Dans un environnement international extrêmement concurrentiel, piloter avec efficience son Système de Production est un point fondamental pour une entreprise. Les méthodes traditionnelles de gestion et de pilotage montrent toutes leurs limites respectives face à l'inflation des contraintes de production, et il devient incontournable d'explorer de nouvelles approches de pilotage, plutôt en rupture avec les approches généralement utilisées à l'heure actuelle pour effectuer les prises de décision. Parmi ces champs exploratoires, le paradigme holonique offre un cadre conceptuel au sein duquel la communauté HMS (Holonic Manufacturing System) propose diverses solutions, selon des approches combinant à des degrés divers hiérarchisation et distribution de la prise de décision. Après un panorama du travail de ces équipes, nous étudions une architecture pour le pilotage des systèmes de production ne présentant plus aucune dimension hiérarchique dans la prise de décision. Pour cela, nous proposons le concept d'isoarchie, résultant du parti pris de pousser le raisonnement de la distribution à ses limites. Au delà du travail de ces équipes, nous proposons une architecture pour le pilotage des systèmes de production ne présentant plus aucune dimension hiérarchique dans la prise de décision. Pour cela, nous définisons le concept d'isoarchie, résultant du parti pris de pousser à ses limites ce raisonnement. Nous présentons donc notre vision de la prise isoarchique de décision dans le contexte d'un ensemble d'entités holoniques en interaction. Différentes applications montrant différents aspects des performances obtenues et de la mise en oeuvre de tels systèmes seront détaillées.

Les théories du choix social et de la décision multicritère sont fertiles en résultats paradoxaux. C'est à l'étude de quelques-uns d'entre eux qu'est consacrée cette thèse. Nous montrons tout d'abord les liens étroits entre ces deux domaines de recherche. Nous passons alors en revue les principaux paradoxes rencontrés dans ces deux domaines et tentons de classifier les méthodes utilisées pour les expliquer. Nous nous attaquons à notre tour à quatre types de paradoxes. L'étude des restrictions imposées par certaines conditions de transitivité de la méthode majoritaire donne des résultats surprenants. Nous les analysons en introduisant la notion de polydiversité. La règle de prudence (minimax) ne respecte pas l'axiome de cohérence. De plus, les vainqueurs prudents peuvent aussi être des vaincus prudents. Ces paradoxes liés à la prudence sont étudiés théoriquement, en particulier en utilisant la représentation géométrique des profils, et expérimentalement à l'aide de simulations. Pour certaines méthodes, l'amélioration de la position d'un candidat dans la préférence d'un votant peut conduire à une dégradation de sa situation du point de vue de la société. Nous analysons ce paradoxe en détail, en particulier pour les méthodes de rangement construites en itérant une fonction de choix. Nous terminons en étudiant la sensibilité de la méthode prudente et de la méthode de Borda à une variation du poids des critères. La comparaison des valeurs des indicateurs proposés donne des résultats inattendus.

Les travaux présentés dans ce manuscrit d'Habilitation à Diriger des Recherches concernent essentiellement un ensemble de primitives du niveau fonctionnel de la Robotique, dont les fondements scientifiques sont ancrés dans l'Automatique et le Traitement du Signal. Bien plus qu'un domaine d'application de théories développées par ailleurs, la Robotique, par ses spécificités ou ses contraintes, " questionne " souvent l'état de l'art en Automatique et Signal, voire exige des extensions méthodologiques non triviales. C'est la richesse du dialogue entre ces trois disciplines qui a constitué le fil conducteur principal de nos recherches. Un premier volet de nos travaux vise à développer un cadre générique pour l'analyse et la synthèse "multicritères" de commandes référencées vision, i.e. qui prennent en compte l'ensemble des contraintes (visibilité, saturations d'actionneurs, contraintes 3D pendant le déplacement, etc.). Ces problèmes sont ramenés à l'analyse en stabilité / la stabilisation de systèmes non linéaires incertains rationnels sous contraintes rationnelles. Le support théorique est la théorie de Lyapunov et l'optimisation LMI. Par dualité, la localisation visuelle est abordée par des techniques de filtrage ensembliste robuste de systèmes rationnels. Une deuxième contribution s'inscrit dans la thématique relativement récente de l'Audition en Robotique. Nous proposons des fonctions auditives bas-niveau pour la détection de sources sonores, leur localisation et leur extraction. Un capteur auditif intégré original conçu au LAAS-CNRS permet leur implémentation. Le support théorique est le traitement d'antenne (formation de voie, méthodes à haute résolution) et l'optimisation LMI. Plus récemment, nous avons posé les fondements d'une nouvelle approche pour la détection d'activité vocale, sur la base du filtrage adapté stochastique. En parallèle à ces développements ciblés, un travail de fond dans les thématiques du filtrage stochastique et de la détection de ruptures s'est matérialisé par des collaborations scientifiques dans des domaines d'application ciblés : méthodes séquentielles de Monte Carlo et Quasi Monte Carlo pour le suivi visuel de personnes, de gestes, et la capture de mouvement par vision ; détection de ruptures et filtrage IMM entre modèles d'état d'ordres hétérogènes pour la surveillance de scènes dynamiques et la localisation ARGOS. Certaines des thématiques exposées ci-dessus se " rejoignent " au sein des axes structurants de nos développements futurs. Un effort particulier concernera la perception active (i.e. exploitant la proprioception et le mouvement), déclinée dans le cadre de l'audition binaurale, ainsi que la fusion de données auditives embarquées et déportées dans des lieux intelligents.

