Les Systèmes Multi-Agents (SMA) forment un paradigme prometteur pour la conception de systèmes logiciel complexes. En effet, ce paradigme propose de nouvelles stratégies pour analyser, concevoir et implémenter de tels systèmes. Les systèmes multi-agents sont considérés comme des sociétés composées d'entités autonomes et indépendantes, appelées agents, qui interagissent en vue de résoudre un problème ou de réaliser collectivement une tâche. Nous nous plaçons dans un cadre d'ingénierie logicielle pour ce mémoire. Pour tout nouveau paradigme d'ingénierie logicielle pour pouvoir être pleinement appliqué et déployé il est nécessaire de disposer de nouveaux modèles et d'abstractions nouvelles. Ces abstractions servent de base à l'analyse et à la conception des SMA. De plus, toute méthodologie dédiée aux SMA doit prendre ces abstractions pour pouvoir développer des SMA de manière sys\-té\-ma\-ti\-que, sure, robuste et fiable. Les modèles à la base de tous les travaux dans ce mémoire sont composés de concepts organisationnels qui permettent de concevoir les SMA comme des sociétés d'individus, les agents, qui jouent des rôles dans des organisations. Ces concepts permettent également la description de structures organisationnelles complexes telles que les holarchies dans lesquelles les agents, désignés par le terme holons, peuvent être composés d'autres holons et définir une structure hiérarchique. La définition de ces concepts se fait au travers de méta-modèles exprimés avec une notation semi-formelle. Pour définir une sémantique non ambigüe et bénéficier d'outils de validation et de vérification nous proposons de spécifier des concepts au travers d'un langage formel. Aucun langage ne satisfaisant nos besoins nous avons composé deux langages existants : Object-Z et les statecharts. La syntaxe et la sémantique du langage formel OZS sont définies sur cette base. Des architectures d'agents sont étudiées en utilisant le modèle organisationnel et les outils formels. Ces études sont de deux types, définition complète d'une architecture et rétro-ingénierie afin de comprendre et analyser les éléments fondateurs d'architectures existantes pour pouvoir les réutiliser dans d'autres contextes. Deux méthodologies sont exploitant les concepts et la notation formelle sont proposées. La première est issue d'un travail initial concernant l'analyse et la conception de SMA Holoniques utilisant un cadre particulier. La deuxième est issue d'une collaboration avec Massimo Cossentino et est plus générale.

Les travaux de la thèse présentent une approche pour l'interopérabilité entre les différents<br />modèles de produit, nous appellerons cette approche « l'interopérabilité orientée produit ».<br />Nous proposons ainsi un meta-modèle dont les instances jouent le rôle de passerelle de<br />communication entre différentes applications d'entreprise pour assurer l'interopérabilité des<br />parties de systèmes concernant le produit.<br />Nous nous sommes intéressés à formaliser un meta-modèle pour la définition du concept de<br />produit comme l'agrégation d'une partie physique représentant les éléments physiques du<br />produit et une partie informationnelle reprenant les éléments informationnels décrivant le<br />produit.<br />L'outillage et le prototypage du concept de produit holonique lors de la modélisation du<br />processus de fabrication dans l'entreprise ainsi que la prise en charge des mapping pour<br />l'interopérabilité s'appuient sur l'intégration du meta-modèle holonique dans un<br />environnement de modélisation d'entreprise particulier.<br />La phase de validation a été réalisée en deux parties représentées chacune par une application<br />industrielle. La première application se situe dans le cadre d'une collaboration avec le<br />département meunerie dans un grand groupe industriel, pour une application en<br />environnement réel de la modélisation holonique. L'objectif de cette application est de<br />concevoir un système de traçabilité pour les différents produits par les moulins du groupe.<br />Notre participation dans ce projet, a consisté en l'application de l'approche de modélisation<br />holonique pour la spécification, a priori, de l'ensemble des données et informations relatives<br />aux produits devant être prises en compte dans le système de traçabilité, et ainsi de générer de<br />manière automatique le schéma de données préliminaire du système. La seconde application<br />concerne la mise en œuvre de l'approche holonique pour une solution d'interopérabilité<br />orienté produit dans le cadre du pôle AIP Lorrain (AIPL).

