Le sujet de cette thèse de doctorat est l'étude de divers aspects liés à l'approche markovienne dans le cadre des études de fiabilité. La première partie de cette thèse concerne Ia modélisation d'installations industrielles et la construction de la matrice de transition. Le but poursuivi est le développement d'un code markovien permettant une description réaliste et aisée du système. Le système est décrit en termes de composants multiétats :pompes, vannes . . . La définition d'une série de règles types permet l'introduction de dépendances entre composants. Grâce à la modélisation standardisée du système, un algorithme permettant la construction automatique de la matrice de transition est développé. L'introduction d'opérations de maintenance ou d'information est également présentée. La seconde partie s'intéresse aux techniques de réduction de la taille de la matrice, afin de rendre possible le traitement de grosses installations. En effet, le nombre d'états croit exponentiellement avec le nombre de composants, ce qui limite habituellement les installations analysables à une dizaine de composants. Les techniques classiques de réduction sont passées en revue : accessibilité des états, séparation des groupes de composants indépendants, symétrie et agrégation exacte des états (cfr Papazoglou). Il faut adapter la notion de symétrie des composants en tenant compte des dépendances pouvant exister entre composants. Une méthode d'agrégation approchée pour le calcul de la fiabilité et de la disponibilité de groupes de composants à deux états est développée. La troisième partie de la thèse contient une approche originale pour l'utilisation de la méthode markovienne. Il s'agit du développement d'une technique de réduction basée sur le graphe d'influence des composants. Un graphe d'influence des composants est construit à partir des dépendances existant entre composants. Sur base de ce graphe, un système markovien non homogène est construit, décrivant de manière approchée le comportement du système exact. Les résultats obtenus sur divers exemples sont très bons. Une quatrième partie de cette thèse s'intéresse aux problèmes numériques liés à l'intégration du système différentiel du problème markovien. Ces problèmes résultent principalement du caractère stiff du système. Différentes méthodes classiques sont implantées pour l'intégration du système différentiel. Elles sont testées sur un exemple type de problème de fiabilité. Pour finir, on trouve la présentation du code CAMERA dans lequel ont été implantées les différentes techniques présentées ci-dessus.

L'objet de cette thèse est de modéliser et optimiser les stratégies d'investissement d'un agent soumis à un environnement markovien, et à un risque de liquidité se déclarant quand il ne peut plus faire face à une sortie d'argent faute d'actifs liquides. Durant cette étude, nous supposerons que son objectif est d'éviter la faillite ; il dispose pour cela d'opportunités d'investissement, lui permettant d'accroître ses gains futurs en échange d'une dépense immédiate, risquant ainsi une ruine prématurée puisque l'investissement est supposé illiquide : le but du travail est de déterminer les conditions sous lesquelles il est plus judicieux de courir un tel risque de liquidité que de renoncer à un revenu permanent. / This thesis aims at modelling and optimize an agent's (called "he") investment strategies when subjected to a Markovian environment, and to a liquidity risk happening when he runs out of liquid assets during an expense. Throughout this work, we deem that he aims at avoiding default; for this purpose, investment opportunities are available to him, allowing to increase his future expected incomes at the price of an immediate expense, therefore risking premature bankruptcy since investment is deemed illiquid: our goal is to find conditions under which incurring such liquidity risks is more advisable than declining a permanent income.

Nous décrivons le niveau de dégradation caractéristique d'une structure à l'aide d'un processus stochastique appelé processus de dégradation. La dynamique de ce processus est modélisée par un système différentiel à environnement markovien.<br /><br />Nous étudions la fiabilité du système en considérant la défaillance de la structure lorsque le processus de dégradation dépasse un seuil fixe. Nous obtenons la fiabilité théorique à l'aide de la théorie du renouvellement markovien.<br /><br />Puis, nous proposons une procédure d'estimation des paramètres des processus aléatoires du système différentiel. Les méthodes d'estimation et les résultats théoriques de la fiabilité, ainsi que les algorithmes de calcul associés, sont validés sur des données simulés.<br /><br />Notre méthode est appliquée à la modélisation d'un mécanisme réel de dégradation, la propagation des fissures, pour lequel nous disposons d'un jeu de données expérimental.

