Dissertations / Theses on the topic 'Design assisté par ordinateur'

L'édition, la création, et le design digital mènent la flexibilité des ordinateurs vers l'acte de création. La quasi-absence de conséquences par l'expérimentation peut être à la fois une bonne et une mauvaise chose. Bien que la flexibilité des ordinateurs encourage l'exploration d'idées artistiques, elle peut également la freiner, en proposant trop d'options mal-adaptées. Un grand défi pour le développement des logiciels graphiques aujourd'hui est de tirer parti de la flexibilité sans précédent des ordinateurs, tout en offrant à l'utilisateur le niveau de contrôle adapté à ses besoins. La difficulté quand on développe un tel système est fortement influencée par l'attente que l'utilisateur place dans le travail effectué par l'ordinateur. L'ordinateur étant considéré comme un assistant dans le processus de création, on attend de lui qu'il soit 'assez intelligent' pour mériter ce rang. Habituellement, nous n'acceptons pas bien quand le résultat d'une telle assistance n'est pas satisfaisante. Cependant, le niveau d'attente et, par conséquence, de satisfaction, varie en fonction de l'utilisateur. Les utilisateurs novices ont tendance à être moins exigeants et sont satisfaits quand ils peuvent créer des résultats intéressants avec peu d'intervention humaine. Les utilisateurs professionnels, d'un autre côté, ont des besoins différents. Ils recherchent des logiciels assez performants pour automatiser leurs taches, mais qui leur laissent assez de contrôle sur le résultat obtenu. Pour cette catégorie d'utilisateurs, plus l'impact du logiciel sur le résultat est important, plus ils veulent avoir le contrôle sur la façon dont est obtenu ce résultat. Dans cette thèse, nous démontrons que l'ordinateur peut être un assistant précieux dans le processus de création visuel du moment que des systèmes d'interaction adaptés existent. L'adaptation est donc un aspect important car, à différents niveaux, les utilisateurs veulent pouvoir contrôler le résultat afin d'exprimer leur style et leur créativité. La thèse présente deux scénarios différents qui démontrent que la contrôlabilité joue un rôle majeur dans l'expressivité : une technique temps-réel pour grouper des scènes 3d dynamiques pour obtenir automatiquement un résultat sur lequel on peut facilement appliquer un style de rendu arbitraire ; et plusieurs dérivées d'une primitive de dessin vectoriel appelée Diffusion Curves qui contraignent et contrôlent la création de dégradés de couleurs complexes. La thèse propose, d'un côté, des représentations mathématiques et algorithmiques adaptées avec différents niveaux de contrôle sur les algorithmes de rendu expressif qui manipulent des scènes bi et tridimensionnelles ; et, d'un autre coté, de traduire ces outils en interface intuitive pour l'utilisateur
Digital edition, creation, and design bring the computer's extraordinary flexibility to the act of creation. The near absence of penalty for experimentation can be, however, both a blessing and a curse. Although the unprecedent flexibility of the computer encourages exploration of artistic ideas, it also can be a factor of great distraction to the artist. A great challenge for the development of graphics softwares today is, thus, to take advantage of computer's unprecedented flexibility, while offering to the user the adapted level of control that she or he is looking for. The difficulty when designing such adapted system is highly influenced by the expectations users place on the job performed by computers. As the computer places itself in the role of an assistant in the creation process, we expect it to be 'smart enough' to deserve this place. Usually, we do not accept well when the result of such assistance is not satisfactory. Nevertheless, the level of expectation, and consequently, satisfaction, is not the same for all users. Novice users tend to be less exigent and are often happy when the computer help them to create interesting results without the need of a strong user intervention. Professional users, on the other hand, usually have different needs. They are looking forward to softwares that are good enough in automatizing tasks, but also that provide intuitive controls to manipulate their results. For these users, the bigger is the impact of the work generated by the computer in the final result, the more these tasks are subjected to have control parameters. In this thesis, we demonstrate that the computer can be placed as an incomparable assistant into the visual creation process once well-adapted interaction systems are provided. Adaptation is thus an important aspect because, in different levels, users want to be able to have the control over the result in order to give their touch and express their creativity. The thesis presents two different scenarios demonstrating that controllability plays a major role in expressiveness: a real-time technique to cluster a dynamic 3D scene in order to achieve an automatic, yet controllable output that can then be used as input to any rendering style; and a number of adaptations to a drawing vector graphics primitive called Diffusion Curves that constrain and control the creation of complex color gradients. The thesis proposes, on one hand, mathematical and computational well-adapted representations to provide the user with different levels of control over algorithms of expressive rendering in order to manipulate two- and tridimensional scenes; and, on the other hand, to reproject this technical support into user-friendly software solutions

Ce manuscrit fait état de l'étude et de la réalisation d'un système tutoriel, à base de connaissances, appliqué à la rhumatologie. Il a été entrepris avec le concours du service de médecine informatique de la faculté de Rennes. Le système ARIADE, pour Apprentissage de la Rhumatologie Intelligemment Assistée par orDinatEur, à pour but d'aider à la formation des étudiants en 4ème année de médecine. L’objectif est de concevoir un système capable d'abord de leur donner des connaissances sur le domaine et sur le raisonnement diagnostique de la rhumatologie, puis d'en vérifier et d'en évaluer l'acquisition. Ce travail de recherche se décompose de la façon suivante. En premier lieu, une étude a été menée sur l'enseignement de la médecine et le diagnostic médical. Puis, il s'est agi de modéliser et de mettre en oeuvre les connaissances du domaine de la rhumatologie à des fins d'enseignement du diagnostic. La phase suivante, en fait réalisée conjointement avec cette modélisation, a consisté à mettre à jour et à représenter les connaissances pédagogiques utiles. Enfin, un système informatique a été réalisé : il permet notamment de placer l'étudiant face à un cas clinique qu'il doit résoudre ; le système contrôle ses actions, lui fournit alors les informations et les explications utiles.

Depuis leur découverte, les interactions protéine-protéine (IPPs) sont au centre de nombreux processus biologiques. Ces IPPs peuvent ainsi être la cible de médicaments, soit en mimant une interaction défectueuse ou en inhibant une interaction inadéquate. Parmi les IPPs les plus impliquées dans les pathologies, on trouve les protéines inhibitrices de l’apoptose (IAPs) Ces membres sont considérés comme des régulateurs-clés de la mort cellulaire programmée et au sein des voies de signalisation de la cellule, XIAP, membre de la famille des IAPs est parmi les protéines les plus ciblées actuellement. Son implication dans les cancers et les maladies inflammatoires rares en fait une cible thérapeutique de choix. Les données récentes de la littérature ont soulevé l’importance de la conception de perturbateurs sélectifs de cette protéine pour écarter les effets indésirables graves. De ce fait, il est indispensable de bien connaître les éléments structuraux essentiels associés aux différents domaines de cette protéine, qui la distinguent des autres membres similaires de la famille IAP. Il est également essentiel de connaitre les mécanismes d’interaction dans lesquels XIAP est engagée avec ses partenaires. Les outils de CADD, notamment l’approche Structure Based Drug Design, ainsi que les techniques d’évaluation expérimentale utilisant l’anisotropie de fluorescence (FPA) ou la technologie AlphaScreen® ont été mises en œuvre dans le cadre de ce travail de thèse. Les résultats de ces travaux in silico et in vitro ont conduit à proposer la conception rationnelle de petites molécules sélectives potentiellement perturbateurs des IPPs médiées par XIAP
Since their discovery, protein-protein interactions (PPIs) have been at the heart of many biological processes. These PPIs can be drug targets, either by mimicking a defective interaction or by inhibiting an inadequate interaction. Among the most implicated PPIs in pathologies, we found the Inhibitor Apoptosis Proteins (AAPs). These members are considered as key regulators of programmed cell death and, within the cell signalling pathways, XIAP, a member of the IAP family, is one of the most targeted proteins actually. Its involvement in cancers and rare inflammatory diseases makes it a therapeutic target of choice. Recent data in the literature have highlighted the importance of designing selective disruptors for this protein in order to avoid serious adverse effects. For this reason, it is essential to know the essential structural elements associated with the different domains of this protein, which distinguish it from other similar members of the IAP family. It is also essential to know the interaction mechanisms in which XIAP is involved with its partners. CADD tools, in particular the Structure-based drug design approach, as well as experimental evaluation techniques using fluorescence anisotropy (FPA) or AlphaScreen® technology were used as part of this thesis work. The results of in silico and in vitro work led to rational design proposals of selective small molecules that could potentially disrupt XIAP-mediated PPIs

Cette these s'adresse a l'interpretation automatique a haut niveau de documents papier. On a etudie deux des plus importants problemes en reconnaissance de graphiques: la segmentation de parties hachurees et la reconnaissance de symboles. Une aplication sur plans d'architecture saisis de maniere bruitee ou a main levee a ete developee pour illustrer les methodes proposees. Les documents ont ete representes par rapport a une structure de graphe d'attributs. Les zones hachurees sont extraites grace aux attributs qui les definissent: orientation, longueur et frequence des droites de remplissage. On a defini une transformation de hough qui met en correspondance les aretes d'un graphe avec les points d'un espace de parametres ou les nuages de points determinent les valeurs des attributs des zones hachurees. C'est une methode flexible puisque les valeurs des attributs des zones hachurees sont calculees a partir du meme document, sans besoin de les etablir a priori. Une deuxieme phase est le developpement d'un algorithme de reconnaissance de symboles. Puisque les symboles a reconnaitre et le document d'entree sont representes par des graphes d'attributs, la reconnaissance est effectuee en cherchant un isomorphisme de sous-graphes entre un graphe modele et un graphe candidat. Pour ameliorer la robustesse de la methode par rapport au bruit la correspondance est plutot calculee avec un isomorphisme de graphes avec tolerance a l'erreur entre des graphes d'adjacence de regions. Il nous faut donc definir un critere de ressemblance entre regions, a partir de la distance d'edition entre deux chaines de primitives decrivant les contours des regions. Une derniere contribution est de proposer une methode simple et rapide pour detecter des symetries de rotation et axiales, parfaites ou avec du bruit, dans des objets 2d. Le contour d'une, forme est approche par un polygone et decrit avec une chaine. L'ensemble des sequences d'edition de moindre cout qui transforment la chaine decrivant la forme en une autre chaine, qui est la meme, mais cycliquement deplacee, definit la symetrie de rotation et son ordre
This thesis deals with the high-level automatic interpretation of paper documents. We have studied two of the major problems of graphics recognition: hatched pattern discrimination and symbol recognition. An application illustrates the proposed methods: a system to understand hand drawn architectural floor plans as an alternative cad input technique. The documents have been represented in basis of an attributed graph structure. Hatched patterns are detected in terms of their defining attributes: orientation, length and frequency of the filling segments. A hough-based transform is defined to map the edges of a graph to a parameter space where clusters define the attribute values of the hatched areas. The main advantage of this method is its flexibility since the attribute values of hatched patterns are computed from the document itself and they are not previously set. A second stage is the development of a symbol recognition algorithm using graph match, ing techniques. Since symbols to be recognized and the input document are represented by attributed graphs, symbol recognition is performed by looking for a subgraph isomorphism be, tween model and input graphs. To increase the robustness of the method against distortions the graph matching is computed by an error-tolerant subgraph isomorphism between region adja, cency graphs instead of plain graphs. This involves the definition of a region similarity criterion in terms of the string edit distance between region boundary strings. Finally, a last contribution is the design of a simple and fast method to detect perfect and distorted rotational and reflectional symmetries of 2d objects. The boundary of a shape is polygonally approximated and represented as a string. The set of minimum cost edit sequences that transform the shape string to a cyclically shifted version of itself define the rotational symmetry and its order. A modification of the algorithm is proposed to detect reflectional symmetries

L'objectif de ce travail est le développement d'un système fonctionnel d'aide à la réalisation de films d'animation de résultats de simulations physiques. Le système VISIMAR permet l'encapsulation de résultats de simulations numériques en un agent capable de calculer la représentation graphique correspondant à chaque instant de son temps local. Un contrôleur est chargé de coordonner les temps locaux des objets dans le temps global de la visualisation en accord avec le script formel écrit par l'utilisateur. L'image finale est calculée par composition pour chaque pas de temps à partir des représentations graphiques des différents objets. Le système VISIMAR permet la description de l'animation par un système de transitions dont les états sont les scènes du film et les transitions les événements qui surviennent en cours de simulation

