Dissertationen zum Thema „Planification de séquence d'assemblage“

Dans l’industrie automobile compétitive, l’optimisation des lignes de production est essentielle pour améliorer l’efficacité et la rentabilité. Cette thèse propose une solution complète développée en collaboration avec un acteur majeur du secteur automobile, s’attaquant à trois défis principaux : la planification des séquences d’assemblage, l’équilibrage des ressources et l’évaluation dynamique des performances. La première solution optimise les séquences d’assemblage pour minimiser l’utilisation des ressources et les coûts de production en utilisant l’apprentissage par renforcement et le regroupement hiérarchique. La deuxième solution traite de l’équilibrage des lignes d’assemblage en utilisant des algorithmes métaheuristiques pour réduire le temps de cycle sans augmenter les ressources. La troisième solution améliore les performances dynamiques des lignes de production en cas d’événements stochastiques, tels que les pannes et les retards, grâce à la gestion des stocks et aux stratégies de contrôle optimal. Chaque solution a été validée dans des environnements industriels réels, démontrant des améliorations significatives en termes d’efficacité et de performance des lignes de production
In the competitive automotive industry, optimizing production lines is crucial for enhancing efficiency and profitability. This thesis presents a comprehensive solution developed in collaboration with a leading automotive company, tackling three key challenges: assembly sequence planning, resource balancing, and dynamic performance evaluation. The first solution optimizes assembly sequences to minimize resource usage and production costs using reinforcement learning and hierarchical clustering. The second solution addresses assembly line balancing, employing metaheuristic algorithms to reduce cycle time without increasing resources. The third solution improves dynamic production line performance under stochastic events, such as breakdowns and delays, through inventory management and optimal control strategies. Each solution was validated in real industrial environments, demonstrating substantial improvements in production line efficiency and performance

Cette thèse traite sur l’utilisation de la réalité virtuelle pour la création d’un environnement synthétique qui permet la réalisation d’assemblage mécanique virtuel. L’objectif est de vérifier l’assemblabilité d’un produit au stade de sa conception et de générer la gamme d’assemblage la plus réalisable a partir d’opérations d’assemblage dans l’environnement virtuel. L’environnement virtuel est enrichi par le comportement dynamique de pièces et de sous-ensembles de pièces, par la sensation haptique et par une visualisation interactive. Le comportement dynamique permet l’existence de contraintes géométriques. Ceci assure que les gammes réalisées en environnement virtuel seront également réalisées dans le monde réel. La sensation haptique ajoute réalisme à l’interaction par la sensation de forces de contacte entre les pièces à assembler. La visualisation, en temps réel, de la gamme d’assemblage, le graphe d’opérations et le graphe de liaisons aide à l’utilisateur à planifier sa tâche en environnement virtuel. Nous avons démontré statistiquement que la sensation des forces de contact entre les pièces à assembler en environnement virtuel contribue à la performance de l’utilisateur en termes de temps d’accomplissement de la tâche. La gamme la plus réalisable en environnement virtuel est également la plus réalisable lors de la réalisation de la tâche dans le monde réel. On constate que l’apport du retour d’informations sur les actions de l’opérateur dans l’environnement virtuel (affichage de la gamme et les graphes générés) est équivalent à celui de l’utilisation d’un dessin d’ensemble du produit dans le monde réel. La planification d’actions d’assemblage ne dépende pas de l’environnement d’interaction. Ceci valide l’approche d’assemblage mécanique en réalité virtuel
This thesis deals with the use of virtual reality to create a synthetic environment which allows assembling virtual mechanical products. The objective is to test the product assemblability at the design stage and generate the most feasible assemble sequences by performing assembly operations in virtual environment. The virtual environment is enriched by dynamic behavior of parts and subassemblies, haptic sensation and interactive visualization. Dynamic behavior allows the existence of geometrical constraints. This makes that assembly sequences generated in virtual environment will be also generated in real world. Haptic sensation makes interaction more realistic by the contact forces sensation between parts to assemble. Real time visualization of assembly sequence, operation graph and liaison graph aids the user to plan its task in virtual environment. We have statistically demonstrated that contact forces sensation between parts to assemble in virtual environment contributes to user performance in terms of task completion time. The most feasible assembly plan found in virtual environment is also the most feasible one found in the real word. We assume that the contribution of information feedback related to user actions in virtual environment (visualization of the generated assembly sequence and graphs) is equivalent to the contribution of using 2D assembly drawings in real work. The assembly planning activity does not depend on the interaction environment. This validates our approach of mechanical assembly in virtual environment

Un des problemes majeurs de la productique est le controle des robots destines a l'assemblage de pieces mecaniques. Le probleme de la planification consiste a determiner automatiquement les actions que doit effectuer le robot pour realiser sa tache d'assemblage. Pour cela, on dispose d'un modele approximatif de l'environnement physique du robot, et d'une specification de la tache a accomplir. Pour resoudre ce probleme, differentes techniques de raisonnement ont ete etudiees, generalement basees sur les techniques de l'intelligence artificielle. Malheureusement, l'utilisation d'un robot pour effectuer une tache d'assemblage est un travail difficile en raison de la complexite du monde reel ou il evolue. Cet environnement est un systeme mecanique trop complexe pour etre completement modelise. Les differences existant entre le modele ou les actions sont planifiees, et le monde reel ou elles sont executees sont appelees incertitudes. Pour limiter cette incertitude geometrique, on peut par exemple utiliser des capteurs de force: lors de l'execution des taches ces capteurs vont donner au robot des informations nouvelles sur le monde reel. Un planificateur doit donc generer des strategies qui combinent l'information provenant des capteurs de force avec la description geometrique des actions. Mais ce probleme est evidemment complexe car les effets des actions du robot ne sont pas connues au moment de la planification. Dans cette these nous abordons le probleme de la planification et de l'execution automatique de taches d'assemblage en considerant l'incertitude geometrique. Il s'agit dans un premier temps d'etudier la programmation automatique de taches d'assemblage, dont le but est de produire un programme de commandes robustes de robot a partir d'une specification de haut niveau d'une tache robotique. Dans un deuxieme temps nous etudions l'execution controle de ces commandes avec un bras manipulateur en considerant les incertitudes de position des objets

Utilisation du raisonnement géométrique pour la planification de mouvements en robotique. Utilisation de l'intelligence artificielle et de la modélisation géométrique pour la programmation automatique des robots. Cas des mouvements fins correspondants a un assemblage

Dans le contexte concurrentiel actuel, les entreprises issues des secteurs automobile et aéronautique doivent impérativement mettre en place, de manière efficace, des stratégies d'ingénierie intégrée et de gestion de cycle de vie des produits, ceci afin de maintenir leurs facteurs de compétitivité, tels que la productivité, l'efficacité et la flexibilité, en particulier en phase de début de cycle de vie des produits (développement et industrialisation). Dans ce contexte, une condition industrielle nécessaire est requit pour l'intégration des contraintes liées aux différentes phases du cycle de vie du produit au sein du processus de développement avec le support de systèmes permettant la gestion des données-informations-connaissances. Dès lors, il est important d'apporter, le plus tôt possible, une aide à la décision en ingénierie, afin de fournir un produit se prêtant aux problématiques liées aux phases de son cycle de vie. Ce travail de thèse s'inscrit dans les domaines de la conception intégrée et de la gestion des informations techniques, plus particulièrement centrée sur le produit et sa séquence d'assemblage. Celui-ci a consisté à la mise en place d'un modèle multi-vues baptisé MUlti-Vues Orienté Assemblage (MUVOA) visant à cartographier les concepts dans les domaines du produit et du processus d'assemblage pour la définition, la propagation et la traçabilité des informations du couple produit-process. Un ensemble de vues interdépendantes (fonctionnelle, comportementale, structurelle, géométrique, technologique et contextuelle) a été défini en fonction des profils (rôle, préoccupation, termes métier, processus métier, etc.) des acteurs métier impliqués dans les questions de conception orientée assemblage, à savoir l'architecte produit, le gammiste, le concepteur et l'expert process. Sur la base de ce modèle MUVOA, un cadre méthodologique baptisé Proactive ASsembly Oriented DEsign (PASODE) a été proposé, ceci afin de définir une séquence d'assemblage optimale dans les phases préliminaires du processus de développement, et de l'utiliser pour définir un contexte d'assemblage à base de squelettes dans la vue géométrique produit. De ce fait, le cadre méthodologique PASODE proposé regroupe trois approches, telles que : l'approche basée sur l'algorithme ASDA (Assembly Sequence Definition Algorithm) dédiée à la définition/planification de séquences d'assemblage en phases préliminaires du processus de développement des produits, l'approche SKL-ACD (SKeLeton-based Assembly Context Definition) dédiée la définition d'un contexte d'assemblage à base de squelettes géométriques, et l'approche PRM (Product Relationships Management) dédiée à la gestion des relations du produit à différents niveaux d'abstraction en contexte PLM. Le modèle MUVOA ainsi que le cadre méthodologique PASODE ont été mis œuvre dans un outil informatique appelé PEGASUS, situé à l'interface des systèmes PLM (Product Lifecycle Management) associés à la gestion des informations techniques du couple produit-process, tels que les systèmes PDM (Product Data Management), MPM (Manufacturing Process Management) et CAO (Conception Assistée par Ordinateur). Cette implémentation informatique, basée sur la méthode Modèle Vue - VueModèle et le langage C#, nous a permis de réaliser trois expérimentations industrielles, afin d'illustrer et de valider les trois approches du cadre méthodologique. Parmi les cas d'applications, nous avons introduit un cas de conception d'un combiné Catalyseur – Filtre à Particules en collaboration avec l'entreprise Faurecia Technologies de Contrôle des Emissions (ECT), la conception de la partie structurelle d'un avion de type A320 en collaboration avec l'entreprise EADS Innovation Works, et un dernier cas avec l'entreprise MABI sur la conception d'un marteau burineur pneumatique.

