Dans un contexte technologique où le degré d'intégration des circuits en micro et optoélectronique est de plus en plus fort, il apparaît nécessaire aux concepteurs de ces circuits de disposer d'outils de simulation complets permettant non seulement d'étudier le fonctionnement des différents éléments constitutifs des sous-systèmes qu'ils réalisent, mais également d'évaluer les performances globales de l'ensemble. Ce travail de thèse porte sur l'élaboration de modèles de composants optoélectroniques en utilisant le langage VHDL-AMS, langage particulièrement bien adapté à la modélisation de systèmes multi-domaines en intégrant les différentes contraintes: l'électronique, l'optique, la thermique ou la mécanique. Ce langage offre aussi la possibilité de modéliser à différents niveaux d'abstraction un même système. Notre travail se situe dans le contexte du projet SHAMAN, dont le but était de modéliser chaque composant d'un microsystème opto-électronique à haut débit, courte distance et à fortes interactions thermiques et mécaniques. La mise en œuvre d'une méthodologie de modélisation hiérarchique permettant de commuter entre deux conceptions ascendante et descendante amène à des solutions optimales en termes de performances, de coût et de temps de conception: ceci en ré-utilisant des composants virtuels dont l'utilisation est régie par des règles de propriétés intellectuelles (IP).

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

L'importance croissante des systèmes électroniques embarqués implique de les rendre de plus en plus sûrs. En effet, certains systèmes tels que les systèmes mécatroniques fonctionnent dans des conditions environnementales sévères les exposants à des erreurs dues aux perturbations. Ainsi, les concepteurs doivent considérer ces erreurs avec attention pour élaborer des remèdes adaptés. Dans ce travail, un intérêt particulier est porté sur la sûreté de fonctionnement des architectures de processeur. Le paradigme du processeur à pile a été choisi puisqu'il présente un bon compromis entre simplicité et efficacité. L'approche que nous avons proposée, évaluée et validée, est basée sur le développement et l'exploitation d'un émulateur logiciel du processeur. La sûreté de fonctionnement est assurée par une exploitation mixte de techniques de protection : une détection matérielle d'erreurs et une correction logicielle. La technique de correction est implantée dans des benchmarks et est validée dans l'émulateur à travers une simulation de différents scenarii d’apparition d’erreurs. Divers paramètres sont évalués tels que la capacité de correction et le surcoût temporel. Cette technique de correction est indépendante de l'application et des moyens de détection, ce qui confirme l'aspect méthodologique de la démarche. Par ailleurs, dans le cadre de la collaboration sollicitée par le projet CIM'Tronic, nous avons fait converger nos travaux avec ceux de l'équipe du CRAN de Nancy/A3SI de Metz en appliquant l'approche du flux informationnel sur le jeu d’instructions du processeur. Nous avons montré la capacité de cette approche d'évaluer la fiabilité de l'ensemble processeur/application / Nowadays, embedded systems are becoming increasingly attractive for many applications. Furthermore, these systems should be more and more dependable. Indeed, systems such as mechatronic or automatically controlled ones often work in harsh environmental conditions making them more prone to errors due to disturbances. Thus, designers should consider ways to protect them against such errors. In this work, a special interest is dedicated to processor architecture dependability as we consider processor-based systems. The stack computer philosophy has been chosen for the processor architecture in order to achieve a good trade-off between simplicity and effectiveness. Our approach to introduce and evaluate the dependability is based on the development and the use of a software emulator of the processor to be designed. Dependability of the processor is ensured through the collaborative use of hardware and software protection techniques: hardware error detection means and software error correction means. The correction technique is implemented in benchmarks and is validated on the emulator through a simulation of various scenarios of errors appearance. Different parameters are evaluated such as correction capability and time overhead. This correction technique is independent from the target application and from the detection means, what confirms the methodological aspect of our approach. Otherwise, as requested by the CIM’tronic project, we integrated our work with the CRAN Nancy/A3SI Metz one by applying the information flow approach on the processor instruction set. We showed the ability of this approach to evaluate the whole processor/application dependability