Methodologie du travail utilise. Resultats obtenus par l'application de la methode pour la modelisation de la forme exterieure d'un femur mesure par machine a mesurer tridimensionnelle. Comparaisons de la methode par rapport aux logiciels trouves sur le marche. Methodes de fabrication et gammes d'usinage de la prothese en fonction du materiel disponible. Creation d'un modele a partir de coupes scannographiques. Realisation d'un logiciel d'ecriture de programme-piece pour la fabrication assistee par ordinateur sur fraiseuse a commande numerique

On decrit les logiciels qui permettent de realiser de maniere interactive toutes les phases de conception d'une commande: simulation, modelisation, identification, synthese du regulateur. Les differents logiciels diffuses dans le monde sont ensuite compares. On propose ensuite la realisation d'un logiciel d'identification rassemblant dans une approche c. A. O. Les methodes les plus performantes d'identification des modeles decrits sous forme de transfert, et son insertion dans le systeme cao sirena. On conclue sur les developpements attendus de ces logiciels de cao avec l'introduction des techniques de l'intelligence artificielle

Presentation d'une double evaluation des techniques actuelles employees en eao et genie logiciel susceptibles d'etre utilisees pour developper des logiciels d'enseignement. Dans un deuxieme temps, une architecture modulaire de construction de didacticiels est presentee: amcd, structuree en couches, basee sur les principes les plus modernes de genie logiciel et concue comme une extension a un systeme d'exploitation de type unix

La capitalisation de la conception devient un enjeu pour le travail collaboratif dès lors que celui-ci comporte des épisodes individuels. Elle passe par la conservation des traces des raisonnements et intentions de conception. A cet effet, le concepteur individuel a besoin d’être assisté par un système que nous avons appelé système d’intentions de conception. L’idéal d’un tel système a été subdivisé en modules et décrit. Nous nous sommes intéressés particulièrement aux systèmes CAO, que nous voulions comparer à ce système idéal. Pour y arriver, nous avons entrepris d’analyser une séquence de conception à l’aide d’outils CAO. Nous avons adopté la méthode du protocol analysis dans laquelle le concepteur verbalise ses pensées au cours, ou après son travail (Concurrent Think Aloud ou CTA, Retrospective Think Aloud ou RTA). Quatre expériences de conception ont été ainsi réalisées avec la participation de quatre concepteurs différents. L’analyse du CTA nous a permis de mieux comprendre la conception à l’aide d’outil CAO et de proposer un modèle d’activités. Ce modèle comporte six éléments : observation, formalisation des intentions de conception, raisonnement de conception, formalisation des intentions de représentation, raisonnement pour la représentation et action. Les liens entre les éléments sont présents dans le modèle. Une comparaison entre le CTA et le RTA a été ensuite effectuée. Cette comparaison a permis de détecter quelques insuffisances de l’outil CAO, utilisé pour la représentation des intentions de conception. Pour contribuer à pallier à ces insuffisances, nous avons proposé un cadre, qui permet d’attacher les intentions de conception au modèle CAO du produit
The design capitalization becomes a important element for collaborative work since this one comprises individual episodes. It passes by the conservation of the design reasoning and intentions traces. To this end, the individual designer needs to be assisted by a system which we called design intent system. The ideal of such a system was subdivided in modules and described. We were interested particularly to the CAD systems, which we want to compare with this ideal system. To arrive there, we undertook to analyze a design sequence using CAD tools. We adopted the protocol analysis method, where the designer verbalizes his thoughts in the course, or after his work (Concurrent Think Aloud or CTA, Retrospective Think Aloud or RTA). Four design experiments were thus carried out with the participation of four different designers. The CTA analysis enabled us to better understand the design using CAD tools and to propose a activities model. This model have six elements: observation, design intents formalization, design reasoning, representation intents formalization, reasoning for the representation and action. The links between the elements are represented in the model. A comparison between the CTA and the RTA was then carried out. This comparison allowed to detect some insufficiencies of CAD tool, used for the design intents representation. To contribute to mitigate these insufficiencies, we proposed a framework, which allowed to attach the design intents to the product CAD model

La notion de « Conception de l’Apparence Assistée par Ordinateur » (CA²O), apparue `a la fin des années 90, est une branche de la CAO traitant plus spécifiquement de l’aspect des matériaux. La CA²O pourrait être un outil déterminant pour la prise de décision lors des phases de conception des produits manufacturés. Pourtant, alors que de nos jours la maquette numérique a presque totalement supplanté la maquette physique en ce qui concerne le choix de la forme, la détermination des couleurs et des matières passe encore essentiellement par la réalisation d’un ou plusieurs prototypes réels. Ce travail de recherche pose la problématique de la prise décision liée `a l’apparence sur la base d’une simulation en images de synthèse. Cette approche pragmatique permettant le lien entre réel et virtuel constitue dans ce domaine un nouveau paradigme qu’on appellera le rendu iso-photographique
The so-called “Computer Aided Appearance Design” (CA²D), which emerged in the late 1990s, is a branch of CAD dealing specifically with the appearance of materials.CA²D could be a key tool for decision-making in the design phases of manufactured products. However, while nowadays the digital model has almost completely superseded the physical model as far as the choice of shape is concerned, the determination of colours and materials still essentially requires the production of one or more real prototypes. This research workraises the issues of decision-making related to appearance on the basis of a computer-generated image simulation. This pragmatic approach allowing a link between real and virtual provides in this field a new concept that we shall call iso-photographic rendering

Dans une premiere partie, l'apport de l'intelligence artificielle a la conception assistee par ordinateur est etudie. Trois realisations sont presentees dans une deuxieme partie: cooling, un logiciel expert dans le choix des installations de refroidissement; anais, un logiciel expert en verification de ces memes schemas; oscart, logiciel de placement automatique sous contrainte d'objets dans le plan

Lorsque les moteurs aéronautiques sont installés sous les ailes des aéronefs, des interactions aérodynamiques apparaissent entre l’ensemble propulsif et la voilure, qui sont aussi appelées « effets d’installation ». L’augmentation du taux de dilution des turbofan, permettant de réduire leur consommation de carburant, conduit à des diamètres de nacelles plus importants qu’auparavant, et renforce ces phénomènes. En particulier, l’arrière-corps et les tuyères du moteur sont situés à proximité de l’intrados de la voilure et sont fortement impactés par ces interactions aérodynamiques. Afin de mieux prendre en compte les effets d’installation dès les phases préliminaires de conception, cette thèse vise à développer des méthodes pour le dessin des lignes aérodynamiques de tuyères basées sur des optimisations de formes, s’appuyant sur des outils de dessin industriel (CAO) et des simulations aéro-propulsives couplées. Les modèles géométriques industriels utilisent généralement des logiciels commerciaux de CAO, et comprennent des centaines de paramètres de dessin. Cependant, une étude bibliographique montre que les méthodes d’optimisation existantes ne permettent pas de traiter des cas avec un grand nombre de variables tout en incluant des logiciels commerciaux en « boîte noire ». En réponse à cette difficulté, une méthode originale, appelée combinaison convexe, est proposée et développée dans ce travail. En se servant du savoir-faire industriel pour définir un sous-espace de l’espace de conception, cette approche innovante permet de réduire la dimension du problème d’optimisation. Ainsi, elle donne accès à la plupart des méthodes d’optimisation pour la recherche d’un optimum sur l’espace réduit. Tout d’abord, cette approche a été appliquée à une nacelle de moteur mono-flux et bidimensionnelle. Sur ce cas simple, sans CAO, la méthode a été testée et validée. De surcroît, explorer l’espace réduit s’est avéré être une stratégie parfois plus performante que l’exploration du domaine de design complet. Puis, un cas de nacelle double-flux de complexité industrielle a été mis en œuvre, avec des géométries CAO. Les optimisations opérées sur cette nacelle isolée (sans présence de l’avion) ont permis de démontrer le bon fonctionnement de la méthode avec des outils industriels de conception. Pour finir, des travaux ont été menés pour développer des calculs aérodynamiques comprenant un couplage avec un modèle thermodynamique de moteur, aussi appelés simulations couplées aéro-propulsives. A terme, de tels calculs pourront être intégrés au sein de la chaîne d’optimisation. Les travaux de thèse ont donc consisté à mettre en place un processus d’optimisation aérodynamique adapté pour le dessin de tuyères de moteurs aéronautiques, tout en prenant en compte les outils de conception et des cas d’application industriels. Bien que l’application à une configuration motrice installée avec couplage aéro-propulsif n’ait pas été effectuée dans le cadre de cette thèse, l’approche développée permettra sa mise en œuvre industrielle dans un futur proche
When aircraft have under-wing propulsion systems, aerodynamic interactions appear between engines and wings. The trend of increasing turbofans by-pass ratio in order to improve their efficiency leads to greater engine diameters, and therefore strengthens these installation effects. In particular, the engine rear-body and the nozzles are located in the vicinity of the wing pressure side and are directly concerned by these interactions. In order to take these effects into account during early design phases of nozzles aerolines, the present thesis work aims at developing design approaches based on aerodynamic shape optimization methods, with industrial tools (such as CAD) and coupled aeropropulsive simulations. Industrial geometrical models are usually defined with commercial CAD software and comprise hundreds of design parameters. However, a literature review on optimization methods shows the difficulty of considering these software as well as a high number of design variables. Consequently, an original approach called convex combination is proposed. This method enables a dimensional reduction for the optimization problem, by using industrial know-how to define a subspace of the design space. Thus, it allows the use of most optimization methods for optimum research on the subspace. At first, this approach is tested and validated on a 2D single-flow nozzle case. On this case without CAD, exploring a subspace appears capable of outperforming full-space research. Then, a case of industrial complexity is defined, with a CAD geometry of turbofan nacelle and dual separate flow nozzles. Optimizations performed on this isolated nacelle (without aircraft) validate the use of the proposed approach with industrial design tools. Finally, some developments towards fully-coupled aeropropulsive simulations are made. In the end, these simulations coupling aerodynamics to a thermodynamic engine model are expected to be integrated in the optimization workflow. The thesis work consisted in developing optimization strategies and workflows adapted to the design of aeronautic turbofan nozzles, while considering industrial use cases and tools. Although the final application case on a complete aircraft with under-wing engines has not been covered in this work, the proposed convex combination approach and the associated workflow will allow to carry out this study in the near future

Le but de ce travail est le développement d'un logiciel de CAO orienté vers l'étude de structures de convertisseurs statiques associés à leur environnement. Après une description complète du logiciel, tant sous l'aspect convivial que théorique, nous présentons un ensemble de modifications apportés au post-processeur afin de permettre à l'utilisateur d'étudier les grandeurs électriques qui l'intéresse (courants, tensions simples et composées, analyse harmonique, puissance, valeurs moyennes et efficaces. ,. ) L'implantation de la commande en Modulation de Largeur d'Impulsions met en évidence l'influence des limitations pratiques introduites dans la commande des interrupteurs. L'intégration de boucles de régulation ainsi que sa validation par la comparaison entre la simulation et un montage expérimental complète l'éventail des fonctions disponibles en permettant au logiciel de simuler le comportement d'un convertisseur dans un environnement

Cette thèse de doctorat est centrée sur la conception et l'expérimentation d'un outil pour soutenir l'apprentissage collaboratif, en petits groupes autonomes, lors de sorties sur le terrain. À cette fin, nous avons développé SPART, un dispositif d'augmentation de surfaces planes, par exemple des cartes ou des images, qui peut être utilisé avec des smartphones ou des tablettes standards. Il offre un grand espace de travail et des interactions intuitives similaires aux tables interactives. Ce dispositif a été testé dans le cadre d'une activité en classe, d'une sortie pédagogique et d'une exposition scientifique. Cette thèse propose également des contributions plus théoriques comme la définition d’un cadre conceptuel pour mieux comprendre les éléments et les mécanismes inhérents à l’apprentissage collaboratif instrumenté. Le cadre de conception, nommé PAC Framework, a été construit en considérant un grand nombre de travaux scientifiques, dans le but de devenir un artefact collaboratif pour la communauté CSCL (Computer Supported Collaborative Learning). Nous proposons également une méta-analyse des fonctionnalités collaboratives existantes et de leurs impacts sur les activités et les apprentissages pour guider la conception de logiciels CSCL
This PhD thesis focuses on the design and experimentation of a tool to support collaborative learning, in small autonomous groups, during field trips. To this end, we have developed SPART, a device for augmenting flat surfaces, such as maps or images, which can be used with standard smartphones or tablets. It provides a large workspace and intuitive interaction affordances similar to those offered by interactive tabletops. The device has been tested during a classroom activity, a field-trip and a science fair. This thesis also offers more theoretical contributions, such as a definition of a conceptual framework, to better understand the elements and mechanisms inherent to collaborative learning. The PAC conceptual framework was built with the aim of becoming a collaborative artifact for the CSCL (Computer Supported Collaborative Learning) community. We also propose a meta-analysis of existing collaborative functionalities and their impacts to facilitate the design of CSCL software