Le domaine de ce travail de thèse est l'Ordonnancement de Production. La première partie de ce mémoire traite différents problèmes d'ordonnancement issus d'une application industrielle. La préoccupation de cette problématique industrielle est la réduction des coûts de changements d'outils dans un procédé industriel de fabrication de verre d'emballage. Les deux principales études réalisées portent sur les problèmes d'ordonnancement machines simples et machines parallèles avec coûts de changements dépendants de la séquence. Le premier est équivalent au modèle du Voyageur de Commerce et le deuxième au modèle du Véhicule. Ceux-ci sont des problèmes classiques dans le domaine de l'Optimisation Combinatoire et présentent une nature NP-Complète. Il existe différentes méthodes pour traiter ces problèmes, pouvant être classifiées dans trois groupes : les méthodes exactes, les méthodes de relaxation et les méthodes heuristiques. Parmi les méthodes exactes, citons la Méthode de Séparation & Evaluation et la Méthode de Programmation Dynamique. Les méthodes de relaxation utilisées correspondent à l'Affectation et à l'Arbre de Poids Minimal. Les heuristiques sont celles du 2opt, de la Plus Proche Ville et de l'Arbre de Poids Minimal. Les algorithmes ont tout d'abord été utilisés dans le cas de machines simples et ensuite adaptés au cas de machines parallèles. Les machines parallèles utilisent d'autres méthodes de résolution spécifiques pour le modèle du Véhicule, en particulier une heuristique basée sur la Méthode Deux-Phases. La deuxième partie du travail concerne la conception et la validation d'un système nommé «Atelier Logiciel d'Ordonnancement». Celui-ci comprend une structure d'accueil pour différentes classes d'algorithmes d'ordonnancement, comme par exemple les problèmes décrits ci-dessous, et d'autres comme le job-shop et l'affectation de tâches aux machines.

L’objectif de cette thèse est de proposer un outil pour la planification de la production d’un fournisseur et d’étudier les moyens d’améliorer la coordination entre ce fournisseur et les usines clientes. Appliquée à l’industrie automobile, cette thèse se base sur le cas des usines de mécanique (usines de moteurs, de boîtes de vitesse, et de pièces de liaison au sol) qui fournissent les usines d’assemblage de véhicules.En analysant la demande des usines clientes, nous mettons en évidence les facteurs de variabilité de cette demande et proposons des pistes pour améliorer la coordination avec le fournisseur à travers un partage de l’information plus efficace. Pour la planification de la production du fournisseur, nous proposons un modèle mathématique sous forme de programme linéaire en nombres entiers. Ce modèle permet de définir un plan de production détaillé en respectant les contraintes existantes et en visant quatre objectifs : satisfaire la demande prévisionnelle, atteindre les stocks de sécurité, équilibrer les stocks entre les produits, et lisser la production. L’intérêt apporté par ce modèle est démontré par des tests réalisés sur des données réelles. Sachant que le modèle proposé est destiné à être utilisé dans le cadre d’une planification à horizon glissant, nous analysons par simulation l’influence de deux paramètres : la fréquence de planification et la longueur de l’horizon gelé. Nous donnons des préconisations sur le choix de ces paramètres de manière à assurer un bon compromis entre le taux de service, le niveau de stock, et la stabilité de la planification. Enfin, pour améliorer la coordination entre les usine clientes et le fournisseur, nous étudions deux pistes en particulier : l’amélioration de la fiabilité des prévisions communiquées au fournisseur et l’allongement du délai qui lui est accordé pour satisfaire la demande. L’intérêt de mettre en œuvre ces propositions est évalué par simulation
The objective of this thesis is to provide a production planning tool for a supplier and to explore ways to improve the coordination between this supplier and customer plants. Based on a case study in the automotive industry, this thesis considers the case of powertrain plants (units producing engines, gearboxes, and chassis parts) that supply the car assembly plants.By analyzing the customer plant demand, we highlight the variability causes of this demand and we propose ways to improve coordination with the supplier through a more efficient information sharing. To plan the production of the supplier, we propose a mathematical model which is a mixed integer linear program. This model provides a detailed production plan respecting existing constraints and targeting four objectives: satisfying the forecasted demand, reaching safety stock levels, balancing stock levels between products, and leveling the production. The value of this model is demonstrated by tests using real data. As this model is intended to be used as part of a rolling horizon planning, we analyze the influence of two parameters: planning frequency and length of the frozen horizon. We give recommendations on the choice of these parameters to ensure a good tradeoff between service level, inventory, and planning stability. Finally, to improve the coordination between the customer plants and the supplier, two ways are in particular investigated: improving the accuracy of the forecasts sent to supplier and lengthening the time allowed to fulfill the demand. The value of implementing these proposals is evaluated by simulation

Les stocks de sécurité sont très souvent utilisés pour pallier les problèmes de réapprovisionnement en présence d'aléas. Cependant, les stocks sont coûteux, la recherche des méthodes de planification efficaces qui permettent de les contrôler tout en maximisant le service offert aux clients est donc un sujet important. Dans cette thèse, nous étudions la planification de réapprovisionnements en composants pour les systèmes d'assemblage avec les délais d'approvisionnement aléatoires. L'objectif pratique de notre étude était de fournir des réflexions et des méthodes sur le problème de paramétrage des logiciels MRP. Nous avons donc choisi comme variables de décision celles qui correspondaient aux paramètres de la méthode MRP (le temps de cycle planifié et le nombre de périodes de regroupement) et nous avons effectué une analyse des deux politiques de lotissement "lot pour lot" et "à couverture fixe". Nous avons démontré des propriétés théoriques intéressantes et proposé de nouveaux modèles ainsi que des méthodes efficaces pour l'optimisation de ces paramètres.

La contribution du travail présenté dans ce mémoire s'inscrit dans le cadre des recherches menées dans le domaine de la programmation de haut niveau des taches opératoires (en l'occurrence les taches d'assemblage). Notre objectif est de parvenir à décrire une tâche complexe en terme d'un programme décrivant les opérations et les relations de précédence entre ces opérations. L'approche de synthèse de programme proposée met en œuvre un mécanisme de génération de plan d'opérations. La démarche consiste, partant d'une description statique d'une tache en terme d'un ensemble d'objets et d'un ensemble, partiellement ordonne, de liaisons entre ces objets, à chercher à dériver, de façon systématique, une description dynamique sous forme d'un programme de niveau opérations. En l'absence d'une approche classique de génération de plan répondant adéquatement à notre problématique, nous nous sommes attaches à proposer une méthode basée sur le modèle d'acteur. Elle consiste à s'appuyer, d'une part, sur des connaissances spécifiques au produit et sur celles relatives au domaine des taches et d'autre part sur la définition de plusieurs types d'acteurs: l'acteur-objet, l'acteur-liaison, l'acteur-opération, l'acteur-relation, l'acteur précédence. Le programme, ainsi synthétise, est destiné à être exploite, ultérieurement, au niveau d'une machine cible en vue de l'élaboration d'un plan d'actions

