Les systèmes de production auquel nous nous intéressons ici sont caractérisés par leur haut niveau de flexibilité et leur fort niveau d'incertitude lié par exemple à la forte variabilité de la demande, le haut niveau des technologies produites, un flux de production stressant, la présence d'opérateurs humains, de produits, etc. Le domaine de l'industrie du semi-conducteur est un exemple caractéristique de ce type de systèmes. Ces systèmes caractérisent également des équipements nombreux et couteux, des routes de produits diverses, voire même réentrantes sur un même équipement, des équipements de métrologie produits, etc.La présence non systématique d'équipements de métrologie en sortie de chacun des équipements de production (Patterson et al, 2005) rend ce système encore davantage complexe. Cela a en effet pour conséquences des problématiques inéluctables de propagations de défaillances au travers du flux de produits, défaillances qui ne pourront être détectées plus tard qu'au travers d'un arrêt d'équipement non programmé ou alors lors d'un contrôle produit sur un équipement de métrologie. Pour faire face à une telle complexité, un modèle de structure de commande hiérarchique et modulaire est généralement en premier lieu préconisé, il s'agit du modèle CIM (Jones et al, 1990). Ce modèle consiste à décomposer dans un premier temps le système de pilotage en 5 niveaux de commande allant de la couche capteurs/actionneurs en passant par le contrôle-commande et la supervision. Nous nous intéresserons ici plus particulièrement aux trois derniers niveaux temps réels de ce modèle. En effet, lorsqu'une défaillance est détectée au niveau le plus bas de cette pyramide de commande, il s'agit de mettre en place un mécanisme permettant de localiser, en temps réel et de manière efficace, la ou les origines possibles d'une telle défaillance, qu'elle soit propagée, ou non afin de fournir au système d'aide à la décision les informations importantes pour guider l'opérateur humain dans sa phase de maintenance corrective et ainsi contribuer à réduire le temps d'arrêts d'équipements ; l'origine ou la cause de l'arrêt pouvant être l'équipement lui-même (panne de capteur, d'actionneur, déréglage…) ou une mauvaise maintenance, ou encore une recette mal qualifié, etc…L'idée générale que nous défendons ici consiste à s'appuyer sur le mécanisme de génération en ligne du modèle d'historique des opérations exécutées réduit à celles suspectes pour identifier la structure du réseau Bayésien correspondant au modèle de diagnostic ; et de mener par la suite le calcul des probabilités du modèle Bayésien résultant afin de déterminer les candidats à visiter en premier (notion de score) et ainsi contribuer à optimiser la prise de décision pour la maintenance corrective.L'approche générale se veut donc à la croisée d'une approche déterministe et une probabiliste dans un contexte dynamique. Au-delà de ces propositions méthodologiques, nous avons développé une application logicielle permettant de valider notre proposition sur un cas d'étude de la réalité. Les résultats sont particulièrement encourageants et ont fait l'objet de publications des conférences internationales et la soumission dans la revue International Journal of Risk and Reliability. / Today's manufacturing systems are challenged by increasing demand diversity and volume that result in short product life cycles with the emergence of high-mix low-volume production. Therefore, one of the main objectives in the manufacturing domain is to reduce cycle time (CT) while ensuring product quality at reduced cost. In such competitive environment, product quality is ensured by introducing more rigorous controls at each production step that results in extended cycle times and increased production costs. This can be reduced by introducing R2R (run to run) loops where control on the product quality is carried out after multiple consecutive production steps. However, product quality drift, detected by metrology at the end of run-to-run loop, results in stopping respective sequence of production equipment. The manufacturing systems are equipped with sensors that provide basis for real time monitoring and diagnosis; however, placement of these sensors is constrained by its structure and the functions they perform. Besides this, these sensors cannot be placed across the equipment due to associated big data analyses challenge. This also results in non-observable components that limit our ability to support effective real time monitoring and fault diagnosis initiatives. Consequently, production equipment in R2R loop are stopped upon product quality drift detection at the inspection step. It is because of the fact that we are unable to diagnose that which equipment or components are responsible for the product quality drift. As a result, production capacities are reduced not because of faulty equipment or components but due to our inability for efficient and effective diagnosis.In this scenario, the key challenge is to diagnose faulty equipment and localize failure(s) against these unscheduled equipment breakdowns. Moreover, the situation becomes more complex if the potential failure(s) is unknown and requires experts' intervention before corrective maintenance can be applied. In addition to this, new failures can emerge as a consequence of different failures and associated delay in its localization and detection. Therefore, success of the manufacturing domain, in such competitive environment, depends on quick and more accurate fault isolation, detection and diagnosis. This paper proposes a methodology that exploits historical data over unobserved equipment components to reduce search space of potential faulty components followed by more accurate diagnosis of failures and causes. The key focus is to improve the effectiveness and efficiency of real time monitoring of potential faulty components and causes diagnoses.This research focuses on potential diagnosis using Logical Diagnosis model (Deschamps et al., 2007) which that offers real time diagnosis in an automated production system. This reduces the search space for faulty equipment from a given production flow and optimizes the learning step for the subsequent BN. The BN model, based on the graphical structure, received from Logical Diagnosis model then computes joint and conditional probabilities for each node, to support corrective maintenance decisions upon scheduled and unscheduled equipment breakdowns. The proposed method enables real time diagnosis for corrective maintenance in fully or semi-automated manufacturing systems.