Les récentes avancées en biologie des systèmes et en biologie synthétique contribuent déjà au fleurissement d'applications en ingénierie métabolique visant une bioproduction renouvelable de composés chimiques. Nous pouvons entrevoir un futur où des microbes serait conçus à la carte afin de valoriser n'importe quelle source de carbone en n'importe quel composé d'intérêt. Si la route est longue avant l'accomplissement d'un tel objectif, son parcours devrait en être grandement facilité par l'exploitation de méthodes d'ingénierie déjà éprouvées dans d'autres disciplines. On s'attend entre autre à ce que l'utilisation de logiciels de Conception Assistée par Ordinateur (CAO) diminue le temps et l’expertise nécessaires à la construction de voies métaboliques n'existant pas dans la nature. La première partie de cette thèse est dédiée à notre méthode de prédiction de voies métaboliques et à ses implémentations. Nous décrivons tout particulièrement RetroPath2.0, un outil de prédiction de réseaux de réactions mettant l'accent sur les applications de rétrosynthèse, et qui est construit pour être facilement extensible par la communauté. Dans la seconde partie, nous détaillons l'intérêt des biosenseurs intracellulaires pour l'ingénierie métabolique et introduisons SensiPath; une application web qui exploite un outil de prédiction de réactions pour concevoir des circuits métaboliques permettant la biodétection de composés pour lesquels aucun biosenseur direct n'est connu. Dans l'ensemble, cette thèse propose que les outils de bioCAO devraient permettre de révéler la créativité de leurs utilisateurs et encourager l'exploration de nouvelles applications
Advances in systems and synthetic biology are fueling our ability to develop successful metabolic engineering applications for the sustainable production of bio-based chemicals. We can envision a future in which designer cells could be engineered to transform any carbon source into any target compound. This daunting task will be achieved by leveraging methods that proved themselves in other engineering disciplines. Among those, the use of Computer Aided Design(CAD) softwares is expected to reduce the amount of time and expert knowledge needed to design de novo metabolic pathways. The first part of this thesis is dedicated to our pathway prediction algorithm and its CAD implementations. Most notably, we will present RetroPath2.0, a versatile reaction network prediction framework focused on retrosynthesis that is built to be easily extensible by the community. In the second part, we will highlight the interest of intracellular biosensors for metabolic engineering and introduce SensiPath, a web application that uses a reaction prediction engine to design biosensing circuits for compounds for which no direct biosensors are known. Altogether, this thesis proposes that bioCAD tools should focus on empowering users’ creativity and encourage them to explore original applications

Cette thèse a pour sujet la conception de scénarios pédagogiques destinés à la e-formation. Elle aborde les problématiques liées d'une part aux difficultés inhérentes aux processus de conception des EIAHs, et d'autre part aux risques de coupure qu'il peut y avoir entre pédagogues et développeurs de logiciels. Pour améliorer la capacité des équipes pédagogiques à pouvoir spécifier, et même implémenter, des scénarios pédagogiques, nous proposons une approche où l'usager aurait la faculté de créer ses propres langages de description de scénarios pédagogiques (EML), ceux ci permettant de générer automatiquement des applications. Cette approche offre la possibilité de décrire un même scénario selon différents EMLs dans le but de prendre en compte les différentes perspectives et même paradigmes propres aux intervenants. Cette approche, appelée multi-EML, est rendue possible par les avancées récentes du génie logiciel, et en particulier des "Language Oriented Programming" (LOP). Ceux-ci recouvrent par exemple une proposition telle que l'Architecture Dirigée par les Modèles et inclut également d'autres implémentations. Ma proposition réside dans la conception d'un environnement informatique «auteur», qui repose sur les principes des Languages Oriented Programming, en utilisant la plateforme ouverte ECLIPSE et, plus particulièrement son implémentation du LOP, l'Eclipse Modeling Framework (EMF). Une des caractéristiques de cette approche est d'offrir, aux concepteurs, un outil qui leur permettra de créer des spécifications formelles décrivant les scénarios envisagés. A partir de ces descriptions initiées par les experts du domaine, il est possible de générer automatiquement des applications qu'elles décrivent

Au niveau du collège, la technologie est une discipline générale qui s'adresse à tous les élèves. Ainsi, plus que jamais, au 21ème siècle, la connaissance du monde des objets fait partie de la culture du citoyen. Pour autant la technologie au collège est une discipline encore en construction, les objets de savoir sont partiellement définis et la recherche en didactique de la technologie a encore de nombreux terrains à explorer. Cette thèse s'intéresse aux enseignements technologiques au collège et particulièrement à la conception d'objet. Dans un premier temps, notre but est de répondre, de manière empirique, à la question suivante : quelles sont les difficultés rencontrées par les élèves en situation de conception? A titre exploratoire, nous analysons l'activité d'élèves en train de résoudre collectivement un problème de conception. Nous envisageons dans un deuxième temps d'analyser plus particulièrement les difficultés liées à la production de représentations des solutions possibles au travers du rôle que jouent les outils informatiques de conception assistée par ordinateur. Il s'agit donc de réfléchir à l'intégration de ces outils dans l'enseignement de la technologie au collège. L'utilisation d'intermédiaires graphiques modifierait-elle et dans quel sens les performances des élèves de 5ème dans la phase de recherche de solutions? Le recours aux théories de l'action pour observer l'activité conjointe de l'enseignant et de l'élève se révèle pertinent dans un domaine ou on attend de la recherche qu'elle apporte un tant soi peu des réponses. Au travers des résultats qu'elle propose, cette thèse contribue à la communauté des didacticiens des sciences et de la technologie
At the level of the middle school, the technology is a general discipline which addresses all the pupils. So, more than ever, in 21th century, the knowledge of the world of objects is a part of the culture of the citizen. Nevertheless, the technology in middle school is a discipline still under construction, the objects of knowledge are partially defined and the research in didactics of the technology still has numerous questions to investigate. This thesis discusses the design activity of students in middle school (pupils aged 11-15) in France and particularly to designing object. At first, our purpose is to answer, in an empirical way, the following question: what are the difficulties met by the pupils in situation of design? In the exploratory way, we analyze pupils' activity resolving collectively a problem of design. We intend secondly to analyze more particularly the difficulties bound to the production of representations of the possible solutions through the role which play the computing tools of computer-aided design. It is a way to think about the integration of these tools in the teaching of the technology in middle school. Would the use of graphic intermediaries modify and in which sense the performances of the pupils of 5th in the phase of research for solutions? The recourse to the theories of the action is relevant to observe the joint activity of the teacher and the pupil, especially in a domain or we expect from the research that she brings one so much one few answers. Through the results which she proposes, this thesis contributes to the community of the didacticiens of the sciences and the technology

Actuellement, comme la technologie CMOS arrive à ses limites, plusieurs alternatives architecturales nanométriques sont étudiées. Ces architectures partagent des caractéristiques communes, comme par exemple la régularité d’assemblage, qui contraint le placement de dispositifs physiques à des motifs réguliers. Par conséquence, les activités de recherche dans ce domaine sont focalisées autour des structures régulières similaires, d’un point de vue conceptuel, aux architectures reconfigurables de type PLA et FPGA. Parmi ces différents travaux, on peut citer CMOL, FPNI, NASIC. Ces prototypes architecturaux sont conçus pour répondre à des contraintes de fabrication et incluent des politiques de tolérance aux défauts. Par contre, il manque la possibilité d’exploiter ces expériences et d’offrir une solution qui, en capitalisant les résultats obtenus, puisse offrir une infrastructure unique pour les futures recherches dans ce domaine. Ceci est vrai surtout au niveau du flot de conception physique ciblant l’automatisation du processus de création de circuit. Le partage de métriques, outils et supports d’exploration est le futur défi de la communauté nano-électronique. On répond à ce problème en proposant un flot de conception physique, reposant sur une méthodologie de développement dirigé par les modèles, qui factorise les concepts métiers et réifie les éléments du flot de conception. Nous avons utilisé ce flot pour explorer l’espace de conception d’une nouvelle architecture nano-métrique et on a montré qu’une telle démarche permet la convergence du processus de conception à l’aide de fréquentes évaluations quantitatives. De plus, cette méthodologie permet l’évolution incrémentielle de l’architecture et du flot de conception
In the context where the traditional CMOS technology approaches its limits, some nanowire-based fabric proposals emerged, which all exhibit some common key characteristics. Among these, their bottom-up fabrication process leads to a regularity of assembly, which means the end of custom-made computational fabrics in favor of regular structures. Hence, research activities in this area, focus on structures conceptually similar to today’s reconfigurable PLA and/or FPGA architectures. A number of different fabrics and architectures are currently under investigation, e. G. CMOL , FPNI, NASIC. These proof-of-concept architectures take into account sortie fabrication constraints and support fault-tolerance techniques. What is still missing is the ability to capitalize on these experiments while offering a one-step shopping point for further research, especially at the physical-design level of the circuit design tool-flow. Sharing metrics, tools, and exploration capabilities is the next challenge to the nano-computing community. We address this problem by proposing a model-driven physical-design toolkit based on the factorization of common domain-specific concepts and the reification of the tool-flow. We used this tool-flow to drive the design-space exploration in the context of a novel nanoscale architecture, and we showed that such an approach assures design convergence based on frequent quantitative evaluations, moreover it enables incremental evolution of the architecture and the automation flow

Deux objectifs ont ete poursuivis: 1)- la facilite de description qui consiste en une approche methodologique pour la modelisation en langage oriente objet du contexte du dialogue de simulation. 2)- l'expression "imagee" des etats locaux stables, lors d'une session de suivi d'exercices, grace a un outil graphique puissant. Cet outil permet de representer des frames de structure d'objets, des chaines de deductions, en plus des fonctionnalites graphiques standard de type gks

La synthèse dimensionnelle se focalise sur la détermination des dimensions des piècesconstituant le mécanisme et de leur placement. Cependant, malgré les nombreux travaux dansce domaine, les techniques actuelles de dimensionnement n’offrent des solutions satisfaisantesque pour des classes de mécanismes particulières.Dans nos travaux, nous décrivons une approche de résolution générique de problèmes desynthèse dimensionnelle de mécanismes. Une spécification déclarative par contraintes facilitela prise en compte de tout type de mécanismes (plans ou spatiaux, à topologie ouverteou fermée et comportant un nombre quelconque de pièces et de liaisons cinématiques). Lamodélisation des problèmes proposée rend possible la génération automatique d’équationstraduisant simultanément l’objectif à atteindre et les contraintes à respecter ainsi que laconstruction des différents mécanismes solution.Les équations résultantes étant non linéaires, fortement couplées et n’admettant pas nécessairementde solution exacte, nous proposons de les traiter par des méthodes d’optimisation.De plus, la stratégie développée se concentre sur la recherche de plusieurs minima locauxdu problème de synthèse et non sur la recherche d’un minimum global. En premier lieu, uneméthode d’optimisation globale par essaims particulaires explore le domaine de recherche etfournit plusieurs points approchant des minima. Plusieurs processus d’optimisation locale,basés sur la méthode de Nelder-Mead, exploitent ensuite de manière concurrente ces points.Cette stratégie permet d’améliorer considérablement la robustesse de chacune des méthodesprises indépendamment et surtout de proposer plusieurs configurations à l’utilisateur quipourra finalement sélectionner la meilleure solution d’après ses critères.Nous avons développé une maquette d’application de synthèse dimensionnelle de mécanismes,complètement intégrée dans un environnement de conception assistée par ordinateurindustriel qui nous permet de valider la démarche de conception que nous proposons sur unensemble de problèmes classiques
Mechanism synthesis deals with design of mechanical devices capable of performing adesired task. Dimensional synthesis focuses on the determination of the parts’ dimensionsand locations in order to fulfill the requirements. Despite many works in this research field,current design techniques are lacking in generality and are only suitable for specific classesof mechanisms.This work proposes a generic approach to solve mechanism dimensional synthesis. Adeclarative specification based on constraints facilitates the design of almost any systemtopology such as planar and three-dimensional mechanisms with open and closed loop kinematicchains containing any number and type of joints. The modeling approach presentedallows automatic generation of systems of equations representing both the constraints tosatisfy and the target objectives to minimize, while enabling geometric construction of theobtained solutions.The resulting polynomial equations are nonlinear, highly coupled and do not necessarilyadmit an exact solution. Therefore, we propose to solve them by optimization methods. Thedeveloped strategy focuses on finding several local minima of synthesis problems instead offinding a global minimum. First, a particle swarm global optimization explores the searchdomain and provides points approximating these minima. Then, various Nelder-Mead basedlocal optimization processes handle these points concurrently. This strategy significantlyimproves the robustness of each optimization method taken independently. It also makes itpossible for the designer to choose the best solution among several configurations accordingto his criteria.A dimensional mechanism synthesis prototype, fully integrated with a commercial computeraided design software, has also been developed. It allows validating our design approachon a set of classical problems