Les travaux présentés dans cette thèse visent à améliorer la compréhension des phénomènes physiques induits lors d'une opération de brochage. L'objectif final est le développement d'une méthode robuste pour la conception de broches en carbure de tungstène. Pour cela, un état de l'art détaillant les pratiques technologiques ainsi que les analyses scientifiques de ce procédé est réalisé. Une étude élémentaire de la coupe d' Udimet 720 est mise en œuvre avec des conditions expérimentales testées sur un vaste domaine de manière à définir leur influence sur l'évolution des sollicitations d'usinage, de l'usure de l'outil et de la qualité de la matière produite. Une méthodologie de conception adaptée au brochage d'alvéoles pied de sapin par des broches en carbure de tungstène est développée. En s'appuyant sur des modèles empiriques dérivés des campagnes expérimentales et sur un logiciel interne, cet usinage peut être simulé. L'exploitation des résultats permet d'estimer la durée de vie du jeu de broches, de vérifier son dimensionnement et de calculer sa rentabilité. La nouvelle méthode est appliquée sur deux cas industriels : le premier proche des contraintes de production et le second débridé afin d'exprimer le potentiel maximal de cette technologie. Au final, les gains réalisables sur le coût par pièce en développant le brochage avec des outils en carbure de tungstène sont estimés entre 60 et 80 % / The work presented in this thesis aims to improve the understanding of the physical phenomena induced by a broaching operation. The end goal is the development a robust method for designing tungsten carbide broaches. For this purpose, a state of the art detailing the technological practices as well as the scientific analyses of this process is realized. An elementary study of the Udimet 720 cut is carried out with experimental conditions varied over a wide range in order to define their influence on the evolution of the machining stresses, the wear of the tool and the quality of the material produced. A design methodology adapted to the broaching of fir tree slots by tungsten carbide broaches is developed. Based on empirical models derived from experimental campaigns and an internal software, this machining can be simulated. The exploitation of the results makes it possible to estimate the lifetime of the broaches, to verify its dimensioning and to calculate its profitability. The new method is carried out on two industrial cases: the first close to the production constraints and the second unbridled in order to express the maximum potential of this technology. In the end, the achievable gains on the cost per piece by developing the broaching with tungsten carbide tools are estimated between 60 and 80 %.

Ce travail de thèse porte sur le développement d'une méthodologie efficace pour la conception analogique, des algorithmes et des outils correspondants qui peuvent être utilisés dans la conception dynamique de fonctions linéaires à temps continu. L'objectif principal est d'assurer que les performances pour un système complet peuvent être rapidement investiguées, mais avec une précision comparable aux évaluations au niveau transistor.Une première direction de recherche a impliqué le développement de la méthodologie de conception basée sur le processus d'optimisation automatique de cellules au niveau transistor et la synthèse de macro-modèles analogiques de haut niveau dans certains environnements comme Mathworks - Simulink, VHDL-AMS ou Verilog-A. Le processus d'extraction des macro-modèles se base sur un ensemble complet d'analyses (DC, AC, transitoire, paramétrique, Balance Harmonique) qui sont effectuées sur les schémas analogiques conçues à partir d'une technologie spécifique. Ensuite, l'extraction et le calcul d'une multitude de facteurs de mérite assure que les modèles comprennent les caractéristiques de bas niveau et peuvent être directement régénéré au cours de l'optimisation.L'algorithme d'optimisation utilise une méthode bayésienne, où l'espace d'évaluation est créé à partir d'un modèle de substitution (krigeage dans ce cas), et la sélection est effectuée en utilisant le critère d'amélioration (Expected Improvement - EI) sujet à des contraintes. Un outil de conception a été développé (SIMECT), qui a été intégré comme une boîte à outils Matlab, employant les algorithmes d'extraction des macro-modèles et d'optimisation automatique.

Les nouveaux produits doivent relever le défi de répondre aux attentes changeantes des consommateurs, d'être différents pour chaque concurrent et aussi respecter l'environnement tout en générant du profit pour l'entreprise. Il conduit à réorganiser les processus de l'entreprise, surtout les processus de conception, de développement et les outils et méthodes pour répondre à cette demande. Ce projet de doctorat s'occupe d'élaborer une nouvelle méthodologie de conception intégrée à appliquer à un haut niveau stratégique à l'ensemble des industries de biens de consommation. Elle a été développée et appliquée à l'industrie d'articles de cuir en Thaïlande. La méthodologie de conception proposée s'appuie sur une approche de emotional design visant d'une part à mieux prendre en compte les attentes des clients et à les rendre actifs dans le processus de conception et d'autre part à représenter l'identité de la marque, ce qui est capital dans le processus de conception technique. Par conséquent, cette méthodologie englobe la satisfaction des clients, les bénéfices de la marque et l'optimisation des supports techniques. A la fin de cette étude, trois outils ont été mis au point : la matrice orientée client afin de prendre en compte les attentes des clients ; la matrice support de conception pour guider les concepteurs dans la création de nouveaux produits affichant l'identité de la marque ; la matrice de fabrication qui permet d'incorporer la fiabilité et les coûts de production. Les outils et les méthodes élaborés ont été mis en oeuvre et testés sur un cas original d'un fabricant de produits en cuir Thaïlandais.

