Acteurs majeurs de l’industrie, les PME (Petites et Moyennes Entreprises) doivent répondre à des exigences toujours plus complexes de leurs clients. L’une des solutions est l’amélioration du pilotage des processus industriels qui comprend la planification et l’exploitation des ressources, le contrôle de la production, la mesure et l’évaluation de la performance. Récemment est né le concept d’industrie 4.0 qui vise au pilotage de la chaîne logistique par la synchronisation en temps réel des flux pour tendre à la fabrication unitaire et personnalisée. Ce concept se base sur l’émergence de nouvelles technologies telles que l’internet des objets et le cloud computing. Notre objectif est d’identifier les risques, les opportunités et les facteurs critiques de succès de l’industrie 4.0 concernant la performance industrielle des PME. Nos premiers travaux montrent que les PME présentent des caractéristiques managériales propres qui peuvent venir à l’encontre des prérequis nécessaires à l’exploitation de l’industrie 4.0. Notre revue de la littérature montre d’une part des disparités dans les cas d’application de l’industrie 4.0 dans les PME, et d’autre part que ces cas sont peu documentés. La difficulté inhérente à l’identification de cas concrets ne nous a pas permis d’organiser une étude statistique de l’application de l’industrie 4.0. Afin de répondre à nos objectifs, nous avons ainsi organisé une étude prospective par consultation d’experts. Cette étude a montré que le manque d’expertise et la stratégie à courte vue sont les risques les plus importants de l’industrie 4.0 dans les PME. L’étude montre également que la formation est le facteur de réussite le plus important, que le dirigeant joue un rôle prépondérant dans la réussite et/ou l’échec d’un projet industrie 4.0 et qu’il est conseillé de se faire accompagner par des experts pour tout projet d’industrie 4.0. Enfin, l’industrie 4.0 est une opportunité exceptionnelle de repenser les processus de production, mais également de proposer de nouveaux modèles d’affaires pour les PME. Les PME présentent des atouts majeurs face à cette révolution industrielle et elles doivent en tirer profit pour ne pas perdre leur avantage concurrentiel vis-à-vis des grandes entreprises. / The SMEs, predominant actors of the industry, have to reach customer expectations that are more and more complex. One of the solutions is to improve the management of the industrial processes which includes production planning and control, performance measurement and evaluation. Lately the concept of industry 4.0 has emerged. This new approach allows the control of production processes by providing real time synchronization of flows and by enabling the production of unitary and customized products. This concept is based on emerging new technologies such as cloud computing and Internet of Things. Our research goal is to identify the industry 4.0 risks, opportunities and critical success factors regarding SMEs industrial performances. Our first work shows that the SMEs have their own specific managerial features that may undermine the adoption of the industry 4.0 concept. Our review of the scientific literature also shows that there are disparities between industry 4.0 business cases in SMEs. These business cases are also poorly documented a provide only few insights for SMEs managers. The inherent difficulty to identify detailed examples prevented us from conducting a statistical study of the industry 4.0 cases within SMEs. In order to reach our research goal, we conducted a prospective study by consulting experts. Our study shows that the major risks facing the adoption of the industry 4.0 concept in SMEs is the lack of expertise and the short-term strategy mindset. The study also shows that training is the most important success factor, that managers have a prominent role in the success and/or the failure of an industry 4.0 project, and that SMEs should be supported by external experts. Lastly, industry 4.0 offers a unique opportunity to redesign SMEs production processes and to adopt new business models. SMEs have decisive advantages toward this industrial revolution that they must use in order to keep their competitive advantages against large company.

Thèse doctorat : Mécanique : Villeurbanne, INSA : 2007. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. p. 125-132.