Motion planning is building a considerable momentum within industrial settings. Whether for programming factory robots or calculating mechanical assembly sequences, motion planning through probabilistic algorithms has proved to be particularly efficient for solving complex problems that are difficult for human operators. This doctoral thesis, a collaborative work between the research laboratory LAAS‐CNRS and the startup company Kineo CAM, is aimed confronting motion planning problems encountered in the virtual factory. We have identified three domains that are of interest to industrial partners and we contribute to each: collision detection, swept volumes, and motion planning in collision. Collision detection is a critical operator for analyzing digital models within their environment. Motion planning algorithms rely so heavily on collision detection that it has become a performance bottleneck. This explains why such a large variety of collision detection algorithms exist, each specialized for a particular type of geometry, such as polyhedra or voxels. Such a diverse solution space is a barrier for integrating multiple geometry types into the same architecture. We propose a framework for performing proximity queries between heterogeneous geometries. While factoring out the algorithmic core common to spatial‐division and boundingvolume schemes, the framework allows specialized collision tests between a pair of geometric primitives. New geometry types can thus be added easily and without hurting performance. We validate our approach on a humanoid robot that navigates an unknown environment using vision. Swept volumes are a useful tool for visualizing the extent of a movement, such as the vibrations of an engine or the reaching of a digital human actor. The state‐of‐the‐art approach exploits graphics hardware to quickly approximate swept volumes with a high accuracy, but only applies to a single watertight object. To adapt this algorithm to handle computer‐aided design input, we modify its behavior to treat polygon soup models and discontinuous paths. We demonstrate its effectiveness on disassembly movements of mechanical pieces with a large number of triangles. It can be challenging to manipulate the volume described by a polygon soup. Starting with the swept volume algorithm, we introduce operators to change the size of discrete objects. At a basic level, we calculate the Minkowski sum of the object and a sphere in order to inflate the object, and the Minkowski difference to deflate it. We test these operators on both static and moving objects. Finally, we take on the problem of motion planning in collision. Although it may appear as a contradiction in terms, the ability to authorize a limited penetration during the planning process can be a powerful tool for certain difficult motion planning problems. For example, when calculating disassembly sequences, we can allow obstacles such as screws to move during the planning. In addition, by allowing collision we are able to solve forced passage problems. This is a difficult problem encountered in virtual mockups, where certain parts are slightly deformable or where we may be asked to find the “least‐worst path” when no non‐colliding path exists. In this doctoral work we develop several contributions that apply to industrial robotics and automation. By focusing on the strict functional and usability requirements of the domain, we hope that our algorithms are directly applicable as well as scientifically valuable. We try to expose the advantages as well as the disadvantages of our approach throughout the thesis
La planification du mouvement connait une utilisation croissante dans le contexte industriel. Qu’elle soit destinée à la programmation des robots dans l’usine ou au calcul de l’assemblage d’une pièce mécanique, la planification au travers des algorithmes probabilistes est particulièrement efficace pour résoudre des problèmes complexes et difficiles pour l’opérateur humain. Cette thèse CIFRE, effectuée en collaboration entre le laboratoire de recherche LAAS-CNRS et la jeune entreprise Kineo CAM, s’attache à résoudre la problématique de planification de mouvement dans l’usine numérique. Nous avons identifié trois domaines auxquels s’intéressent les partenaires industriels et nous apportons des contributions dans chacun d’eux: la détection de collision, le volume balayé et le mouvement en collision. La détection de collision est un opérateur critique pour analyser des maquettes numériques. Les algorithmes de planification de mouvement font si souvent appel à cet opérateur qu’il représente un point critique pour les performances. C’est pourquoi, il existe une grande variété d’algorithmes spécialisés pour chaque type de géométries possibles. Cette diversité de solutions induit une difficulté pour l’intégration de plusieurs types de géométries dans la même architecture. Nous proposons une structure algorithmique rassemblant des types géométriques hétérogènes pour effectuer les tests de proximité entre eux. Cette architecture distingue un noyau algorithmique commun entre des approches de division de l’espace, et des tests spécialisés pour un couple de primitives géométriques donné. Nous offrons ainsi la possibilité de facilement ajouter des types de données nouveaux sans pénaliser la performance. Notre approche est validée sur un cas de robot humanoïde qui navigue dans un environnement inconnu grâce à la vision. Concernant le volume balayé, il est utilisé pour visualiser l’étendue d’un mouvement, qu’il soit la vibration d’un moteur ou le geste d‘un mannequin virtuel. L’approche la plus innovante de la littérature repose sur la puissance du matériel graphique pour calculer une approximation du volume balayé très rapidement. Elle est toutefois limitée en entrée à un seul objet, qui luimême doit décrire un volume fermé. Afin d’adapter cet algorithme au contexte de la conception numérique, nous modifions son comportement pour traiter des « soupes de polygones » ainsi que des trajectoires discontinues. Nous montrons son efficacité sur les mouvements de désassemblage pour des pièces avec un grand nombre de polygones. Il est difficile de manipuler le volume décrit par une soupe de polygones. A partir du calcul du volume balayé, nous introduisons des opérateurs qui changent la taille de l’objet discret. Ces operateurs calculent la somme de Minkowski entre l’objet et une sphère afin d’agrandir l’objet, et la différence de Minkowski pour le rétrécir. Nous obtenons les résultats sur les objets statiques ainsi que dynamiques. Enfin, nous abordons le problème de la planification de mouvement en collision. Cette antilogie exprime la capacité d’autoriser une collision bornée pendant la recherche de trajectoire. Ceci permet de résoudre certains problèmes d’assemblage très difficiles. Par exemple, lors du calcul des séquences de désassemblage, il peut être utile de permettre à des « pièces obstacles » telles que les vis de se déplacer pendant la planification. De plus, en autorisant la collision, nous sommes capables de résoudre des problèmes de passage en force. Cette problématique se pose souvent dans la maquette numérique où certaines pièces sont « souples » ou si le problème consiste à identifier la trajectoire « la moins pire » quand aucun chemin sans collision n’existe. Nous apportons dans ce travail plusieurs contributions qui s’appliquent à la conception numérique pour la robotique industrielle. Nous essayons de marier une approche scientifique avec des critères de fonctionnalités strictes pour mieux s’adapter aux utilisateurs de la conception numérique. Nous cherchons à exposer les avantages et les inconvénients de nos approches tout au long du manuscrit

La recherche abordée dans le cadre de cette thèse s’intéresse à la gestion des ressources humaines opérationnelles, et plus spécifiquement aux problèmes de planification de ces ressources dans un contexte dynamique. Un intérêt particulier est porté au problème d’ordonnancement en temps réel du personnel travaillant sur une chaîne d’assemblage. Nous abordons cette problématique dans une perspective de gestion par compétences et ce, en nous basant sur le profil de compétences dans la modélisation de l’offre et de la demande en main-d’œuvre. Quatre principaux axes de recherche sont exploités. Le premier axe vise l’aspect théorique de la modélisation du problème d’ordonnancement du personnel. A cet effet, nous proposons un modèle mathématique du problème d’affectation dynamique des employés sur une chaîne d’assemblage avec la prise en considération des préférences, des compétences et des déplacements inter-postes des employés. En nous basant sur ce modèle, et grâce à l’utilisation du solveur commercial de type Cplex, nous avons pu résoudre des instances de problèmes de petite taille. Les résultats obtenus démontrent que la production d’une solution optimale requiert un temps de calcul important, ce qui risque de générer une rigidité et une moindre réactivité de la fonction d’ordonnancement face à des perturbations d’un environnement dynamique. Le deuxième axe de recherche porte sur l’élaboration d’une approche distribuée à base d’agents pour la résolution du problème d’ordonnancement du personnel. L’approche proposée se base sur l’utilisation de plusieurs catégories d’agents intelligents qui coopèrent entre eux à travers la formation de coalitions. Chaque coalition est formée de deux agents-employés qui auront décidé de coopérer entre eux en s’échangeant une partie de leurs activités d’assemblage afin d’améliorer leur profit et en conséquence, la qualité de la solution globale d’ordonnancement. Les résultats d’ordonnancement du personnel obtenus à partir des premiers tests sont encourageants. Ils démontrent que notre approche à base d’agents permet d’obtenir des solutions de bonne qualité en des temps raisonnables. Le troisième axe de recherche porte sur le réordonnancent du personnel en temps réel face aux aléas liés à l’absence d’employés. À cet effet, nous proposons une extension de l’approche à base d’agents ainsi que deux variantes de l’approche de recuit simulé, qui permettent de résoudre le problème de réordonnancement. Nous avons pu tester les performances de ces deux approches sur plusieurs cas du problème d’ordonnancement et de réordonnancement du personnel. L’ensemble des résultats démontre que l’algorithme à base d’agents conduit à de très bonnes solutions en comparaison avec le recuit simulé. Enfin, nous avons exploité les algorithmes à base d’agents et de recuit simulé, qui sont développés dans cette recherche, pour étudier deux aspects de la gestion stratégique des ressources humaines : la flexibilité dans l’élaboration des horaires de travail et l’impact de la prise en considération des préférences dans le processus d’ordonnancement du personnel. Dans les deux cas, les résultats de simulation obtenus corroborent les hypothèses initiales de recherche, à savoir la pertinence et l’intérêt de la notion de flexibilité et de la prise en compte des préférences dans le processus d’ordonnancement du personnel.

