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Titre de l'écran-titre (visionné le 11 janvier 2024) / Ce manuscrit présente un nouveau concept modulaire préfabriquée hybride en bois/aluminium. En particulier, ce document présente un concept de construction mixte dans lequel les éléments structuraux principaux sont préfabriqués en usine en combinant le bois et l'aluminium. La recherche démontre le potentiel des structures hybrides bois-aluminium en termes de durabilité, offrant des constructions modernes légères et résistantes aux séismes. Puisqu'elles sont plus légères et requirent moins de maintenance, les structures bois-aluminium se distinguent des autres structures hybrides. Ce document présente les résultats d'une analyse théorique et numérique sur une structure à plusieurs étages ainsi qu'expérimentale sur une poutre mixte aluminium-bois. / This manuscript presents a development of a new prefabricated and modular hybride timber-to-aluminium construction system. Particularly, this document presents a concept of composite construction in which the main structural elements are prefabricated in the factory by combining timber and aluminum. Research demonstrates the potential of wood-aluminium hybrid structures in terms of durability, offering modern constructions that are light and earthquake resistant. Timber-aluminum structures stand out from other hybrid structures because they are lighter and require less maintenance. This document presents the results of a theoretical and numerical analysis on a multi-story structure as well as an experimental one on an aluminum-timber beam.

Dans un contexte de conception de produits, les industriels sont conduits à concevoir et réaliser une grande diversité de produits pour répondre à des besoins clients différents et des contraintes spécifiques liées aux marchés. Deux questions couplées apparaissent donc immédiatement qui concernent d'une part la diversité qu'il est nécessaire de proposer, d'autre part la manière de gérer et produire cette diversité dans des délais et des coûts acceptables. La contribution de cette thèse porte sur la proposition d'un modèle servant de support à une méthodologie globale de conception de produits à forte diversité. L'apport essentiel réside plus précisément d'une part, dans une séparation entre les différents types de diversité nécessaires à la description du cycle de mise sur le marché d'une famille de produits, d'autre part dans la déclinaison d'un type de diversité à l'autre en s'appuyant sur les outils disponibles actuellement dans la littérature. L'étude de la littérature montre l'absence de démarche globale. Une proposition de démarche a été formalisée en de 8 étapes clés, elle porte notamment sur l'analyse des besoins fonctionnels (avec une distinction entre les fonctions stables et les fonctions variables), la création d'une structure fonctionnelle, la création d'une structure technique et l'analyse de l'ensemble des process utilisables. Ce travail de thèse est illustré par la mise en oeuvre de la démarche sur le cas des faisceaux électriques automobiles dans un contexte de livraison synchrone ; un outil logiciel créé spécifiquement permet de supporter le travail des concepteurs.

Lorsqu'une entreprise prend la décision stratégique de lancer une nouvelle famille de produits ou de reconcevoir un produit existant, l'architecte système a pour mission de concevoir ou de faire évoluer l'architecture de ce produit. L'architecte joue aussi le rôle de chef de projet et doit concevoir ou faire évoluer en même temps, l'organisation du projet pour la rendre plus performante. Dans ce mémoire, notre objectif est de développer des modèles et méthodes permettant d'aider les architectes système dans cette double activité. Dans le cadre de l'Ingénierie Système, notre méthode se base sur la définition de nos propres concepts d'architecture et de conception modulaire pour les étendre à la définition de l'architecture de l'organisation du projet. Nous proposons ensuite en cohérence avec notre positionnement, un algorithme de clustering utilisant l'outil DSM comme méthode de représentation, cet algorithme a pour fonction de révéler l'architecture d'un domaine en partant de sa représentation matricielle (DSM). L'application de notre méthode de développement des architectures est liée aux quatre situations de conception identifiées. Pour chacune de ces situations, nous proposons une méthode de conception des architectures, faisant appel à un traitement flou et/ou à des opérations matricielles. Chacune de ces situations est ensuite illustrée par une application à la conception d'un moteur thermique dans l'industrie automobile. La démarche présentée dans ce chapitre est une vision statique de la conception des architectures. Face cette vision statique, nous montrons la nécessité de faire « coévoluer » les architectures couplées. Nous proposons alors l'exploration des incertitudes comme méthode pour suivre l'évolution des systèmes (perturbations) étudiés. Nous développons une méthode basée sur un traitement flou pour faire coévoluer les architectures perturbées et pour les rendre cohérentes.