Problemes d'optimisation en conception assistee par ordinateur. Utilisation de la methode des elements finis. Application au contact entre deux dents d'engrenages, aux assemblages boulonnes et aux guidages en rotation (paliers)

Cette recherche porte sur l’image de synthèse et le réalisme visuel considérés à la fois comme outils d’acquisition de connaissances et supports à la conception architecturale assistée par ordinateur (CAAO). L’objectif est de documenter et valider l’apport du réalisme visuel, contenu dans les images de synthèse, au processus d’élaboration du projet architectural. L’hypothèse validée est une « corrélation » des valeurs d’irradiance et de radiance avec le degré de réalisme des images de synthèse. Le résultat pratique de ce travail est la proposition d’une méthodologie d’évaluation du réalisme visuel basé sur l’estimation des valeurs d’irradiance et de radiance à l’aide du système Radiance. Ce protocole précise pour la génération des images de synthèse les programmes et paramètres, l’ordre et leur séquence d’utilisation pour la génération des images de synthèse. Enfin, ce protocole inclut une procédure appropriée au transfert de fichiers entre le logiciel formZ et le système Radiance.
This research is concerned with synthesized images and visual realism as knowledge generation tools for CAAD (Computer Aided Architectural Design). The research goal is to document and validate contained visual realism in synthesized images to the architectural project elaboration process. The validated hypothesis is a « correlation » of irradiance and radiance values with the degree of visuel realism of synthesized images. As a practical outcome, this work proposes an evaluation methodology of visual realism based on irradiance and radiance values estimation with Radiance System. This protocol defines the programs and parameters to be used and their sequence to generate synthetic images. Furthermore, the protocol includes a files transfer procedure from formZ to Radiance System.

Le terme d'infographie procédurale ou Procedural Computer Graphics (PCG) recouvre un ensemble de technique de création visuelle basées sur la construction et le paramétrage de procédures algorithmiques. Celles-ci réifient la chaine des opérations conduisant à un design final en un objet interactif. En opérant donc à un plus haut niveau d'abstraction, la création procédurale ouvre en principe des possibilités inaccessibles à l'action humaine séquentielle, mais l'expressivité des techniques de PCG reste contrainte par la façon dont les modèles procéduraux sont encodés, et par les interactions qu'admettent ces représentations. Les frustrations de l'exploration d'espaces de paramètre par sliders en sont un exemple connu. Ce problème fait écho à une question centrale en Interaction Humain-Machine: Quels artefacts logiciels sont le plus adaptés pour médiatiser nos actions sur des substrats d'information? Les interfaces en manipulation directe - jadis réputées plus ergonomiques sur le plan cognitif - semblent reculer au profit des interactions conversationnelles: Les modèles d'IA générative promettent un accès facile à des résultats sophistiqués par commande verbale ou textuelle. Mais la métaphore de l'interface comme "monde" plutôt que comme interlocuteur n'est pas obsolète: Certaines choses seront toujours plus faciles à faire qu'à dire. La recherche récente en sciences cognitives sur l'action outillée et le raisonnement technique a apporté de nombreuses preuves que ces facultés sont distinctes du raisonnement symbolique, et les précèdent dans l'évolution humaine. Cette faculté de raisonnement technique tacite, fondamentale dans les pratiques artistiques, peut-elle s'accommoder d'environnements qui ne sont pas régit par des règles analogues à celles du monde physique, et si oui comment? Y répondre implique de redéfinir la matérialité comme qualité non pas de l'environnement mais de la relation d'un agent à celui-ci. Mais les redéfinitions proposées par la recherche en design peinent souvent à en tirer des principes de conception d'interfaces actionnables. Trois questions émergent de ce constat: 1. Si la matérialité est une relation d'un agent à son environnement, comment se développe-t-elle entre les utilisateurs et leur environnement logiciel? 2. Quels obstacles entravent ce processus, et quels artefacts logiciels spécifiques le facilitent? 3. Comment repenser l'architecture de l'interaction en général pour garantir qu'une telle relation de matérialité puisse émerger dans n'importe quel environnement logiciel? En m'appuyant sur étude auprès de 12 artistes et designers, je propose de voir la matérialité comme émergent d'un processus épistémique: Les artistes et les designers réalisent des actions épistémiques pour produire de la connaissance sur le medium, et de façon symétrique, ils externalisent leurs savoirs dans des artefacts épistémiques - lesquels apportent de nouvelles affordances à l'environnement, et admettent donc de nouvelles actions épistémiques. J'aborde la deuxième question via une preuve de concept logicielle qui combine plusieurs techniques d'interaction innovantes afin de faciliter la navigation exploratoire dans les espaces de paramètres des modèles procéduraux. La réflexion sur le processus de design et les premiers feedbacks récoltés m'amènent à me distancer des méthodes psychométriques d'évaluation, pour envisager des approches basées sur la théorie de l'information, tout en notant que la difficulté de l'IHM à diffuser les techniques d'interaction bénéfiques réside ailleurs que dans leur évaluation: S'approprier un medium implique d'y introduire de nouvelles affordances en combinant librement les représentations interactives qui le composent ce qui est par nature difficilement contrôlable. En revanche, la composabilité des représentations interactives peut être spécifiée de façon formelle et générique, sous réserve que les langages soient dotés d'une sémantique adéquate qui pour l'instant leur fait défaut
Procedural Computer Graphics (PCG) is an umbrella term for a variety of techniques that entail building and amending algorithmic procedures to generate graphical content. These procedural models reify the chain of operations leading to a design, turning the design process itself into an interactive object. Through manipulating such abstractions, artists and designers tap into the capacity of computers to produce outputs that require the repetitive and/or parallel application of rules to be obtained, or the storage of multiple objects in working memory. Yet, the expressiveness of PCG techniques remains constrained by how procedural models are represented and how users interact with these representations. A common frustration in PCG is the reliance on sliders to explore design spaces—what Alan Perlis would call a Turing tar-pit: everything is possible, but nothing is easy. This problem echoes a central question in Human-Computer Interaction: Which software artifacts are best suited to mediate our actions on information substrates? Direct manipulation interfaces—once considered more ergonomic from a cognitive standpoint—seem to be losing ground to conversational interactions: Generative AI models promise easy access to sophisticated results through verbal or textual commands. However, the metaphor of the interface as a "world" rather than as an interlocutor is not obsolete: Some things will always be more easily done than said. Recent research in cognitive science on tool-based action and technical reasoning has provided ample evidence that these faculties are distinct from symbolic reasoning and precede it in human evolution. Can this tacit technical reasoning, fundamental in artistic practices, extend to environments that aren't governed by rules analogous to those of the physical world? And if so, how? Answering these questions requires redefining materiality not as a quality of the environment but of an agent's relationship to it. Yet, the redefinitions proposed by design research often struggle to yield actionable principles for interface design. Three questions emerge from these observations:1. If materiality is a relationship between agent and environment, how does it develop between computational artists and software—if at all? 2. What obstacles hinder this process, and what specific software artifacts can support it?3. How can interactions and interfaces in general be architected to foster materiality with software environments? The first question is addressed through an ethnographic study of 12 artists and designers, proposing that materiality develops through epistemic processes. Artists build non-declarative knowledge through epistemic actions, externalizing this knowledge into artifacts that foster further exploration. I contextualize these findings with works that reflect similar intuitions. To tackle the second question, I develop a software prototype featuring novel interaction tools to facilitate navigation in large procedural model parameter spaces. Reflecting on the design process and participant feedback, I critique traditional usability and creativity evaluation methods, proposing alternative approaches inspired by instrumental interaction and information theory. In answering the third question, I argue that the difficulties HCI faces in bringing innovative interaction techniques and frameworks (particularly instrumental interaction) into the mainstream - stem not from the absence of adequate evaluation methods, but in the lack of adequate architecture. I speculate that if the building blocks of a software's interaction model have well-behaved mathematical semantics, we can extend the model-world metaphor beyond physicality and bring materiality to various information substrates

Cette thèse de chemoinformatique et bioinformatique structurale s’inscrit dans l’optimisation du processus d’identification de molécules à visée thérapeutique. Elle cible les trois composantes du criblage virtuel de composés chimiques : la préparation d’une version informatique de la chimiothèque ; l’identification de nouveaux composés par similarité avec des ligands actifs (LBVS) ; et l’identification de nouveaux composés actifs à partir de la structure 3D de la cible (SBVS). Ces travaux ont consisté à : créer un programme (MED-3DMC) de génération d’ensembles de conformères 3D de petites molécules; créer un programme LBVS (MED-SuMoLig) qui permet, à partir d’un ligand actif, de cribler une chimiothèque de plusieurs milliers de composés sur la base de leur profil pharmaco-topologique; et enfin appliquer des protocoles de criblage virtuel SBVS hiérarchique afin d’identifier des inhibiteurs d’interaction protéine-membrane avec le facteur Va de la coagulation comme preuve du concept
This thesis in structural bioinformatics and chemoinformatics concentrates on the optimization of the therapeutics compounds identification process. It relies on the three main components of the chemical compounds virtual screening: preparation of a computational version of the chemical library to be screened; identification of novel active compounds using chemical similarity with respect to known active molecules (LBVS); and identification of novel active compounds using the 3D structure of the target binding site (SBVS). This work implied: to develop a computer program (MED-3DMC) that generates conformation ensembles of small molecules ; then to create a LBVS program (MED-SuMoLig) that can screen thousands of chemical compounds using their pharmaco-topological profile; and finally to use a hierarchical SBVS procedure to identify novel inhibitors for protein-membrane interaction using the coagulation factor Va as a proof of concept

Presentation du langage lorca, dans le cadre des langages orientes objets (l. O. O. ) et de trois exemples architecturaux codes a l'aide de ce systeme. Possibilite d'extension vers les systemes experts