Dans cette thèse, le problème de planification des tâches dans les chaînes de montage des aéronefs est étudié. Ces lignes de production sont principalement manuelles et tactées. L'échec de la livraison dans les délais pouvant entraîner des pénalités importantes pour le fabricant, il est essentiel de respecter le calendrier de chaque poste de travail en tenant compte à la fois de critères économiques et ergonomiques. Ce problème de planification peut être considéré comme un problème généralisé de planification de projets avec contraintes de ressources (RCPSP). Dans un premier temps, nous passons en revue les méthodes ergonomiques existantes qui peuvent être utilisées pour évaluer la charge de travail physique dans les lignes de production et examinons leur applicabilité au contexte des chaînes de montage d'aéronefs avec des temps de cycle longs. Sur la base de cette évaluation, nous développons des modèles mathématiques à introduire dans les problèmes considérés du RCPSP afin de prendre en compte l'impact ergonomique sur les opérateurs. Tenant compte de ces contraintes ergonomiques, le problème industriel initial est modélisé comme un RCPSP avec des contraintes et des objectifs spéciaux intégrant à la fois des aspects économiques et ergonomiques. Plusieurs formulations avec des opérateurs polyvalents, des ressources avec des capacités dépendantes du temps, des contraintes sur les facteurs ergonomiques et des tâches multimodales ordonnées par des relations de précédence complexes sont considérées. Des modèles de programmation par contraintes et de programmation linéaire en nombres entiers ont été développés pour ces formulations. Afin d'améliorer les procédures de solution, de nouvelles techniques de propagation de contraintes sont proposées et mises en œuvre. Un nouvel algorithme pour le calcul de la borne inférieure est également développé. L'efficacité des modèles et méthodes présentés est validée par des expériences numériques
In this thesis, the scheduling problem of tasks in aircraft assembly lines is studied. These production lines are mainly manual and paced. Since the failure of delivery on time may result in significant penalties for the manufacturer, it is crucial to meet the schedule at each workstation taking into account both economic and ergonomic criteria. This scheduling problem can be considered as a generalized Resource-Constraints Project Scheduling Problem (RCPSP). Firstly, we review the existing ergonomic methods that can be used to evaluate the physical workload in production lines and examine their applicability to the context of aircraft assembly lines with long takt times. On the basis of this evaluation, we develop mathematical models to be introduced in considered RCPSP problems in order to take into account the ergonomic impact on the operators. Taking into consideration these ergonomic constraints, the original industrial problem is modeled as a RCPSP with special constraints and objectives integrating both economic and ergonomic aspects. Several formulations with multi-skilled operators, resources with time-dependent capacities, constraints on ergonomic factors and multi-mode tasks ordered by precedence relations with time lags are considered. Constraint Programming and Integer Linear Programming models are developed for these formulations. In order to enhance the solution procedures, novel constraint propagation techniques are proposed and implemented. A new algorithm for lower bound calculation is developed as well. The efficiency of presented models and methods are validated through numerical experiments

La planification du mouvement connait une utilisation croissante dans le contexte industriel. Qu'elle soit destinée à la programmation des robots dans l'usine ou au calcul de l'assemblage d'une pièce mécanique, la planification au travers des algorithmes probabilistes est particulièrement efficace pour résoudre des problèmes complexes et difficiles pour l'opérateur humain. Cette thèse CIFRE, effectuée en collaboration entre le laboratoire de recherche LAAS-CNRS et la jeune entreprise Kineo CAM, s'attache à résoudre la problématique de planification de mouvement dans l'usine numérique. Nous avons identifié trois domaines auxquels s'intéressent les partenaires industriels et nous apportons des contributions dans chacun d'eux: la détection de collision, le volume balayé et le mouvement en collision. La détection de collision est un opérateur critique pour analyser des maquettes numériques. Les algorithmes de planification de mouvement font si souvent appel à cet opérateur qu'il représente un point critique pour les performances. C'est pourquoi, il existe une grande variété d'algorithmes spécialisés pour chaque type de géométries possibles. Cette diversité de solutions induit une difficulté pour l'intégration de plusieurs types de géométries dans la même architecture. Nous proposons une structure algorithmique rassemblant des types géométriques hétérogènes pour effectuer les tests de proximité entre eux. Cette architecture distingue un noyau algorithmique commun entre des approches de division de l'espace, et des tests spécialisés pour un couple de primitives géométriques donné. Nous offrons ainsi la possibilité de facilement ajouter des types de données nouveaux sans pénaliser la performance. Notre approche est validée sur un cas de robot humanoïde qui navigue dans un environnement inconnu grâce à la vision. Concernant le volume balayé, il est utilisé pour visualiser l'étendue d'un mouvement, qu'il soit la vibration d'un moteur ou le geste d'un mannequin virtuel. L'app roche la plus innovante de la littérature repose sur la puissance du matériel graphique pour approximer le volume balayé très rapidement. Elle est toutefois limitée en entrée à un seul objet, qui lui-même doit décrire un volume fermé. Afin d'adapter cet algorithme au contexte de la conception numérique, nous modifions son comportement pour traiter des " soupes de polygones " ainsi que des trajectoires discontinues. Nous montrons son efficacité sur les mouvements de désassemblage pour des pièces avec un grand nombre de polygones. Une soupe de polygones est plus difficile à manipuler qu'un volume bien formé. Le calcul du volume balayé introduit des opérateurs d'agrandissement et de rétrécissement des objets discrétisés. Le rétrécissement peut être utilisé pour d'autres applications dans la planification du mouvement à condition que la topologie de l'objet soit conservée pendant la transformation. Afin de préserver celle-ci, nous définissons le calcul du squelette qui préserve l'équivalence topologique. En gardant le squelette, nous employons l'opérateur de rétrécissement pour chercher les passages étroits des problèmes difficiles de planification de mouvement. Enfin, nous abordons le problème de la planification de mouvement en collision. Cette antilogie exprime la capacité d'autoriser une collision bornée pendant la recherche de trajectoire. Ceci permet de résoudre certains problèmes d'assemblage très difficiles. Par exemple, lors du calcul des séquences de désassemblage, il peut être utile de permettre à des "pièces obstacles" telles que les vis de se déplacer pendant la planification. De plus, en autorisant la collision, nous sommes capables de résoudre des problèmes de passage en force. Cette problématique se pose souvent dans la maquette numérique où certaines pièces sont " souples " ou si le problème consiste à identifier la trajectoire "la moins pire" quand aucun chemin sans collision n'existe. Nous apportons dans ce travail plusieurs contributions qui s'appliq uent à la conception numérique pour la robotique industrielle. Nous essayons de marier une approche scientifique avec des critères de fonctionnalités strictes pour mieux s'adapter aux utilisateurs de la conception numérique. Nous cherchons à exposer les avantages et les inconvénients de nos approches tout au long du manuscrit.