Afin de combiner les avantages de la normalisation et de la personnalisation, «la conception modulaire » est utilisée de plus en plus par les OEMs (Original Equipment Manufacturers) dans le développement de systèmes complexes. Différente de la conception traditionnelle, la conception modulaire confie l’entière responsabilité d’un module aux fournisseurs principaux. Dans ce cas, les fournisseurs commencent à collaborer avec les OEMs beaucoup plus tôt dans le processus de conception, et participent à la conception des systèmes depuis la phase de la conception conceptuelle. Avec une approche « conception modulaire», il n’est plus possible de définir le concept produit avant le choix de leurs fournisseurs, comme on le fait en conception traditionnelle. Par contre, les concepts produits et leurs fournisseurs doivent être examinés simultanément au début de la conception conceptuelle. Cependant, le lien incassable entre un module et son fournisseur est rarement pris en compte dans les méthodes de support de la conception. La plupart des méthodes existantes traitent le choix d’architecture et le choix de(s) fournisseur(s) comme deux sujets d’aide au choix séparés. Dans notre travail, nous proposons une méthode et un outil appelé«Architecture & Supplier Identification Tool (ASIT)», qui considère conjointement les performances des fournisseurs et celles de leurs modules. L’ASIT est capable de générer toutes les architectures possibles(toutes les combinaisons à modules donnés) en fonction des besoins client, en tenant compte des nouvelles technologies et des nouveaux fournisseurs. La performance globale de chaque architecture tient compte à la fois l’architecture et de ses fournisseurs, elle est estimée à partir de données de produits existants et de connaissances expertes. Les candidats appropriés (binômes architectures/fournisseurs) sont identifiés (en tenant compte de leur degré de satisfaction clients, de l’incertitude globale, et de l’impact environnemental) pour être considéré dans la conception conceptuelle. L’utilisation d’ASIT est illustré par une étude de cas de conception du groupe motopropulseur. La comparaison des résultats à d’autres méthodes montre que l’approche ASIT constitue un outil d’aide à la décision intéressant pour les OEMs,elle permet l’identification simultanée des fournisseurs et des architectures qui garantissent une performance globale. / In order to combine the advantage of standardization with those of customization, modular design has been increasingly used by OEMs (Original Equipment Manufacturers) in complex system development. Different from traditional design, modular design advocates entrusting lead suppliers with full responsibility of a module. In this case, suppliers are involved much earlier in design, and start collaborating with OEMs from the conceptual design phase. This characteristic of modular design makes it impossible to define the product concept before choosing suppliers, as is normally done in the traditional way. Instead, the product concepts and supplier possibilities need to be considered simultaneously. However, this unbreakable link between a module and its supplier is rarely considered indesign support methods. Most existing methods treat architecture and supplier as two separate issues. In this work, we propose the Architecture & Supplier Identification Tool (ASIT), which considers performance of both suppliers and their modules. The ASIT is capable of generating all possible product/system architectures based on customer requirements with consideration of new technologies and new suppliers. The overall performance of each architecture is estimated using data of existing products and expert knowledge. Appropriate candidates are identified, taking into account their customer requirements satisfaction, overall uncertainty, and environmental impact, to be considered in conceptual design. The utilization of ASIT is illustrated in a powertrain design case study. Comparing the results from different methods shows that ASIT is an interesting decision support tool for OEMs to identify suppliers and architectures regarding their overall performance.