Les revues de design industriel bénéficient des nouvelles technologies interactives pour devenir plus réalistes, immersives et collaboratives. Toutefois, la modification des données de conception (CAO) est toujours effectuées depuis un espace de travail traditionnel par des ingénieurs qualifiés. Des problèmes de communication entre les différents experts peuvent apparaitre lors des réunions de revue de projet et engendrer des erreurs d’interprétation des modifications. J’estime que les processus actuels de révision de la conception impliquant itérativement des discussions sur la conception et un ajustement des modèles 3d devraient fusionner. Cela pourrait réduire le nombre d’itérations de correction sur les modèles durant le cycle de développement en facilitant lesdiscussions et en permettant à des utilisateurs non spécialistes CAO de modifier les données. Dans cette thèse, j’ai commencé par interviewer des ingénieurs de l‘industrie et j’ai esquissé un scénario de revue de conception dans lequel tous les membres d’un même projet peuvent générer et comparer plusieurs alternatives de conception depuis des systèmes interactifs adaptés pour répondre aux besoins de leurs différents expertises. J’ai d’abord conçu un système de couplage entre un environnement interactif temps réel et des données de CAO (RV-CAO) capable de modifier et de mettre à jour au format CAO natif. J’ai ensuite proposé des techniques d’interaction pour permettre à des utilisateurs non experts en CAO de modifier les données CAO paramétriques en utilisant des systèmes depuis un système CAVE et un mur d’image. Pour le système CAVE, j’ai créé ShapeGuide, une métaphore d’interaction basée forme permettant aux utilisateurs de générer et de choisir parmi des alternatives de conception en agissant indirectement sur les valeurs des paramètres d’un modèle CAO. J’ai étudié comment ShapeGuide peut affecter la qualité d’une tâche de modification de données CAO par rapport à un réglage de valeur de paramètre basée sur un défilement unidimensionnel. Les résultats ont montré que ShapeGuide permettait une modification plus rapide, plus efficace et préférée par les utilisateurs. Pour l’interaction depuis un mur d’images, j’ai créé ShapeCompare, qui permet à plusieurs utilisateurs de générer et de comparer plusieurs alternatives de design. J’ai étudié comment ShapeCompare affecte la collaboration entre experts par rapport à une technique de visualisation adaptée aux écrans standard. Les résultats ont montré qu’avec ShapeCompare, des paires de participants effectuaient plus rapidement une tâche de résolution de contraintes multiples et utilisaient plus d’instructions déictiques. Les résultats présentés décrivent des propositions de nouvelles pratiques de révision de conception, se basant sur l’utilisation d’interactions immersives et de murs d’images, qui permettent la modification directe des données de conception d’origine par tous les membres du projet quelle que soit leur expertise en CAO
Industrial design reviews benefit from emerging interactive technologies to become more Realistic, Immersive and Collaborative. However, the modification of design data is still managed in traditional workspace–Computer-Aided Design (CAD) systems on a workstation. As only engineers can apply modifications in such a workspace after the design review meeting, miscommunication between various experts could occur, resulting in unnecessary iterations. I argue that current processes of design reviews–design discussion and design adjustment– should merge. It could reduce the iterations, facilitate discussions and empower non-CAD experts to modify CAD data. In this dissertation, I started by interviewing engineers at an automotive industry and drew a new design review scenario in which project members can generate and compare several design alternatives in heterogeneous systems that can support needs from various experts. Based on the scenario, I firstly designed a VR-CAD system that can update the native format of CAD data in highly configurable interactive systems. I then explored interaction techniques for non-CAD experts to modify parametric CAD data with 3D and 2D interactive systems: a CAVE system and a wall-sized display. For the CAVE system, I created ShapeGuide, which allows users to generate and switch design alternatives of CAD data with a shape-based 3D interaction. I investigated how ShapeGuide affects a CAD data modification task compared to a standard one-dimensional scroll for parameter manipulation. Results showed that ShapeGuide was faster, more efficient and preferred by the users than the scroll technique. For the wall-sized display, I created ShapeCompare, which allows users to generate and distribute multiple design alternatives of CAD data using touch interaction. I investigated how ShapeCompare affects the collaboration among experts compared to a visualization technique suitable for standard screens. Results showed that pairs of participants performed a constraint solving task faster and used more deictic instructions with Shape- Compare. The presented findings for new design review practices using immersive systems and a wallsized display, allowing direct modification of the original CAD data by all project members regardless of their CAD expertise

Les environnements CAO fournissent des outils puissants pour la programmation graphique et la manipulation d'entités géométriques complexes. Dans cette thèse, nous proposons d'exploiter ce potentiel dans le domaine de la conception de robots parallèles. Ces robots sont considérés comme une alternative intéressante vis-à-vis de leurs homologues sériels dans différentes applications comme le " pick and place " et l'usinage. Cependant, leur utilisation industrielle est encore restreinte en raison d'un espace de travail limité, de modèles géométriques difficiles à résoudre et l'existence de configurations singulières délimitant leur domaine d'exploitation. L'analyse et la caractérisation de l'espace de travail jouent alors un rôle fondamental dans la phase de conception de robots manipulateurs parallèles. Dans ce travail de thèse, nous proposons des approches géométriques originales donnant lieu à un ensemble de méthodes et techniques basées CAO pour l'analyse et la caractérisation de l'espace de travail de robots parallèles plans et spatiaux. L'espace de travail est généré comme un solide dans l'environnement CAO à partir d'un paramétrage géométrique, d'esquisses et d'opérations élémentaires telles que le balayage hélicoïdal et l'intersection. Nous avons montré que ces méthodes constituent des outils pertinents et efficaces d'aide à la conception des mécanismes parallèles. Ils permettent également la résolution du problème géométrique direct et la génération de trajectoires libres de singularités. Plusieurs types de manipulateurs ont été considérés dans ce travail pour mettre en avant et illustrer les techniques CAO / Géométriques proposées : robots parallèles plans à 3 degrés de mobilité de type 3-RPR, 3-RRR, 3-PPR et 3-PRR, robots parallèles spatiaux à 6 degrés de mobilité de type ou 3-CRS ou 3-PRRS.

La création de la valeur et l’amélioration de la qualité dans le domaine automobile ne sont plus limitées à la commercialisation de véhicules innovants à l’écoute du marché avec des délais raccourcis de conception mais doivent être progressivement étendues à la conception performante des services associés tels que les garanties et le service après-vente. Cette thèse définit la conception des services comme une conception de l’offre des services, des processus des services et de la réalisation des services. Elle traite plus profondément de la conception des processus du service après-vente Renault et propose une nouvelle approche innovante d’aide à la conception basée sur la modélisation des processus organisationnels, la simulation de flux, la CAO et la visualisation 3D afin de favoriser les tests avant déploiement et la collaboration entre les différents intervenants (marketers, experts qualité, logisticiens, implanteurs, acteurs SI et décideurs stratégiques). L’objectif final de ce maquettage numérique des services ou de cette Conception de Service Assistée par Ordinateur (CSAO) est de diminuer les coûts de conception, d’améliorer la qualité, d’aider à définir les objectifs et les normes de qualité (temps de service, temps d’attente, taux d’occupation des ressources, surfaces dédiées et agencement) et de sélectionner mutuellement les meilleurs compromis. De plus, cette thèse montre comment la conception des processus peut impacter la conception de l’offre et comment la conception de la réalisation du service avec le client peut être modélisée par la simulation comportementale. Enfin, elle caractérise la logistique pour le service après-vente et identifie des pistes de progrès dans la conception des systèmes d’information
Value creation and quality strengthening in the automotive industry are no longer limited to supply marketable innovative cars with shortened lead-times but have to be extended gradually to efficient design of associated services such as extended warranties and after sale services. `This thesis defined Service Design as a Concept Service Design, Service Process Design and Production Service Design. It tackles more deeply with the Renault After Sale Service Process Design and proposes a new innovative aided design approach based on Business Process Modelling, flow simulation, CAD and 3D Visualisation in order to foster what-if scenarios and collaboration within all the professionals ( marketers, quality experts, logisticians CAD specialists, IT professionals and top managers). The aim of this « Service Digital Mock up » or « Computer Service Aided design » is to decrease design costs, leverage quality and help define objectives, quality norms ( service time, waiting time, resource workload, dedicated areas and layout) and select mutually the best compromises. Besides, this thesis show how Process Design can impact designing new Services Offers and how Service production with the clients can be described by behavorial simulation. Finally, it characterizes the after sale logistics and define some ways of improvement for the Information System Design

Le soin apporté à la conception et à la réalisation de l'éclairage intérieur et extérieur des édifices architecturaux, et plus généralement des espaces urbains, est un phénomène historiquement récent, mais en plein développement. Nous montrons dans cette thèse comment la simulation par ordinateur des lois physiques de la lumière, et leur visualisation par synthèse d'images, peut apporter désormais une assistance précieuse à la conception de tels projets. L'originalité du travail que nous avons réalisé pendant notre Doctorat se situe à deux niveaux: - Le premier concerne le domaine de la conception architecturale à travers la conception de l'éclairage de la Cour Carrée du Louvre, premier projet au monde pour lequel un concept d'éclairage et une technologie vraiment sophistiqués ont été inventés. A partir de cette expérience, nous montrerons la complexité d'un projet d'éclairage, son aspect architectural et technique, et les singularités qui caractérisent sa conception. - Le second niveau concerne le domaine des sciences pour l'ingénieur, plus précisément ma participation à la réalisation du premier logiciel de synthèse d'images grâce auquel une telle expérience a été rendue possible. La description de ce logiciel, de ses fondements scientifiques et de ses fonctionnalités, constitue le second axe de ce rapport de thèse
The lighting design of interior or exterior architectural buildings or urban spaces in general, is a recent activity that nowadays undergoes profound changes from the conception to the realization. In this work, it is shown that computer aided simulations of the principals of light propagation as well as their visualization by image systhesis can provide precious support to lighting design. In particular, the novelty of this PhD work is two fold: - First, for an application point of view. The lighting design of the "Cour Carrée du Louvre" was the first project in its kind where a new lighting concept and a unique technology were invented and simulated before the in-situ realization. Through this application, it is shown how complex a lighting design can be, not only for a technical point of view by also for an architectural point of view. - Second, from an engineering point of view. Part of this work, contributed to the developpement of the first image systhesis software with which several lighting concepts were tested. The theorical background upon which this software is based as well as its functionalities are described

Cette étude généralise à une puissance réelle quelconque le triangle de pascal organisé sous forme d'une matrice triangulaire supérieure, et propose ensuite pour les opérateurs résultants, des interprétations géométriques et analytiques compatibles avec les transformations usuelles des formes à représentation paramétrique polynomiale

La génération procédurale est une méthode très utilisée dans les jeux vidéo pour proposer du contenu varié et adapté aux joueurs. Cependant, cette méthode est peu utilisée dans le domaine des Environnements Informatiques pour l’Apprentissage Humain (EIAH). Dans cette thèse, nous nous intéressons à la génération d’activités de jeu pour l’entrainement aux connaissances déclaratives (i.e., informations factuelles telles que les lois, les tables de multiplication).Ce contexte nécessite de proposer aux apprenants des activités variées et adaptées pour éviter l’abandon des tâches causé par l’ennui. Le périmètre de cette thèse aborde trois angles d’adaptations : point de vue de l’enseignant sur l’entrainement, progression de l’apprenant-joueur et préférences de joueurs.Ce travail de thèse s’inscrit dans le domaine de recherche de l’ingénierie des EIAH. L’objectif est de caractériser la génération d’activités et de proposer une approche « générique », c’est-à-dire indépendante d’un domaine didactique spécifique. L’objectif est ainsi de pouvoir réutiliser des éléments de génération pour différents domaines. La thèse s’appuie sur le projet de recherche AdapTABLES qui lui fournit un premier terrain d’étude et d’expérimentation. Ce projet vise la conception et le développement d’un jeu d’entrainement aux tables de multiplication. La contribution de recherche (i.e., étude et moyens de conception) a été élaborée dans ce contexte mais a été généralisée et évaluée également dans d’autres contextes.Nous avons tout d’abord identifié un genre de jeu compatible avec l’entrainement aux connaissances déclaratives : le Roguelite. Dans ce genre de jeu, les activités ou niveaux de jeu sont générés procéduralement et intègrent une grande variabilité. La répétition est favorisée par une mécanique de « mort permanente ». Ensuite, nous avons : 1) caractérisé et spécifié la génération en analysant les différents besoins d’adaptation (i.e., enseignant, apprenant-joueur) et 2) proposé un framework (i.e., cadre conceptuel et infrastructure logicielle) fondé sur les principes d’Ingénierie Dirigée par les Modèles permettant de concevoir et d’implémenter des générateurs pour l’entrainement aux connaissances déclaratives dans le contexte des jeux de types Roguelite. Les générateurs conçus sont des composants logiciels indépendants produisant des niveaux (i.e., donjons) au format XML, pouvant être interprétés par un jeu d'apprentissage.Trois générateurs ont été conçus à partir du framework : l’un pour l’entrainement aux multiplications, un second pour l’entrainement aux repères d’histoire-géographie au programme du brevet des collège et un troisième pour l’entrainement aux faits de judo. Le générateur des tables de multiplication est actuellement utilisé dans un jeu d’apprentissage conçu dans le cadre du projet AdapTABLES. Le framework et ses composants ont été validés à partir de tests systèmes, de vérification de modèles, mais aussi au travers d’une expérimentation avec un ingénieur afin d’évaluer l’utilisabilité du framework. De plus, le jeu développé pour le projet AdapTABLES et le générateur associé ont été utilisés plusieurs fois en conditions écologiques
Procedural generation is a method widely used in video games to deliver varied content tailored to players. However, this method is rarely used in the field of Technology Enhanced Learning (TEL). In this PhD thesis, our focus is on the generation of game activities for declarative knowledge training (i.e., factual information such as laws and multiplication tables). In this context, it is necessary to provide learners with varied and adapted activities to avoid task drop-out caused by boredom. The scope of this thesis covers three angles of adaptation: the teacher's perspective on training, learner-players progression and players preferences.This PhD work falls within the field of engineering research of TEL systems. The aim is to characterise the generation of activities and to propose a “generic” approach, i.e., independent of any specific didactic domain. Thus, the aim is to be able to reuse generation elements for different domains. This thesis is based on the AdapTABLES research project, which provides an initial ground of study and experimentation. The aim of this project is to design and develop a multiplication table training game. The research contribution (i.e., study and design methods) was developed in this context, but was also generalised and evaluated in other contexts.First, we identified a game genre compatible with declarative knowledge training: the Roguelite. In this game genre, the activities or game levels are procedurally generated and incorporate a high degree of variability. Repetition is encouraged by a “permanent death” mechanism. Then, we: 1) characterised and specified the generation by analysing the different adaptation needs (i.e., teacher, learner-player) and 2) proposed a framework (i.e., conceptual framework and software infrastructure) based on the principles of Model-Driven Engineering to design and implement generators for declarative knowledge training in the context of Roguelite oriented games. The generators designed are independent software components producing levels (i.e., dungeons) in XML format that can be interpreted by an educational game.Three generators have been designed using the framework: one for multiplication training, a second for history and geography facts (i.e., required for the Diplôme National du Brevet des Collèges, a French exam taken in 9th grade) training, and a third for judo facts training. The multiplication tables generator is currently being used in an educational game designed as part of the AdapTABLES project. The framework and its components have been validated using system tests and model checking, as well as experimentation with an engineer to assess the usability of the framework. Moreover, the game developed for the AdapTABLES project and the associated generator were used several times in ecological conditions