L’objectif de ce travail de recherche est de proposer une méthode d’aide à l’intégration d’innovations dès la conception préliminaire des systèmes complexes. Cette étape de la conception a en effet de forts impacts sur le reste de cycle de vie du produit. En se focalisant sur l’aide à la génération d’architectures de système complexe, cette méthode utilise un réseau Bayésien combiné à un problème de satisfaction de contraintes (CSP) pour générer et évaluer automatiquement des architectures de systèmes complexes. Le modèle de réseau Bayésien proposé est utilisé pour représenter le problème de conception de l’architecture en termes de variables de décision, de contraintes et de performances. Un algorithme parcourt le graphe ainsi défini afin de générer les solutions d’architecture qui sont considérées comme faisables et qui présentent un niveau de confiance acceptable. Ce niveau de confiance estime l’incertitude associée à chaque architecture générée. Les performances des architectures sont aussi calculées grâce au réseau bayésien. Une fois les architectures générées, un modèle de problème de satisfaction de contraintes permet d’optimiser le placement des composants au vu des contraintes de placement et des objectifs d’optimisation préalablement définis par les concepteurs. Un logiciel a été développé pour faciliter la modélisation du problème et la visualisation des solutions. Deux cas industriels ont permis de tester la méthode et de nombreuses solutions d’architecture ont été générées. Afin de tester la faisabilité de l’étape de sélection d’architectures dans un cadre industriel, un atelier de sélection d’architectures a été organisé afin d’être par la suite analysé. Il a impliqué quatre concepteurs de Thales et portait sur un des cas industriels précédents. Cette dernière étude a souligné des difficultés dans la définition des critères de sélection des architectures et propose des recommandations pour un futur support à la sélection d’architecture système. / The aim of this research work is to propose a method allowing innovation integration in early design stages and supporting architecture design of complex systems that have significant implications for the rest of overall system life-cycle. Focusing on system architectures generation support, this method proposes to use Bayesian networks combined with Constraint Satisfaction Problem (CSP) techniques in order to semi-automatically generate and evaluate complex systems architectures. Bayesian network model is used to represent the design problem in terms of decision variables, constraints and performances. Furthermore, an architecture generation algorithm is proposed to generate feasible solutions and to cluster them with regard to a given confidence level threshold. This confidence level is representing the estimation of the uncertainty on the overall system. Estimation of architecture performances are also calculated within the Bayesian network. Once the system architectures are generated, a CSP model optimises the component placement regarding placement constraints and optimisation objectives defined by designers. Software has been developed for the purpose of problem modelling and solutions visualisation. Two industrial implementations yielded in a generation of a high number of architecture solutions. In order to test the feasibility of architecture selection in an industrial environment, a study was conducted integrating four system designers. This study underlined the difficulties in defining architecture selection criteria and provides recommendations for the future system architecture selection support.