Ce travail de thèse s’inscrit dans un contexte d’intégration des contraintes de désassemblage dans la conception modulaire des produits manufacturés. Ce contexte est caractérisé par une collaboration pluridisciplinaire où un nombre très important d’informations est utilisé, manipulé et échangé. Pour ce faire, la contribution de ce travail consiste en :• La définition d’un modèle multi-vues orienté désassemblage permettant une représentation et l’exploitation des informations associées aux domaines du produit et du processus de désassemblage et en conséquence, une aide à l’intégration.• La définition d’un cadre méthodologique permettant de prendre en compte les problématiques de désassemblage dès la phase préliminaire de conception modulaire de produits manufacturés. Ce cadre méthodologique vise à :o Faire intervenir les différents acteurs concernés par les problématiques de désassemblage au moment le plus opportun et en particulier lors de la phase de conception préliminaire.o Définir une architecture modulaire d’une famille de produits. Un algorithme dédié au développement des modules de composants qui sont utilisés dans la conception d’une famille de produits est proposé.o Générer les séquences de désassemblage en phase préliminaire de conception. Un algorithme de définition des séquences de désassemblage admissible d’une famille de produits prenant en compte l’architecture modulaire est proposé.o Faire une optimisation multi-objective des séquences de désassemblage admissibles pour identifier la séquence de désassemblage optimale en fonction des critères imposés (critères fonctionnels, géométriques,…).o Apporter un contexte de désassemblage à l’architecte produit et au concepteur. Les informations issues de la séquence de désassemblage sont considérées afin de définir un contexte de désassemblage qui servira de base aux concepteurs pour identifier la géométrie du produit.Le modèle et le cadre méthodologique sont validés par l’expérimentation sur différents produits. À titre d’exemple, ils sont illustrés sur la conception de différentes familles de produits.Mots clés : Modèle multi-vues, Conception modulaire, séquence de désassemblage, Optimisation multi-objective. / This thesis work fails with in context of the integration of disassembly constraints into the modular design of manufactured products. This context is characterized by a multidisciplinary collaboration where a large deal of information is used, handled and exchanged. To this end the contribution of this work is:• The definition of a multi-view model oriented disassembly allowing representation and exploitation of information associated with the areas of product and disassembly process and consequently integration assistance.• The definition of methodological framework allowing taking into account the disassembly issues from the preliminary phases of modular design of manufactured products. This methodological framework aims to:o Involve different stakeholders by disassembly issues at the most appropriate time and in particular during the preliminary design phase.o Define a modular products family. An algorithm dedicated to the development of the component modules that are used in the design of a family of products is proposed.o Generated disassembly sequences in the preliminary design phase. An algorithm for defining the eligible disassembly sequences of products by taking into account the modular architecture is proposed.o Perform a multi-objective optimization of the eligible disassembly sequences in order to identify the optimal one. The uncertainties inherent in the disassembly area as well as functional and geometric criteria are taken into consideration in order to find the optimal disassembly sequence thus providing a generic structure of a family of products.o Provide the disassembly context to the product architect and the product designer. The information from the disassembly sequence is considered to define a disassembly context as a basis for designers to identify the geometry of the product.The model and the methodological framework are validated by experiments on different products. They are illustrated in the design of different products family.Keywords: Multi-view model, Modular design, Disassembly sequence, Multi-objective Optimization.

Dans un contexte de conception de familles de produits, les industriels sont conduits à concevoir et réaliser une grande diversité de produits pour répondre à des besoins clients di érents et des contraintes spéci ques liées à la chaîne logistique. Cette conception est de type modulaire et permet de générer la nomenclature des produits à partir des modules fabriqués. Conjointement à la dé nition des nomenclatures, le choix des sites de production est également décidé. Souvent, les stratégies adoptées sont extrêmes, et proposent une production pour stock pour anticiper les besoins clients ou une production à la commande pour minimiser les coûts de stockage. L'objectif de cette thèse est d'étudier une stratégie intermédiaire dite d'assemblage à la commande permettant à la fois de réduire les coûts de stockage et les délais de fabrication. La contribution de cette thèse porte sur la proposition d'un modèle servant de support à une approche globale de conception de produits à forte diversité. L'apport essentiel réside plus précis ément d'une part, dans l'intégration des données relatives à la chaîne logistique dans l'opération de conception, et d'autres part dans la proposition d'algorithmes permettant la détermination d'une solution de bonne qualité dans un temps de calcul raisonnable. En outre, les avantages de certaines stratégies telles que la standardisation sont étudiés.

