Les applications des mesures dynamiques sur les bâtiments existants sont nombreuses : vérification de la vulnérabilité sismique des structures qui ont été construites avant l’apparition des règles parasismiques ; auscultation de la capacité des structures en situation post-sismique ou après des modifications au voisinage (creusement d’un tunnel à côté ou démolition des immeubles voisins par exemple). A l’heure actuelle, ce type de mesure permet le diagnostic d’une structure à l’échelle globale (toute la structure) alors que l’identification et la localisation des endommagements à l’échelle locale (chaque élément de la structure) restent encore à approfondir. Dans le cadre de cette thèse, le diagnostic à l’échelle locale des structures sera étudié. Cette thèse s’insère dans un contexte national de réévaluation des structures existantes du fait du nombre important de bâtiments à réhabiliter. Au sein du LOCIE, nous pensons que le comportement global des bâtiments est certes influencé par l’interaction sol-structure mais au moins autant par la qualité des connexions des éléments de structures entre eux. Il existe un besoin de qualification de ces connexions dont la variabilité du comportement peut provenir aussi bien de défauts de mise en œuvre (positionnement des armatures,…) que du vieillissement des structures. L’objectif principal de cette thèse est de proposer une méthode pouvant caractériser les liaisons entre les éléments de structure afin de pouvoir caler un modèle numérique. Ces caractérisations devaient être possibles à partir de mesures de sollicitations dynamiques. Une première étape de ce travail consistera à caractériser sur une partie de structure une liaison. Cela sera fait sur un portique en béton armé. Par la suite, cette méthode sera adaptée à une caractérisation au sein d’une structure de bâtiment. Pour cela nous ferons appel à la notion de sous-modèle. Un modèle numérique sera associé à cette méthode aussi bien sur la connexion simple que sur l’ensemble du bâtiment. Le travail de thèse s’appuiera sur l’utilisation et le développement de techniques concernant le traitement des données dynamiques ; la réduction de modèles ; l’expérimentation en laboratoire (échelle locale et échelle d’un élément de structure) et la modélisation numérique par éléments finis à plusieurs échelles / There are many of the examples of dynamics measurements applications in the existing building: verification of structural seismic vulnerability, which was constructed before the earthquake building code; auscultation of structural capacity in post-earthquake situation or after modification in surround environment (Excavation of tunnel or demolition the neighbour buildings for example). Currently, this measurement type enables the diagnosis a structure in global scale (a whole structure) while identification and localization of damage in local scale (each elements of the structure) remains to be explored. In this dissertation, diagnosis in locale scale will be studied. This study is significant for its contribution to the national reassessment of existing structures where there is the large number of buildings to be rehabilitated

L'intérêt de l'alignement est largement reconnu aussi bien par le monde académique qu'industriel. Néanmoins, l'alignement ne peut pas être considéré comme une fin en soi si le métier est en perpétuelle évolution. Le challenge est donc de préserver la relation d'alignement après la mise en œuvre du changement. On parle d'évolution de l'alignement ou de co-évolution. Le défi de la co-évolution est encore plus grand quand on considère le grand nombre de systèmes hérités dont le cycle d'évolution n'est pas le même que celui des exigences métier. Le challenge est donc de préserver la relation d'alignement tout en trouvant le scénario d'évolution le mieux adapté à la situation de l'organisation et de son système d'information. La méthode DEEVA proposée s'inscrit dans ce contexte et explore deux disciplines à savoir " l'ingénierie des exigences " et " l'ingénierie de logiciels " et tire avantage de leur interaction afin de s'attaquer à un problème complexe tel que celui de l'ingénierie de l'alignement. La méthode DEEVA s'inscrit dans un contexte de changement qui mène l'organisation d'une situation existante vers une situation future et l'enrichit avec le processus de co-évolution constitué de trois étapes : (i) le diagnostic de l'alignement en se basant sur une modélisation explicite des liens d'alignement entre les perspectives stratégique et opérationnelle. Ce diagnostic permet de capturer le non alignement, (ii) la capture et la spécification du changement ainsi que l'anticipation des évolutions requises et la simulation bien en amont de leurs impacts et (iii) la décision parmi une panoplie de choix TI pour mettre en œuvre le changement de manière à préserver la relation d'alignement. La méthode DEEVA apporte des éléments de solution à un problème complexe tel que celui de l'ingénierie de l'alignement en proposant et utilisant un ensemble de classifications. Ces classification permettent de décomposer les problèmes liés à la capture du non alignement et la spécification des exigences d'évolution ainsi que leur conduite jusqu'au choix du scénario technique de leur implémentation. Ceci a permis d'avancer dans le raisonnement et de progresser vers la résolution d'un problème complexe et touchant à plusieurs axes. Le processus DEEVA se base sur un ensemble de directives guidant les ingénieurs dans l'exercice de la co-évolution. Ces directives sont à peu près 30% interactives et 70% algorithmiques et se basent sur un ensemble de règles et de techniques qui renforcent le guidage et rendent l'approche plus systématique. Ces règles se basent sur les différentes classifications proposées. Cette recherche a été validée par l'application de la méthode proposée à un projet complexe de taille réelle concernant la transformation et la refonte du SI de l'enseigne textile du Groupement des Mousquetaires qui a financé cette thèse.