En théorie de la commande, un modèle du système est généralement utilisé pour construire la loi de commande et assurer ses performances. Les équations mathématiques qui représentent le système à contrôler sont utilisées pour assurer que le contrôleur associé va stabiliser la boucle fermée. Mais, en pratique, le système réel s’écarte du comportement théorique modélisé. Des non-linéarités ou des dynamiques rapides peuvent être négligées, les paramètres sont parfois difficiles à estimer, des perturbations non maitrisables restent non modélisées. L’approche proposée dans ce travail repose en partie sur la connaissance du système à piloter par l’utilisation d’un modèle analytique mais aussi sur l’utilisation de données expérimentales hors ligne ou en ligne. A chaque pas de temps la valeur de la commande qui amène au mieux le système vers un objectif choisi a priori, est le résultat d’un algorithme qui minimise une fonction de coût ou maximise une récompense. Au centre de la technique développée, il y a l’utilisation d’un modèle numérique de comportement du système qui se présente sous la forme d’une fonction de prédiction tabulée ayant en entrée un n-uplet de l’espace joint entrées/état ou entrées/sorties du système. Cette base de connaissance permet l’extraction d’une sous-partie de l’ensemble des possibilités des valeurs prédites à partir d’une sous-partie du vecteur d’entrée de la table. Par exemple, pour une valeur de l’état, on pourra obtenir toutes les possibilités d’états futurs à un pas de temps, fonction des valeurs applicables de commande. Basé sur des travaux antérieurs ayant montré la viabilité du concept en entrées/état, de nouveaux développements ont été proposés. Le modèle de prédiction est initialisé en utilisant au mieux la connaissance a priori du système. Il est ensuite amélioré par un algorithme d’apprentissage simple basé sur l’erreur entre données mesurées et données prédites. Deux approches sont utilisées : la première est basée sur le modèle d’état (comme dans les travaux antérieurs mais appliquée à des systèmes plus complexes), la deuxième est basée sur un modèle entrée-sortie. La valeur de commande qui permet de rapprocher au mieux la sortie prédite dans l’ensemble des possibilités atteignables de la sortie ou de l’état désiré, est trouvée par un algorithme d’optimisation. Afin de valider les différents éléments proposés, cette commande a été mise en œuvre sur différentes applications. Une expérimentation réelle sur un quadricoptère et des essais réels de suivi de trajectoire sur un véhicule électrique du laboratoire montrent sacapacité et son efficacité sur des systèmes complexes et rapides. D’autres résultats en simulation permettent d’élargir l’étude de ses performances. Dans le cadre d’un projet partenarial, l’algorithme a également montré sa capacité à servir d’estimateur d’état dans la reconstruction de la vitesse mécanique d’une machine asynchrone à partir des signaux électriques. Pour cela, la vitesse mécanique a été considérée comme l’entrée du système. / In classical control theory, the control law is generally built, based on the theoretical model of the system. That means that the mathematical equations representing the system dynamics are used to stabilize the closed loop. But in practice, the actual system differs from the theory, for example, the nonlinearity, the varied parameters and the unknown disturbances of the system. The proposed approach in this work is based on the knowledge of the plant system by using not only the analytical model but also the experimental data. The input values stabilizing the system on open loop, that minimize a cost function, for example, the distance between the desired output and the predicted output, or maximize a reward function are calculated by an optimal algorithm. The key idea of this approach is to use a numerical behavior model of the system as a prediction function on the joint state and input spaces or input-output spaces to find the controller’s output. To do this, a new non-linear control concept is proposed, based on an existing controller that uses a prediction map built on the state-space. The prediction model is initialized by using the best knowledge a priori of the system. It is then improved by using a learning algorithm based on the sensors’ data. Two types of prediction map are employed: the first one is based on the state-space model; the second one is represented by an input-output model. The output of the controller, that minimizes the error between the predicted output from the prediction model and the desired output, will be found using optimal algorithm. The application of the proposed controller has been made on various systems. Some real experiments for quadricopter, some actual tests for the electrical vehicle Zoé show its ability and efficiency to complex and fast systems. Other the results in simulation are tested in order to investigate and study the performance of the proposed controller. This approach is also used to estimate the rotor speed of the induction machine by considering the rotor speed as the input of the system.