Les programmes informatiques prennent une place de plus en plus importante dans nos vies. Certains de ces programmes, comme par exemple les systèmes de contrôle de centrales électriques, d'avions ou de systèmes médicaux sont critiques : une panne ou un dysfonctionnement pourraient causer la perte de vies humaines ou des dommages matériels ou environnementaux importants. Les méthodes formelles visent à offrir des moyens de concevoir et vérifier de tels systèmes afin de garantir qu'ils fonctionneront comme prévu. Au fil du temps, ces systèmes deviennent de plus en plus évolués et complexes, ce qui est source de nouveaux défis pour leur vérification. Il devient nécessaire de développer ces systèmes de manière modulaire afin de pouvoir distribuer la tâche d'implémentation à différentes équipes d'ingénieurs. De plus, il est important de pouvoir réutiliser des éléments certifiés et les adapter pour répondre à de nouveaux besoins. Aussi les méthodes formelles doivent évoluer afin de s'adapter à la conception et à la vérification de ces systèmes modulaires de taille toujours croissante. Nous travaillons sur une approche algébrique pour la conception de systèmes corrects par construction. Elle définit un formalisme pour exprimer des spécifications de haut niveau et permet de les raffiner de manière incrémentale en des spécifications plus concrètes tout en préservant leurs propriétés, jusqu'à ce qu'une implémentation soit atteinte. Elle définit également plusieurs opérations permettant de construire des systèmes complexes à partir de composants plus simples en fusionnant différents points de vue d'un même système ou en composant plusieurs sous-systèmes ensemble, ainsi que de décomposer une spécification complexe afin de réutiliser des composants existants et de simplifier la tâche d'implémentation. Le formalisme de spécification que nous utilisons est basé sur des spécifications modales. Intuitivement, une spécification modale est un automate doté de deux types de transitions permettant d'exprimer des comportements optionnels ou obligatoires. Raffiner une spécification modale revient à décider si les parties optionnelles devraient être supprimées ou rendues obligatoires. Cette thèse contient deux principales contributions théoriques basées sur une extension des spécifications modales appelée " spécifications à ensembles d'acceptation ". La première contribution est l'identification d'une sous-classe des spécifications à ensembles d'acceptation, appelée " spécifications à ensembles d'acceptation convexes ", qui permet de définir des opérations bien plus efficaces tout en gardant un haut niveau d'expressivité. La seconde contribution est la définition d'un nouveau formalisme, appelé " spécifications à ensembles d'acceptation marquées ", qui permet d'exprimer des propriétés d'atteignabilité. Ceci peut, par exemple, être utilisé pour s'assurer qu'un système termine ou exprimer une propriété de vivacité dans un système réactif. Les opérations usuelles sont définies sur ce nouveau formalisme et elles garantissent la préservation des propriétés d'atteignabilité. Cette thèse présente également des résultats d'ordre plus pratique. Tous les résultats théoriques sur les spécifications à ensembles d'acceptation convexes ont été prouvés en utilisant l'assistant de preuves Coq. L'outil MAccS a été développé pour implémenter les formalismes et opérations présentés dans cette thèse. Il permet de les tester aisément sur des exemples, ainsi que d'étudier leur efficacité sur des cas concrets. / Software programs are taking a more and more important place in our lives. Some of these programs, like the control systems of power plants, aircraft, or medical devices for instance, are critical: a failure or malfunction could cause loss of human lives, damages to equipments, or environmental harm. Formal methods aim at offering means to design and verify such systems in order to guarantee that they will work as expected. As time passes, these systems grow in scope and size, yielding new challenges. It becomes necessary to develop these systems in a modular fashion to be able to distribute the implementation task to engineering teams. Moreover, being able to reuse some trustworthy parts of the systems and extend them to answer new needs in functionalities is increasingly required. As a consequence, formal methods also have to evolve in order to accommodate both the design and the verification of these larger, modular systems and thus address their scalability challenge. We promote an algebraic approach for the design of correct-by-construction systems. It defines a formalism to express high-level specifications of systems and allows to incrementally refine these specifications into more concrete ones while preserving their properties, until an implementation is reached. It also defines several operations allowing to assemble complex systems from simpler components, by merging several viewpoints of a specific system or composing several subsystems together, as well as decomposing a