Développement d'une interface graphique d'aide aux acteurs de la conception architecturale

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

Conception générique d'un outil de configuration de « e-TP »

Powered by the technological advances of the “Information and communication sciences and technologies”, the Electronic Laboratory for Practical Training “ELab” (also known as ELab hands-on training) has become an inescapable teaching mode especially in the technical and scientific disciplines. Thus, several ELab modes have emerged: virtual ELab, remote ELab, Local Elab, augmented reality ELab, etc. The latter require the use of hardware devices (educational mock ups, measuring instruments, robots, etc.). In most cases, before or during an ELab session, these devices need to be reconfigured according to teaching purposes. For complex systems, like Automated Production Systems (APS), this reconfiguration process requires technical skills which the instructor does not have systematically. This imposes that a technician should be available, failing which the usage of the pedagogical platform will be limited to a few skilled instructors. Accordingly, this research aims at facilitating the reconfiguration process of complex systems (particularly the APS) featuring ELabs. A first survey designated to the users of « AIP-Priméca-RAO », located at the INSA de Lyon, has revealed the needs and constraints related to such a platform. It has been highlighted that beyond the (re)configuration process, a waste of precious time was detected. It has been established that it was due to the absence of a common tool for pedagogical resource management. This observation fed the design of a software tool managing an editorial chain aiming at simplifying creation, edition, assembling, organization, and the reutilization of different resources that can be exploited in an ELab session. This tool is also intended to improve the autonomy of the instructor during the preparation of an ELab session, by reducing the required time to configure this session. This implies to automate the reconfiguration process of an APS supporting the ELab and the publishing of the pedagogical learning scenarios on a Learning Management System (LMS). In order to validate this design, a prototype has been developed and tested on real Elab cases. Subsequently, this tool could be rendered more generic so that it can serve Elabs in different disciplines.Renforcés par les avancées technologiques des « Sciences et Technologies de l’Information et de la Communication (STIC) », les Travaux Pratiques électroniques « e-TP » sont devenus un mode d’enseignement incontournable surtout dans les disciplines techniques et scientifiques. Plusieurs modes d’e-TP ont émergé : TP virtuel, TéléTP, TP présentiel assisté par ordinateur, TP en réalité augmentée... ces derniers modes nécessitant l'usage de dispositifs matériels (maquette pédagogique, appareils de mesure, robots, etc.). Dans la majorité des cas, avant ou même pendant une session d'e-TP, il est nécessaire de (re)configurer ces dispositifs selon des besoins pédagogiques. Cette reconfiguration nécessite, pour des systèmes complexes, comme les Systèmes Automatisés de Production (SAP), des compétences que l'instructeur ne possède pas systématiquement. Ce qui impose la présence d'un technicien ou limite le nombre d'instructeurs susceptibles d'utiliser la plate-forme pédagogique. Ce travail de recherche a pour objectif de faciliter la (re)configuration de systèmes complexes, particulièrement les SAP, dans le cadre d'e-TPs. Une première enquête auprès des utilisateurs de l’« AIP-Priméca-RAO » (situé à l’INSA de Lyon) a révélé les besoins et contraintes liés à une plate-forme de ce type. Il s'est avéré qu'au-delà de la (re)configuration, l'absence d'outil commun de gestion des ressources pédagogiques faisait perdre un temps précieux aux utilisateurs. Ce constat a nourri la conception d'un outil informatique gérant une chaîne éditoriale dont le but est de simplifier la création, l’édition, l’assemblage, l’organisation et la réutilisation des différentes ressources à exploiter dans une session d’e-TP. Cet outil a également pour objectif d’améliorer l’autonomie de l’instructeur lors de la préparation de sessions d’e-TP tout en réduisant le temps requis pour configurer cette session. Cela a impliqué d’automatiser le processus de reconfiguration du SAP support d'e-TP, et de publication des scénarios pédagogiques sur un système de gestion d’apprentissage « LMS » (Learning Management System). Un prototype a été développé et testé sur des e-TPs réels afin de valider cette conception. Cet outil pourrait, ultérieurement, être rendu plus générique afin de servir des e-TPs dans d'autres disciplines

