Ant Colony Optimization For Multiobjective Buffers Sizing Problems

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Synthèse de réseaux pour des communications multipoint

Le problème de sélection d'arbres -- Le multipoint -- Synthèse de réseaux -- Le multipoint dans Internet -- Le multipoint dans l'ATM -- Trafic Internet multipoint su ATM -- Modélisation du problème de synthèse de réseaux -- Problèmes multipoint pertinents -- Description du modèle -- Synthèse de réseaux -- Algorithmes d'optimisation pour un ensemble d'arbres donné -- Sélection d'arbres pour l'acheminement -- Formulation du problème de sélection d'arbres -- Impact de la sélection d'arbres sur l'acheminement -- Algorithmes de sélection d'arbres -- Acheminement en temps réel -- Autres méthodes d'optimisation de la sélection d'arbres -- Sélection d'arbres pour la synthèse de réseaux -- Critère de sélection d'arbres -- Méthode exacte -- Méthode heuristique -- Variation du trafic -- Dilemme acheminement/dimensionnement -- Unité pratique de l'heuristique de sélection d'arbres -- Autres méthodes d'optimisation de la sélection d'arbres

Proposition d'outils pour l'ordonnacement de la production dans les usines de mécanique automobile

This CIFRE thesis, in partnership with the French car manufacturer PSA Peugeot Citroën, aims to propose innovative solutions of production management applied to components manufacturing plants, and more particularly planning and scheduling policies of production workshops. We provide solutions for the production planning problem with a sizing of resources within a plant producing dampers. We also study the scheduling problem and production leveling problem in engines plants. We propose two different approaches which are tested and compared with real data. We finally propose a tool for decision support that aims to provide a scheduling of engines assembly workshops while respecting the industrial constraints and the production leveling. Our works have been integrated within the PSA Peugeot Citroen information system.Cette thèse CIFRE, en collaboration avec le constructeur automobile français PSA Peugeot Citroën, a pour but de proposer des solutions novatrices de gestion de production appliquée aux usines de mécanique, et plus particulièrement des politiques de planification et d'ordonnancement de la production des ateliers. Nous apportons des solutions pour résoudre la problématique de la planification de la production avec un redimensionnement des ressources au sein de l'usine de mécanique des amortisseurs. Nous étudions également la problématique de l'ordonnancement et du lissage de la production au sein des usines de mécanique des moteurs. Nous proposons deux approches différentes qui sont testées et comparées sur des données réelles. Nous proposons finalement un outil d'aide à la décision qui a pour objectif de fournir un ordonnancement des montages de moteurs tout en respectant les contraintes industrielles et le lissage de la production. Nos travaux ont été intégrés au sein du système d'information de PSA Peugeot Citroën