Le but de cette thèse est de proposer une méthodologie de conception pour la réalisation depièces en fabrication additive (FA). Par rapport aux familles de procédés de fabrication standard que sontl'enlèvement de matière, la déformation plastique et la fusion, les procédés de FA présentent descaractéristiques nouvelles permettant la fabrication de pièces en multimatériaux, d'assemblagesindémontables ou encore de formes complexes. L’arrivée de cette nouvelle technologie implique unchangement de paradigme nécessitant l’accompagnement des concepteurs dans leurs missions dedéveloppement de produits de qualité. De plus les caractéristiques mécaniques et l'état de surfaces despièces obtenues en FA dépendent de leur orientation au moment de la réalisation. Par ailleurs, en fonctiondu procédé, de la géométrie souhaitée et de cette orientation, il peut être nécessaire d'intégrer du supportafin d'assurer la fabricabilité de la pièce. Nous avons donc défini une méthodologie de conception, quirespecte l’intégrité de la chaine numérique et dont la finalité est la production d'un modèle numériquetranché prêt à être fabriqué sur une machine de FA. Pour ceci, notre méthodologie se base sur lesdonnées du cahier des charges fonctionnel (CDCF) et les connaissances métier du procédé renseignéespar le concepteur afin de lui proposer automatiquement un premier solide dont la géométrie satisfait toutesces contraintes. Une étape d'optimisation topologique vient ensuite restreindre le volume de matière utilede la pièce afin de limiter son poids, son coût et le temps de fabrication. Enfin, si nécessaire, un supportoptimisé assurant la fabricabilité de la pièce est généré selon ces mêmes critères. Cette méthodologies'accompagne d'un cas d'étude industriel ainsi que de deux expérimentations visant à observer lapossibilité d'un parachèvement à l'acétone sur des pièces réalisée en ABS. La première expérimentationest un plan d'expérience mesurant l'état de surface obtenu en s'appuyant sur la température de l'acétone,le temps d'opération, l'inclinaison des surfaces de la pièce et son épaisseur. La seconde expérimentationest un test de traction visant à observer une modification de la tenue mécanique de pièces soumises à cetraitement. Indépendamment du type de machine et du procédé de FA, la méthodologie que nousproposons est un premier pas concret vers l’obtention de pièces directement conformes, que ce soit pourdes besoins industriels ou domestiques. / The aim of this thesis is to propose a design methodology to produce parts using additivemanufacturing (AM). Compared to standard manufacturing processes, as machining, forming, casting ormolding, AM processes have new features for manufacturing multi-material parts, nondetachableassemblies or complex shapes. The arrival of this new technology involves a paradigm shift that requiressupport to designers to develop quality products. Also the mechanical and finishing specifications of theparts obtained by AM depend on their orientation during the manufacturing. Furthermore, depending onthe process, the desired geometry and the orientation, it could be necessary to integrate a support in orderto ensure manufacturability of the part. We define a design methodology that respects the integrity of thedigital channel and whose purpose is to produce a sliced numerical model ready to be manufactured on anAM machine. For this, our methodology is based on data from functional specification and businessknowledge of the process indicated by the designer, to automatically propose a first solid geometry whichsatisfies all these requirements. After this first step, a step of topological optimization restricts the volumeof the part in order to reduce its weight, cost and manufacturing time. Finally, if necessary, optimizedsupport ensuring the manufacturability of the part is generated according to the same criteria. Thismethodology is accompanied by an industrial case study as well as of two experiments to observe thepossibility to finish parts made of ABS with acetone. The first experiment is an experimental design whichmeasures the obtained surface finish based on the temperature of the acetone, the operating time, theinclination of the surfaces of the piece and its thickness. The second experiment is a tensile stress testdesigned to observe a change in the mechanical resistance of the part. Regardless of the type of machineand the AM process, the methodology we propose is a first concrete step towards obtaining directlycompliant parts, whether for industrial or domestic use.

Ce travail présente à la fois les méthodologies de conception et l'ensemble des outils logiciels utilises à ce jour pour concevoir des circuits à très haute intégration. Une première partie concerne la génération des parties contrôlés et propose une analyse des différentes méthodes d'implantation couramment utilisées, un formalisme pour descriptions logiques d'algorithmes de contrôle, ainsi qu'un outil logiciel pour la synthèse automatique de ces algorithmes sous forme de Plas

Afin de répondre aux besoins permanents de mobilité et de débit, l'émergence de la future quatrième génération de systèmes de radiocommunications repose autant sur le développement de nouvelles techniques de transmissions que sur la mise au point d'architectures matérielles performantes. Dans la recherche de modulations adaptées pour la couche physique de ces futurs réseaux, une approche pertinente repose sur la technique MC-CDMA, associant les techniques de modulations à porteuses multiples et l'étalement de spectre. L'extension de cette technique mono-antenne aux systèmes alliant un réseau d'antennes à l'émission et à la réception ou MIMO, est également très séduisante. Les techniques MIMO réalisées par des modulations codées en blocs ou en treillis offrent un regain de débit ou de robustesse. Ainsi, la combinaison de la technique MC-CDMA avec des techniques MIMO offre un panel de solutions répondant aux contraintes de mobilité et de débit. Les travaux de recherche présentés dans cette thèse ont pour buts l'étude et la mise en oeuvre pratique de systèmes de communications utilisant ces techniques innovantes. Notre travail a par ailleurs porté sur la définition et l'optimisation des méthodes de conception de tels systèmes vers des cibles architecturales hétérogènes. Ce travail fait partie intégrante du projet européen MATRICE et du projet région Bretagne PALMYRE.<br /><br />Après une présentation générale du contexte applicatif et des principes afférents aux systèmes MC-CDMA et aux techniques MIMO, une étude de la complexité et de l'intégration au sein d'une plate-forme de prototypage associant des composants DSP et FPGA est réalisée. Afin de proposer une démarche de conception efficace, nous envisageons l'application de la méthodologie MCSE pour le développement des systèmes étudiés. Ainsi, son flot complet de conception sera détaillé. L'intérêt de cette méthode pour l'optimisation de systèmes de transmissions reposant sur les techniques MC-CDMA et MIMO est ainsi démontré.