Aide à la Facilitation pour une prise de Décision Collective : Proposition d'un Modèle et d'un Outil

Decision Support Systems (DSS) were designed to resolve ill or non-structured decision problems. Problems where priorities, judgements, intuitions and experience of the decision-maker are essential, where the sequence of operations such as searching for a solution, formalization and structuring of problem is not beforehand known, when criteria for the decision making are numerous, in conflict or hard dependent on the perception of the user and where resolution must be acquired at restricted time. However, traditional DSS have been closed systems and are limited to the data and models contained within the system. In general, the type of support provided is relatively passive because decision makers are expected to scan internal and external data, and find discrepancies and deviations from expectations invoking ad hoc queries and reports that run on operational databases. In the other hand, Furthermore, many mission-critical, decision making situations happen in dynamic, rapidly changing, and often unpredictable distributed environments and require synchronous cooperative session. Unlike other decision making tools, decision support systems (DSS) designed for such situations are challenged by the need to access this decentralised information at time, from anywhere, under tight time constraints. In this thesis we consider, the paradigm of distributed decision-support systems where several decision-makers must reach a common decision. As a solution we propose an integrated framework based on a distributed architecture based on two cooperation modes: (1) Man-machine cooperation (2) Mediated man-man cooperation. According to the former cooperation mode, each decision-maker uses a specific cooperative intelligent decision support system allowing him to solve problem and to generate alternative solutions. The support system is viewed as a set of computer-based tools integrating expert knowledge and using collaboration technologies that help decision-makers and provide them with interactive capabilities to enhance their understanding and information base about options through use of models and data processing. By endowing the machine of additional capacities to intelligently guide the decision maker in its problem solving process, the system plays a collaborator's role with the decision-maker. This implies a human decision-maker and an automated system sharing dynamically the tasks and jointly working towards a decision. We assume that putting the human operator effectively in the loop of such decision support system represents the major guarantee of mastering efficiently the inherent complexity of the problems. Whilst considering the latter mode, The Group Decision Support (GDSS) tools allow the group of decision makers and the facilitator to make collective decision. This kind of cooperation uses a machine as an intermediate communication medium. As many group facilitation tasks can be automated, at least partially to increase the bandwidth of group communication and the ability of the facilitator to monitor and control the meeting process, an automated process to aid even the most inexperienced facilitator. The support to facilitators is considered by incorporating a model of the decision making process. The selected model provides a detailed view of decision making process. Having a model of the decision making process built into the system should enable intelligent decisional guidance. It enables the facilitator to appropriately choose and use the framework's tools and techniques in the group decision-making processes, to monitor group's behaviour, to know when to employ particular tools and techniques to move the group towards congruence. and to provide cues and customized explanations accordingly. We illustrate the applicability and relevance of this framework through a case study related to the management system of the boiler combustion which is one of the most critical systems for the good functioning of an oil plant. It has a high impact on the methods of thinking and apprehension of various problems related to maintenance. It is a multi-participant process with high level interactivity.Nous nous plaçons dans le contexte de situations décisionnelles critiques où les activités de prise de décision collective sont généralement caractérisées par des sessions de coopération synchrones au sein d'environnements distribués dynamiques, évolutifs et souvent imprévisibles. Au cours de ces sessions, les participants agissent simultanément et depuis des points d'accès distribués sur des objets partagés en suivant des règles de coordination pouvant être implicites ou explicites et en utilisant un ensemble d'outils qui leur permettent de progresser de façon coordonnée. Chacun des participants prend quelques décisions partielles, celles-ci servant de base aux suivantes. La prise de décision nécessite alors une synergie d'efforts de plusieurs membres afin que chacun d'eux mette à contribution son savoir-faire. Les membres ayant différents intérêts, compétences et expériences ne sont plus situés dans la même pièce mais utilisent des informations venant d'autres acteurs via des réseaux de type Internet ou intranet. D'ailleurs, c'est grâce à cette synergie que les membres peuvent atteindre des résultats supérieurs à ceux que qu'ils auraient pu réaliser individuellement. Ainsi l'outil pour décider devient l'outil pour décider ensemble. La contribution principale de cette thèse dans le domaine d'aide à la facilitation de la prise de décision collaborative se trouve dans la conception et la mise en œuvre d'un modèle et d'un système dédiée à la facilitation de la prise de décision de groupe synchrone distribuée. Cette structure collective entre agents humains permet d'une part d'additionner et de mutualiser les savoirs et les capacités créatrices, et d'autre part de limiter l'incertitude inhérente au processus de prise de décision par l'échange et la comparaison des points de vue. L'idée directrice de ce modèle est de renforcer la communication ainsi que la coopération entre les différents acteurs impliqués dans la prise de décision collective. Il s'agit d'une phase de production et de résolution créative de problème individuelle précédant la présentation des contributions au collectif. Cette dynamique d'éclatement puis de regroupement implique des mécanismes de coopération et de communication entre le groupe et l'individu