Dans un contexte de réduction des émissions de gaz à effet de serre (GES) et de forte volatilité du prix des énergies, les investissements en efficacité énergétique des sites industriels résultent souvent d'un processus de décision complexe. L'industriel doit pouvoir disposer d'outils lui permettant d'élaborer les solutions d'efficacité énergétique envisageables sur son site. Outre la recherche des sources d'énergie alternatives, que sont les énergies renouvelables, qui n'atteindront leur maturité technologique que sur le long terme, une solution à court terme consiste plutôt à favoriser une utilisation plus rationnelle de l'énergie. Pour relever ce défi, l'analyse exergétique apparaît comme un outil très efficace, car elle permet d'identifier précisément les sources d'inefficacité d'un procédé donné et de proposer des solutions technologiques visant à y remédier. Malheureusement, contrairement au concept d'enthalpie traditionnellement utilisé pour réaliser des bilans énergétiques sur un procédé, ce concept demeure assez difficile à appréhender et n'est que très rarement implémenté dans les simulateurs de procédés. Les travaux présentés dans ce document visent d'abordà rendre l'analyse exergétique plus accessible en l'intégrant dans un simulateur de procédés, puis à démontrer la pertinence d'une telle analyse pour l'amélioration de l'efficacité des procédés et des utilités associées. Dans un premier temps, une formulation générique et indépendante du choix du modèle thermodynamique pour l'évaluation de l'exergie des flux de matière est introduite. Une méthode de calcul des différentes contributions de l'exergie (contributions thermique, mécanique et chimique) est développée et un nouveau concept visant à évaluer les potentiels de récupérations thermique et mécanique maximales est introduit. Par la suite, la notion de bilan exergétique sur un système donné (opération unitaire ou procédé complet) est introduite. Pour l'évaluation des exergies des flux de travail et de chaleur, deux cas de figure sont étudiés : le cas de l'amélioration de procédés existants (« retrofitting ») et le cas de la conception de nouveaux procédés (« design»). Dans le cas de l'amélioration de procédés existants et afin d'aider au diagnostic énergétique de ces systèmes, des tableaux synthétiques proposant des solutions technologiques visant à réduire les irréversibilités ou les pertes exergétiques externes du procédé sont proposés. Par ailleurs, après une analyse comparative des différentes formulations d'efficacité exergétiques existant dans la littérature, la notion d'efficacité intrinsèque est retenue comme le critère le plus adapté pour une optimisation de l'efficacité exergétique d'un procédé complexe. Enfin, une nouvelle méthodologie structurée dédiée à l'analyse exergétique et permettant de pallier les lacunes des méthodologies existantes est présentée. L'ensemble de ces concepts est implémenté dans un premier prototype logiciel écrit en langage VBScript et intégré au simulateur de procédés ProSimPlus. Enfin, l'efficacité de la procédure est démontrée à travers une étude de cas portant sur la production de gaz naturel. / Energy issue is becoming increasingly crucial for industrial sector that consumes large quantities of utilities. Although the scientific world should continue to look for alternate sources of energy, a short-term solution would rather rely on a more rational use of energy. To face this challenge, exergy analysis appears a very efficient tool as it would enable to increase efficiency and reduce environmental impact of industrial processes. Unfortunately, contrary to enthalpy, this concept is rather difficult to handle and exergy analysis is rarely implemented in process simulators. In this context, the major objective of the study presented in this dissertation is to make exergy analysis more understandable by coupling it with the use of a process simulator and also to demonstrate the value of this approach for analysis of energy efficiency of processes and utilities. This dissertation presents a generic formulation for exergy of material streams that does not depend on the thermodynamic model, so that it could be easily implemented in a process simulator. The different contributions of exergy (thermal, mechanical and chemical) have been developed and new concept such as the maximal thermal and mechanical recovery potential has been introduced in order to pave the way for exergy analysis. The formulations of exergy balances on a real process are presented. For that purpose, the formulation of exergy for heat and work flux is developed. The formulation of exergy balances has been introduced for both design and retrofit situations and then a set of hints for the interpretation of this exergy balance has been given. Synthetic tables providing solutions to reduce irreversibilities and external losses have been introduced. Moreover, different kinds of exergy efficiency have been defined to provide a new criterion for the optimization of the process. A new structured methodology for exergy analysis is developed to overcome the limitations of existing methodologies. To make exergy analysis easier for any engineer, a first prototype has been developed to implement the calculation of exergy for the material streams in a process flowsheet modeled in ProSimPlus. Thanks to this prototype, exergy of each material stream appears in a synthesis table next to the traditional thermodynamic values such as the enthalpy. Finally, a case study on Natural Gas Liquids recovery process is presented to demonstrate the benefit of the exergy analysis for the improvement of existing processes. First, the exergy analysis permits to make an energy diagnosis of the process: it pinpoints the inefficiencies of the process which relies not only on irreversibilities but also on external exergy losses. Then, based upon respective values of internal and external losses and also thanks to the breaking down of exergy into it thermal, mechanical and chemical contributions, some technological solutions are suggested to propose a retrofit process. Finally, the exergy efficiency criteria enable to optimize the operating parameters of the process in order to improve its energy efficiency.