Dans le contexte de l’amélioration des traitements de radiothérapie, la planification de traitement sur image par résonance magnétique (IRM) présente l’avantage de supprimer les incertitudes des contours liées au recalage avec l’image de scanographie (CT). L’objectif principal de la thèse est de contribuer au développement de méthodes de génération de CT synthétique (pCT) à partir de l’IRM et d’évaluer leurs incertitudes sur la dose planifiée par calcul Monte Carlo dans le cadre de la stéréotaxie intracrânienne.Dans la première partie, une calibration stœchiométrique du CT a été réalisée. Celle-ci a été intégrée à un système de contrôle qualité des plans de traitement par simulation Monte Carlo. Nous avons ensuite démontré la précision des calculs Monte Carlo sur la base de la seule connaissance de la quantité d’hydrogène présente dans les tissus en utilisant cette calibration. La quantification de l’hydrogène des tissus à partir de séquences IRM a ensuite été étudiée théoriquement et expérimentalement.La seconde partie concerne la génération d’un pCT par méthode atlas avec prise en compte de l’intensité des voxels IRM (séquence 3D T1). Une étude dosimétrique sur une cohorte de patients a été menée afin d’évaluer la qualité de la méthode. Des solutions ont été proposées afin d’améliorer le résultat de la méthode dans les cas anatomiques particuliers La génération de pCT à partir d’une IRM permettra de supprimer l’examen CT de la pratique routinière, menant à une simplification du flux de travail, une diminution des coûts, et à une intégration cohérente avec les machines de traitement couplées à un scanner IRM
In the context of quality assurance of radiotherapy treatment , magnetic resonance imaging (MRI)-only treatment planning removes contour uncertainties originating from image registration between MRI and computed tomography (CT). The main aim of the thesis is to develop methods to generate synthetic CT (pCT) from MRI and to evaluate uncertainties on Monte Carlo planned dose within the framework of stereotactic radiosurgery. In the first chapter, stoichiometric calibration of the CT was realized. This was integrated into our Monte Carlo-based treatment plan quality control system. Using this calibration, we demonstrated that only the hydrogen content of tissues is required to perform accurate Monte Carlo dose calculations. Tissue hydrogen quantification from MRI sequences was then theoretically and experimentally studied. The second part concerns pCT generation from a conventional 3D T1-weighted sequence using an in-house atlas-based deformation method, where MRI intensity is taken into account while generating the pCT. A dosimetric study on a patient cohort was performed to evaluate the performance of the method. Several solutions were proposed in order to improve the results in the case of a particular patient anatomy. pCT generation from MRI will allow to remove the CT exam from routine practice, which will lead to a workflow simplification, a cost diminution, and a consistent integration of clinical practice when using treatment machines with an integrated MRI scanner

La réalité des marchés économiques impose des contraintes aux entreprises manufacturières qui sont de plus en plus difficiles à réaliser, comme la diversification des produits, l'amélioration de leur qualité, la réduction des coûts et la diminution des retards. Ces contraintes sont satisfaites par une meilleure organisation des systèmes de fabrication en utilisant les ressources techniques existantes. Notre présente thèse met l’accent sur deux contributions majeures, la première consiste à modéliser différents cas du système industriel (Système de production simple, système d’assemblage, système de désassemblage) en intégrant des politiques de maintenance adéquates. La deuxième contribution repose sur l’évaluation des risques de pertes de profit d’une décision prise suite à l’optimisation des différents systèmes industriels étudiés. Trois différents problèmes industriels sont étudiés, le premier concerne le développement des méthodes d’évaluation de risque de perte de profit résultant du choix d'un algorithme d’optimisation pour résoudre un problème de planification conjointe de production et de maintenance. Pour atteindre nos objectifs, nous commençons par calculer les plans de production et de maintenance en utilisant différents algorithmes d’optimisation. En outre, nous proposons des modèles analytiques pour quantifier le risque de perte de profit résultant des retours de produits et de la prise en compte des durées de réparation de pannes non nulles. Cette étude fournit des informations sur les algorithmes d’optimisations les plus efficaces pour les problématiques rencontrés pour aider et orienter les décideurs dans l'analyse et l'évaluation de leurs décisions. La deuxième problématique concerne l'optimisation de la planification du système d'assemblage à deux niveaux. Un modèle mathématique est développé pour incorporer une planification de l'approvisionnement pour les systèmes d'assemblage à deux niveaux dont les délais d’approvisionnement et les pannes du système sont stochastiques. La planification de maintenance optimale obtenue est utilisée dans l'évaluation des risques afin de trouver la période seuil de réparation qui réduit les pertes de profit. La troisième problématique étudiée concerne l’optimisation de la planification dans le cadre d’assemblage à base de désassemblage des produits usagés en tenant compte de la dégradation du système de production. Un modèle analytique est développé pour envisager le désassemblage, la remise à neuf des produits usagés qui contribuent à l’assemblage des produits finis. En effet, ces derniers peuvent être constitués de composants neufs ou remis à neuf. Une politique de maintenance est séquentiellement intégrée pour réduire l'indisponibilité du système. Le but de cette étude est d'aider les décideurs, dans certaines conditions, à choisir le processus le plus rentable pour satisfaire le client et qui peut également s'adapter aux risques potentiels qui peuvent perturber le système de désassemblage-assemblage. Le risque lié aux périodes de réparation du système est discuté, ce qui a un impact sur la prise de décision managériale
The reality of the economic markets places constraints on manufacturing companies that are increasingly difficult to achieve, such as product diversification, quality improvement, cost reduction and fewer delays. These constraints are satisfied by a better organization of manufacturing systems using existing technical resources. Our thesis focuses on two major contributions, the first is to model different industrial systems (simple production system, assembly system, disassembly system) by integrating maintenance policies. The second contribution is based on risk assessment of profit loss following a decision taken after an optimization of an industrial system. Three different industrial problems are studied; the first concerns the development of risk assessment methods of profit loss resulting from the choice of an optimization algorithm to solve a problem of joint production and maintenance planning. To achieve our goals, we start by calculating production and maintenance plans using different optimization algorithms. In addition, we propose analytical models to quantify the risk of profit loss resulting from product returns and of repair times. This study provides information on the most effective optimization algorithms for the problems encountered to help and guide decision-makers in the analysis and evaluation of their decisions. The second problem concerns the optimization of two-level assembly system planning. A mathematical model is developed to incorporate supply planning for two-level assembly system with stochastic lead times and failures. The optimal maintenance planning obtained is used in the risk assessment to find the threshold repair period that reduces the profit loss. The third problem studied concerns the optimization of disassembly system of returned products (used or end of life products), remanufacturing and assembly of finished products taking into account the degradation of the production system. An analytical model is developed to consider disassembly, remanufacturing of returned products that contribute to the assembly of finished products. Indeed, the latter may consist of new or remanufactured components. A maintenance policy is sequentially integrated to reduce the unavailability of the system. The goal of this study is to help decision makers, under certain conditions, choose the most cost-effective process to satisfy the customer and who can also adapt to the potential risks that can disrupt the disassembly-remanufacturing-assembly system. The risk associated with system repair periods is discussed, which has an impact on managerial decision-making

Le travail présenté procède de l'ambition de doter le robot d'un haut niveau de flexibilité et d'adaptation à la tâche en présence d'imprécisions et d'incertitudes liées à celle-ci et à son état interne. Ceci se traduit par le développement de concepts et d'outils visant à permettre au robot de planifier sa tâche et d'en contrôler l'exécution. Une première partie porte sur l'élaboration d'architectures permettant d'intégrer les composantes décisionnelle et fonctionnelle et de mettre en \oe uvre des processus bouclés sur la tâche et sur l'environnement à différents niveaux d'abstraction. Elle présente notamment une architecture de contrôle générique permettant à la fois l'élaboration d'un plan d'actions (processus généralement coûteux en temps calcul et non borné dans le temps), et la disponibilité permanente dans un environnement évolutif (réactivité). Un deuxième aspect concerne le développement de représentations et d'algorithmiques pour la planification et l'interprétation de plans: planification logique et temporelle (au niveau de la mission) mais aussi planification géométrique (plus proche de la tâche). Les contributions portent sur la planification de mission avec prise en compte de contraintes temporelles et du non-déterminisme, la coopération multi-robot, la planification des tâches de manipulation, ainsi que la planification de stratégies de déplacement pour un robot mobile en présence d'incertitudes. La dernière partie présente la réalisation effective de systèmes robotiques complets démontrant les capacités développées et servant de support de validation et d'aiguillons exigeants à l'extension de ces mêmes capacités.