Ces deux dernières décennies, les systèmes embarqués ont été introduits dans de nombreux domaines d’application (transport, industrie, habitat, médical...). Ces systèmes se sont vu confier des tâches plus importantes pour délivrer de nouveaux services aux utilisateurs avec des délais de mise sur le marché toujours plus courts et à moindre coût. L’intégration rapide de ces systèmes au sein de produits manufacturés est un avantage concurrentiel pour les industriels. Cependant, les pannes associées à ces systèmes et le niveau de complexité croissant des équipements ont rendu les interventions de maintenance bien plus délicates. L’identification des causes de certaines pannes représente actuellement un véritable challenge dans les activités de la maintenance. Elles entrainent une indisponibilité excessive des équipements.Cette thèse propose une architecture générique de surveillance “active” pour l’aide à la maintenance de systèmes mobiles. Cette architecture repose sur des entités de surveillance “intelligentes” capables d’évaluer l’état de santé des équipements surveillés. Notre contribution se situe à la rencontre de différentes communautés de Recherche et s’appuie notamment sur des concepts développés par lacommunauté PHM (Pronostics and Health Management).L’architecture proposée est mise en œuvre et appliquée a la surveillance d’un système réel de transport ferroviaire dans le cadre du projet SURFER (SURveillance active FERroviaire) conduit par Bombardier-Transport. / Over the last two decades, embedded systems have been introduced in several application areas (transportation, industry, housing, medical...). These systems have achieved more important tasks for delivering new services to users with ever shorter time-to-market deadlines at lower cost. The rapid integration of these systems within manufactured products is a competitive edge for companies. However, breakdowns related to these systems, along with the increasing level of equipment complexity, have made maintenance interventions much more difficult. Identifying root causes of some breakdowns currently represent a real challenge in the maintenance activities. They lead to an excessive downtime of equipment.This thesis proposes a versatile “active” monitoring architecture for the maintenance assistance of mobile systems. This architecture relies on “smart” monitoring entities that can assess the health state of monitored equipment. Our contribution gathers different Research communities and relies particularly on concepts developed by the PHM (Pronostics and Health Management) community.The proposed architecture is implemented and applied for monitoring a real railway transportation system within the SURFER project (SURveillance active FERroviaire) led by Bombardier-Transport.

Ces deux dernières décennies, les systèmes embarqués ont été introduits dans de nombreux domaines d'application (transport, industrie, habitat, médical...). Ces systèmes se sont vu confier des tâches plus importantes pour délivrer de nouveaux services aux utilisateurs avec des délais de mise sur le marché toujours plus courts et à moindre coût. L'intégration rapide de ces systèmes au sein de produits manufacturés est un avantage concurrentiel pour les industriels. Cependant, les pannes associées à ces systèmes et le niveau de complexité croissant des équipements ont rendu les interventions de maintenance bien plus délicates. L'identification des causes de certaines pannes représente actuellement un véritable challenge dans les activités de la maintenance. Elles entrainent une indisponibilité excessive des équipements.Cette thèse propose une architecture générique de surveillance "active" pour l'aide à la maintenance de systèmes mobiles. Cette architecture repose sur des entités de surveillance "intelligentes" capables d'évaluer l'état de santé des équipements surveillés. Notre contribution se situe à la rencontre de différentes communautés de Recherche et s'appuie notamment sur des concepts développés par lacommunauté PHM (Pronostics and Health Management).L'architecture proposée est mise en œuvre et appliquée a la surveillance d'un système réel de transport ferroviaire dans le cadre du projet SURFER (SURveillance active FERroviaire) conduit par Bombardier-Transport.