This thesis deals with a numerical study of laminar, mixed convection flow associated with mass transfer and phase change in a parallel plate channel. The plates are maintained at a constant uniform temperature and the lower plate is covered by thin liquid water film. The liquid film is assumed to be extremely thin and its temperature is equal to the wall temperature. A 2D fully elliptical model, associated with the Boussinesq assumption, is used to take into account axial diffusion. The solution of this mathematical model is based on the finite volume method and the velocity-pressure coupling is handled by the SIMPLER algorithm. Combined buoyancy forces effects on laminar mixed in symmetrical isothermal channel were investigated. Results show that buoyancy forces have an important effect on the hydrodynamic field as well as on the heat and mass transfer characteristics. Thus, for cold plates and an upward hot air flow, these forces induce a flow reversal near the plates for high air temperatures and mass fractions. Additionally, heat transfer associated with phase change (i.e. latent heat transfer) is more important compared with sensible heat transfer. Flow reversal was investigated in symmetrical isothermal vertical channel and asymmetrical isothermal inclined channel. For the inclined channel, only the lower plate is wetted by a thin liquid water film while the other one is impermeable. We discuss the effect of the buoyancy forces on the hydrodynamic, heat and mass fields. Thus, these forces induce a flow reversal when there intensities are important. It is established that heat transfer associated with phase change is, sometimes, more significant than sensible heat transfer. Furthermore, this importance depends on the mass fraction gradient. The conditions for the existence of flow reversal are presented in charts and analytical expressions. These charts specify the critical thermal Grashof number as a function of the Reynolds number for different values of the solutal Grashof number and different channel inclinations.

Les berges des grands fleuves soumis à des crues saisonnières et aux effets de la marée sont l'objet de glissements et d'éboulements causant des dégâts matériels et parfois des victimes humaines. Le présent travail consiste à étudier la stabilité des berges de rivière soumises à la marée en considérant l'influence des écoulements externe et interne de l'eau sur le massif du sol. On considère en particulier l'effet de la fluctuation du niveau d'eau à l'extérieur et à l'intérieur du massif sur la pression interstitielle dans le sol. Le modèle d'écoulement de Dupuit est adopté pour trouver la variation de la surface libre dans le massif. Une méthode des tranches est programmée pour calculer les coefficients de sécurité au glissement des berges soumises à la marée. Des études paramétriques sur la géométrique de la berge, sur les caractéristiques hydromécaniques du sol et sur celles de la marée sont ensuite présentées. L'érosion superficielle de la berge est simulée par différentes méthodes et couplée avec le calcul de stabilité. Enfin, des études des cas sur la baie du Mont-Saint-Michel et sur les rives du Mékong inférieur sont présentées.La comparaison entre les simulations et les mesures de surface libre pendant les marées nous permet de conclure quant à la pertinence du modèle d'écoulement de Dupuit dans le cas de milieux relativement homogènes et isotropes. Mais celui-ci s'avère moins précis pour des milieux plus complexes, tels que les milieux multicouches. La marée a un effet important sur les pressions interstitielles dans le sol, lesquelles subissent des phénomènes d'amortissement et de retard.Les facteurs de sécurité au glissement varient en fonction de la marée et ils sont minimaux pendant le reflux avant la basse mer à cause du retard de la surface libre dans le sol et de la décélération de la vitesse descendante de la marée avant la basse mer. Des abaques sont proposés donnant les domaines de sécurité en fonction de différents paramètres du sol, de la géométrie de la berge et de la marée. Ces abaques permettent également le calcul du coefficient de sécurité par interpolation linéaire.Quand la berge est submergée pendant un temps suffisamment long, la zone de rupture du massif se localise dans la partie supérieure de la berge et se produit à la pleine mer. Ce mode de rupture est observé aussi sur les sites étudiés (Mont-Saint-Michel). Au reflux, on met évidence un deuxième mode de rupture correspondant à des surfaces de glissement plus profondes liées à des pressions interstitielles résiduelles élevées.Dans la période de décrue (site de Kaoh Chorram), le coefficient de sécurité diminue avec la baisse du niveau de l'eau sous le sommet de la berge. A même niveau d'eau dans la rivière, le coefficient de sécurité à la décrue est inférieur à celui résultant d'un état d'équilibre. Des différences importantes s'observent aussi sur les surfaces de glissement entre les deux régimes.