Analyse et optimisation d'efficacité de réseaux manufacturiers complexes

Les travaux de ce mémoire portent sur l'analyse et la conception optimale de systèmes manufacturiers composés de machines non fiables. Les systèmes considérés peuvent opérer selon une structure réseau d’assemblage/désassemblage. Des stocks tampons sont placés entre les machines pour les découpler les unes des autres. Ces machines peuvent opérer en mode de fonctionnement dégradé. Chaque machine est modélisée comme un système à trois états : fonctionnement nominal, panne totale et mode dégradé. On considère que le mode de fonctionnement dégradé affecte uniquement le taux de production nominal des machines et non la qualité des pièces produites. Afin d’évaluer le taux de production d’un tel réseau manufacturier à machines multi-états (dit complexe), une méthode d’évaluation analytique est tout d’abord explorée. Cette méthode consiste à remplacer chaque machine par une machine équivalente à deux états, puis à appliquer ensuite une des méthodes existantes pour les réseaux avec machines binaires. Après avoir découvert que cette méthode est imprécise même dans le cas simple de deux machines multi-états séparées par un stock, nous avons utilisé une simulation à base du logiciel Simio en vue d’une conception optimale du réseau. Dans cette conception, il est question de faire une sélection conjointe des technologies des machines et des tailles de stocks. L’objectif de l’optimisation est de maximiser le taux de production sous des contraintes de budget. La plupart des travaux existants considèrent le problème d’allocation des stocks tampons pour des lignes séries ou séries-parallèles, en considérant que les technologies des machines sont déjà choisies. L’extension ainsi développée est validée en utilisant différentes instances générées aléatoirement. Pour ce faire, le modèle de simulation développé est couplé à deux méthodes d’optimisation. La première méthode utilise l’outil d'optimisation OptQuest. La seconde méthode est une nouvelle heuristique basée sur un algorithme génétique (AG). Dans chacune des méthodes, l’outil d’optimisation se sert de l’estimation du taux de production effectuée par l’outil de simulation dan #s sa fonction d’objectif. Notre nouvelle méthode (simulation/AG) est comparée à une approche couplant une méthode analytique à un AG dans le cas de machines binaires. Les résultats numériques obtenus illustrent l’efficacité de notre méthode au niveau de la qualité des solutions, au détriment d’un temps de calcul moins performant.This thesis focuses on the analysis and optimal design of manufacturing systems composed of unreliable machinery. The considered systems can operate in an assembly / disassembly structure. Buffer stocks are placed between the machines in order to decouple them from each other. These machines can operate in degraded mode. Each machine is represented as a system with three states: nominal operation, blackout and a degraded mode. We consider that the degraded mode affects only the nominal production rate of machines and not the quality of the parts produced. To assess the rate of production of such a manufacturing system with multi-state machine (called complex), an analytical method is first explored. This method consists on replacing each machine by an equivalent one with two states, and then applying one of the classical methods for networks with binary state machines. After discovering the lack of precision of this method, we used a simulation method based on the software Simio for the optimal design of networks with multi-state machines. In this design, it is about making a joint selection of technologies and buffer sizes between machines. The objective of the optimization is to maximize the rate of production under budget constraints. Most existing works consider the problem of allocating buffer stocks for serial lines or series-parallel when machine technologies are already chosen. Our method is developed and validated using different randomly generated instances. To do this, the developed simulation model is coupled with two optimization methods. The first method uses the OptQuest optimization tool. The second method is a new heuristic based on a genetic algorithm (GA). In each method, the optimizer uses the production rate estimation carried out by the simulation tool in its objective function. Our new method (simulation / GA) is compared to an approach coupling an analytical method to a GA in the case of binary machines. The numerical results illustrate the effectiveness of our method in terms of solution quality at the expense of the less efficient computation time

Conception d'un équilibreur de charge de batterie à base du réseau de micro-convertisseurs

Depuis ces années, le développement de systèmes de stockage d'énergie pour la mobilité électrique avec davantage d'autonomie de durabilité est au cœur des contraintes de développement des véhicules électriques ou hybrides entraînant une émergence de l'utilisation des systèmes de management ainsi que des circuits d'équilibrage. Les travaux de thèse portent sur la conception et la réalisation d'une nouvelle structure d'équilibrage à base du réseau de micro-convertisseurs (R C) utilisant les matrices de connections ainsi que les stratégies de commande appropriées. L'objectif principal est de concevoir un équilibreur actif forcé de haute performance, intégrable à base de technologies d'aujourd'hui et avec une stratégie de contrôle simple à mettre en œuvre. Le mémoire de thèse se structure en quatre chapitres : approche du R C versus l'équilibrage des batteries, conception de la structure et des stratégies d'équilibrage à base du R C, conception et dimensionnement du système de contrôle intégrée, version intégrée de l'équilibreur-perspectives. Les premiers prototypes de l'équilibreur utilisant des composants discrets ont été mis en place afin de valider notre structure ainsi que les solutions de contrôle proposées. La réalisation des versions intégrées en se basant sur l'utilisation les technologies disponible au sein du laboratoire ouvre un avenir promettant pour les systèmes de management de batterie.In recent years, the development of energy storage systems for electric mobility with greater autonomy of sustainability is at the heart of development constraints of electric or hybrid vehicles resulting in the emergence of the use of management systems as well as balancing circuits. The thesis focuses on the design and implementation of a new balancing based network structure of micro-inverters (R C) using matrices connections and appropriate control strategies. The main objective is to design an active balancer forced high performance integrated based technologies of today and a simple control strategy to implement. The thesis is structured in four chapters: R C approach versus balancing batteries, structural design and balancing based strategies R C, design and simulation of control system built, integrated version of the balancer - perspectives. The first prototypes of the balancer using discrete components were developed to validate our structure and control solutions proposed. The realization of integrated based on using the technologies available in the laboratory versions opens a promising future for battery management systems.SAVOIE-SCD - Bib.électronique (730659901) / SudocGRENOBLE1/INP-Bib.électronique (384210012) / SudocGRENOBLE2/3-Bib.électronique (384219901) / SudocSudocFranceF