Sous nos latitudes, l’usage des bâtiments existants et les consommations énergétiques associées (chauffage, climatisation, ventilation, eau chaude sanitaire, éclairage et autres usages) sont responsables d’impacts considérables sur l’Environnement. De plus, le renouvellement du parc existant étant inférieur à 1% par an, dans la plupart des pays développés, la réhabilitation des bâtiments constitue un levier majeur de réduction des consommations d’énergie et des émissions de gaz à effet de serre. Cependant, l’identification de stratégies optimales de réhabilitation énergétique, incluant la planification des actions dans le temps, demeure une problématique complexe pour les acteurs de la Construction. Ces travaux de thèse visent à produire des connaissances afin de contribuer à l’aide à la décision pour l’identification de programmes efficaces de réhabilitation énergétique, à partir de méthodes d’optimisation multicritères. Les solutions (programmes séquentiels de réhabilitation énergétique) sont optimisées en termes de composition et de phasage. La composition est définie par la combinaison de mesures de réhabilitation mise en oeuvre. Celles-ci concernent l’enveloppe des bâtiments (isolation thermique, remplacement des fenêtres, surfaces de fenêtres) et le remplacement des équipements de chauffage, ventilation et production d’ECS. Pour chacune des mesures, plusieurs alternatives sont envisagées. Le phasage correspond à la permutation de ces mesures, définissant la séquence de mise en oeuvre. Les solutions sont évaluées sur une base multicritère et sur le cycle de vie. Les fonctions objectifs ciblent les impacts environnementaux de l’ACV (Analyse de Cycle de Vie), des indicateurs économiques, le bien-être des occupants par le confort thermique adaptatif en été. Des modèles d’ACV et d’analyse du coût du cycle de vie, utilisant la simulation thermique dynamique pour le calcul des besoins de chauffage et des températures intérieures, ont été développés pour l’évaluation des performances des solutions. Etant donnée la nature mathématique du problème (multicritère, combinatoire, à variables discrètes et à fonctions objectifs implicites non-linéaires), deux méthodes d’optimisation multicritères sont étudiées : les algorithmes génétiques (NSGA II) et la programmation dynamique. Dans l’approche génétique, la modélisation des solutions, sous la forme d’un couple de chromosomes, permet d’identifier des programmes séquentiels efficaces de réhabilitation énergétique et d’analyser les surfaces de compromis, en termes de définition et performances des solutions, de compromis entre les critères de décision. A partir de la représentation du problème par un graphe séquentiel, la programmation dynamique permet alors de comparer les solutions approchées issues de l’algorithme génétique, ou d’approches court-termistes, au front de Pareto exact. L’optimisation exacte a également été exploitée pour analyser la sensibilité des solutions à différents paramètres de modélisation dont le comportement des occupants, l’évolution des prix de l’énergie, la durée de vie des composants de réhabilitation. Les contraintes budgétaires s’appliquant au projet de réhabilitation ont été ensuite intégrées dans un algorithme génétique multicritère sous contraintes, adapté à l’étude des stratégies de réhabilitation sous la contrainte d’un plan de financement. Enfin, l’approche génétique a été étendue depuis l’échelle du bâtiment à celle du par cet l’optimisation exacte a été utilisée pour caractériser les typologies de bâtiment en réhabilitation. L’intérêt des différentes méthodes est illustré sur une étude de cas (…) / Under our latitudes, existing buildings energy consumptions, related to heating, cooling, ventilation, domestic hot water (DHW), lighting and other uses, are responsible for significant environmental burdens. Moreover, existing buildings annual replacement rate being lower than 1%, in most developed countries, existing stock retrofit represents a major lever to reach commitments on climate change and non-renewable energy consumption mitigation. However, the identification of optimal sustainable retrofit programs, including actions planning over a time period, is still a difficult task for professionals.This thesis aims at producing knowledge in order to contribute to decision support for efficient energy retrofit programs identification, through the application of different multi-criteria optimization techniques. The solutions (sequential building energy retrofit programs) are optimized both on their content and planning. The content refers to the combination of retrofit measures considered. These address holistically building envelopes (thermal insulation, windows replacement, window to wall ratios), and the replacement of equipment for ventilation, heating and DHW production. For each of these measures, various options are considered. The planning corresponds to the permutation of these measures, defining a time sequence for implementation. The solutions are evaluated on a multi-criteria and life cycle basis. The objective functions considered target environmental impacts evaluated using LCA (Life Cycle Assessment), some financial indicators and occupants' well-being through thermal comfort in summer. Life cycle assessment and life cycle cost models, using building dynamic thermal simulation for heating load and thermal comfort evaluation, are implemented to assess solutions performances.Considering the problem mathematical nature (multi-criteria, combinatorial, discrete variables, implicit non-linear objective functions), two