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

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

Cette thèse articule plusieurs questions importantes dans les opérations durables et la gestion de la chaîne d'approvisionnement, non seulement afin de fournir des idées pour améliorer la performance des entreprises, mais aussi pour inciter ces dernières à adopter les moyens appropriés pour un meilleur environnement de notre société. Le lien entre le niveau de l'entreprise et le niveau de la société est que l'amélioration de la performance écologique par une meilleure gestion des opérations dans les entreprises et les chaînes d'approvisionnement est un élément indispensable pour améliorer l'environnement dans notre société. Prenons la Chine comme exemple. Depuis quelques années, le gouvernement a commencé à favoriser toutes les initiatives pour résoudre les problèmes de pollution de l'air. Un moyen important et utile est de mettre en place une réglementation stricte et de surveiller les efforts des entreprises qui seront passibles d'amendes sérieuses si certaines normes ne sont pas respectées par des inspections aléatoires. Par conséquent, les entreprises doivent coopérer pour améliorer leur rentabilité et, plus important encore, leurs impacts environnementaux. Grâce à cet effort prolongé, malgré le fait que la situation future est incertaine, la qualité de l'air s'est progressivement améliorée en Chine. Cette thèse, dans un cadre plus général, vise à fournir aux entreprises des informations importantes afin qu'elles soient non seulement en mesure de respecter la réglementation, mais aussi en mesure d'apporter véritablement leur contribution à la construction d'un environnement meilleur pour les générations futures. Notre objectif fondamental est d'obtenir une compréhension approfondie des compromis auxquels les entreprises sont confrontées, de modéliser les problèmes de recherche de solutions possibles et d'aider les entreprises/chaînes d'approvisionnement à améliorer leur performance d'un point de vue théorique. Ensuite, la thèse aidera indirectement les entreprises à réaliser l'importance du développement de moyens de gestion durable des opérations et de la chaîne d'approvisionnement sur notre société. La thèse est organisée comme la structure suivante. Le chapitre 3 est le premier essai, Environmental Collaboration and Process Innovation in Supply Chain Management with Coordination. Le chapitre 4 comprend le contenu du deuxième essai, Remanufacturing of Multi-Component Systems with Product Substitution, et le troisième essai, Joint Dynamic Pricing and Return Quality Strategies Under Demand Cannibalization , est présenté au chapitre 5. Le chapitre 6 donne les remarques finales générales des trois essais, suivies de la liste de référence, et les annexes. / This thesis articulates several important issues in sustainable operations and supply chain management not only to provide insights for enhancing the performance of firms but also to appeal to the enterprises to adopt appropriate means for a better environment of our society. The link from firm level to society level is that, to improve the green performance through better operations management efficiency in firms and supply chains, is an indispensable element to ameliorate the environment in our society. Taking China as an example. Since a few years ago (The Straitstimes, 2017; Stanway & Perry, 2018), the government started to spare no effort in resolving the air pollution problems. An important and useful means is to put strict regulations and monitoring the efforts of firms which will face serious fine if certain standards are not met by random inspection. Therefore, firms have to cooperate for the betterment of its profitability and, more importantly, the environmental impacts. Throughout the endeavor, despite the uncertain future situation, the air quality has gradually improved in China (Zheng, 2018). This thesis, in a more general setting, aims to provide important insights to firms so that they are not only able to meet the regulations but genuinely to make contributions to building a better environment for our future generations. Basically, our goal is to obtain deep understanding of the trade-offs with which companies are faced, and to model the problems for seeking possible solutions and helping firms/supply chains to enhance their performance from a theoretical point of view. Then, indirectly, the work will help firms to realize the importance of developing sustainable operations and supply chain management means on our society. The structure of the thesis is organized as follows. Chapter 2 introduces the thesis in French. Chapter 3 is the first essay, Environmental Collaboration and Process Innovation in Supply Chain Management with Coordination. Chapter 4 includes the contents of the second essay, Remanufacturing of Multi-Component Systems with Product Substitution , and the third essay, Joint Dynamic Pricing and Return Quality Strategies Under Demand Cannibalization, is introduced in Chapter 5. Chapter 6 gives the general concluding remarks of the three essays which is followed by the reference list and the appendices.