Etude d'une architecture IP intégrant un lien satellite géostationnaire

Cette thèse aborde les problèmes relatifs à l'intégration des satellites géostationnaires dans les réseaux IP. Une première étape de ce travail consiste en une analyse critique des systèmes utilisant le Digital Video Broadcating pour véhiculer des flux IP. Cette étude souligne les faiblesses des solutions actuelles : tandis que les solutions classiques souffrent de limites inhérentes à la technologie et aux protocoles utilisées, les propositions reposant sur les satellites de nouvelles génération impliquent un système spécifique et à fortes contraintes financières. Ces limites engendrent des difficultés d'interopérabilité, témoignant de la nécessité d'une démarche plus globale qui viserait à dessiner une architecture plus large qui ne reposerait pas sur des contraintes techniques. La thèse propose alors de suivre cette démarche, et de concevoir une architecture pour intégrer ces différentes solutions dans un seul système et pouvoir supporter des services porteurs comme l'accès Internet, la vidéo à la demande et l'interconnexion de réseaux privés. Au coeur de cette architecture se trouve la notion de charge utile hybride, c'est-à-dire intégrant une partie transparente traditionnelle et une partie régénérative utilisant une intelligence embarquée plus ou moins évoluée. Ses objectifs sont alors d'assurer l'intégration de services porteurs sur satellite, d'offrir une transition entre les systèmes transparents et les satellites de nouvelle génération, et enfin de s'adapter aux évolutions protocolaires. Dans ce contexte, cette proposition est décrite à plusieurs niveaux, en insistant sur le lien entre le niveau réseau et la couche liaison. Cette description implique des choix technologiques témoignant des solutions actuelles, mais reste ouverte aux technologies à venir par son intégration d'IP comme un élément fédérateur. Enfin l'analyse du système hybride permet de légitimer les services choisis, et de souligner sa flexibilité offerte par la coexistence de ces deux modes et la possibilité de choisir pour chaque type de trafic celui qui permet les meilleurs performances. ABSTRACT : This thesis studies issues related to the integration of geostationary satellites in IP networks. A first part of this work presents an analysis of today and future DVB systems for IP support. The limits of standard solutions are underlined. However new technologies and protocols adaptations allow satellite systems to be more compliant to IP services, but at several costs: high complexity and specificity. As there is a real need of a global solution, an architecture based on two different payloads (a transparent one and an on-board-processing) in a same system is proposed for service integration. This solution, called a hybrid system, is defined according to different service needs. It proposes to undertake the transition between today systems and next generation satellites, as to integrate different services and protocols. The study describes such a solution, underlining that the technologic choices have been made according to today solutions, and may be changed in future days. Eventually this architecture is evaluated. The analysis of the system overhead for IP support shows that the architecture proposes a light way to manage IP streams and hybrid mode. The study of service integration concludes on the flexibility of managing two modes for different traffic streams, allowing the best performances for each one