La réalité des marchés économiques impose des contraintes aux entreprises manufacturières qui sont de plus en plus difficiles à réaliser, comme la diversification des produits, l'amélioration de leur qualité, la réduction des coûts et la diminution des retards. Ces contraintes sont satisfaites par une meilleure organisation des systèmes de fabrication en utilisant les ressources techniques existantes. Notre présente thèse met l’accent sur deux contributions majeures, la première consiste à modéliser différents cas du système industriel (Système de production simple, système d’assemblage, système de désassemblage) en intégrant des politiques de maintenance adéquates. La deuxième contribution repose sur l’évaluation des risques de pertes de profit d’une décision prise suite à l’optimisation des différents systèmes industriels étudiés. Trois différents problèmes industriels sont étudiés, le premier concerne le développement des méthodes d’évaluation de risque de perte de profit résultant du choix d'un algorithme d’optimisation pour résoudre un problème de planification conjointe de production et de maintenance. Pour atteindre nos objectifs, nous commençons par calculer les plans de production et de maintenance en utilisant différents algorithmes d’optimisation. En outre, nous proposons des modèles analytiques pour quantifier le risque de perte de profit résultant des retours de produits et de la prise en compte des durées de réparation de pannes non nulles. Cette étude fournit des informations sur les algorithmes d’optimisations les plus efficaces pour les problématiques rencontrés pour aider et orienter les décideurs dans l'analyse et l'évaluation de leurs décisions. La deuxième problématique concerne l'optimisation de la planification du système d'assemblage à deux niveaux. Un modèle mathématique est développé pour incorporer une planification de l'approvisionnement pour les systèmes d'assemblage à deux niveaux dont les délais d’approvisionnement et les pannes du système sont stochastiques. La planification de maintenance optimale obtenue est utilisée dans l'évaluation des risques afin de trouver la période seuil de réparation qui réduit les pertes de profit. La troisième problématique étudiée concerne l’optimisation de la planification dans le cadre d’assemblage à base de désassemblage des produits usagés en tenant compte de la dégradation du système de production. Un modèle analytique est développé pour envisager le désassemblage, la remise à neuf des produits usagés qui contribuent à l’assemblage des produits finis. En effet, ces derniers peuvent être constitués de composants neufs ou remis à neuf. Une politique de maintenance est séquentiellement intégrée pour réduire l'indisponibilité du système. Le but de cette étude est d'aider les décideurs, dans certaines conditions, à choisir le processus le plus rentable pour satisfaire le client et qui peut également s'adapter aux risques potentiels qui peuvent perturber le système de désassemblage-assemblage. Le risque lié aux périodes de réparation du système est discuté, ce qui a un impact sur la prise de décision managériale
The reality of the economic markets places constraints on manufacturing companies that are increasingly difficult to achieve, such as product diversification, quality improvement, cost reduction and fewer delays. These constraints are satisfied by a better organization of manufacturing systems using existing technical resources. Our thesis focuses on two major contributions, the first is to model different industrial systems (simple production system, assembly system, disassembly system) by integrating maintenance policies. The second contribution is based on risk assessment of profit loss following a decision taken after an optimization of an industrial system. Three different industrial problems are studied; the first concerns the development of risk assessment methods of profit loss resulting from the choice of an optimization algorithm to solve a problem of joint production and maintenance planning. To achieve our goals, we start by calculating production and maintenance plans using different optimization algorithms. In addition, we propose analytical models to quantify the risk of profit loss resulting from product returns and of repair times. This study provides information on the most effective optimization algorithms for the problems encountered to help and guide decision-makers in the analysis and evaluation of their decisions. The second problem concerns the optimization of two-level assembly system planning. A mathematical model is developed to incorporate supply planning for two-level assembly system with stochastic lead times and failures. The optimal maintenance planning obtained is used in the risk assessment to find the threshold repair period that reduces the profit loss. The third problem studied concerns the optimization of disassembly system of returned products (used or end of life products), remanufacturing and assembly of finished products taking into account the degradation of the production system. An analytical model is developed to consider disassembly, remanufacturing of returned products that contribute to the assembly of finished products. Indeed, the latter may consist of new or remanufactured components. A maintenance policy is sequentially integrated to reduce the unavailability of the system. The goal of this study is to help decision makers, under certain conditions, choose the most cost-effective process to satisfy the customer and who can also adapt to the potential risks that can disrupt the disassembly-remanufacturing-assembly system. The risk associated with system repair periods is discussed, which has an impact on managerial decision-making

Le territoire est le support d’interactions entre les êtres vivants et leur espace de vie. Parmi ces interactions, il est aujourd’hui reconnu que les activités anthropiques sont une cause déterminante de l’érosion de la biodiversité. Dans ce contexte, la séquence « Eviter-Réduire-Compenser» (ERC) est un instrument réglementaire visant l’absence de perte nette de biodiversité (no net loss) en aménagement du territoire. Or, il semblerait qu’elle ne permette pas de remédier à la perte chronique de biodiversité. Au-delà de ses limites pratiques et théoriques, parmi les causes de cette inefficacité on peut mentionner : la focalisation sur la « compensation » et sur l’échelle « projet » ou encore la convergence des études vers la problématique des grands projets d’aménagement. Ainsi, en partant de questions issues du terrain, en adoptant une posture à l’interface entre recherche et action, et en choisissant une démarche pluridisciplinaire, cette thèse repose sur l’hypothèse que les difficultés actuelles sont liées à des défis scalaires et qu’un changement d’échelle spatiale, temporelle et fonctionnelle est nécessaire pour permettre à l’instrument de prétendre à son objectif. A travers une analyse qualitative et quantitative de l’application de la séquence ERC dans le cadre de petits projets d’aménagement, nous identifions une série de limites associées à l’échelle « projet ». Cela nous amène à analyser, tout d’abord théoriquement puis empiriquement grâce à l’étude de collectivités territoriales responsables de la planification de l’aménagement, les implications d’un changement d’échelle vers une mise en œuvre de la séquence ERC à l’échelle territoriale et stratégique de la planification. Enfin, nous conduisons une réflexion sur l’élaboration d’une démarche méthodologique d’anticipation de la séquence ERC dès la planification, appliquée au cas concret de Montpellier Méditerranée Métropole.In fine, ces recherches nous permettent d’apporter des compléments de réponse à la question des fins effectives de l’instrument : éviter ou plutôt légitimer la perte de biodiversité ? Nos propositions et perspectives pour les praticiens et les chercheurs vont dans le sens d’une mise en œuvre de la séquence ERC plus en phase avec son objectif de no net loss
Territory provides the support for interactions between humans avec their living environment. Among these interactions, it is well known that anthropic activities are a major cause of biodiversity erosion. In this respect, the mitigation hierarchy (avoidance, reduction and offsetting impacts) is a regulatory tool whose objective is to achieve a “no net loss” of biodiversity following urban development. However, the efficiency of the tool is questioned because of its practical and theoretical limits, and the recurring focus on biodiversity offsets and on the “project” scale, or the convergence of studies on large development projects.Based on questions arising from practical action and by adopting a multi-disciplinary approach and posture at the knowledge-action interface, this thesis hypothesizes that the current lack of efficiency is the result of a problem of scale and that a temporal, spatial and functional switch in scale could help the mitigation hierarchy to reach its objectives. Through quantitative and qualitative analysis of the mitigation hierarchy implementation for small-scale development projects, we identify a set of limits associated with studies done at scale of individual projects. These findings illustrate the need to upscale towards a territorial and strategic approach to the implementation of the mitigation hierarchy. Finally, we initiate a reflexion on the development of a methodological framework to anticipate the mitigation hierarchy implementation at the urban planning stage, and we test it on the Montpellier metropolitan territory.Finally, these research studies provide new answers to the question of the effective purpose of the tool: is its aim to avoid or legitimise biodiversity loss? Our propositions and perspectives for practitioners and scientists are in line with a mitigation hierarchy implementation that is more likely to reach no net loss objectives

Le dimensionnement des lots de production est une des nombreuses activités survenant dans le cadre de la planification de production. Il a pour objet de déterminer quand et combien produire de façon à réaliser le meilleur compromis possible entre la minimisation des coûts liés à la production (coûts fixes de reconfiguration de la ressource, coûts de stockage...) et la satisfaction de la demande des clients Nous nous intéressons ici un problème de planification de production par lots connu sous le nom de "Discrete Lot-sizing and Scheduling Problem" ou "DLSP". Plus précisément, nous étudions plusieurs variantes de ce problème dans lesquelles les coûts et/ou les temps de changement de produits sur la ressource sont dépendant de la séquence et nous proposons diverses extensions d'une méthode disponible dans la littérature pour la résolution exacte du problème mono-niveau, mono-ressource. Nos contributions portent à la fois sur la modélisation du problème et sur l'implémentation de méthodes efficaces de résolution. En ce qui concerne la modélisation, nous étudions l'intégration de divers aspects opérationnels dans le modèle de base afin d'en améliorer la pertinence industrielle. Ainsi nous considérons les extensions suivantes : la prise en compte d'une structure de produits "multi-attributs" qui permet de diminuer la taille du problème d'optimisation à résoudre, l'intégration de temps de changement positifs afin de mieux modéliser la perte de production causée par une reconfiguration de la ressource et la présence de plusieurs ressources parallèles dont la production doit être planifiée simultanément. En ce qui concerne la résolution du problème, nous présentons pour chacune des extensions du modèle de base une approche de résolution visant à fournir des solutions optimales exactes. En général, les résultats de nos expériences numériques montrent l'utilité pratique de ces algorithmes pour la résolution d'instances de moyenne et grande taille en des temps de calcul compatibles avec une application industrielle