Les berges des grands fleuves soumis à des crues saisonnières et aux effets de la marée sont l’objet de glissements et d’éboulements causant des dégâts matériels et parfois des victimes humaines. Le présent travail consiste à étudier la stabilité des berges de rivière soumises à la marée en considérant l’influence des écoulements externe et interne de l’eau sur le massif du sol. On considère en particulier l’effet de la fluctuation du niveau d’eau à l’extérieur et à l’intérieur du massif sur la pression interstitielle dans le sol. Le modèle d’écoulement de Dupuit est adopté pour trouver la variation de la surface libre dans le massif. Une méthode des tranches est programmée pour calculer les coefficients de sécurité au glissement des berges soumises à la marée. Des études paramétriques sur la géométrique de la berge, sur les caractéristiques hydromécaniques du sol et sur celles de la marée sont ensuite présentées. L’érosion superficielle de la berge est simulée par différentes méthodes et couplée avec le calcul de stabilité. Enfin, des études des cas sur la baie du Mont-Saint-Michel et sur les rives du Mékong inférieur sont présentées.La comparaison entre les simulations et les mesures de surface libre pendant les marées nous permet de conclure quant à la pertinence du modèle d’écoulement de Dupuit dans le cas de milieux relativement homogènes et isotropes. Mais celui-ci s’avère moins précis pour des milieux plus complexes, tels que les milieux multicouches. La marée a un effet important sur les pressions interstitielles dans le sol, lesquelles subissent des phénomènes d’amortissement et de retard.Les facteurs de sécurité au glissement varient en fonction de la marée et ils sont minimaux pendant le reflux avant la basse mer à cause du retard de la surface libre dans le sol et de la décélération de la vitesse descendante de la marée avant la basse mer. Des abaques sont proposés donnant les domaines de sécurité en fonction de différents paramètres du sol, de la géométrie de la berge et de la marée. Ces abaques permettent également le calcul du coefficient de sécurité par interpolation linéaire.Quand la berge est submergée pendant un temps suffisamment long, la zone de rupture du massif se localise dans la partie supérieure de la berge et se produit à la pleine mer. Ce mode de rupture est observé aussi sur les sites étudiés (Mont-Saint-Michel). Au reflux, on met évidence un deuxième mode de rupture correspondant à des surfaces de glissement plus profondes liées à des pressions interstitielles résiduelles élevées.Dans la période de décrue (site de Kaoh Chorram), le coefficient de sécurité diminue avec la baisse du niveau de l’eau sous le sommet de la berge. A même niveau d’eau dans la rivière, le coefficient de sécurité à la décrue est inférieur à celui résultant d’un état d’équilibre. Des différences importantes s’observent aussi sur les surfaces de glissement entre les deux régimes. / The riverbanks, subjected to seasonal flooding and tidal variation, are submitted to landslides causing property damage and sometimes human victims. The presented work is conducted to analyze the riverbank stability subjected to the tide variation by considering the influence of external and internal water flows on the bank soil. More particularly, we consider the effect of ground water variation on the soil pore pressure. The Dupuit’s flow model is adopted to find the variation of the ground water table. A method of slices is developed to calculate the safety factor of riverbank slides as a function of tide. Parametric studies of the effect of bank geometry, hydromechanical soil properties and the characteristics of tide variation are then presented. Then the bank surface erosion is simulated by different methods and coupled with the calculation of landslide. Finally, case studies at Mont-Saint-Michel bay and on the lower Mekong riverbank are conducted.The comparison between simulations and field measurements of ground water table during the tide variation let us conclude that the Dupuit’s flow model can be adopted for homogeneous and isotropic soils. However, the mode is less accurate for more complex media, such as multilayered soils. The tide has a significant effect on the pore pressure in the soil, which creates damping and delayed phase phenomena with respect to the tide.Slide safety factors vary as a function of tide and they are minimal during the falling of water level before low tide due to the delay of the ground water table and the slowing down of the speed of the tide. Charts of safety factor have been proposed providing the security domains based on various soil parameters, bank geometry and tide variation. These charts also allow calculation of the safety factor by linear interpolation.When the bank is submerged for a time period long enough, the failure surface is located in the upper part of the bank and occurs at high tide. This failure mode is also observed in the field study (Mont-Saint-Michel). During the falling of tide from the bank surface, the second mode of failure is observed corresponding to deeper slip surfaces associated with high residual pore pressures.In the period of decline after flooding of the bank (Kaoh Chorram site), the bank safety factor decreases with the falling of water level below the top of the bank. At the same water level in the river, the safety factor during decreasing water level is smaller than that during the steady state. Significant different failure surfaces are observed between the two regimes.