De la neurochirurgie guidée par l'image,<br />au processus neurochirurgical assisté par la connaissance et l'information

La totalité des services français de neurochirurgie est aujourd'hui équipée de systèmes de neuronavigation. Ces systèmes de chirurgie guidée par l'image permettent le lien direct entre le patient, en salle d'opération, et ses images pré opératoires ; c'est-à-dire que le neurochirurgien, en salle d'opération et à tout instant, connaît, à partir d'un point désigné sur le patient par un outil, le point correspondant dans ses images d'IRM ou de Scanner X. Ceci est possible grâce à des localisateurs tridimensionnels et des logiciels de recalage d'images. Les bénéfices de tels systèmes pour le patient ont déjà été montrés. Ils rendent notamment la chirurgie plus sûre et moins invasive.Il est important de considérer le concept de chirurgie guidée par l'image comme un processus qui ne se réduit pas à la seule étape de réalisation du geste chirurgical. Depuis près d'une dizaine d'années, il existe un consensus sur l'importance de l'étape de préparation pour anticiper la réalisation du geste. Ce processus peut aussi inclure des étapes de choix de la stratégie chirurgicale, de simulation ou de répétition du geste et de suivi post opératoire du patient. Chaque étape de ce processus se fonde sur des observations liées au patient, comme ses images pré opératoires, sur des connaissances génériques explicites, comme des livres ou des atlas numériques d'anatomie, et sur des connaissances implicites résultant de l'expérience du chirurgien. Malgré cela, dans les systèmes actuels de chirurgie guidée par l'image, la seule information explicite utilisée est, le plus souvent, réduite à une simple imagerie anatomique. Alors que si l'on introduisait dans ces systèmes les images multimodales du patient, on prendrait mieux en compte la complexité anatomique, physiologique et métabolique des structures cérébrales. Sans compter que dans ces systèmes, la préparation de la procédure chirurgicale se réduit principalement à la définition de la cible et d'une trajectoire d'accès rectiligne. Si l'on considérait la procédure comme une succession d'étapes et d'actions, on permettrait au neurochirurgien de mieux préparer et, donc, de mieux réaliser son geste. Son savoir-faire implicite pourrait être explicité. Enfin, ces systèmes ne tiennent pas compte des déformations anatomiques intra opératoires dues, notamment, au geste chirurgical. Ainsi, les images pré opératoires du patient deviennent rapidement obsolètes et ne correspondent plus à la réalité anatomique du patient.Il existe donc un fossé entre la chirurgie telle qu'elle est vue par ces systèmes et la réalité chirurgicale. C'est ce fossé que je cherche à combler.Mes travaux de recherche se situent dans le domaine du génie biologique et médical. Ils incluent des aspects liés au traitement d'images et à l'informatique médicale. Le domaine d'application est la neurochirurgie. Les méthodes mises en oeuvre dans les travaux que je présenterai s'appuient sur un concept de coopération entre observations et connaissances. Ainsi, sur l'aspect observations, je présenterai l'introduction d'images multimodales du patient, dans le processus chirurgical, qu'elles soient pré ou intra opératoires. Sur l'aspect connaissances, je présenterai une démarche qui permet de formaliser certaines connaissances relatives à la neurochirurgie.La méthodologie de recherche que j'ai utilisée suit une approche itérative, où l'application clinique est centrale. A partir des connaissances médicales, les spécifications d'un nouveau projet sont définies. Ces spécifications entraînent le développement de nouvelles méthodes et leur implémentation par le biais d'un prototype d'application. Ce prototype permet, grâce