Cette thèse porte sur l'aide à la décision dans un contexte décisionnel très complexe. Classiquement, pour résoudre de telles situations, on utilise des méthodes de structuration de problèmes. Cependant ces méthodes bien qu'appliquées dans le cadre multi acteur ou dans les décisions de groupe, n'aboutissent pas toujours à des résultats directement exploitables dans un modèle d'évaluation. Ou, lorsque c'est le cas, les données obtenues par structuration sont utilisées comme si elles provenaient d'un seul décideur, tendant à réduire par conséquent l'efficacité de la décision prise et son adhésion publique. Dans cette thèse nous nous sommes attelés à concevoir un modèle d'intégration d'outils conciliant le choix approprié d'outils de structuration pour les décisions de groupe et son exploitation efficace dans un modèle d'évaluation multicritère. En particulier nous nous sommes focalisés sur les modalités du passage des cartes cognitives aux arbres de valeurs. Ensuite nous avons appliqué notre démarche sur le cas pratique du projet ''AIde à la Décision pour l'identification et l'accompagnement aux transformations sociétales induites par les nouvelles technologies de l'Hydrogène'' (AIDHY). Enfin, la dernière partie de notre thèse est axée sur l'apport d'une modélisation multicritère pour appréhender formellement le problème d'évaluation des scénarios, formulé comme un problème de tri multicritère. Par conséquent, nous avons construit une méthode permettant d'observer et de paramétrer le comportement des invariants d'une acceptabilité sociale en général, par le biais d'une d'analyse de sensibilité à partir du cas de l'hydrogène énergie.

Dans cette thèse, nous nous sommes intéressés à l'analyse des données de simulation issues du modèle agro-hydrologique TNT. Les objectifs consistaient à élaborer des méthodes d'analyse des résultats de simulation qui replacent l'utilisateur au coeur du processus décisionnel, et qui permettent d'analyser et d'interpréter de gros volumes de données de manière efficace. La démarche développée consiste à utiliser des méthodes d'analyse multidimensionnelle interactive. Tout d'abord, nous avons proposé une méthode d'archivage des résultats de simulation dans une base de données décisionnelle (i.e. entrepôt de données), adaptée au caractère spatio-temporel des données de simulation produites. Ensuite, nous avons suggéré d'analyser ces données de simulations avec des méthodes d'analyse en ligne (OLAP) afin de fournir aux acteurs des informations stratégiques pour améliorer le processus d'aide à la prise de décision. Enfin, nous avons proposé deux méthodes d'extraction de skyline dans le contexte des entrepôts de données afin de permettre aux acteurs de formuler de nouvelles questions en combinant des critères environnementaux contradictoires, et de trouver les solutions compromis associées à leurs attentes, puis d'exploiter les préférences des acteurs pour détecter et faire ressortir les données susceptibles de les intéresser. La première méthode EC2Sky, permet un calcul incrémental et efficace des skyline en présence de préférences utilisateurs dynamiques, et ce malgré de gros volumes de données. La deuxième méthode HSky, étend la recherche des points skyline aux dimensions hiérarchiques. Elle permet aux utilisateurs de naviguer le long des axes des dimensions hiérarchiques (i.e. spécialisation / généralisation) tout en assurant un calcul en ligne des points skyline correspondants. Ces contributions ont été motivées et expérimentées par l'application de gestion des pratiques agricoles pour l'amélioration de la qualité des eaux des bassins versants agricoles, et nous avons proposé un couplage entre le modèle d'entrepôt de données agro-hydrologiques construit et les méthodes d'extraction de skyline proposées.