Dans ce mémoire, on présente un espace de la géométrie hyperbolique, le bidisque. On y parle de la géométrie du bidisque et pour ce faire on expose en détail la géométrie du plan hyperbolique. Ensuite, on présente les groupes d’isométries du bidisque pour lesquels on décrit les groupes d’isométrie du plan hyperbolique. Enfin, on donne des conditions nécessaires et suffisantes pour que des sous-groupes cycliques d’isométries du bidisque soient discrets.

La fragmentation des matériaux est un phénomène qui entre en jeu dans de nombreux systèmes naturels et industriels, et à différentes échelles. D'un point de vue industriel, la fragmentation est d'une grande importance dans la production de granulats de carrière, qui sont soumis à des critères stricts en termes de tailles et de formes. Néanmoins, les phénomènes à l'origine de la fracture des matériaux restent encore aujourd'hui mal maîtrisés. Les méthodes aux éléments discrets permettent une modélisation des interactions à l'échelle de la microstructure du matériau. Un des avantages de ces méthodes est que la fissure apparaît et se propage dans l'empilement de manière naturelle, sans qu'il soit nécessaire de la décrire par modèles de fissuration.Un modèle aux éléments discrets permettant de représenter la cohésion au sein d'un matériau composé de particules de formes quelconques a été développé durant cette thèse. Des simulations numériques ont été effectuées pour deux types d'empilements représentant soit des matériaux cimentés, soit des matériaux “pleins”. Les résultats obtenus ont permis de confirmer que ce modèle est capable de reproduire le comportement macroscopique de la rupture de matériau fragile. Le modèle a été ensuite appliqué à l'étude de l'influence du positionnement de points de contact externes sur la résistance d'une particule cylindrique. Une étude expérimentale d'impact a été menée et a permis de confirmer ces résultats. Enfin, nous avons appliqué notre approche à la reconstruction de grains issus de données tomographiques. / The fragmentation of materials is a phenomenon which arises in several natural and industrial systems, and for a wide range of scales. From an industrial point of view, the crushing process is very important in the production of aggregates, which are often required to meet high criteria in terms of size and shape. However, the phenomena behind fracture of materials are still not completely understood. The discrete element methods allow to model interactions at the scale of the material micro-structure, by means of simple models. One of the advantages of this kind of methods is the natural way the crack initiates and propagates in the sample, without any need of a crack model. A discrete element model allowing to describe cohesion inside the material composed of particles of arbitrary shapes has been developed in this work. Numerical simulations have been conducted for two kinds of samples describing both cemented and plain materials. The results obtained have shown the ability of the numerical model to reproduce the macroscopic behavior of the fracture of a brittle material. The developed model has been applied to study the influence of the positioning of external contact points on the effective strength of a cylindrical shaped grain. The results have demonstrated an increase of the required force to break the grain depending on the position of the contacts. An experimental study has confirmed the numerical results. Finally, the model has been applied to the building of grains based on tomographic data.

