vis-à-vis d'un environnement intégré de développement particulier. Le processus de conception décrit a été appliqué à un cas d'étude industriel réel appartenant au domaine de la palettisation robotisée.

Dans cette étude de thèse, le problème du co-design mécanique/contrôle d’attitude avec méthodesde la commande robuste structurée est considéré. Le problème est abordé en développant une techniquepour la modélisation de systèmes flexibles multi-corps, appelé modèle Two-Input Two-Output Port (TITOP).En utilisant des modèles d’éléments finis comme données d’entrée, ce cadre général permet de déterminer, souscertaines hypothèses, un modèle linéaire d’un système de corps flexibles enchaînés. De plus, cette modélisationTITOP permet de considérer des variations paramétriques dans le système, une caractéristique nécessaire pourréaliser des études de co-design contrôle/structure. La technique de modélisation TITOP est aussi étenduepour la prise en compte des actionneurs piézoélectriques et des joints pivots qui peuvent apparaître dans lessous-structures. Différentes stratégies de contrôle des modes rigides et flexibles sont étudiées avec les modèles obtenus afin de trouver la meilleure architecture de contrôle pour la réjection des perturbations basse fréquence etl’amortissement des vibrations. En exploitant les propriétés d’outils de synthèse H1 structurée, la mise enoeuvre d’un schéma de co-design est expliquée, en considérant les spécifications du système (bande passantedu système et amortissement des modes) sous forme de contraintes H1. L’étude d’un tel co-design contrôled’attitude/mécanique d’un satellite flexible est illustré en utilisant toutes les techniques développées, optimisantsimultanément une loi de contrôle optimisée et certains paramètres structuraux. / In this PhD thesis, the integrated control/structure design of a large flexible spacecraft isaddressed using structured H1 synthesis. The problem is endeavored by developing a modeling technique forflexible multibody systems, called the Two Input Two Output Port (TITOP) model. This general frameworkallows the assembly of a flexible multibody system in chain-like or star-like structure, using finite elementmodels as input data. Additionally, the TITOP modeling technique allows the consideration of parametricvariations inside the system, a necessary characteristic in order to perform integrated control/structure design. In contrast to another widely used method, the assumed modes method, the TITOP modelling technique is robust against changes in the boundary conditions which link the flexible bodies. Furthermore, the TITOP modeling technique can be used as an accurate approximation even when kinematic nonlinearities can be large. The TITOP modeling technique is extended to the modeling of piezoelectric actuators and sensors for the control of flexible structures and revolute joints. Different control strategies, either for controlling rigid body and flexible body motion, are tested with the developed models for obtaining the best controller’s architecture in terms of perturbation rejection and vibration damping. The implementation of the integrated control/structure design in the structured H1 scheme is developed considering the different system’s specifications, such as system’s bandwidth or modes damping, in the form of H1 weighting functions. The integrated attitude control/structure design of a flexiblesatellite is performed using all the developed techniques and the optimization of the control law and severalstructural parameters is achieved.

L'objectif de la thèse est d'étudier des dispositifs électrochromes sur support flexibles. Ces systèmes ont une transmission dans le visible et le proche infra-rouge qui peut être modulée sous l'effet d'une tension électrique. Ils sont constitués d'un empilement de couches minces : - un film électrochrome à coloration cathodique à base de WO3, - une couche conductrice ionique au lithium, inorganique (LiPON) ou organique gélifiée, - une contre-électrode à coloration anodique ("LixNi0.5O") ou optiquement passive (V2O5). Cet ensemble, compris entre deux électrodes conductrices transparentes est déposé sur PET. Les couches électrochromes et l'électrolyte inorganique sont déposés par pulvérisation cathodique. La corrélation entre paramètres de dépôt, propriétés électrochromes et propriétés structurales a été établie.