Optimisation de réseaux mobiles hybrides satellite-terrestres

Le monde des communications par satellite est dominé par les systèmes de diffusion de la télévision. Cependant, des satellites de communication offrent aussi des services de téléphonie et de données. Ils sont regroupés dans les familles des systèmes fixes et mobiles et ciblent des marchés de niche. Dans cette thèse, nous avons la volonté d étendre les scénarios d utilisation de ces systèmes. Notre vision nous dicte que leur développement est lié à l utilisation de réseaux hybrides mobiles satellite-terrestre. En effet, une utilisation complémentaire des deux segments permet de s affranchir d une concurrence trop féroce des réseaux de télécommunications terrestres. Pour cela, nous optons pour deux applications qui nous paraissent prometteuses : un réseau mobile LTE (Long Term Evolution) avec des stations de base qui possèdent un backhaul satellite et un réseau MANET (Mobile Ad-hoc NETwork) qui s interconnecte à des réseaux extérieurs grâce à des liaisons satellite. Nous soulevons l un des problèmes les plus contraignants du réseau mobile LTE avec des backhauls satellite : la gestion de la mobilité. L analyse du standard nous a conduits à conclure quant à la nécessité d optimiser les procédures du handover. Ceux qui nécessitent des modifications surviennent entre des stations de base qui n utilisent pas le même backhaul satellite et entre une station de base avec un backhaul satellite vers une avec un backhaul terrestre. Deux points nous ont semblé importants : la phase de préparation et le mécanisme qui permet d éviter les pertes. Nous proposons donc une nouvelle phase de préparation qui prend en compte le retard induit par la liaison satellite ainsi qu une phase de préparation à double décision combinée avec une préparation de multiples stations de base. Nous tentons ainsi de maximiser les chances de réaliser un handover avec succès. Puis, nous avons imaginé un mécanisme qui permet à la fois d éviter les pertes lors de l exécution du handover et de sauvegarder les précieuses ressources du satellite. Les réseaux MANET associés à des liaisons satellite offrent des caractéristiques très intéressantes pour les communications d urgence, telles que l indépendance vis-à-vis des infrastructures terrestres susceptibles d être endommagées par des catastrophes ainsi qu un déploiement rapide pour une intervention sur le théâtre des opérations. Nous avons souhaité améliorer l un des points cruciaux dans le cadre d une hybridation : la sélection de la passerelle satellite. Nous avons donc développé un mécanisme qui prend en compte la charge sur les passerelles satellite ainsi que le phénomène d oscillation de passerelle souvent négligé dans la littérature. Ces optimisations ont pour but de favoriser le développement de réseaux hybrides satellite terrestres en améliorant les performances de ces réseaux. L avenir nous semble prometteur quant à l utilisation de la technologie LTE avec un backhaul satellite pour lequel nous avons proposé une nouvelle gestion de la mobilité qui est primordiale pour son développement.Satellite communications are leaded by television broadcasting. Yet, fixed and mobile satellite systems provide voice services as well as IP-based applications. In this thesis, we try to develop user scenarios in order to extend their targeted market. Our vision to reach this objective consists to use hybrid satellite and terrestrial mobile networks. This network design avoids a competition between both segments in which a satellite success is difficult to imagine. Furthermore, hybrid networks may draw benefits from both segments. Two promising scenarios have been selected. The first one consists in a mobile LTE network (Long Term Evolution) with base stations backhauled by satellite links whereas the second scenario is composed of a Mobile Ad-hoc Network (MANET) connected to external networks thanks to satellite systems. One of the main problems in the hybrid LTE scenario is caused by mobility procedures. As a consequence of the standard analysis, we have decided to optimize the mobility management in two cases: a handover between two base stations for which the backhaul is provided by two different satellite terminals and a handover from a base station with a satellite backhaul to one with a terrestrial backhaul. Two procedures have drawn our attention: the preparation phase and the loss avoidance mechanism during the execution phase. First of all, we design a new procedure for the preparation which takes into account the delay induced by the satellite link. This new phase is based on a twofold decision preparation associated with multiple preparations. This solution leads to an increase of handover success. The second optimization aims to avoid losses during the execution phase and, at the same time, save satellite resources. MANET and satellite hybridization leads to very interesting characteristics for public safety communications. Indeed, these networks are independent of terrestrial infrastructures that can be impaired or destroyed. Furthermore, they can be rapidly deployed in the theater of operation. Gateway selection is a crucial problem linked to hybrid MANET. Therefore, we have focused our work on this mechanism taking into account the measured load on the satellite links as well as an oftenneglected phenomenon, the gateway flapping. These optimizations tend to promote hybrid satellite and terrestrial networks improving their performance. A promising future is foreseen for the hybrid LTE technology and we have proposed a solution to a problem that may be very detrimental to its deployment.TOULOUSE-INP (315552154) / SudocSudocFranceF

