La conception assistée par ordinateur (CAO) a été l'un des domaines de recherche fondamental dans la conception automatisée pendant beaucoup d'années. Les centres d'intérêt principaux sont les processus qui sont exigés pour concevoir différentes pièces, pour simuler leur comportement et pour les inspecter. Le module ensemble, qui adresse actuellement le produit entier, par comparaison, est beaucoup moins étudiée et un des processus peut compris dans la conception, sachant que presque tout les logiciels de CAO sont orientés vers les pièces tout seules. Afin d'offrir un outil pour l'analyse du modèle de produit cette recherche se concentre sur la simulation des opérations d'assemblage et de désassemblage (A/D), une plateforme de simulation étant proposé. Des simulations d'A/D peuvent être effectuées de manière automatisée ou interactif utilisant le matériel informatique standard ou par des simulations immersives et en temps réel. Par conséquent, la plateforme proposée est basé sur un nouvel type de processus simulation adressant jusqu'à deux types des représentations de forme (B-Rep NURBS et polyédrique). Cet environnement peut aider les concepteurs pour réaliser une analyse satisfaisante d'ensembles rapidement et peut réduire le temps du développement de produits. Autres bénéfices (conséquences) du ce travail est la capacité de produire des modèles et traitements qui améliorent l'intégration des modèles d'assemblages dans des environnements immersive avec les modèles haptiques et visuels requis. En plus, un opérateur spécifique qui produit des contraintes cinématiques dans le voisinage des configurations de contact est proposé pour déterminer à tout moment les mouvements valides entre les composants. Ainsi, la complexité des algorithmes de détection de collision dans les environnements de simulation en temps réel est réduite. Cet opérateur est basé sur le modèle mathématique et sur une représentation géométrique qui offrent la possibilité de décrire toutes les combinaisons valides des phases de montage et de démontage d'un produit.

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.

Les filières de valorisation de déchets ont été mises en place au cours des dernières années pour répondre à des pressions économiques, sociétales, environnementales et réglementaires. Pour que les produits en fin de vie soient valorisés au mieux, il faut que leur conception soit adaptée aux spécificités des différents acteurs de la filière. L’étape de prétraitement consiste en la séparation des différents composants et matières des déchets. C’est une étape essentielle pour la valorisation de produits complexes comme les DEEE (déchets d’équipements électriques et électroniques), qui sont l’objet de ces travaux. Nos recherches bibliographiques montrent que les méthodes de conception existantes pour la valorisation ne prennent en compte ni la diversité et la nature des pratiques de prétraitement ni les raisons qui poussent à réaliser chacune d’elles. Afin de comprendre l’expertise liée à ces pratiques, nous avons réalisé deux modèles.En premier lieu, un modèle macroscopique nous a permis d’identifier les grands facteurs qui affectent le fonctionnement des opérateurs de prétraitement. Il a été établi en deux étapes : la première étape consiste en la caractérisation des opérateurs de traitement ; la deuxième étape s’attache à la classification des opérateurs de traitement. Afin de développer ce modèle nous nous sommes appuyés sur deux études descriptives de la filière DEEE française. Une étude descriptive qualitative nous a permis d’identifier les raisons qui poussent les opérateurs à réaliser les différentes stratégies de fin de vie et les processus de prétraitement. Une analyse statistique en composantes principales (ACP), a été réalisée afin de développer une classification des opérateurs de prétraitement.Dans un deuxième temps, dans le but d’identifier quels sont les conséquences de certains choix de conception pour la fin de vie, nous avons développé une méthode d’analyse systématique et détaillée du traitement réalisé par un type spécifique d’opérateur de DEEE. Celle-ci nous a permis d’obtenir un modèle microscopique des activités. Afin de développer et d’appliquer la méthode, nous nous sommes focalisés sur le désassemblage manuel d’écrans plats en vue de leur recyclage. Nous avons obtenu des données quantitatives qui constituent