Dans le contexte économique actuel, il faut proposer des produits personnalisés dequalité, à faible coût et dans des délais de plus en plus courts. La société MABI a choisi devoir chacune de ces contraintes comme une opportunité de repenser ses produits en misantsur l'innovation. Il faut alors optimiser certaines tâches routinières d'ingénierie afin dedégager du temps pour la conception des nouveaux produits. Le travail de recherche réalisés'inscrit dans le cadre d'une thèse en convention CIFRE en partenariat entre la société MABIet le laboratoire IRTES-M3M de l'UTBM. MABI conçoit, assemble, commercialise et assurele service après-vente de produits propres dans le domaine de la protection et la rénovationdes bâtiments. Ses besoins d'amélioration concernent le processus de développement deproduits qui doivent répondre aux besoins des clients tout en respectant des contraintesd'assemblage spécifiques à l'entreprise. La finalité industrielle de la thèse consiste à décliner au niveau du domaine du" Produit ", la méthodologie générique élaborée sur la base de notre travail de recherchescientifique. A ce niveau, notre problématique scientifique consiste à rendre opérationnel etdynamique le modèle Multi-Domaines et Multi-Vues (MD-MV), structuré de manière "plutôtstatique", en y apportant des éléments de raisonnement contribuant à créer des interactionsinter-domaines et inter-points de vue. Pour ce qui est du domaine du " Produit ", il endécoule la méthodologie FARD (Functional And Robust Design) qui vise à concevoir et àgénérer rapidement l'ensemble des variantes de produits d'une même famille modulaire touten assurant le respect des besoins clients (conception fonctionnelle) et des contraintesd'assemblage à travers une aide à la décision pour le choix de la séquence d'assemblage,contribuant ainsi à créer une interaction dynamique avec le domaine du " Process ". Quatrethèmes de recherche sont abordés : la modularité, la conception fonctionnelle, la conceptionpour l'assemblage (dès les phases amont du processus de conception) et la simulation(accélérée grâce au paramétrage du maillage). Habituellement, le domaine de la modularitéest souvent associé à celui de la conception fonctionnelle ou encore à celui de la conceptionpour l'assemblage, mais rarement les trois ensemble, ce qui constitue la spécificité de nostravaux. Enfin, l'aspect paramétrique de la méthodologie FARD, à travers les liens établisentre les quatre thèmes de recherche évoqués précédemment, rend possible la générationrapide des produits d'une même famille à partir d'un produit générique et ainsi de gagner dutemps de conception, en vue d'atteindre nos objectifs de conception routinière " HautementProductive ". Trois cas d'études industriels et académiques illustrent l'application et lafaisabilité la méthodologie FARD...

La biodiversité est confrontée à une érosion accélérée et est devenue une préoccupation environnementale mondiale ces dernières décennies. En France, la séquence Éviter–Réduire–Compenser (ERC) est un des outils réglementaires mis en place dans un contexte de destruction et de fragmentation des habitats d’espèces. Elle permet le développement des territoires tout en visant une absence de perte nette de biodiversité. Cependant, malgré les récentes évolutions réglementaires européennes et françaises, le triptyque ERC présente de nombreuses limites et enjeux d’ordre opérationnel. En positionnant nos travaux à l’interface entre recherche et opérationnalité, nous proposons un cadre méthodologique basé sur plusieurs approches de modélisation afin d’améliorer les processus d’évaluation et décisionnels aux différentes étapes d’aménagement, de la planification à l’opérationnel au moment de l’autorisation des projets. Dans une première partie du travail, nous intégrons les enjeux spatio-temporels de la biodiversité à l’ensemble de la séquence ERC, de l’évaluation des impacts potentiels au dimensionnement des mesures écologiques. À partir du cas précis de l’aménagement du Grand Stade de Lyon, nous montrons l’intérêt de combiner les modèles de distribution d’espèces et les graphes paysager pour identifier les réseaux écologiques et poser un cadre de calcul de l’équivalence écologique basé sur le volet fonctionnel de la biodiversité. Intégrer les dimensions spatiales et temporelles permet d’accroitre la connectivité des habitats et améliorer la conception des projets. Nous montrons ensuite qu’organiser la compensation à l’échelle des territoires en les intégrant aux réseaux écologiques améliore davantage les bénéfices et réduit le risque d’échecs des mesures. Notre démarche est présentée dans le contexte périurbain de l’Ouest de Lyon. Enfin, nous démontrons les implications d’une démarche anticipée et planifiée de la séquence ERC dans la planification stratégique des territoires. Pour cela, nous montrons dans le cadre de la Métropole de Toulouse l’intérêt d’étudier conjointement les dynamiques urbaines et écologiques pour mettre en place une stratégie de conservation de la biodiversité à l’horizon 2040 en assurant l’absence de perte nette sur les habitats d’espèces et leur connectivité selon différentes trajectoires d’urbanisation et de ratio de compensation. Cette thèse offre une approche globale pour orienter les décideurs et améliorer la prise en compte des fonctionnalités écologiques à différentes échelles spatiales et temporelles dans l’aménagement des territoires et l’application de la séquence ERC. Ce travail est basé sur des logiciels novateurs et accessibles pour tous les acteurs et constitue une contribution intéressante à l’appui des maitres d’ouvrage qui souhaitent s’assurer de l’absence d'effets significatifs ou irréversibles sur la biodiversité, et des autorités environnementales qui veillent à ce que l’ensemble des enjeux environnementaux soient bien pris en compte dans la conception des projets d’aménagement
Over the past decades, biodiversity erosion has speeded up and become a global environmental concern since. Anthropization has led to. The mitigation hierarchy (avoidance, reduction and offsetting of impacts) is a regulatory tool implemented in a context of habitat destruction and fragmentation, disrupting species’ life cycle. The objective is to achieve “no net loss” of biodiversity following urban development. Although biodiversity conservation regulations have recently better addressed ecosystem functioning, the mitigation hierarchy is still being implemented with little concern for the spatial configuration of ecosystems in the landscape. This thesis hypothesizes that the major difficulties encountered by stakeholders are, in part, methodological and technical. Situating our research at the knowledge-action interface, we propose a methodological framework based on several modeling approaches, to respond to the different scientific and operational challenges. This thesis joins forces with other scientific projects and stakeholders’ networks by exploring complementary axes. To this end, we first integrate spatio-temporal issues of biodiversity into overall mitigation hierarchy application, focusing on potential impacts and dimensioning at “territorial development project” scale through a case study on the new stadium in Lyon (Southern France). Combining species distributions models and spatial graphs improves habitat connectivity and therefore the design of the development projects. Next, we demonstrate the positive impacts on peri-urban habitat connectivity of pooling and anticipating offsets in the suburbs of Lyon. In the last part, we demonstrate the implications of an anticipated and planned approach to the mitigation hierarchy on a planning scale. We consider both ecological connectivity and urban dynamics, in an attempt to minimize the ecological impacts of urban sprawl by avoiding urbanization of areas of highest ecological value and then enhance the application of biodiversity offsetting. This method is tested on projections for the Toulouse conurbation (Southern France) by 2040. Thus, this thesis presents an overall approach that can help to increase habitat connectivity and to improve the design of territorial development projects at different spatial and temporal scales. This methodology is based on freeware available to all practitioners. It will serve planners, designers, and decision-makers needing to ensure that there are no significant or irreversible effects on biodiversity, and environmental authorities making sure that all environmental issues are taken into account in the design of development projects

Utilisation du raisonnement géométrique pour la planification de mouvements en robotique. Utilisation de l'intelligence artificielle et de la modélisation géométrique pour la programmation automatique des robots. Cas des mouvements fins correspondants a un assemblage

Une nouvelle approche de planification automatique de mouvements est proposée pour un robot holonome (ayant 2 dégrés de liberté en translation et 1 degré de liberté en rotation) sous des contraintes d'incertitudes géométriques. Les incertitudes considérées portent sur le positionnement (position/orientation) et sur le déplacement du robot. L'originalité de l'approche réside d'une part dans le principe de résolution, et, d'autre part, dans la modélisation des incertitudes et son intégration dans l'approche. L'approche est composée de deux fonctions définies dans l'espace des configurations : (1) une fonction de potentiel fictif qui engendre des déplacements incrémentaux aussi bien dans l'espace libre que dans l'espace de contact ; (2) une fonction d'exploration qui parcourt de manière discrète l'espace de contact afin de contourner les minima locaux de la fonction précédente. Les "contacts" entre le robot et les obstacles sont utilisés pour réduire l'incertitude sur la position et l'orientation du robot. Une analyse explicite des incertitudes est intégrée dans l'approche proposée en utilisant des modèles géométriques de nature ensembliste. L'approche de planification a été validée pour deux types de tâches robotiques : (1) la planification de mouvements d'un objet "volant" sur un plan, et (2) la navigation d'un robot mobile.