suitable multi-criteria optimization techniques have been studied: multi-criteria genetic algorithm (NSGA-II) and dynamic programming. In the genetic approach, the modelling of each solution by a pair of chromosomes allowed to identify efficient sequential energy retrofit programs and analyse Pareto compromise surfaces, in terms of solutions features, performances and relationships in between criteria. Then, the representation of the problem on a sequential graph enabled us to apply dynamic programming, to compare both the genetic approximate solutions, and the results of some short- term approaches to the exact Pareto frontier. The search for exact solutions also been exploited to perform sensitivity analysis on different modelling parameters such as heating temperature setting, energy prices evolution or materials lifespan. Real life budget constraints have been incorporated to build a constrained multi-criteria genetic optimisation method, suitable to study retrofit strategies under financing plans. At the end, the genetic approach has been extended from building scale to stock scale and exact optimization has been used to characterize building types in terms of energy retrofit.The benefits of these methods have been illustrated on case studies. Knowledge has been produced in terms of multi criteria optimization methodology, applied to sequential energy retrofit, and understanding of building stocks evolution. These developments contribute to decision aiding; providing decision makers with efficient energy retrofit strategies and a description of the comprise surface, at the building or building stock scale, on a multi- criteria basis, over life cycle

Dans un contexte de conduite automobile, afin de compenser la perte d’informations haptiques causée par la substitution d’interfaces mécaniques classiques par des écrans tactiles, nous avons envisagé d’étudier l’ajout d’un retour vibrotactile. Ces derniers seraient utilisés comme le témoin d’une rétroaction entre le système et l’utilisateur. Le premier objectif de ce travail a été de fournir une meilleure compréhension des facteurs et des paramètres physiques influençant la perception et l’évaluation de ces courts signaux vibrotactiles, afin d’en optimiser la création. Les données recueillies ont été à la fois subjectives (échelles de Likert) et objectives (temps de réaction, pourcentage d’erreurs). Un lien étroit entre les préférences des utilisateurs et les boutons mécaniques existants a été envisagé. Le second objectif a été d’étudié les signaux multimodaux (audio-haptique ou visuo-haptique) pour modifier la perception haptique. Pour cela, nous avons utilisé des paradigmes d’amorçage à court terme décomposés en deux phases : une phase d’apprentissage et une phase d’amorçage. La phase d’apprentissage se caractérise par l’association non explicite d’une composante haptique (une vibration de courte durée) et d’un autre composant sensoriel (soit un son, soit une image en mouvement ou statique). La phase d’amorçage se caractérise par la présentation du composant haptique seule (l’amorce) suivie d'un composant cible (soit sonore, soit visuelle). Nous avons ainsi observé que des composants perceptivement absents, mais préalablement associés, pouvaient modifier le traitement perceptif de composants en cours. Ce type de résultats nous a permis d’apporter de nouveaux arguments en faveur de mécanismes communs sous-jacents à la perception et à la mémoire à travers une modalité peu utilisée dans la littérature. Une meilleure compréhension de ces liens, nous a aidé à modifier la perception des utilisateurs, à partir de composants perceptivement absents. Une illusion a ainsi été créée à partir de signaux visuo-haptiques, permettant de se rapprocher des boutons mécaniques. / In the context of driving, in order to compensate the loss of haptic information caused by the substitution of conventional mechanical interfaces of touch screens, we proposed to study the addition of vibrotactile feedback. This would be used as a feedback control between the system and the user. The first objective of this work was to provide a better understanding of the factors and physical parameters influencing the perception and evaluation of these short vibrotactile signals in order to optimize their creation. The data collected were both subjective (Likert scales) and objective (reaction time, error rate). A link between the user’s preferences and existing mechanical buttons was considered. The second objective was to study multimodal signals (audio-haptic or visuo-haptic) in order to change haptic perception. For this, we used a short term priming paradigm divised in two phases : a learning phase and a priming phase. The priming phase is characterized by non-explicit association between a haptic component (a vibration) simultaneously with another sensorial component (either a sound, or a moving or static image). The priming phase is characterized by the presentation of one haptic component (prime) followed a target component (sound or visual). We observed that components perceptually absent, but previously associated, could change perceptual processing of target components. These types of results have allowed us to provide new arguments for common mechanisms underlying perception and memory through a modality rarely studied in scientific literature. A better understanding of these links, helped us to change the user’s perception from perceptually absent components. An illusion had been created with the visual-haptic signals allowing a closer approach to the mechanical buttons.