des preuves solides pour soutenir le développement de recommandations d’éco-conception. Avec ce modèle nous pouvons développer des indicateurs et des règles de conception quantitatives utilisables en conception de produit.Les modèles macro et microscopiques sont des instruments d’acquisition des connaissances sur l’expertise de centres de traitement qui peuvent être adaptés pour une utilisation dans d’autres filières de valorisation de déchets. / Compliance schemes have been stablished in recent years to alleviate the burden of economical, societal, environmental and regulatory pressures. To ensure the best recovery of end-of-life products, their design has to meet the requirements of the different waste management operators. The pre-treatment phase consists on the separation of components and materials from waste. It is an essential step when recovering complex product such as waste electrical and electronic equipment (WEEE), which is the focus of this research work. The literature research shows that design for recovery methods do not take into account the diversity and nature of pre-treatment practices or the reasons behind them. In order to increase the understating related to these practices we have developed two models.The first one is a macroscopic model whose aim is to identify the main factors that influence the activity of pre-treatment operators. The development of the method involved two main steps: the characterization and the classification of pre-treatment operators. Two descriptive studies of the French WEEE compliance scheme have been carried out in order to develop the method. A qualitative descriptive study allowed us to identify the reasons why operators realize the different recovery strategies and pretreatment process. A descriptive statistical analysis, more specifically, a principal component analysis (PCA) was performed to develop a classification of the pretreatment operators.The second model that has been developed, a microscopic one, contains detailed information about the treatment operations carried out by one specific type of operator. The aim of this model is to identify what the best and worst design choices are in order to improve product’s pre-treatment. We have proposed a method for manual disassembly analysis to support the ecodesign of flat panel displays. The method enables to obtain quantitative data that provide solid evidence to support the development of eco-design guidelines. It also enables the development of disassembly indicators and recommendations to be used in product design.The macro and microscopic models are instruments of knowledge acquisition on pre-treatment practices that may be applicable to other compliance schemes.

Le fractionnement de quatre biomasses herbacées modèles présentes ou cultivées dans l’estuaire de la Loire est étudié pour la production d’agrofibres adaptées à leur usage dans les matériaux composites écoconçus pour la construction. Les biomasses caractérisées chimiquement et physicochimiquement sont traitées par trois technologies de complexité croissante : le broyeur à marteaux permettant une fragmentation transversale et longitudinale radiale, le défibrage mécanique orientant les contraintes de façon longitudinale radiale et tangentielle, et le défibrage thermomécanique permettant un raffinage à l’échelle de la fibre élémentaire. Le Foin des Marais, modèle de mélange d’herbacées composé de tiges portant des feuilles, endémiques de prairies mésohygrophiles, est une source d'agrofibres cellulo-hémicellulosiques peu lignifiées (ratio cellulose/hémicelluloses/lignines 50/40/10) présentant un très fort taux de composés hydrosolubles (17 à 27% de MS), très hydrophiles (ratio liquide/solide à saturation L/Ssat entre 5,2 et 9,7), relativement fines (facteur de forme L/D >10) et de petites dimensions (moins de 5 cm) permettant l’obtention d’une grande gamme de densité de mats (37 à 112 kg/m3) et ayant une bonne aptitude à l’auto-assemblage sous contrainte. La Rouche, modèle de mélange d’herbacée composés de feuilles ayant des tiges, endémique de prairies hygrophiles, est une source d'agrofibres cellulo-hémicellulosiques peu lignifiées (ratio 50/40/10) présentant un fort taux de composés hydrosolubles (16% de MS), hydrophiles (L/Ssat entre 4,1 et 10,7), fournissant une large gamme de morphologie d’agrofibres allant jusqu’à 13cm de long pour des