Le travail effectué dans le cadre de cette thèse intitulée " Outil d'aide au diagnostic du réseau d'eau potable pour la ville de Chisinau par analyse spatiale et temporelle des dysfonctionnements hydrauliques " porte sur le développement d'une maquette du futur outil d'aide à la gestion des infrastructures et notamment du réseau d'eau potable de la ville de Chisinau Moldavie (1200 Km de canalisations - 800 000 habitants). La méthode proposée est basée sur l'analyse de l'état de fonctionnement du réseau d'eau potable. Cet état de fonctionnement du réseau d'AEP peut être connu à partir : - d'informations directes fournies par un système de télésurveillance (mesure de pression, de vitesse, de débit, de qualité....), - d'informations indirectes (analyse des incidents survenus sur le réseau, des interventions, de l'environnement du réseau....) obtenues. Dans notre cas, l'absence de mesures directes ne permet pas de quantifier l'état de fonctionnement du réseau sur l'ensemble du réseau sauf en quelques points critiques connus (station de pompage, station de relèvement..), c'est pourquoi, cet état est défini en se basant sur la liste des incidents, et des interventions survenues sur le réseau entre 1996 et 2001, ainsi que sur des informations portant sur l'environnement du réseau (nature des sols, aménagement du territoire ...) Ce travail de recherche comprend deux volets : Ü Aspect " Diagnostic " : Analyser qualitativement et quantitativement tous les aléas pouvant exister sur le réseau et se manifester par des observations. Il s'agit dans tous les cas d'établir le cheminement possible entre les observations, les causes possibles, et d'évaluer les conséquences induites. Il s'agit par une analyse successive et récursive (à l'aide de requêtes temporelles), de détecter la simultanéité de 2 ou plusieurs observations (manifestations de dysfonctionnement) se produisant dans un même laps de temps et la mise en évidence de relations topologiques et hydrauliques pouvant exister entre les sites où sont observés les dysfonctionnements. L'utilisation également de la théorie des graphes, plus particulièrement du réseau de Petri, permet de passer d'une analyse espace-temps entre 2 ou m événements à une analyse intégrant la causalité entre 2 événements. Ü Aspect " Aide à la décision " : Associer un " niveau d'urgence " à chaque tronçon du réseau afin d'assurer le suivi de la réhabilitation des infrastructures, l'assistance à la réhabilitation avec la détermination de zones prioritaires, la gestion/maintenance du réseau pour la pérennité du réseau. Ce niveau d'urgence est quantifié à l'aide d'une Méthode Hiérarchique Multicritères développée par SAATY (en considérant des critères techniques, économiques, sociaux, environnementaux ainsi que la politique des gestionnaires). La méthodologie développée utilise différents outils et méthodes issues : des bases de données temporelles, d'analyse spatiale et de SIG, de raisonnement cognitif et de modélisation hydraulique des écoulements, théorie de graphes et réseau de Petri. L'outil est testé sur un secteur pilote de la ville, qui représente environ 7% du réseau d'eau potable sur la ville, l'ensemble du réseau sera pris en compte ultérieurement lorsque la validation de cette portion de réseau sera faite par les services techniques de la ville de Chisinau (Moldavie). Mots clés : Vieillissement, réseau d'eau potable, Système d'Information Géographique, base de données géographique, renouvellement, méthode hiérarchique multicritère, dysfonctionnements, analyse spatio-temporelle, théorie des graphes, réseau de Petri, diagramme cause à effets.