La production de textes variés est une activité de résolution de problèmes nécessitant l'activation de nombreux processus. La complexité de cette tâche nécessite un engagement cognitif, métacognitif et affectif de l'élève, c'est-à-dire une grande motivation qui n'est malheureusement l'apanage que de quelques élèves. En effet, la perception de la valeur de la tâche et de ses compétences à l'accomplir ne sont que quelques variables qui peuvent créer obstacle à l'écriture. Certains élèves éprouvent des difficultés dès la préécriture, d'autres en auront davantage lors de la mise en texte ou au moment de la révision. Bien que plusieurs enseignants accordent une grande importance à la révision de textes, peu consacrent beaucoup d'énergie à la première étape du processus d'écriture, c'est-à-dire la préécriture. Pourtant, la démarche liée à la préécriture permettant à l'élève de bien préparer la mise en texte ainsi que de le commencer avec plus de confiance devrait être davantage enseignée afin de motiver les élèves à écrire. Nous avons élaboré une séquence d'enseignement à partir des recherches de Hayes et Flower sur la production de textes. Un portfolio en écriture créé par Fortier et Préfontaine (2005a), permettant à l'élève de connaître toutes les dimensions de la préécriture, a été utilisé pour construire la séquence d'enseignement. À la fin de la séquence, les élèves devaient reconnaître l'utilité des différentes étapes de la préécriture et se sentir habiles à les utiliser. Ils devaient ainsi être en mesure d'identifier correctement la tâche d'écriture, d'identifier leur intention d'écriture, d'identifier le destinataire de leur texte, de prévoir les difficuItés qu' iIs pourraient rencontrer ainsi que les forces qu'ils se reconnaissent. Enfin, ils devaient être capables de faire un remue-méninges, de créer un plan facilitant leur travail et de collaborer avec leurs camarades de classe tout au long de cette préécriture. Les variables retenues pour l'analyse ont été la connaissance des étapes de préécriture, la perception de la compétence par les élèves à accomplir ces étapes et la valeur qu'ils leur accordent. Le travail avec les sujets a d'abord consisté à recueillir leurs connaissances relatives à des activités de préécriture, leur sentiment de compétence face à celles-ci et leur perception de la valeur des activités avant la séquence d'enseignement par le biais d'un questionnaire comportant 42 questions. Puis, les élèves ont vécu différentes activités d'écriture afin de se familiariser avec toutes les étapes de la préécriture. À la suite de la séquence d'enseignement, les élèves ont répondu à nouveau au même questionnaire afin de vérifier si la séquence avait des effets sur leur motivation à écrire. Lors du prétest et du post-test, six élèves, retenus selon leurs résultats scolaires (deux faibles, deux moyens, deux forts) ont participé à des entrevues semi-dirigées afin d'apporter un éclairage sur certaines questions. L'analyse des résultats a montré que le fait d'enseigner la préécriture permet aux élèves de reconnaître une valeur à la tâche de préécriture et de bien comprendre l'importance de l'intention d'écriture, du destinataire, du remue-méninges et du plan. Toutefois, le fait que les élèves se sentent compétents pour faire leur préécriture ne s'est pas révélé comme un facteur assez considérable pour rendre les élèves plus motivés à écrire. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Préécriture, Planification, Motivation, Écriture, Textes variés, Secondaire.

Les données portant sur des événements abondent dans notre société technologique. Une façon intéressante de présenter des données temporelles réelles pour faciliter leur interprétation est un récit généré automatiquement. La compréhension de récits implique la construction d'un réseau causal par le lecteur. Les systèmes de data-to-text narratifs semblent reconnaître l'importance des relations causales. Cependant, celles-ci jouent un rôle secondaire dans leurs planificateurs de document et leur identification repose principalement sur des connaissances du domaine. Cette thèse propose un modèle d'interprétation assistée de données temporelles par génération de récits structurés à l'aide d'un mélange de règles d'association automatiquement extraites et définies manuellement. Les associations suggèrent des hypothèses au lecteur qui peut ainsi construire plus facilement une représentation causale des événements. Ce modèle devrait être applicable à toutes les données temporelles répétitives, comprenant de préférence des actions ou activités, telles que les données d'activités de la vie quotidienne. Les règles d'association séquentielles sont choisies en fonction des critères de confiance et de signification statistique tels que mesurés dans les données d'entraînement. Les règles d'association basées sur les connaissances du monde et du domaine exploitent la similitude d'un certain aspect d'une paire d'événements ou des patrons causaux difficiles à détecter statistiquement. Pour interpréter une période à résumer déterminée, les paires d'événements pour lesquels une règle d'association s'applique sont associées et certaines associations supplémentaires sont dérivées pour former un réseau associatif. L'étape la plus importante du pipeline de génération automatique de texte (GAT) est la planification du document, comprenant la sélection des événements et la structuration du document. Pour la sélection des événements, le modèle repose sur la confiance des associations séquentielles pour sélectionner les faits les plus inhabituels. L'hypothèse est qu'un événement qui est impliqué par un autre avec une probabilité relativement élevée peut être laissé implicite dans le texte. La structure du récit est appelée le fil associatif ramifié, car il permet au lecteur de suivre les associations du début à la fin du texte. Il prend la forme d'un arbre couvrant sur le sous-réseau associatif précédemment sélectionné. Les associations qu'il contient sont sélectionnées en fonction de préférences de type d'association et de la distance temporelle relative. Le fil associatif ramifié est ensuite segmenté en paragraphes, phrases et syntagmes et les associations sont converties en relations rhétoriques. L'étape de microplanification définit des patrons lexico-syntaxiques décrivant chaque type d'événement. Lorsque deux descriptions d'événement doivent être assemblées dans la même phrase, un marqueur discursif exprimant la relation rhétorique spécifiée est employé. Un événement principal et un événement principal précédent sont déterminés pour chaque phrase. Lorsque le parent de l'événement principal dans le fil associatif n'est pas l'événement principal précédent, un anaphorique est ajouté au marqueur discursif frontal de la phrase. La réalisation de surface peut être effectuée en anglais ou en français grâce à des spécifications lexico-syntaxiques bilingues et à la bibliothèque Java SimpleNLG-EnFr. Les résultats d'une évaluation de la qualité textuelle montrent que les textes sont compréhensibles et les choix lexicaux adéquats.
Data about events abounds in our technological society. An attractive way of presenting real-life temporal data to facilitate its interpretation is an automatically generated narrative. Narrative comprehension involves the construction of a causal network by the reader. Narrative data-to-text systems seem to acknowledge causal relations as important. However, they play a secondary role in their document planners and their identification relies mostly on domain knowledge. This thesis proposes an assisted temporal data interpretation model by narrative generation in which narratives are structured with the help of a mix of automatically mined and manually defined association rules. The associations suggest causal hypotheses to the reader who can thus construct more easily a causal representation of the events. This model should be applicable to any repetitive temporal data, preferably including actions or activities, such as Activity of Daily Living (ADL) data. Sequential association rules are selected based on the criteria of confidence and statistical significance as measured in training data. World and domain knowledge association rules are based on the similarity of some aspect of a pair of events or on causal patterns difficult to detect statistically. To interpret a specific period to summarize, pairs of events for which an association rule applies are associated. Some extra associations are then derived. Together the events and associations form an associative network. The most important step of the Natural Language Generation (NLG) pipeline is document planning, comprising event selection and document structuring. For event selection, the model relies on the confidence of sequential associations to select the most unusual facts. The assumption is that an event that is implied by another one with a relatively high probability may be left implicit in the text. The structure of the narrative is called the connecting associative thread because it allows the reader to follow associations from the beginning to the end of the text. It takes the form of a spanning tree over the previously selected associative sub-network. The associations it contains are selected based on association type preferences and relative temporal distance. The connecting associative thread is then segmented into paragraphs, sentences, and phrases and the associations are translated to rhetorical relations. The microplanning step defines lexico-syntactic templates describing each event type. When two event descriptions need to be assembled in the same sentence, a discourse marker expressing the specified rhetorical relation is employed. A main event and a preceding main event are determined for each sentence. When the associative thread parent of the main event is not the preceding main event, an anaphor is added to the sentence front discourse marker. Surface realization can be performed in English or French thanks to bilingual lexico-syntactic specifications and the SimpleNLG-EnFr Java library. The results of a textual quality evaluation show that the texts are understandable and the lexical choices adequate.