àune utilisation pré clinique, d'évaluer ces méthodes. Cette implémentation et cette phase d'utilisation autorisent aussi un retour vers la méthode, pour vérifier la pertinence des choix réalisés et pour contribuer à son amélioration. Enfin, cette boucle permet une validation des connaissances initiales et un possible enrichissement de celles-ci. Les objectifs de mes recherches sont donc, à la fois, l'élaboration de nouveaux systèmes d'intérêt thérapeutique et la génération de nouvelles connaissances chirurgicales.Ce document aborde trois domaines principaux : la neurochirurgie guidée par l'image, la neurochirurgie guidée par l'information et la validation des outils de traitement d'images médicales en chirurgie guidée par l'image. Pour chacun de ces domaines, je présenterai le contexte et l'état de l'art, les contributions personnelles apportées au domaine et ses perspectives d'évolution.Dans le premier chapitre, je présenterai comment l'imagerie médicale peut assister la chirurgie. Pour cela, j'introduirai les méthodes de traitement d'images, plus particulièrement le recalage et la fusion d'images médicales. Ces dernières sont incontournables en neurochirurgie guidée par l'image, le principe même de ce type de chirurgie étant cette mise en correspondance géométrique entre repère des images et repère du patient. Puis, je présenterai le principe du processus chirurgical assisté par l'image, en décrivant les différentes étapes mises en jeu dans un tel processus. Je présenterai mes contributions : 1) l'introduction du concept de neuronavigation multimodale et multi informationnelle, et 2) l'introduction du concept de virtualité augmentée, en complément aux approches de réalité augmentée.Dans le deuxième chapitre, je présenterai le concept récent de chirurgie guidée par l'information, qui s'appuie sur une formalisation du processus chirurgical et des connaissances associées. Nous verrons que ce processus peut être étudié selon différents angles, chaque angle d'étude correspondant à un objectif applicatif précis. Je présenterai une méthodologie complète permettant supervision et apprentissage par : 1) la prise en compte, dans le processus de chirurgie guidée par l'image multimodale, de certaines connaissances implicites du chirurgien, notamment liées à son expertise chirurgicale, en les rendant explicites, et 2) la génération de connaissances sur la chirurgie.Les deux premiers chapitres démontrent comment il peut être intéressant de faire coopérer images et connaissances. Dans le troisième chapitre, nous proposerons d'appliquer ce concept de coopération entre observations et connaissances au contexte des déformations anatomiques intra opératoires. Nous montrerons la complexité de ce phénomène, et de ses causes, et les limites des méthodes présentées dans la littérature. Nous décrirons succinctement comment ce concept pourra être appliqué dans le cadre d'un projet de recherche qui débute.Dans le quatrième chapitre, j'insisterai sur l'importance de la validation des outils de traitement d'images en chirurgie guidée par l'image. J'introduirai la terminologie et la méthodologie liées à la validation principalement technique des outils de traitement d'images, en soulignant le besoin de standardisation. Je présenterai mes contributions au domaine : la définition d'une méthodologie standardisée pour la validation des méthodes de recalage d'images médicales, basée sur la comparaison avec une référence.Je terminerai, dans le cinquième chapitre, par une ébauche de description des évolutions à court et à long terme de la chirurgie, s'inspirant des réflexions et résultats des chapitres précédents

Conception d'une trousse d'analyse d'opportunités pour l'implantation d'une solution enrichissant les systèmes de GMAO existants