Au cours des dernières décennies, le nombre de femmes engagées dans des tâches périlleuses dans l'armée, la police et les domaines connexes a augmenté. Elles portent toujours un gilet pare-balles conçu pour une morphologie masculine, qui a rencontré des dangers potentiels en distribuant une mauvaise protection balistique, moins adaptée à leur morphologie féminine, et donc inconfortable. Des efforts importants ont été faits pour améliorer les performances globales de ces gilets pare-balles en termes de matériaux, d'architecture de tissu et de conception de vêtements. Cependant, la conception de gilets souples qui s'adaptent à la morphologie de tout le personnel féminin pour une meilleure protection balistique et un meilleur confort semble très demandée. Dans cette thèse, une nouvelle technique de conception numérique 3D associée à des structures de tissu adaptées à une licence pour développer un gilet pare-balles adapté à la morphologie féminine. Dans le processus de conception, diverses approches ont été utilisées pour développer le modèle requis pour les gilets pare-balles sans coutures à devant souple pour les femmes. Les premières étapes ont été de développer un modèle de buste adaptatif à partir d'un mannequin de mode scanné (ayant une taille de capuche 90B) en utilisant un processus de conception 3D. Le buste adaptatif a été développé pour faciliter la création de modèles de soutien-gorge 3D ajustés pour différents volumes de buste et pour la même taille. Par la suite, un buste féminin avec des bonnets adaptatifs a été associé à la partie avant du buste du mannequin précédent afin de développer un motif de base 2D pour les premières couches du gilet pare-balles flexible en utilisant une approche d'ingénierie inverse. Comme le gilet a plusieurs couches, les autres couches ont été générés automatiquement à partir du premier motif grâce à un processus de configuration basé sur l'épaisseur de chaque couche.De plus, en raison de son excellente capacité à se déformer, les tissus de chaîne interlock 3D à base de fils para-aramide ont été conçus et fabriqués pour s'adapter à la morphologie féminine grâce à un processus de mise en forme 3D. De plus, des solutions de protection basées sur des multicouches de tissu 2D et différentes structures de tissu de chaîne de verrouillage 3D ont été caractérisées par divers tests mécaniques et testées avec un impact balistique au niveau IIIA de la norme NIJ 0101.06. Sur la base de ces résultats, les solutions de protection basées sur des tissus 2D multicouches ont absorbé plus d'énergie d'impact que les premières solutions de tissu de chaîne O-L 3D interlock basées sur des fils para-aramide. Une nouvelle approche de la conception et de la fabrication des tissus de chaîne interlock 3D a ensuite été initiée pour réorganiser en interne les différentes relations entre les fils de chaîne utilisés au sein de la structure. Ces nouveaux tests d'impact effectués sur un tissu de chaîne interlock 3D, ayant une proportion de 66,7% de fils de chaîne de liaison et 33,3% de fils de chaîne de renforcement, ont révélé des valeurs de traumatisme mesurées en plastiline et une capacité d'absorption d'énergie plus élevée avec un minimum nombre de pénétrations de couches par rapport à la solution de protection multicouche de tissu 2D. La capacité de mise en forme des tissus de la chaîne de verrouillage 3D par un poinçon hémisphérique est fortement influencée par les relations de permutation entre les fils de la chaîne de liaison et de renforcement. En conclusion, au terme de ces différents travaux de recherche, une structure de tissu de chaîne interlock 3D a été optimisée pour s'adapter à la fois aux contours féminins et pour avoir de meilleures performances à l'impact balistique que la solution basée sur des tissus multicouches 2D
The number of women participation in different perilous tasks including law enforcement and related fields shows an increment. However, they are still forced to wear either small-sized man’s body armour or traditionally designed women-based armour system during fieldwork. This ultimately puts them in danger by bringing poor ballistic impact protection, bad fitness as well as less comfort. This thesis proposed a novel 3D designing (CAD) technique for generating patterns for seamless women body armour. Besides, an appropriate textile (3D woven) fabric structures were engineered and optimised to accommodate the design for better performances. In the design process, various approaches have been utilised to develop the required pattern systems for women's seamless frontal soft body armour. The first steps devised new techniques to model the adaptive bust on a 3D virtual mannequin (having 90B cup size) using the 3D design process. Later, an adaptive bust cup was associated with other frontal parts of 3D women virtual mannequin to develop a 2D block pattern for first layers of women seamless soft body armour panel using reverse engineering approach. Even though such approach supports to attain the required bust volume through dart eliminations, however, precise generations of pattern for each successive panel layer were very important. Thus, a systematic 3D design approach through parametrisation process based on each layer's thickness was applied to generate block patterns for each successive armour panel’s layer. Experimental work revealed that such a 3D design approach and its manufacturing system were found precise to generate the different multi-layer panel’s pattern for developing seamless women's soft body armour. Besides, due to its excellent moulding ability, 3D warp interlock p-aramid fabrics based on various parameters including warp yarn interchange ratios were designed and manufactured to accommodate the proposed design through a dome-formation (moulding) process. The developed 3D warp interlock and its corresponding traditional 2D plain weave p-aramid fabric were characterised against mechanical behaviour and ballistic impact performance (NIJ-standard Level IIIA).The result shows that Based on the result, 3D warp interlock fabrics made with equal or a higher interchange ratio of binding: stuffer warp yarn inside the 3D fabric, i.e. 66.7% binding and 33.3% stuffer warp yarns revealed much lower back face signature values and higher energy absorbing capability with minimum number panels layer penetrations compared with its corresponding 2D plain weave and other 3D warp interlock fabric variants. The moulding behaviour and its recovery values of the 3D warp interlock fabrics toward hemispherical punching were also greatly affected by the binding-stuffer warp yarns interchange ratio inside the 3D warp interlock fabric variants. A perform with an optimised proportions of stuffer and binding warp yarns ratio revealed better drawing-in and in-plane shear values than other preforms. In conclusion, it was also possible to achieve the 3D warp interlock structure which could both accommodate the women's body contour with better ballistic impact performances compare to the conventional 2D plain woven fabrics

The main content in the research is developing an open platform of parameterized shape optimization based-on CAD/CAE integration technique. Through integration, structural analysis and design optimization are seamless combined with parametric geometry modeling and embed into the CAD system. POSHAPE can provide parameterized shape optimization method for 3D solid structure, spatial shell structure and cell structure of composite material. To realize such a general method, integration is the most essential part. In this platform, integration is realized includes: 1) Integrating structure analysis tool of different disciplinary with structure shape optimization. Structure response from different disciplinary will be studied according structure shape. 2) Integrating finite element modeling with parametric geometry modeling through Boundary Representative Tree (simplified as: B-Rep) used in solid modeling. Finite element model is parameterized to be dynamic regenerated during optimization design steps. 3) Parametric solid modeling is extended to realize parameterized surface modeling under integration between surface model definition and solid model. Parameterized finite element modeling of shell structure is also achieved which is similar to that of solid structure

Cette thèse a pour but de développer le pendant in silico des étapes clés du Fragment-Based Drug Design (FBDD), et ce dans le cadre plus général du développement de l'outil S4MPLE. Le FBDD génère des ligands drug-like à partir de petites molécules (fragments). Après une étape de validation de S4MPLE et de sa fonction d'énergie, un recentrage autour du FBDD est réalisé, à travers le docking puis l'optimisation virtuelle de fragments par growing ou linking (G/L). Cette stratégie reposesur 1) la création d'une chimiothèque focalisée en connectant un ou deux fragment(s) avec des linkers pré-générés, et 2) l'échantillonnage avec S4MPLE des composés chimères dans le site avec des contraintes. Des simulations de G/L plus ou moins ambitieuses (site flexible, ajout de H2O libres) permettent de valider cette approche avec des études rétrospectives basées sur des données expérimentales. La dernière phase de la thèse a consisté à appliquer ce protocole in silico à un projet de l'entreprise.

Ces travaux se placent dans le cadre de l'utilisation de la réalité virtuelle pour la conception et le développement de produits. Les revues d'intégration virtuelles utilisées, au niveau industriel, sont actuellement limitées à la revue de projet statique, sans possibilité de modification de la conception initiale. Nous proposons une méthode destinée à la revue de projet virtuelle, dont le but est de permettre à l'utilisateur de modifier le plus naturellement possible la maquette numérique depuis l'environnement virtuel. Cette méthode appelée D3 est basée sur trois étapes : une étape de sélection par dessin, une étape de déformation par manipulation de la zone sélectionnée et une étape de reprise qui permet aux ingénieurs de reprendre les modifications. Afin que la méthode soit un support de communication, elle se doit d'être simple, intuitive et utilisable par tous. Une expérimentation a été menée dans le but d'évaluer la méthode au niveau de la facilité d'apprentissage et des erreurs commises par les sujets lors d'une tâche de modification. Enfin, dans le but de faciliter le travail de reprise, cette méthode offre plusieurs moyens permettant aux ingénieurs de répliquer les modifications sur la maquette CAO
The context of this research is the use of virtual reality for product design and development. At the industrial level, the virtual integration reviews are currently limited to static project review, with no possibility of changing the original design. In this work, we present a new method for virtual design review, which aims to enable the user to modify, as naturally as possible, the digital model inside the virtual environment. This method, called D3, is based on three steps: a selection step by drawing, a deformation step by manipulating the selected area and a final refining step that allows engineers to adjust the modifications. For the method to be a means of communication, it has to be simple, intuitive and usable by all project actors. An experiment was performed to evaluate the method in terms of learning curve and errors performed by subjects in a modification task. Finally, in order to facilitate the refining step, this method offers several ways for engineers to reflect the modifications on the CAD model