Dans cette thèse, nous nous intéressons à la reconnaissance des primitives discrètes multi-échelles. Nous considérons qu'une primitive discrète multi-échelles est une superposition de primitives discrètes de différentes échelles ; et nous proposons des approches qui permettent de déterminer les caractéristiques d'une primitive discrète ou d'une partie d'une primitive discrète.Nous proposons une nouvelle approche de reconnaissance de sous-segment discret qui se base sur des propriétés portant sur l'ordre des restes arithmétiques de la droite discrète. Nous établissons des liens entre les points d'appuis du sous-segment discret et les points ayant des restes arithmétiques minimaux et maximaux sur la droite discrète. D'après les résultats de nos comparaisons, cette approche se relève être plus efficace que des approches existantes.Nous nous intéressons ensuite à des approches de reconnaissance d'arcs et de cercles discrets par le centre généralisé. Nous étudions le dual de la médiatrice généralisée et proposons de calculer le centre généralisé par des calculs de visibilité dans l'espace dual afin de réduire son temps de calcul. Cette approche est valide aussi bien dans une grille régulière que dans une grille irrégulière isothétique.Finalement, nous nous intéressons à des approches de reconnaissance de droite discrète par la préimage généralisée. Nous utilisons la notion de frontière afin de diminuer le nombre d'éléments rentrant dans le calcul de la préimage généralisée ; ce qui simplifie le calcul et réduit le temps de calcul. Cette approche s'applique aussi dans une grille régulière comme dans une grille irrégulière isothétique. / This thesis is about discrete geometry and particularly recognition of multi-scale discrete primitives. We consider that a multiscale discrete primitive is a superimposition of many discrete primitives of different scales. Then we propose approaches of recognition of discrete primitives or parts of a discrete primitives.Firstly we propose a new approach for the recognition of digital subsegment that is based on properties of the sequence of arithmetic remainders of the digital straight line. We show there are sorne links between the leaning points of the digital subsegment and the points that have the minimal and maximal arithmetic remainders on the digital straight line. Based on the results of comparisons with others approaches, the approach seems more efficient. Secondly we present sorne work on improving digital rings and circles recognition by general circumcenter. We use the dual of the generalized bissector in order to simplify the computation of the intersections of generalized bissectors as a polygon stabbing problem. The dual of the generalized bissector is computed likely for pixels of a regular grid or paves of an irregular isothetic grid. Finaly we present some work on improving digital straight line recogrutlon by generalized preimage. To reduce the number of elements to take into account for the computation of the generalized preimage we introduce the concept of boundary. The approach based on boundary could be used in a regular grid or an irregular isothetic grid.

O trabalho apresenta inicialmente a importância da tomada de decisão em uma sociedade com recursos limitados e muitos interesses antagônicos. Essas decisões com base em objetivos conflitantes, independente do seu grau de importância, geram ganhos em alguns aspectos e perdas em outros, e a isto se denomina tradeoff. Em problemas complexos, uma decisão mal tomada, ou um estudo de tradeoff mal conduzido podem afetar significativamente aspectos muito relevantes, como o dimensionamento de redes de transporte, por exemplo. Assim, a proposta deste trabalho é oferecer um procedimento para auxilio à tomada de decisão em sistemas de transporte aquaviário, baseado em análises com múltiplos critérios. Além disso, o estudo visa utilizar a técnica de simulação de eventos discretos para fornecer subsídio a estes estudos de tradeoff. É realizada também uma aplicação do método descrito juntamente com um modelo de simulação para o dimensionamento de um sistema de transporte aquaviário específico, contando com análises de sensibilidade. A aplicação realizada foi conclusiva e comprovou a eficácia do método desenvolvido para o auxílio à decisão em problemas desse porte. / This work primarily highlights the importance of decision making in a society with limited resources and several antagonistics interests. Decisions based on conflicting goals, regardless of their importance level, might generate positive gains associated to a certain number of variables and losses associated to others. This process is known as tradeoff. In complex problems, such as transportation networks planning, taking a bad decision or carrying out a bad tradeoff study, may affect matters of primary interests of the problem players. The proposal of this work is providing a procedure in order to support decision making process in water transportation systems based on multi-criteria analysis. In addition, the study aims at using the technique of discrete event simulation to provide subsidies to these trade-off studies. The work also presents an application of the proposed methodology, concomitantly with a simulation model for the planning of a specific maritime transportation system, including the respective sensitivity analyzes. The application was successful and conclusive about the effectiveness of the developed method helping the decision making for problems of this magnitude.