La littérature existante sur la soutenabilité de la dette souligne l'existence d'un seuil ou d'un point de basculement au-delà duquel la dette compromet la croissance et déstabilise l'économie. Cette thèse de doctorat présente trois approches supplémentaires qui pourraient être utilisées pour interroger davantage la dynamique de la dette au Kenya.La thèse utilise des données de séries temporelles annuelles de 1963 à 2015 au Kenya, et emploie un modèle autorégressif vectoriel structurel (SVAR), des modèles de changements de régime de Markov (MS) et des modèles autorégressifs à seuil autorégressif (SETAR).Le premier chapitre investigue si la réponse de la politique budgétaire aux chocs macroéconomiques est compatible avec une trajectoire durable de la dette ? Le deuxième chapitre analyse la question suivante : les écarts sont-ils systématiquement corrigés à long terme ? Le troisième chapitre recherche si la coordination entre la politique monétaire et budgétaire atténue ou exacerbe la soutenabilité de la dette à long terme ?Les résultats obtenus confirment ce qui suit : (i) Le solde primaire réagit aux chocs macroéconomiques d'une manière compatible avec la viabilité de la dette. (ii) La consolidation budgétaire pourrait être contreproductive en réponse à la gestion de la dette. (iii) La dette stimule la croissance au Kenya. (iv) Les régimes fiscaux durables et non durables sont dominants, chacun d'eux ayant une durée moyenne de quatre ans, tandis que la situation du jeu Non-Ponzi reste faible dans l'économie kényane à long terme. (v) La persistance d'un régime de non-durabilité pendant plus de quatre ans pourrait menacer la viabilité budgétaire à long terme. / Existing literature on debt sustainability emphasizes the existence of a threshold or a tipping point beyond which debt compromises growth and destabilizes the economy. This Ph.D. thesis goes beyond threshold testing and presents three additional approaches which could be used to further interrogate debt dynamics. Using annual time series data from 1963 to 2015, and employing a Structural Vector Autoregressive Model (SVAR), Markov switching models (MS) and Self-Exciting Threshold Autoregressive models (SETAR) for robustness, the three chapters cross-examine Kenya’s debt sustainability, by addressing three questions: First chapter, is the fiscal policy response to macroeconomic shocks consistent with a sustainable debt trajectory? The second chapter, given that the fiscal response may deviate from the sustainable path in the short-run, are these deviations systematically corrected in the long run? The third chapter, to what extent does coordination between monetary and fiscal policy, if any, alleviate or exacerbate debt sustainability in the long run? The results obtained confirm the following: (i) The primary balance reacts to macroeconomic shocks in a manner consistent with debt sustainability (ii) Fiscal consolidation might be counterproductive as a response to debt management. (iii) Debt drives growth in Kenya. (iv) Both sustainable and unsustainable fiscal regimes are dominant with each lasting an average of four years, while the No-Ponzi game condition weakly holds in the Kenyan economy in the long run. (v) The persistence of unsustainability regime for more than four years could threaten long-run fiscal sustainability.