Les évolutions scientifiques survenues ces deux dernières décennies en productique ont eu vocation à conférer plus d'automatisation aux équipements, à définir de nouvelles architectures de commande et pilotage des moyens de production permettant une plus grande flexibilité, reconfigurabilité et réactivité du système. Les initiatives de recherches internationales IMS (Intelligent Manufacturing Systems), HMS (Holonic Manufacturing Systems) ont notamment permis de proposer de nouveaux concepts et architectures s'appuyant sur la décentralisation et la distribution des fonctions dites " intelligentes " de conduite des moyens et ressources. Une nouvelle approche de conduite centrée sur le produit a également vu le jour via les travaux sur le concept d'" intelligent product ". Dans ce nouveau paradigme de " Système contrôlé par le Produit ", il s'agit de conférer au produit un rôle actif et participatif dans les décisions et les flux d'informations engendrés tout au long de son cycle de vie. Dans ce contexte, nos travaux ont permis d'expliciter la notion d'activité associée à un produit tout au long de son cycle de vie. A cet effet, nous avons mis en évidence l'apport de cette activité associée au produit en matière d'amélioration de performances tant pour le produit que pour les différents systèmes de soutien traversés. Selon une approche de type Closed-loop Product Life Management, l'enrichissement de la qualité des flux d'informations entre les différentes étapes du cycle de vie, a également été souligné. Afin de supporter ce concept d'activité, un modèle générique a été proposé. Le paradigme holonique nous a notamment permis de caractériser l'activité d'un produit " actif " constitué lui-même de sous-systèmes " actifs ". L'aspect interactionnel au sein d'un collectif de produits " actifs " a également été pris en compte au niveau du modèle. Nous avons également mis l'accent sur des implémentations réelles des concepts, que ce soit dans un contexte de fabrication flexible via la cellule de l'AIP de Valenciennes ou dans un contexte de maintenance prédictive via le projet industriel SURFER. Dans ce cadre, notre choix d'une implémentation " embarquée " de l'activité, nous démarque de la plupart des travaux réalisés au sein de la communauté française et constitue une réelle spécificité. Nos perspectives de Recherche s'articulent autour du concept d'auto-organisation qui s'avère fondamental pour le développement de systèmes intelligents. Elles visent de nombreux domaines applicatifs (systèmes de production, chaînes logistiques, systèmes de transport, systèmes hospitaliers, bâtiments intelligents...).

Le développement des technologies infotroniques, qui permettent de faire porter numériquement des données par le produit afin de lui conférer un rôle actif dans la boucle cybernétique, conduisent à remettre en question l'organisation conventionnelle des systèmes de pilotage, pour s'orienter vers un pilotage par le produit. Il existe un large consensus sur l'intérêt de cette approche dans la prise de décision tant centralisée que distribuée. Cependant, peu de travaux portent sur l'évaluation de l'efficience du pilotage par le produit dans <br />l'interaction entre des systèmes d'information centralisés de niveau business (ERP) et des systèmes distribués de niveaux process (MES).<br /><br />Notre contribution porte sur un outil de modélisation et de simulation de systèmes de pilotage contrôlés par le produit afin d'évaluer différentes topologies d'organisation combinant décisions centralisées et/ou distribuées en comparant certains critères de productivité.<br /><br />Nous présentons d'abord la définition, le développement et la validation d'un environnement d'évaluation orienté composants, basé sur un outil d'émulation et un système multi-agents, permettant d'analyser les performances d'un système de pilotage par le produit et de le comparer avec des approches classiques.<br /><br />Nous présentons ensuite l'application du pilotage par le produit à partir d'une série d'expériences réalisées à l'aide de l'environnement développé. Ces expériences, menées sur un cas industriel ainsi que sur une plateforme d'expérimentation de laboratoire permettent d'éprouver et de valider la faisabilité du concept de pilotage par le produit en terme d'impact décisionnel et en terme de contraintes techniques.

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.