Le concept de Radio Logicielle propose d’intégrer en un seul circuit un émetteur / récepteur RF capable d’émettre et de recevoir n’importe quel signal RF. Cependant, ce concept doit a?ronter des contraintes technologiques dans le cas des terminaux mobiles. La contrainte principale est la consommation de puissance du terminal. En e?et, la conversion analogique numérique qui est la clé de ce système en est aussi le principal verrou technique. Cette thèse présente une architecture de récepteur en rupture avec les architectures classiques a?n de surmonter le problème de la conversion analogique numérique. Il s’agit d’un processeur analogique de traitement du signal dédié à la Radio Logicielle intégrale dans la gamme de fréquence 0 à 5GHz. Sa conception et les mesures d’un prototype sont présentées. / Many technological bottlenecks prevent from realizing a Software Radio (SR) mobile terminal. The old way of building radio architectures is over due to the numerous communication standards a single handeld terminal have to address nowadays. This thesis exposes a disruptive SR receiver: a Sampled Analog Signal Processor (SASP) is designed and brought into play to perform downconversion and channel presort. It processes analog voltage samples in order to recover in baseband any RF signal emitted from 0 to 5GHz. An analog Fast Fourier Transform achieves both frequency shifting and ?ltering. A prototype using 65nm CMOS technology from STMicroelectronics is here presented and measured.

Les quatres chapîtres de cette thèse aborde quatre thèmes de la théorie des itérations: 1) nous élaborons un algorithme de vérification de l'attraction d'un point fixe d'une itération discrète dans son voisinage second. Cet algorithme est comparé aux conditions nécessaires et suffisantes énoncées par F. Robert avant d'être généralisé à d'autres attracteurs et d'autres bassins d'attraction. 2) Après un tour d'horizon des méthodes de calcul de racines pième de matrices réelles nous proposons un algorithme de calcul de racines carrées de matrices booléennes quelconques. 3) Nous utilisons un opérateur monotone pour étudier les itérations bloc-séquentielles de réseaux à seuil: on caractérise ainsi leurs dynamiques. Nous étendons ces méthodes aux fonctions majorité et verres de spin généralisés. 4) Après avoir comparé les différents outils d'observation des dynamiques des réseaux booléens aléatoires d'interconnectivité 2, nous proposons une approche basée sur le calcul d'une approximation de chacune des 3 composantes: le coeur stable du réseau, le coeur oscillant, les paliers (notion introduite ici). En application nous nous intéressons au problème de la reconnaissance de séquences booléennes par ce type de réseaux

On introduit un formalisme de mecanique statistique pour l'etude des processus stochastiques discrets (chaines) pour lesquels on prouve : (i) des proprietes generales de chaines extremales, incluant la trivialite de la tribu queue, les correlations a courtes portees, la realisation via des limites a volumes infinis et l'ergodicite, (ii) deux nouvelles conditions pour l'unicite de la chaine coherante, (iii) des resultats de perte de memoire et des proprietes de melange pour des chaines sous le regime de Dobrushin. On considere des systemes a alphabet fini, pouvant avoir une grammaire. On etablit des conditions pour qu'une chaine definisse une mesure de Gibbs et vice-versa. On discute de l'equivalence des criteres d'unicite pour les chaines et les champs et on etablit des bornes pour les taux de continuite des systemes respectifs de probabilites conditionnelles. On prouve un theoreme de (re)construction pour les specifications en partant de conditionnement sur un site.

Composants essentiels de tout ordinateur, les semi-conducteurs sont utilisés dans de nombreux secteurs. Les percées technologiques dans ce domaine imposent un rythme vertigineux aux industriels. Tous les deux ans environ, la capacité des puces est doublée et leur prix est divisé par deux. Le diamètre des plaquettes de silicium augmente et, regroupées en lots, les plaquettes sont plus lourdes à transporter. Les systèmes automatiques de transport (AMHS) se présentent comme une excellente alternative. Le prix très élevé des équipements de production fait que l'objectif est de saturer les capacités de production. Pour y parvenir, il est important que le système de transport et de stockage garantisse que les machines n'attendent pas des lots disponibles, et aussi que les lots n'attendent pas une machine disponible.Dans la littérature, la complexité du problème (jusqu'à 700 étapes de fabrication, flux réentrants, etc.) fait que les études de modélisation du transport se font avec de fortes hypothèses sur la production ou inversement. Pourtant, le transport est un service pour la production. Cette thèse propose une approche de modélisation permettant d'intégrer le plus fidèlement possible les contraintes de transport, production et stockage, afin d'améliorer les indicateurs clés de la production. Une analyse détaillée du système a permis de construire un modèle de simulation à événements discrets. Enfin, après une validation industrielle, l'étude complète du modèle a permis d'analyser les paramètres critiques de gestion du transport. Les résultats permettent une meilleure compréhension du système et mettent en exergue d'intéressantes perspectives de recherche.