L/D de 100, formant des mats de 32 à 121 kg/m3, et ayant une bonne aptitude à l’autoassemblage. La Canne de Roseau (Phragmites australis), modèle de tiges creuses rigides, endémiques des bas marais, est une source d'agrofibres rigides beaucoup plus lignifiées (ratio 50/30/20) contenant peu de composés hydrosolubles (6 à 8% de MS), thermostables jusqu’à 220°C et relativement peu hydrophiles (L/Ssat de 3,4) si elles ne sont pas trop déstructurées, ne générant que de agrofibres courtes (moins de 5 cm) et de faible finesse (L/D <15). Les tiges de Mélilots jaune et blanc (Melilotus officinalis et Melilotus alba), dicotylédones à croissance secondaire adaptée à la culture sur les terrains de l’estuaire de la Loire, s’est avéré produire deux classes d’agrofibres. La première est composée d’agrofibres longues, extractibles du cortex de la tige, souples et essentiellement cellulosiques (ratio 75/15/10) pouvant aller jusqu’à 16cm de long (L/D>100), formant des mats de 38 à 42 kg/m3; la seconde classe d’agrofibres macroporeuses courtes et rigides extractibles du bois, beaucoup plus lignifiées (ratio 65/15/20), ayant très peu d’extractibles (2 à 3% de MS), et peu hydrophiles (L/Ssat entre 2,5 et 2,8). Un nouveau procédé d’extraction d’agrofibres longues (dm à cm) courtes (cm à mm), et ultra courtes (mm à μm) est développé. Des agrofibres sélectionnées sont mises en oeuvre avec de la colle de caséine dans des agrocomposites basse densité type blocs isolants thermiques (40 à 82 mW/m*K) et phoniques (indice d'affaiblissement sonore entre 0,18 et 1,2 dB(A)/mm) ; avec de la colle d’os dans des agrocomposites haute densité type panneaux de particules et de fibres (D jusqu’à 1,3 g/cm3, Eflexion jusqu’à 3,9 GPa et σmax flexion jusqu’à 39 MPa) ; ainsi qu’avec une matrice thermoplastique recyclable (PP+PPMA) chargées jusqu’à 40% en agrofibres et présentant une tenue mécanique jusqu’à 5 fois plus élevée en traction et en flexion. Parallèlement, les graines de Mélilots sont caractérisées, et se révèlent être riche en protéines (31 à 32% de MS) et avoir un fort potentiel en fraction extractible aqueuse (34 à 36% de MS) contenant des galactomannanes. Le raffinage de cette agroressources a été entrepris en vue de l'obtention de liants pour des agrocomposites. / The fractionation of four Loire estuary herbaceous biomasses models, endemic or cultivated, have been studied for their agrofibre production potential and adapted for their use in composite materials for ecodesigned construction. Chemically and physicochemically characterized biomasses have been processed by three increasingly complex technologies: hammer-mill that provides transversal and radial longitudinal fragmentation, mechanical defibration orienting the constraints in radial and tangential longitudinal way, and thermomechanical defibration that provides a refining at the scale of elementary fibre. Hay of Swamps, a herbaceous model made of a mix of stem bearing leaves, endemic of mésohygrophile land, is a source of few lignified cellulo-hemicellulosic agrofibres (50/40/10 ratio cellulose/hemicelluloses/lignin) with a very high rate of water-soluble compounds (17 to 27% of DM), very hydrophilic (saturation liquid/solid ratio L/Ssat between 5.2 and 9.7), relatively thin (shape factor L/D >10) and small size (less than 5 cm) allowing mats with large density range (37 to 112 kg/m3) with good self-assembling properties. Rouche, a herbaceous model made of a mix of leaves with stem, endemic of hygrophile land, is a source of little lignified cellulo-hemicellulosic agrofibres (50/40/10 ratio) with a high rate of water-soluble compounds (16% de DM), hydrophilic (L/Ssat between 4.1 et 10.7), producing a large agrofibres morphology range, up to 13cm long and L/D to 100, and allowing mats with density of 32 to 121 kg/m3, with good self-assembling properties. Reed (Phragmites australis), stiff hollow stems model, endemic of low-marsh, is a source of highly lignified stiff agrofibres (50/30/20 ratio) with a low rate of water-soluble compound (6 to 8% of DM), thermostable up to 220°C and relatively little hydrophilic (L/Ssat= 3.4) if they are not too much destructured, producing only short agrofibres (less than 5 cm) with low thinness (L/D <15). Yellow and white sweet clovers stem (Melilotus officinalis and Melilotus alba), secondary growth dicotyledon able to be cultivated on estuary