Lors de l'optimisation géométrique de structures, un grand nombre d'évaluations de champs est nécessaire. L'idée, développée dans cette thèse, est la construction efficace et rapide d'approximations de ces champs à travers la Proper Generalized Decomposition (PGD), une méthode de réduction de modèle. Les résultats, calculés une fois pour toutes, sont stockés dans des abaques virtuels pour une utilisation ultérieure dans un processus d'optimisation. Le problème considéré est paramétrique et les paramètres définissent la géométrie. Ce type de problème est particulièrement adapté à la PGD. En effet, de nombreux travaux ont traité de la résolution de problèmes paramétriques et des premières études ont porté, en particulier, sur la prise en compte de paramètres géométriques. Toutefois, ce qui caractérise nos travaux est d'aller vers des outils aptes à traiter des situations significatives de la complexité des problèmes rencontrés au niveau industriel. En particulier, l'exploitation de codes éléments finis commerciaux est une contrainte majeure. Il a été décidé de développer des méthodes permettant de traiter des problèmes à paramètres géométriques par la PGD, et, en partenariat avec AIRBUS Defence & Space, d'appliquer ces techniques à un démonstrateur industriel présentant une géométrie complexe (type splines) et de fortes non-linéarités (géométriques, matériaux). Notre démarche a été implémentée dans un process industriel utilisant des codes éléments finis commerciaux. On propose aussi une nouvelle extension de la PGD aux paramètres discrets autorisant la prise en considération, dans une même résolution, de configurations de structures complètement différentes (cas de chargement, matériaux, etc.). / During shape optimisation of structures, numerous evaluations of fiels are necessary. The idea, developed in this PhD thesis, is the efficient construction of approximations of these fiels through the Proper Generalized Decomposition (PGD), a model reduction technique. The results, computed once and for all, are stored in virtual charts for a subsequent use into an optimisation process. Geometry variations correspond to a parametric problem, where the parameters is the geometry. This kind of problem is well suited for PGD. Many studies dealt with the resolution of parametric problems and recent works treated, particularly, the introduction of geometric parameters. However, our approach is to deal with configurations of the complexity of industrial problems. The use of commercial finite elements software is a crucial issue. It was decided, in partnership with AIRBUS Defence & Space, to develop techniques allowing the resolution of geometrically parametrised problems thanks to PGD and to apply them to an industrial demonstrator. The geometry considered is defined by splines and the behaviour of the structure is highly non-linear (geometric and material non-linearities). The approach was implemented into a genuine industrial design process using commercial finite elements software. The thesis proposed, also, a new extension of PGD to discrete parameters. It allows to take into account completely different configurations (loadings, materials, etc.) in the same resolution.