Historiquement la gestion des actifs physiques a été longtemps confondue à la gestion de la maintenance jusqu’à l’apparition en 2004 du recueil des bonnes pratiques en matière de gestion d’actifs physiques promues par le PAS 55. Désormais, une bonne gestion des actifs physiques doit intégrer toutes les autres composantes de l’entreprise dont la maintenance et ce, suivant une vue holistique. En outre, le choix d’une bonne politique de maintenance est capital pour l’optimisation de la performance des actifs physiques. Le défi à relever de nos jours par la fonction maintenance est de surmonter la conception technologique de plus en plus complexe des actifs physiques afin de garantir leur performance optimale et pérennisée. Ces actifs physiques intelligents parfois multi sites, mettent à l’épreuve la maintenance prédictive traditionnelle et les progiciels de GMAO. L’avènement de la maintenance prédictive infonuagique permet de remédier aux limitations de la maintenance prédictive traditionnelle ainsi que celles des progiciels de GMAO. Mieux, cette nouvelle forme de maintenance contemporaine permet aux entreprises d’investir pour améliorer les processus de maintenance plutôt que les opérations de maintenance. Elle impacte de façon notable la gestion des actifs physiques en termes de sécurité, coûts, temps et ressources. Malgré les avantages et les opportunités technico économiques démontrés d’une telle nouvelle forme de maintenance, les entreprises peinent à l’adopter et les concepteurs de solution offrant ce type de maintenance se trouvent confrontés à l’impossibilité de vendre leur produit. Les protagonistes (vendeurs et prospects) semblent moins outillés pour contrer la non-adoption de cette forme de maintenance. Si les concepteurs d’une telle solution novatrice comprennent bien et déploient une trousse d’analyse d’opportunités technicoéconomiques pour éclairer leurs prospects, ces derniers seront probablement convaincus des avantages notables de la maintenance prédictive infonuagique et opteront pour son adoption. Ainsi, les concepteurs de solutions offrant cette nouvelle forme de maintenance pourront mieux promouvoir et vendre leur produit à leurs prospects. La trousse d’outils technicoéconomiques conçue dans ce mémoire représente nos propositions pour répondre à ces hypothèses

Modélisation informatique de structures dynamiques de segments textuels pour l'analyse de corpus

The objective of the thesis is to propose a data-processing model to represent, build and exploit textualstructures. The suggested model relies on a «type/token» form of text representation extended bysystems of lexical and contextual annotations. This model's establishment was carried out in the SATOsoftware -- of which the functionalities and the internal organization are presented. Reference to anumber of works give an account of the development and use of the software in various contexts.The formal assumption of the textual and discursive structures find an ally in the beaconing XMLlanguage and the proposals of the Text Encoding Initiative (TEI). Formally, the structures built on thetextual segments correspond to graphs. In a development driven textual analysis context, these graphsare multiple and partially deployed. Their resolution, within the fastening of the nodes to textualsegments or that of other graphs, is a dynamic process which can be sustained by various dataprocessingmechanisms. Examples drawn from textual linguistics are used to illustrate the principles ofstructural annotation. Prospective considerations for the data-processing establishment of amanagement system of the structural annotation are also exposed.L'objectif de la thèse est de proposer un modèle informatique pour représenter, construire et exploiterdes structures textuelles. Le modèle proposé s'appuie sur une représentation du texte sous la forme d'unplan lexique/occurrences augmenté de systèmes d'annotations lexicales et contextuelles, modèle dontune implantation a été réalisée dans le logiciel SATO dont on présente les fonctionnalités etl'organisation interne. La présentation d'un certain nombre de travaux rendent compte dudéveloppement et de l'utilisation du logiciel dans divers contextes.La prise en charge formelle des structures textuelles et discursives trouve un allié dans le langage debalisage XML et dans les propositions de la Text Encoding Initiative (TEI). Formellement, lesstructures construites sur les segments textuels correspondent à des graphes. Dans le contexte d'uneanalyse textuelle en élaboration, ces graphes sont multiples et partiellement déployés. La résolution deces graphes, au sens du rattachement des noeuds à des segments textuels ou à des noeuds d'autresgraphes, est un processus dynamique qui peut être soutenu par divers mécanismes informatiques. Desexemples tirés de la linguistique textuelle servent à illustrer les principes de l'annotation structurelle.Des considérations prospectives sur une implantation informatique d'un système de gestion del'annotation structurelle sont aussi exposées