land, provides two kinds of agrofibre. The first kind is stem cortex extractable long agrofibres, flexible and primarily cellulosic (75/15/10 ratio) up to 16cm long (L/D>100 and allowing light mat with density of 38 to 42 kg/m3. The second kind is secondary xylem extractable macroporous short and stiff agrofibres, highly lignified (ratio 65/15/20), with a very low rate of water-soluble compounds (2 to 3% of DM), and little hydrophilic (L/Ssat between 2.5 and 2.8). A new extraction process of long (from decimetric to centimetric length), short (from centimetric to millimetric length), and ultra-short (from millimetric to micrometric length) agrofibres had been developed. Selected agrofibres are processed with casein glue in low density agrocomposites such as insulating material (40 to 82 mW/m*K and sound reduction factor between 0.18 to 1.2 dB(A)/mm) ; with bones glue in high density agrocomposites such as particle board and fibreboard (D until 1.3 g/cm3, Eflexion until 3.9 GPa et σmax flexion until 39 MPa) ; thus with a recyclable thermoplastic matix (PP+PPMA) loaded until 40% of agrofibres, having a tensile and flexure mechanical strength almost 5 time higher. In parallel the sweet clover seeds had been characterized, and demonstrate to be rich in proteins (31 to 32% of DM) and to have a great potential in being water-extractable (34 to 36% of DM) containing, among other, galactomannans. The refining of this agroresources has been undertaken in the development of new binding materials for agrocomposites.

Les travaux présentés dans ce manuscrit portent sur la conception des lignes de désassemblageen contexte incertain. Une ligne de désassemblage consiste en unesuccession de postes de travail où les tâches sont exécutées séquentiellement au niveau de chaque poste. La conception d'un tel système, de revalorisationdes produits en fin de vie, peut être ramenée à un problème d'optimisation combinatoire.Ce dernier cherche à obtenir une configuration permettant d'optimiser certains objectifs enrespectant des contraintes techniques, économiques et écologiques.Dans un premier temps, nous décrivons les activités principales de la revalorisation des produitsen fin de vie, en particulier le désassemblage. Puis, après présentation des travaux de la littératureportant sur la prise en compte des incertitudes des durées opératoires lors de la conception des lignesde production, nous nous focalisons sur l'étude des incertitudes des durées opératoires des tâches de désassemblage.Ainsi, nous présentons trois modélisations principales avec leurs approches de résolution.La première s'intéresse à la minimisation des arrêts de la ligne causés par les incertitudes des durées des opérationsde désassemblage. La deuxième cherche à garantir un niveau opérationnel de la ligne lié à sa cadence de fonctionnement.Le but de la troisième modélisation est l'intégration des problématiques de conception des ligneset de séquencement des tâches de désassemblage. Enfin, les performances des méthodes de résolutionproposées sont présentées en analysant les résultats d'optimisation sur un ensemble d'instances de taille industrielle. / This thesis is dedicated to the problem of disassembly line design in uncertain context. A disassembly linecan be represented as a succession of workstations where tasks are performed sequentially at each workstation.The design of such a product recovery system can be reduced to a combinatorial optimization problem which seeksa line configuration that optimizes certain objectives under technical, economical and environmental constraints.We begin by describing the principal product recovery activities especially disassembly. Then, after a literaturereview on the design of production lines under uncertainty of task processing times, we focus our study on the consideration of the disassembly task time uncertainties. Hence, we present three main models as well as the associatedsolution approaches. The first one is interested in minimizing the line stoppages caused by the task processing timeuncertainties. The second one seeks to guarantee an operational level closely related with the line speed. The goal of thethird model is to integrate the line design and sequencing problems. At last, the performances of the proposed solutionapproaches are presented by analyzing the optimization results on a set of instances of industrial size.