La présente thèse traite des phénomènes de transferts de chaleur et de masse en convection mixte thermosolutale avec changement de phase dans un canal. Celui-ci est formé de deux plaques planes parallèles dont l'une ou les deux sont mouillées par un film d'eau de faible épaisseur. Ces plaques sont soumises à une température constante et uniforme. Le canal est traversé par un écoulement laminaire ascendant d'air humide en régime permanent. Le système d'équations mathématiques, est basé sur les équations de Navier-Stokes ainsi que les équations de conservation de l'énergie et de conservation des espèces. L'approximation de Boussinesq est adoptée. La résolution des équations gouvernantes est basée sur la méthode des volumes finis alors que le couplage vitesse-pression est traité à l'aide de l'algorithme SIMPLER. Les effets combinés des forces d'Archimède d'origine thermique et massique sur la convection laminaire dans un canal symétrique isotherme vertical ont été étudiés. Les résultats de cette étude montrent que ces forces ont un effet important sur les champs hydrodynamique, thermique et massique. Ainsi pour des parois froides et un écoulement d'air chaud, ces forces causent le renversement de ce dernier prêt des parois. De plus, nous avons montré que le transfert par chaleur latente n'est important comparé à celui par chaleur sensible que si le gradient de concentration est important. Le renversement d'écoulement laminaire dans un canal symétrique isotherme vertical et asymétrique isotherme pour le cas d'un canal incliné a été étudié. Pour le cas du canal incliné, seule la plaque inférieure est couverte d'un film d'eau de faible épaisseur alors que l'autre est considérée imperméable. Nous avons discuté l'effet des forces d'Archimède d'origine thermique et massique sur les champs hydrodynamique, thermique et massique. Ainsi, ces forces peuvent causer le renversement de l'écoulement si leurs intensité est importante. Les conditions d'existence de ce dernier ont été présentées par des abaques et expressions analytiques. Ces abaques et expressions donnent la valeur critique du nombre de Grashof d'origine thermique en fonction du nombre de Reynolds pour différentes valeurs du nombre de Grashof d'origine massique et différents angles d'inclinaison pour le cas du canal incliné.

Les simulations numériques représentent un outil fondamental pour la conception et l'optimisation de procédés industriels de fabrication tels que le soudage. Malgré le développement impressionnant des méthodes numériques et des moyens de calcul utilisables, la complexité des procédés de fabrication et les nouvelles exigences des industries les plus avancées obligent à repenser les méthodes, les stratégies et les algorithmes de simulation disponibles. Dans cette thèse, de nouvelles méthodes numériques avec une approche de Réduction des Modèles sont proposées, une discipline consolidée qui a fourni des solutions étonnantes dans différentes applications, comme les procédés de fabrication avancés. Tout d'abord, différentes stratégies sont proposées pour la simulation efficace des procédés de soudage conventionnel, à cet effet, l'utilisation de Computational Vademecums est introduite. L’introduction de ces abaques numériques améliorent des méthodes telles que : les Éléments Finis Généralisés pour le calcul thermique, l'approche local-global pour le calcul mécanique et enfin, la construction directe des abaques numériques utiles pour la phase de pré-design. En second lieu, un solveur PGD efficace est présenté pour les simulations thermo-mécaniques de soudage par friction-malaxage. Cette thèse montre comment la réduction des modèles,en plus d'être une fin en soi, peut être un excellent ingrédient pour améliorer l'efficacité des méthodes numériques traditionnelles. Cela représente un grand intérêt pour l'industrie. / Numerical simulations represent a fundamental tool for the design and optimization of industrial manufacturing processes such as welding. Despite the impressive development of the numerical methods and the means of calculation, the complexity of these processes and the new demands of the more advanced industries make it necessary to rethink the available methods, strategies and simulation algorithms. In this thesis, we propose new numerical methods with a Model Order Reduction approach, a consolidated discipline that has provided surprising solutions indifferent applications, such as advanced manufacturing processes. First, different strategies for the efficient simulation of conventional welding processes are proposed. To this end, the use of Computational Vademecums is introduced for the improvement of methods such as the Generalized Finite Element for thermal calculation, the local-global approach for the mechanical calculation or the direct construction of vademecums useful for predesign phases. Then, an efficient PGD solver for thermomechanical simulations for friction stir welding is presented. This thesis shows how Model Reduction, besides being an end, it can be an excellent ingredient to improve the efficiency of traditional numerical methods, with great interest for the industry.