Sous nos latitudes, l'usage des bâtiments existants et les consommations énergétiques associées (chauffage, climatisation, ventilation, eau chaude sanitaire, éclairage et autres usages) sont responsables d'impacts considérables sur l'Environnement. De plus, le renouvellement du parc existant étant inférieur à 1% par an, dans la plupart des pays développés, la réhabilitation des bâtiments constitue un levier majeur de réduction des consommations d'énergie et des émissions de gaz à effet de serre. Cependant, l'identification de stratégies optimales de réhabilitation énergétique, incluant la planification des actions dans le temps, demeure une problématique complexe pour les acteurs de la Construction. Ces travaux de thèse visent à produire des connaissances afin de contribuer à l'aide à la décision pour l'identification de programmes efficaces de réhabilitation énergétique, à partir de méthodes d'optimisation multicritères. Les solutions (programmes séquentiels de réhabilitation énergétique) sont optimisées en termes de composition et de phasage. La composition est définie par la combinaison de mesures de réhabilitation mise en oeuvre. Celles-ci concernent l'enveloppe des bâtiments (isolation thermique, remplacement des fenêtres, surfaces de fenêtres) et le remplacement des équipements de chauffage, ventilation et production d'ECS. Pour chacune des mesures, plusieurs alternatives sont envisagées. Le phasage correspond à la permutation de ces mesures, définissant la séquence de mise en oeuvre. Les solutions sont évaluées sur une base multicritère et sur le cycle de vie. Les fonctions objectifs ciblent les impacts environnementaux de l'ACV (Analyse de Cycle de Vie), des indicateurs économiques, le bien-être des occupants par le confort thermique adaptatif en été. Des modèles d'ACV et d'analyse du coût du cycle de vie, utilisant la simulation thermique dynamique pour le calcul des besoins de chauffage et des températures intérieures, ont été développés pour l'évaluation des performances des solutions. Etant donnée la nature mathématique du problème (multicritère, combinatoire, à variables discrètes et à fonctions objectifs implicites non-linéaires), deux méthodes d'optimisation multicritères sont étudiées : les algorithmes génétiques (NSGA II) et la programmation dynamique. Dans l'approche génétique, la modélisation des solutions, sous la forme d'un couple de chromosomes, permet d'identifier des programmes séquentiels efficaces de réhabilitation énergétique et d'analyser les surfaces de compromis, en termes de définition et performances des solutions, de compromis entre les critères de décision. A partir de la représentation du problème par un graphe séquentiel, la programmation dynamique permet alors de comparer les solutions approchées issues de l'algorithme génétique, ou d'approches court-termistes, au front de Pareto exact. L'optimisation exacte a également été exploitée pour analyser la sensibilité des solutions à différents paramètres de modélisation dont le comportement des occupants, l'évolution des prix de l'énergie, la durée de vie des composants de réhabilitation. Les contraintes budgétaires s'appliquant au projet de réhabilitation ont été ensuite intégrées dans un algorithme génétique multicritère sous contraintes, adapté à l'étude des stratégies de réhabilitation sous la contrainte d'un plan de financement. Enfin, l'approche génétique a été étendue depuis l'échelle du bâtiment à celle du par cet l'optimisation exacte a été utilisée pour caractériser les typologies de bâtiment en réhabilitation. L'intérêt des différentes méthodes est illustré sur une étude de cas (...)