complex specification in order to reuse existing components and ease the implementation task. The specification formalism we use is based on modal specifications. In essence, a modal specification is an automaton with two kinds of transitions allowing to express mandatory and optional behaviors. Refining a modal specification amounts to deciding whether some optional parts should be removed or made mandatory. This thesis contains two main theoretical contributions, based on an extension of modal specifications called acceptance specifications. The first contribution is the identification of a subclass of acceptance specifications, called convex acceptance specifications, which allows to define much more efficient operations while maintaining a high level of expressiveness. The second contribution is the definition of a new formalism, called marked acceptance specifications, that allows to express some reachability properties. This could be used for example to ensure that a system is terminating or to express a liveness property for a reactive system. Usual operations are defined on this new formalism and guarantee the preservation of the reachability properties as well as independent implementability. This thesis also describes some more practical results. All the theoretical results on convex acceptance specifications have been proved using the Coq proof assistant. The tool MAccS has been developed to implement the formalisms and operations presented in this thesis. It allows to test them easily on some examples, as well as run some experimentations and benchmarks.

Actuellement, l'usage d'un système d'aide à la navigation est devenu de plus en plus indispensable dans la vie quotidienne. Cependant, les systèmes existants ne sont pas adaptés à la navigation des personnes à mobilité réduite (PMR) utilisatrices d'un fauteuil roulant. De nombreux projets ont été créés, comme Wegoto en France ou Route4U en Hongrie. Au Canada, le projet multidisciplinaire MobiliSIG a été lancé en 2013. Ce projet vise à concevoir et développer des technologies géospatiales de navigation selon les principes de la conception cognitive pour assister les PMR dans leurs déplacements quotidiens et leur accès à l'environnement. L'objectif global du présent projet est la conception d'un système mobile de planification de trajet et de guidage pendant la navigation, multimodal et adapté aux différents profils de personnes à mobilité réduite utilisatrices de fauteuil roulant. Pour commencer, nous avons passé en revue la littérature relative aux concepts liés à notre problématique. Ensuite, nous avons proposé une approche d'aide à la navigation qui combine des éléments de guidage pas à pas avec des informations sur des repères ainsi que de différents éléments pertinents (points d'intérêts, obstacles/facilitateurs, ...) pour la description d'un trajet personnalisé et adapté au profil des PMR. Finalement, en nous appuyant sur les principes de la conception modulaire et sur le concept des applications mobiles riches (AMR), nous avons conçu et développé une solution mobile composée de trois modules : un module profil pour gérer le profil et les préférences de l'utilisateur, un module de planification qui gère la planification adaptée des itinéraires et un module de navigation pour fournir un guidage multimodal (visuel, vocal et haptique) pendant la navigation en tenant compte de profil de l'utilisateur. / Currently, the use of a navigation aid system has become more and more essential in daily life. However, the existing systems are not adapted to the navigation of people with reduced mobility (PRM) using a wheelchair. Many projects have been created, such as Wegoto in France or Route4U in Hungary. In Canada, the multidisciplinary project MobiliSIG was launched in 2013. This project aims to design and develop geospatial navigation technologies according to the principles of cognitive design to assist PRMs in their daily travel and access to the environment. The overall objective of this project is the design of a mobile route planning and guidance system during navigation, multimodal and adapted to the different profiles of wheelchair users with reduced mobility. To begin, we reviewed the literature related to the concepts of our problem. Then, we proposed a navigation aid approach that combines step-by-step guidance elements with information on landmarks and different relevant elements (points of interest, obstacles/facilitators, ...) for the description of a personalized path adapted to the profile of PRM. Finally, based on the principles of modular design and the concept of rich mobile applications (RMAs), we designed and developed a mobile solution composed of three modules: a profile module to manage the user's profile and preferences; a planning module to manage the adapted route planning; and a navigation module to provide multimodal guidance (visual, voice and haptic) during navigation taking into account the user's profile.

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