Dans un système multi-agent (SMA) réactif, le lien entre le comportement collectif et celui des individus qui composent ce système est difficile à établir. Obtenir un comportement particulier est donc également difficile. Nous défendons le principe de maîtriser le comportement d'un SMA par une approche de contrôle. Pour cela, nous agissons sur le SMA à partir d'informations relatives à ses comportements globaux. Pour y parvenir, nous proposons tout d'abord de modéliser la dynamique globale du SMA sous forme d'un graphe d'états. Des outils d'apprentissage par renforcement permettent de construire ce graphe et de calculer une politique qui indique quelle action effectuer en fonction de l'état courant et d'un comportement cible à atteindre. Ensuite, cette politique est exploitée pour contrôler le SMA. L'originalité de notre proposition est de s'appuyer sur la dynamique du SMA décrite à son niveau global. Ainsi, les différents comportements du SMA sont exprimés dans notre proposition au même niveau de description que celui du comportement à atteindre. La proposition est appliquée au contrôle d'un SMA inspiré du déplacement de piétons dans un couloir. Nous la comparons à d'autres approches destinées à maîtriser le comportement d'un SMA. Nous vérifions que le principe du contrôle au niveau global fonctionne. Nous montrons que notre proposition fournit de bonnes performances de contrôle et permet d'atteindre un comportement cible plus fréquemment que les autres approches testées. Nous posons ainsi les premières pierres d'un cadre paradigmatique pour le contrôle au niveau global des systèmes multi-agents.

L'échographie est un outil d'imagerie médicale qui s'impose pour le diagnostic de nombreuses pathologies. En conséquence, une large littérature du domaine de l'image s'intéresse à ces images pour fournir des outils d'analyse et de caractérisation tissulaire. L'objectif de cette thèse est de modéliser la texture échographique par des champs markoviens pour en extraire des paramètres susceptibles de caractériser l'organisation des tissus. Dans une première partie, nous évaluons l'habilité des lois de distribution proposées dans la littérature (Gamma, K et Nakagami) à modéliser les niveaux de l'enveloppe du signal RF. Nous illustrons par des simulations de texture échographique les liens entre les paramètres de ces lois et les paramètres intrinsèques des diffuseurs, à savoir la densité, l'amplitude et l'espacement entre diffuseurs. Dans une deuxième partie, nous élaborons des modèles spatiaux par l'approche markovienne de façon à obtenir en chaque pixel de l'image une distribution de type K ou Nakagami dont les paramètres dépendent de la configuration du voisinage. A l'aide de simulation de ces champs de micro-texture, on illustre le comportement de leurs paramètres. La troisième partie est dédiée à l'application de ces modèles spatiaux sur des images enveloppes simulées. On montre ici l'habilité de ces modèles à décrire la disposition spatiale des diffuseurs qui constituent le tissu, et le lien entre les paramètres du modèle et les propriétés intrinsèques de diffuseurs. Finalement, les développements futurs de cette approche sont discutés.

Ces travaux de doctorat sont centrés sur l'apprentissage artificiel et l'optimisation, c'est à dire la construction de programmes apprenant à identifier un concept, à approximer une fonction ou à trouver un optimum à partir d'exemples de ce concept (ou de points de la fonction). Le contexte applicatif est l'apprentissage et l'optimisation de modèles simplifiés en ingénierie numérique, pour des problèmes industriels pour lesquels les exemples sont coûteux à obtenir. Il est nécessaire d'en utiliser le moins possible pour l'apprentissage; c'est le principe de l'apprentissage actif et de l'optimisation de fonction chères. Mes efforts de recherche ont d'abord porté sur la conception et le développement d'une nouvelle approche de l'apprentissage Actif, fondée sur l'apprentissage par renforcement. Les fondements théoriques de l'approche ont été établis. Parallèlement, l'implémentation d'un logiciel fondé sur cette approche, BAAL, a permis une validation expérimentale (publications: CAP'09, ECML'09). Une extension de cette approche a été réalisée pour l'optimisation de fonction chères (publication: GECCO 2009). La deuxième partie de mon doctorat s'intéresse aux potentiels et aux limites de l'apprentissage actif et de l'optimisation chère d'un point de vue théorique. Une étude des bornes de complexités de l'apprentissage actif par "paquets" a été réalisée (publication: ECML 2010). Dans le domaine de l'optimisation bruitée, des résultats sur le nombre minimal d'exemples nécessaires pour trouver un optimum ont été obtenus (publications: LION 2010, EvoSTAR 2010).