Le Développement Durable (DD) est « un développement qui répond aux besoins du présent sans compromettre la capacité des générations futures à répondre aux leurs. » Ses trois piliers fondateurs sont l’Economie, l’Environnement et la Société qu’il faut appréhender conjointement. Nous prenons le point de vue de la performance industrielle pour caractériser les besoins de l’entreprise dans une démarche DD. La performance industrielle, à travers son histoire, doit prendre en compte de plus en plus de critères jusqu'aux actuels piliers du DD. Nous proposons de voir le DD comme la démarche d'amélioration mise en place par l'entreprise. Dans ce sens nous proposons une aide au décideur humain qui permet de répondre aux exigences du DD et en particulier sa nature holistique et cyclique.Les entreprises déploient des approches d’amélioration continue à l’aide de standards et de méthodes comme le cycle PDCA. L’idée est alors d’enrichir cette pratique par un processus MCDA en aidant le décideur à formuler ses préférences et leur appliquer un traitement d’information adapté afin de fournir une aide à la décision qui serve la démarche d’amélioration. Pour intégrer l’imprécision dans la décision à prendre, nous proposons une méthodologie qui permet de caractériser la robustesse du résultat d’une méthode MCDA en fonction de l’imprécision des valeurs d’un critère. Pour prendre en compte l'aspect « réalisation opérationnelle » d'une action, en plus de son intérêt pour la performance de l'entreprise, nous avons développé un modèle de « faisabilité » associé aux actions en nous fondant sur la méthode ACUTA. L'idée est de proposer au décideur une information complémentaire à l'information d'utilité afin d'offrir une perspective autorisant un compromis Utilité/Faisabilité sur la décision à prendre. Nous déclinons notre proposition sur un cas pratique industriel mené dans le cadre d’une collaboration avec l’entreprise adixen Vacuum Products (aVP) d’Annecy. Ce partenariat a permis le déploiement de notre proposition pour un problème de décision portant sur les besoins d'instrumentation pour construire un système de management de l'énergie, conformément à la norme ISO 50001. / Sustainable Development (SD) is "development that meets the needs of the present without compromising the ability of future generations to meet their own needs." Its three founding pillars are Economy, Environment and Society which are to be handled together. We take the perspective of industrial performance in order to characterize the needs of a company involved in SD.Industrial performance, throughout its history, has to consider more and more numerous criteria up to the present SD pillars. We propose to look on SD as the improvement approach established by the company. According to this, we propose an aid for the human decision maker in order to fulfill the requirements of SD and notably its holistic and cyclic nature.Companies develop continuous approaches to improvement based on standards and methods like the PDCA cycle. Thus, the idea is to enrich this practice with a MCDA process for aiding the decision maker to establish his/her preference and to apply a suitable information processing to it that benefits the improvement approach. In order to integrate imprecision in the decision to be taken, we propose a methodology for characterizing the robustness of the product of a MCDA method in relation to the imprecision of a criterion value. In order to consider the aspect "operational implemantation" of an action, besides its benefit for the performance of the company, we developped a "Feasability" model related to the actions based on the ACUTA method. The idea is to offer the decision maker information complementary with utility information in order to permit a compromise Utility/Feasibility concerning the decision to be taken. Our proposition is applied to an industrial real case conducted in the framework of a partnership with the company adixen Vacuum Products (aVP) in Annecy. This partnership has led to the deployment of our proposition for a decision problem concerning the need in instrumentation required for the building of an energy management system, according to the ISO 50001 standard.

Les travaux présentés dans cette thèse visent à proposer des méthodes permettant de résoudre un problème de Transport à la Demande multicritère. Le premier travail réalisé dans cette thèse est l'étude d'un problème de Dial-a-Ride (DARP) statique multicritère. Trois critères qui peuvent être conflictuels ont été définis : le premier consiste à minimiser le coût de transport, le deuxième critère consiste à minimiser l'insatisfaction des passagers et enfin le troisième critère consiste à minimiser la quantité de CO2 émise par l'ensemble des véhicules. Nous avons développé une méthode évolutionnaire NSGA-II pour chercher un ensemble approximatif d'optimas de Pareto. Le second travail réalisé est l'étude d'un problème d'Optimal Timing dans une tournée. Ce problème consiste à calculer les dates de début de service optimales des points d'arrêts d'une tournée afin de minimiser l'insatisfaction des passagers. Le dernier travail de cette thèse a porté sur l'étude d'un problème de Transport à la Demande dynamique dans lequel de nouvelles requêtes à traiter arrivent en cours de journée. Deux méthodes ont été proposées pour résoudre ce problème : la première est une heuristique d'insertion rapide et la seconde est une méthode arborescente tronquée connue sous le nom de Recovering Beam Search. / The work presented in this thesis aims to propose methods to solve a multicriteria dial-a-ride problem (DARP). Three objective functions that have to be optimized in order to measure the potential efficiency of the DARP solution on different aspects : the cost for the transportation operator, the quality of service for users and the impact on the environment. The first work in this thesis is the study of static DARP for which a NSGA-II algorithm is developped to identify a good approximation of the Pareto optimal set. The second work deals with an optimal timing algorithm which computes pickup and delivery dates when the requests are sequenced on the vehicles, the objective is to minimize the total customer' dissatisfaction. The last problem studied in this thesis aims to solve the dynamic version of DARP for which two methods are proposed. The first one is a fast insertion heuristic based on an attractive index. However, the second methode uses a recovering beam search heuristic which unlike the insertion heuristic allows to modify the structure of the routes previously scheduled in order to schedule the new requests.