Ce travail est une contribution à la commande des systèmes manufacturiers et plus particulièrement à leur reconfiguration dynamique. En cas de reconfiguration, l'idée de base est de synthétiser les contrôleurs de commande en tenant compte d'une part des besoins de l'utilisateur et d'autre part de l'état du système. L'approche proposée est inspirée de la théorie du supervisory control, mais est adaptée à l'exploitation du formalisme des réseaux de Petri.<br />Dans ce travail, nous proposons un nouveau problème pour la modélisation des spécifications utilisateurs : le « Problème des Séquences Interdites de Transitions d'États» (PSITE). Nous proposons alors le « Graphe d'Accessibilité Synchrone Contraint » (GASC) pour synthétiser le modèle du procédé et le modèle des spécifications tous les deux basés sur les RdPs. Pour réaliser la synthèse, nous utilisons la théorie des régions revisitée par les travaux de thèse de A. Gaffari. <br />Dans la deuxième partie du travail nous montrons dans un premier temps que cette approche peut être utilisée pour la synthèse d'allocateurs de ressources, pour rendre déterministe l'interprétation de gammes opératoires. L'idée à ce niveau est de pouvoir synthétiser des contrôleurs déterministes qui mettent en œuvre un ordonnancement cyclique donné, établi en tenant compte de l'état du procédé et des objectifs de production. Ce travail est complété par la proposition d'un outil logiciel dont nous présentons le fonctionnement, l'intérêt et également les limites actuelles.

La recherche abordée dans le cadre de cette thèse s'intéresse à la gestion des ressources humaines opérationnelles, et plus spécifiquement aux problèmes de planification de ces ressources dans un contexte dynamique. Un intérêt particulier est porté au problème d'ordonnancement en temps réel du personnel travaillant sur une chaîne d'assemblage. Nous abordons cette problématique dans une perspective de gestion par compétences et ce, en nous basant sur le profil de compétences dans la modélisation de l'offre et de la demande en main-d'oeuvre. Quatre principaux axes de recherche sont exploités. Le premier axe vise l'aspect théorique de la modélisation du problème d'ordonnancement du personnel. A cet effet, nous proposons un modèle mathématique du problème d'affectation dynamique des employés sur une chaîne d'assemblage avec la prise en considération des préférences, des compétences et des déplacements inter-postes des employés. En nous basant sur ce modèle, et grâce à l'utilisation du solveur commercial de type Cplex, nous avons pu résoudre des instances de problèmes de petite taille. Les résultats obtenus démontrent que la production d'une solution optimale requiert un temps de calcul important, ce qui risque de générer une rigidité et une moindre réactivité de la fonction d'ordonnancement face à des perturbations d'un environnement dynamique. Le deuxième axe de recherche porte sur l'élaboration d'une approche distribuée à base d'agents pour la résolution du problème d'ordonnancement du personnel. L'approche proposée se base sur l'utilisation de plusieurs catégories d'agents intelligents qui coopèrent entre eux à travers la formation de coalitions. Chaque coalition est formée de deux agents-employés qui auront décidé de coopérer entre eux en s'échangeant une partie de leurs activités d'assemblage afin d'améliorer leur profit et en conséquence, la qualité de la solution globale d'ordonnancement. Les résultats d'ordonnancement du personnel obtenus à partir des premiers tests sont encourageants. Ils démontrent que notre approche à base d'agents permet d'obtenir des solutions de bonne qualité en des temps raisonnables. Le troisième axe de recherche porte sur le réordonnancent du personnel en temps réel face aux aléas liés à l'absence d'employés. À cet effet, nous proposons une extension de l'approche à base d'agents ainsi que deux variantes de l'approche de recuit simulé, qui permettent de résoudre le problème de réordonnancement. Nous avons pu tester les performances de ces deux approches sur plusieurs cas du problème d'ordonnancement et de réordonnancement du personnel. L'ensemble des résultats démontre que l'algorithme à base d'agents conduit à de très bonnes solutions en comparaison avec le recuit simulé. Enfin, nous avons exploité les algorithmes à base d'agents et de recuit simulé, qui sont développés dans cette recherche, pour étudier deux aspects de la gestion stratégique des ressources humaines : la flexibilité dans l'élaboration des horaires de travail et l'impact de la prise en considération des préférences dans le processus d'ordonnancement du personnel. Dans les deux cas, les résultats de simulation obtenus corroborent les hypothèses initiales de recherche, à savoir la pertinence et l'intérêt de la notion de flexibilité et de la prise en compte des préférences dans le processus d'ordonnancement du personnel.