Nos travaux de thèse menés au sein du laboratoire Systèmes et Transports dans l’équipe Ergonomie et Conception des Systèmes traitent de la conception de systèmes mécaniques centrée sur l’utilisateur. Notre recherche est plus spécifiquement orientée vers l’étude des systèmes mécaniques de type poste de travail. En effet, l’une des problématiques actuelles pour les industriels est de pouvoir concevoir des postes de travail en adéquation avec la composante humaine et ceci dans le but d’éviter l’apparition de disfonctionnements qui sont aujourd’hui matérialisés par des maladies professionnelles de type Troubles Musculo-Squelettiques (1ère maladie professionnelle déclarée en France et en Europe). Nous proposons pour cela d’étudier la notion d’usage (ou d’utilisabilité) des produits industriels à travers l’intégration de la discipline « ergonomie » dans le processus de conception. En effet, nos travaux bien que conduits dans le domaine des Sciences Pour l’Ingénieur, spécialité Génie mécanique (60ème section du CNU), ont tenté de prendre en considération le point de vue du métier ergonomie à travers une approche pluridisciplinaire. Dans ce contexte, nous positionnons notre recherche dans les domaines du Design For Ergonomics (conception pour l’ergonomie) et du Design For Usability (Conception pour l’utilisabilité) qui s’inscrivent plus globalement dans le Design For X (Conception en vue de X). Ainsi, notre objectif est de définir des méthodes et des outils qui visent à être intégrées au processus de conception de produit pour concevoir l’usage par l’intégration du métier ergonomie. Pour cela, à travers une première série d’expérimentations menée dans le domaine de la fabrication d’articles de maroquinerie de luxe, nous étudions successivement deux hypothèses de recherche. Notre première hypothèse de recherche introduit l’idée que : concevoir l’usage d’un système mécanique, à l’état numérique, équivaut à concevoir une interaction entre l’utilisateur réel et ce système. Dans cette optique de recherche, nous étudions le domaine d’application du prototypage virtuel qui présente aujourd’hui une montée en puissance importante grâce à la généralisation des outils de simulation numérique dans le domaine de l’ingénierie mécanique et de la conception. La deuxième hypothèse de recherche consiste à étudier la contribution de la réalité virtuelle, en tant qu’outil de prototypage virtuel temps réel, pour concevoir la fonction d’usage d’un produit donc l’interaction homme/produit numérique. Dans le cadre d’une deuxième série d’expérimentations conduites dans le domaine de l’industrie automobile et de l’agroalimentaire, nous étudions une troisième hypothèse de recherche. Cette troisième hypothèse de recherche suppose que la RV peut être utilisée pour concevoir de manière interactive le couple produit/usage plus tôt dans le processus de conception et notamment durant la phase d’études préliminaires. Dans un souci de généralisation de nos résultats expérimentaux, nous avons émis différentes limitations à nos résultats. Ces dernières nous ont amené à considérer l’intégration de la réalité virtuelle dans le processus de conception à travers la définition d’activités de conception. Nous proposons ainsi une quatrième hypothèse de recherche : « la réalité virtuelle peut être intégrée, de manière structurée, au processus de conception et de développement de produits centré sur l’homme ». Notre contribution finale, basée sur le retour d’expérience de l’ensemble des expérimentations présentées, introduit donc une méthodologie originale de Conception de l’Usage assistée par Réalité Virtuelle (CURV). La première originalité de nos travaux est de proposer l’application de notre méthodologie à tous les stades de la conception mettant en jeu des maquettes numériques (ou prototype virtuel). Nous introduisons pour cela la notion de « point de rencontre virtuel » qui permet de soutenir la collaboration et l’intégration des différents métiers dans la conception. La méthodologie CURV définit de manière structurée l’impact des outils de RV durant le processus de conception du produit et de l’usage associé. Ainsi, nous avons défini les acteurs de la conception touchés par les simulations en RV du prototype virtuel et de l’usage associé mais aussi le contexte d’action pour les concepteurs à travers la définition de rôles qui peuvent leur être assignés lors des simulations en RV. Nous proposons ainsi trois activités de conception mettant en œuvre les outils de RV, dans le cadre de la méthodologie CURV, qui sont l’analyse ergonomique qualitative du couple produit/usage en RV, l’évaluation ergonomique quantitative du couple produit/usage en RV et la conception en RV du prototype virtuel et de l’usage associé. La première activité de conception en RV propose d’évaluer, de manière immersive et interactive, le couple produit/usage sur la base de commentaires subjectifs (aspects qualitatifs de l’usage). La seconde originalité de nos travaux est de proposer une deuxième activité de conception, supportée par la RV, qui intègre des outils d’analyses ergonomiques quantitatifs de l’usage pour compléter les recommandations qualitatives déjà obtenues. La troisième originalité de nos travaux réside dans la troisième activité de conception en RV qui consiste à modifier de manière interactive et en temps réel le prototype virtuel lors des simulations en RV en fonction des évaluations ergonomiques (objectives et subjectives) précédentes. Pour cela, nous avons développé un module d’assemblage en RV, de type CAO, qui permet à l’ingénieur mécanicien de modifier dans une certaine limite l’architecture du poste de travail virtuel. Un retour direct, des modifications apportées lors des simulations en RV, au niveau du modèle CAO natif est réalisé grâce au couplage des outils de RV et des outils de CAO paramétrée ce qui diminue en partie les problèmes d’interopérabilité. Nous assurons finalement une continuité dans l’évolution du prototype virtuel au cours de sa conception. En effet, les paramètres modifiés sur le prototype virtuel sont stockés dans un outil de conception collaboratif de type PLM et peuvent être réutilisés, par la suite, par d’autres acteurs de la conception, assurant ainsi une mise à jour permanente des données du produit
Our thesis work carried out in the Systems and Transport laboratory (ERCOS team), deals with user-centred mechanical systems design. Our research is more specifically directed towards studying the mechanical systems which concern workstations. Indeed, one of the current problems for the industrialists is to be able to design workstations which are suitable for human (users/operators). The aim is to avoid the kind of serious health problems which are becoming apparent today, such as “repetitive strain injuries” (1st occupational disease declared in France and Europe). With this objective, we propose to study the “use” (or usability) of industrial equipment, by integrating “ergonomics” into the design process. Although our work was carried out in the field of Engineering Science (Mechanical engineering), we tried to take the ergonomics aspect into account through a multi-disciplinary approach. Consequently, our research is centred within the Design For Ergonomics (DFE) and design For Usability (DFU) disciplines which comes under the discipline of Design For X (DFX). Thus, our objective is to define a methodology, and associated tools, to be integrated into the ergonomic design process of both product and use. Thus, we successively studied two research hypotheses, by means of a first set of experiments carried out in the field of fine leather luxury goods. Our first research hypothesis is to study the use of a numerical mechanical system via the design of an interaction between the real user and this system. The second research hypothesis is to study the usefulness of virtual reality (VR), as a real-time virtual prototyping tool, to design the “use function” of the product and so the “human/numerical product” interaction. Within the context of a second set of experiments, carried out in the automobile industry and agro-alimentary fields, we studied a third research hypothesis. This third assumption is that VR can be used to design, in an interactive way, both the product and the product use earlier in the design process and in particular during the phases of preliminary studies and detailed studies. In order to generalise our experimental results, we identified various limitations of our results. It led us to consider integrating virtual reality into the design process through the definition of “design activities”. We thus propose a fourth research hypothesis: “virtual reality can be integrated, in a structured way, into a human-centred product design and development process”. Thus, our final contribution, based on all feedback from these experiments, introduces an original design methodology called Virtual Reality Aided Design for Use (VRADU). The first originality of our work is to propose using the application of VRADU methodology in all design stages implying a digital mock-Up (DMU) or a virtual prototype. For this reason, we introduced the concept of “virtual reality meeting point” which makes it possible to support the teamworking and the integration of the various disciplines within the design process. VRADU methodology defines, in a structured way, the impact of VR tools during the design of the product and its associated use. Thus, we defined the design actors concerned by the “virtual prototype and associated use” simulations in VR. We also defined their actions through role definition which can be assigned to them during simulations in VR. We proposed three “design activities” which use VR tools, within the VRADU methodology framework. These are: the qualitative ergonomic analysis of both product and associated use in VR, the quantitative ergonomic evaluation of both the product and associated use in VR and the design of the virtual prototype and its associated use in VR. The first “design activity” in VR proposes to evaluate, in an immersive and interactive way, product and product-use on the basis of subjective comments (qualitative aspects of use). The second originality of our work is to propose a second “design activity”, carried out using VR, which integrates tools for quantitative ergonomic analysis of the use, in order to supplement the qualitative recommendations already obtained. The third originality of our work lies in the third “design activity” in VR which is to modify the virtual prototype , in an interactive way and in real-time, during simulations in VR according to the previous ergonomic evaluations (objective and subjective) already made. For that, we developed a CAD type VR assembly module which makes it possible for the mechanical engineer to modify the virtual workstation structure within certain limits. A direct update of these modifications is possible on the native CAD model level due to the connection between the VR tools and the parametric CAD tools. This partially decreases the interworking problems between the various simulation tools. Finally, we ensured continuity in the virtual prototype development during its design. Indeed, the parameters modified on the virtual prototype are stored in a collaborative design tool of PLM type. These parameters can be re-used, thereafter, by other designers, thus ensuring permanent updating of the product data

La complexité des pièces à fabriquer ne permet plus de s’affranchir d’aides numériques à la programmation de trajectoires d’usinage telles que les logiciels de Fabrication Assistée par Ordinateur (FAO). Cependant, la large gamme d’opérations pour la finition 5 axes généralement proposée par les logiciels contraste avec le manque de solutions concernant la phase d’ébauche. Cette séquence peut pourtant améliorer la productivité du processus d’usinage global.Les travaux présentés dans cette thèse portent donc sur le développement d’une méthodologie de génération de trajectoires d’usinage 5 axes simultanés pour la séquence d’ébauche. L’utilisation de courbes pour guider l’outil dans le volume de matière à retirer garantit le parcours de la totalité de celui-ci, et donc un enlèvement de matière maximal. Les courbes guides sont construites automatiquement à partir du modèle numérique de la pièce à usiner et mettent en œuvre des algorithmes de calcul d’offsets de courbes et de surfaces au moyen de méthodes vectorielles ou de champs scalaires. Les orientations de l’outil de long des courbes guides sont ensuite déterminées par un algorithme d’Optimisation Quadratique Successive, selon des critères de productivité, de comportement de l’outil, et de qualité de surface, par la recherche d’un paramétrage spécifique des courbes guides.L'implémentation de la stratégie d'ébauche 5 axes dans le logiciel de FAO TopSolid a permis de réaliser des essais d’usinage avec outils toriques et valider la stratégie sur des pièces industrielles typiques de l’industrie aéronautique
The complexity of the parts to be manufactured leads to an indispensable recourse to digital media for trajectory planning such as Computer Aided Manufacturing (CAM) software. However, a real imbalance is noted between the wide range of 5-axis finishing operations currently available in CAM software and the lack of solutions for the roughing sequence, which can though improve the productivity of the overall machining process.This thesis manuscript therefore tackles the development of a simultaneous 5-axis toolpath planning methodology for the roughing sequence. Guiding curves are used to create a geometric path which allows the tool to travel the whole volume to remove, and thus ensure a maximum material removal. Guiding curves are built automatically from the numerical model of the workpiece and implemented algorithms for calculating curve and surface offsets using vector methods or scalar fields. The orientations of the tool along the guiding curves are then determined by a Sequential Quadratic Programming algorithm, according to criteria of productivity, tool behaviour, and surface quality, by searching for a specific parameterization of the guiding curves.The implementation of the 5-axis roughing strategy in the TopSolid CAM software enabled machining tests with toroidal cutter, which allowed the strategy's validation on typical parts of the aerospace industry

Ces travaux se placent dans le cadre de l'utilisation de la réalité virtuelle pour la conception et le développement de produits. Les revues d'intégration virtuelles utilisées, au niveau industriel, sont actuellement limitées à la revue de projet statique, sans possibilité de modification de la conception initiale. Nous proposons une méthode destinée à la revue de projet virtuelle, dont le but est de permettre à l'utilisateur de modifier le plus naturellement possible la maquette numérique depuis l'environnement virtuel. Cette méthode appelée D3 est basée sur trois étapes : une étape de sélection par dessin, une étape de déformation par manipulation de la zone sélectionnée et une étape de reprise qui permet aux ingénieurs de reprendre les modifications. Afin que la méthode soit un support de communication, elle se doit d'être simple, intuitive et utilisable par tous. Une expérimentation a été menée dans le but d'évaluer la méthode au niveau de la facilité d'apprentissage et des erreurs commises par les sujets lors d'une tâche de modification. Enfin, dans le but de faciliter le travail de reprise, cette méthode offre plusieurs moyens permettant aux ingénieurs de répliquer les modifications sur la maquette CAO.