Les travaux présentés dans cette thèse visent à proposer des méthodes de routage d’une population de masse à travers un réseau perturbé dont les données varient dans le temps pour l’aide à la conception de plan d’évacuation. Ce problème s’illustre parfaitement en cas de catastrophe d’origine humaine ou naturelle où les populations (potentiellement) impactées par ces sinistres doivent quitter leur lieux de vie pour une période pouvant aller d’un à plusieurs jours. Dans la littérature, ces routages de masse sont souvent modélisés comme des problèmes de flots dynamiques dont l’objectif est de minimiser la durée globale du transfert des individus depuis un certain nombre de points de départs dangereux vers des points d’arrivé sûrs. Toutefois, peu de travaux prennent en compte la notion de sécurité durant ce routage et encore moins le déploiement d’agents (policiers, sapeur-pompiers, ambulanciers,...) pouvant sécuriser et/ou faciliter le déplacement des personnes. / The work presented in this thesis aims to propose methods for routing a mass population through a disturbed network whose data vary over time. This problem can be illustrated by disasters due to humans or natural events where people (potentially) affected have to leave their living places for a period of one to several days. In the literature, mass routing are often modeled as dynamic flow problems whose objective is to minimize the overall duration of the evacuation process from a set of gathering points towards another set of shelter locations. However few papers take into account the concept of safety during this routing nor deploying task forces that can secure or facilitate this process. In this context, the safety security can be seen as a danger affecting the quality of life of people we organize the trip. In this context, the safety can be seen as a danger that influence the health of the people we are trying to evacuate. Indeed, this hazardous event can be related to a radioactive cloud, a fire, a tsunami, an earthquake or a flooding which make some of paths becoming dangerous or less usable by evacuees.

Les avantages que présentent les systèmes électriques par rapport aux autres systèmes (mécaniques, hydrauliques et pneumatiques) ont permis d’intensifier l’électrification des systèmes embarqués à bord des aéronefs : c’est le concept d’avion plus électrique. Dans ce contexte, l’approche de conception intégrée par optimisation (CIO) de ces systèmes s’avère aujourd’hui une nécessité pour pouvoir répondre aux exigences en termes d’efficacité énergique, de fiabilité et de masse... Dans cette thèse, nous avons appliqué la CIO à une chaine de conversion électromécanique utilisée dans le système de conditionnement d’air d’un avion. Deux objectifs sont ciblés : la minimisation de la masse du système et l’augmentation de son efficacité énergétique. Ces objectifs sont intégrés à diverses contraintes hétérogènes, allant de la qualité réseau au respect de la mission de vol dans le plan couple – vitesse, en passant par la thermique,… Compte tenu de la complexité du système étudié et de son caractère multidisciplinaire, des approches de conception par optimisation dites « MDO » (pour Multidisciplinary Design Optimization) sont étudiées. En effet, au delà des compétences physiques et techniques, la conception intégrée par optimisation des systèmes complexes nécessite des efforts supplémentaires en termes de méthodologies de conception. Nous avons présenté dans cette thèse trois approches : Approches mono-niveau : séquentielle et globale ; Approche multi-niveaux, couplant niveaux système et niveau constituants (filtre, onduleur, machine) ; des formulations adaptées à notre problème de conception sont présentées afin de résoudre les problèmes liés aux optimisations mono-niveau. Les performances des différentes approches de conception sont présentées analysées et comparées. Les résultats obtenus montrent clairement les avantages que présente la formulation multi-niveaux par rapport aux approches classiques de conception. / The benefits of electrical systems compared to other systems (mechanical, hydraulic and pneumatic) are a serious motivation for the electrification of embedded systems in “more electric aircraft”. In this framework, the integrated optimal design of these systems appears necessary to meet requirements in terms of efficiency, reliability and weight reduction. In this thesis, we have applied the integrated optimal design to an electromechanical system used in the air conditioning system of a more electric aircraft. Two objectives are targeted: the minimization of the system weight and the increase of its efficiency. Both objectives are integrated with several heterogeneous constraints, from network quality till flight mission fulfilment in the torque vs speed plan. Because of the complexity of the studied system and its multidisciplinary nature, "MDO" approaches (for multidisciplinary Design Optimization) are studied. In fact, beyond physical and technical skills, integrated optimal design of complex systems requires additional efforts in terms of design methodologies. Three approaches are presented in this thesis: One-level Approaches: sequential and global; Multilevel approach, coupling “system” level with “device” level (filter, inverter, electric machine); a set of formulations adapted to our design problem are presented to solve the issues associated to the one-level approaches. The performance of these design approaches are presented, analyzed and compared. The results clearly show the advantages that involves multilevel formulation compared to conventional design approaches.