Dans un contexte économique où les concurrences internationales sont exacerbées, la customisation, ou personnalisation de masse des produits devient aujourd’hui une stratégie très importante des entreprises pour améliorer la valeur perçue de leurs produits. Cependant, les expériences des plateformes de customisations actuelles en ligne ne sont pas pleinement satisfaisantes car les choix personnalisés sont essentiellement limitées à des couleurs et à des motifs. Les dimensions sensorielles des produits, incluant en particulier l’apparence et le toucher des matières tout autant que le bien-aller du vêtement sont rarement proposés.Dans le cadre de ma thèse doctorale, nous avons proposé une plateforme de co-création, permettant aux commerçants, aux créateurs et aux clients d’acquérir conjointement une nouvelle expérience sur le développement de vêtements personnalisés à la valeur ajoutée plus élevée sans entraîner de surcoûts industriels. La construction de cette plateforme consiste en plusieurs parties. Tout à bord, nous avons sélectionné, par une expérience sensorielle, un logiciel de CAO en confection 3D bien adapté en termes de la qualité de rendu du vêtement virtuel. Ensuite, nous avons proposé un plan d’expérience sensorielle par utilisation d’une nouvelle méthode d’apprentissage actif proposée afin d’acquérir, sans mesures physiques, les paramètres techniques de l’étoffe dans un délai très court. Cette méthode est efficace, rapide, facile à réaliser et notamment très significative pour des transactions des textiles en ligne. Puis nous avons caractérisé quantitativement la perception du vêtement virtuel par des notes numériques sur un ensemble de descripteurs sensoriels normalisés. Ces derniers concernent l’apparence et le toucher de la matière, ainsi que le fit du vêtement. Les données sensorielles ont été obtenues respectivement dans deux autres expériences sensorielles. Par apprentissage de ces données, nous avons établi deux modèles. Le premier permet de caractériser la relation entre la perception sur l’apparence et le toucher du matériau virtuel et les paramètres techniques correspondants, constituant une entrée du logiciel de CAO en confection. Le deuxième modèle permet de caractériser la relation entre la perception du fit du vêtement virtuel et les paramètres des patrons. A l'aide des deux modèles précédents, les créateurs et consommateurs peuvent ajuster les éléments initiaux de conception pour les matières et les patrons du vêtement selon leurs attentes au niveau du sensoriel
Under the exacerbated worldwide competition, the mass customization or personalization of products is now becoming an important strategy for companies to enhance the perceived value of their products. However, the current online customization experiences are not fully satisfying for consumers because the choices are mostly limited to colors and motifs. The sensory fields of products, particularly the material’s appearance and hand as well as the garment fit are barely concerned.In my PhD research project, we have proposed a new collaborative design platform. It permits merchants, designers and consumers to have a new experience during the development of highly valued personalized garments without extra industrial costs. The construction of this platform consists of several parts. At first, we have selected, through a sensory experiment, an appropriate 3D garment CAD software in terms of rending quality. Then we have proposed an active leaning-based experimental design in order to find the most appropriate values of the fabric technical parameters permitting to minimize the overall perceptual difference between real and virtual fabrics in static and dynamic scenarios. Afterwards, we have quantitatively characterized the human perception on virtual garment by using a number of normalized sensory descriptors. These descriptors involve not only the appearance and the hand of the fabric but also the garment fit. The corresponding sensory data have been collected through two sensory experiments respectively. By learning from the experimental data, two models have been established. The first model permits to characterize the relationship between the appearance and hand perception of virtual fabrics and corresponding technical parameters that constitute the inputs of the 3D garment CAD software. The second model concerns the relationship between virtual garment fit perception and the pattern design parameters. These two models constitute the main components of the collaborative design platform. Using this platform, we have realized a number of garments meeting consumer’s personalized perceptual requirements

La simulation logique pour "VLSI" est une étape importante lors de la conception d'un "DESIGN" dont les structures logiques se compliquent. Le " DESIGNER" a besoin d'un outil lui permettant de vérifier le comportement logique et dynamique de son schéma. L'essor considérable des outils de "CAO" industriels (Génération Mentor, Sun, Valid ou Daisy), met à la disposition des concepteurs d'aujourd'hui plusieurs méthodes d'implantation du masque du circuit intégré, ainsi que des outils de simulation logique et électrique. Depuis quelques années, la micro-électronique est rentrée dans le cursus de la majeure partie des universités et écoles concernées. N'ayant pas les moyens de s'équiper en outils de "CAO" industriels alors très onéreux, ces centres ne pouvaient se consacrer à l'apprentissage de techniques de conception. De ce fait, des recherches sont orientées aujourd'hui vers une nouvelle génération de micro-ordinateurs (type Personal Computer), permettant d'effectuer la majorité des opérations d'ingénierie : Schémas et simulation. Ces postes de travail doivent être simples d’utilisation, interactive et rapide en simulation. De plus, l'association de ces postes de travail en réseau à des stations de plus grande puissance, décharge ces dernières de certaines tâches. Le simulateur "Junior" CAO/VLSI a vu le jour dans le cadre de ces recherches. Ce dernier tente de relever le défi en simulant des circuits de moyenne complexité, avec une vitesse remarquable sur des stations de moyenne puissance. Les points traités dans ce rapport sont les suivants :- Saisie graphique d'un circuit de 1700 portes sur une station expérimentale et étude de la structure de la chaîne de "CAO" utilisée pour futur développements. Étude du modèle utilisé par notre simulateur pour optimiser et accélérer la simulation. Passage d'un modèle timing "Unitaire" à un modèle "Nominal".

Sous la pression de la compétition internationale de plus en plus intense, le développement de nouveaux produits avec un cycle de conception minimal est un sujet qui touche de près de nombreux industriels. Une conception rapide de produits satisfaisant aux besoins diversifiés des consommateurs est une clé essentielle pour la réussite de l'entreprise. Dans ce contexte, des outils de «prototypage rapide» ont été développés et utilisés pour prédire la performance du produit et des procédés étudiés. En s'appuyant sur les techniques de modélisation informatique, ces outils permettent de concevoir des prototypes représentatifs proches des critères de qualité prédéfinis dans le cahier des charges fonctionnel avec un nombre limité d'essais et de mesures. Ce mémoire présente les travaux de recherche réalisés au cours de ma thèse doctorale, inscrits dans le cadre du développement d'un outil d'aide à la conception des matériaux multifonctionnels, permettant de réaliser dans un temps limité des prototypes adaptés aux besoins des clients. Cet outil a pour objectif de mesurer l'influence des facteurs de conception (matière première, paramètres du procédé, et paramètres de structure des matériaux), de déterminer l'espace de fonctionnement pertinent (les intervalles optimaux des facteurs de conception sélectionnés) relatif au procédé de fabrication, et d'évaluer la qualité globale des prototypes fabriqués en utilisant des approches d'aide à la décision multicritère
Face to the more and more intensive international concurrence, how to develop the new products with a minimum life cycle design is an interesting topic for many industries. A quick product development meeting the vary consumer's requirements is a critical key for the success of the company. ln this context, the tools of « rapid prototyping» have been developed and used for forecasting the performance of product and process. Using the computer modelling techniques, these tools permit to realise the representative prototypes close to the quality features predefined in the functional specifications with a limited trails and measures. This PHD thesis presents the research works in the filed of developing a design support tool for multifunctional materials. It permits to realise the prototypes adapted to the client's need with a limited time. This tool aims at measuring the relevance of design factors (raw material, process parameters and structural parameters), determining the relevant operation settings (acceptable range of design factors) related to the manufacturing process, and evaluating the global quality of prototypes using the multicriteria decision support methods

Dans un contexte de prise en compte croissante des enjeux environnementaux, l'industrie de la chimie et des procédés se retrouve confrontée à des problématiques de substitution de molécules. Les méthodes de formulation inverse, qui consistent en la recherche assistée par ordinateur de molécules satisfaisant un ensemble de contraintes, répondent de manière efficace à ces problématiques. A partir de l'analyse systémique des usages et fonctionnalités nécessaires dans ce contexte, nous développons un outil logiciel de formulation inverse mettant en oeuvre un algorithme génétique. Celui-ci est capable d'explorer un espace de solutions plus vaste en considérant les mélanges et non les molécules seules. Par ailleurs, il propose une définition des problèmes très flexible qui permet la recherche efficiente de molécules issues de filières renouvelables. En s'appuyant sur l'ingénierie système et l'ingénierie d'entreprise, nous proposons un processus formel de prise de décision pour la substitution de produit dans un contexte industriel. Ce processus de décision multi-critères englobe les phases de définition des exigences, de génération de solutions alternatives, de sélection de la meilleure alternative et de mise en oeuvre du produit. Il utilise une approche dirigée par les modèles et des techniques de prises de décision qui garantissent un alignement opérationnel en complément de l'alignement stratégique. A travers un cas d'étude, nous montrons comment l'utilisation conjointe de notre outil de recherche par formulation inverse et de notre processus de décision permet une démarche environnementale de substitution de produit à la fois efficiente et conforme à la réalité de l'entreprise
In a context where environmental issues are increasingly taken into account, the chemical related industry faces situations imposing a chemical product substitution. Computer aided molecular design methods, which consist in finding molecules satisfying a set of constraints, are well adapted to these situations. Using a systemic analysis of the needs and uses linked to this context, we develop a computer aided product design tool implementing a genetic algorithm. It is able to explore a wider solution space thanks to a flexible molecular framework. Besides, by allowing a very flexible setting of the problem to be solved, it enables the search of molecules sourced from renewable resources. Based on concepts from system and enterprise engineering, we formalize a decision making process dedicated to the product substitution in an industrial context. This multi-criteria decision process includes the phases of the requirements definition, of the generation of alternative solutions, of the selection of the best alternative and of the product application. It uses a model driven approach and decision making techniques that guaranty an operational alignment in addition to the strategic alignment across the chemical enterprise. Through a case study, we expose how the combination of our computer aided product design tool and our decision making process enables an environmentally compliant approach of product substitution which is both efficient and in adequacy with enterprise context

L'objectif de cette thèse est double : 1) contribuer à la production de connaissances dans le champ théorique de la didactique professionnelle sur les activités liées aux systèmes vivants ; 2) aider à la conception, à l'ingénierie pédagogique et à l'évaluation de l'EVAH VirTeaSy. L'examen de la littérature dans le domaine des EVAH dentaires montre que les EVAH " haptiques " semblent être les plus pertinents pour répondre aux problématiques de formation en implantologie. Cependant, bien que des études montrent leur efficacité du point de vue de l'apprentissage, il reste des problèmes à résoudre en termes de méthodologie de conception. En effet, la démarche de conception s'appuie couramment sur des collaborations entre experts métiers et informaticiens qui aboutissent au développement d'EVAH technocentrés. Afin de contourner les écueils constatés dans ce type de démarche, nous choisissons d'inclure les sciences humaines sur l'ensemble du processus de conception de l'EVAH. Pour identifier les compétences à viser dans l'EVAH, nous mobilisons, dans le cadre de la didactique professionnelle, une analyse de l'activité. Celle-ci se finalise par l'identification de la structure conceptuelle de la situation reposant sur des concepts organisateurs de l'activité en liens avec des variables et des indicateurs. Notre première étude s'attache ainsi à identifier la structure conceptuelle de la situation en implantologie dentaire. Au cours de situations réelles de pose d'implant dentaire, des données d'enregistrement ont été recueillies et complétées par des verbalisations obtenues lors d'entretiens d'auto-confrontation. L'analyse des données à l'aide de la méthodologie des catégories conceptualisantes nous a permis de faire émerger les concepts organisant l'activité des dix chirurgiens-dentistes observés. L'activité d'implantologie consiste à réaliser un compromis entre le concept organisateur " d'émergence " qui permet de réaliser le projet prothétique et le concept " d'ancrage " qui permet au projet prothétique de durer dans le temps. Ces deux concepts n'étant pas toujours convergents. La conception de VirTeaSy s'appuie sur les résultats de l'étude 1 et se réalise grâce à une méthodologie en cinq étapes. Notre expérience de cette mise en œuvre méthodologique montre qu'il faut constamment faire des choix. Ces choix reposent dans un premier temps sur la littérature et conduisent à définir des éléments de conception généraux. Ces éléments sont ensuite spécifiés à l'aide des résultats de l'analyse de l'activité, celle-ci prend alors toute sa pertinence afin que l'EVAH traduise les compétences-clefs que les apprenants doivent construire pour être efficaces. L'étude 2 porte sur le transfert d'apprentissage du virtuel au réel. Pour ce faire, trente-deux dentistes sont répartis de façon aléatoire dans trois groupes : un groupe (n=10) nommé GRV formé dans VirTeaSy, un groupe (n=11) nommé GT formé de manière traditionnelle et un groupe (n=11) nommé contrôle (GC) ne recevant aucune formation. Tous les sujets sont novices en implantologie dentaire. Une semaine après que chaque groupe ait suivit sa formation, tous les sujets réalisent la tâche de réinvestissement consistant à poser un implant sur un cadavre humain. Pour chaque sujet, nous mesurons, à l'aide d'un scanner, la différence entre la performance demandée et la performance réalisée. Les mesures portent sur l'angulation, l'émergence et la centration. Nos résultats ne montrent pas de différence significative entre les trois groupes. Des prolongements à cette thèse sont en cours de mise en œuvre. Il s'agit : 1) d'étendre l'analyse de l'activité à une population internationale ; 2) d'évaluer VirTeaSy grâce à différents protocoles incluant les fonctionnalités issues de l'analyse de l'activité ; 3) d'élargir le périmètre de formation de VirTeaSy à l'odontologie.

Nous nous proposons d'élaborer un cahier des charges d'un système d'assistance à la modélisation pour la régression linéaire multiple qui permettra de construire le système RAO, de régression assistée par ordinateur. Nous formaliserons une stratégie dans un système expert à l'aide du langage alouette d'une part, et de d'autre part, système original d'assistance à l'étude des graphiques
We want to show the necessity of using expert system in building the new programs of statistical consulting system. We outline a statistical strategy for multiple regression analysis, and have developped our system RAO and an original interactive graphical module, gex, based on icons