Optimisation de réseaux mobiles hybrides satellite-terrestres

Le monde des communications par satellite est dominé par les systèmes de diffusion de la télévision. Cependant, des satellites de communication offrent aussi des services de téléphonie et de données. Ils sont regroupés dans les familles des systèmes fixes et mobiles et ciblent des marchés de niche. Dans cette thèse, nous avons la volonté d’étendre les scénarios d’utilisation de ces systèmes. Notre vision nous dicte que leur développement est lié à l’utilisation de réseaux hybrides mobiles satellite-terrestre. En effet, une utilisation complémentaire des deux segments permet de s’affranchir d’une concurrence trop féroce des réseaux de télécommunications terrestres. Pour cela, nous optons pour deux applications qui nous paraissent prometteuses : un réseau mobile LTE (Long Term Evolution) avec des stations de base qui possèdent un backhaul satellite et un réseau MANET (Mobile Ad-hoc NETwork) qui s’interconnecte à des réseaux extérieurs grâce à des liaisons satellite. Nous soulevons l’un des problèmes les plus contraignants du réseau mobile LTE avec des backhauls satellite : la gestion de la mobilité. L’analyse du standard nous a conduits à conclure quant à la nécessité d’optimiser les procédures du handover. Ceux qui nécessitent des modifications surviennent entre des stations de base qui n’utilisent pas le même backhaul satellite et entre une station de base avec un backhaul satellite vers une avec un backhaul terrestre. Deux points nous ont semblé importants : la phase de préparation et le mécanisme qui permet d’éviter les pertes. Nous proposons donc une nouvelle phase de préparation qui prend en compte le retard induit par la liaison satellite ainsi qu’une phase de préparation à double décision combinée avec une préparation de multiples stations de base. Nous tentons ainsi de maximiser les chances de réaliser un handover avec succès. Puis, nous avons imaginé un mécanisme qui permet à la fois d’éviter les pertes lors de l’exécution du handover et de sauvegarder les précieuses ressources du satellite. Les réseaux MANET associés à des liaisons satellite offrent des caractéristiques très intéressantes pour les communications d’urgence, telles que l’indépendance vis-à-vis des infrastructures terrestres susceptibles d’être endommagées par des catastrophes ainsi qu’un déploiement rapide pour une intervention sur le théâtre des opérations. Nous avons souhaité améliorer l’un des points cruciaux dans le cadre d’une hybridation : la sélection de la passerelle satellite. Nous avons donc développé un mécanisme qui prend en compte la charge sur les passerelles satellite ainsi que le phénomène d’oscillation de passerelle souvent négligé dans la littérature. Ces optimisations ont pour but de favoriser le développement de réseaux hybrides satellite terrestres en améliorant les performances de ces réseaux. L’avenir nous semble prometteur quant à l’utilisation de la technologie LTE avec un backhaul satellite pour lequel nous avons proposé une nouvelle gestion de la mobilité qui est primordiale pour son développement. ABSTRACT : Satellite communications are leaded by television broadcasting. Yet, fixed and mobile satellite systems provide voice services as well as IP-based applications. In this thesis, we try to develop user scenarios in order to extend their targeted market. Our vision to reach this objective consists to use hybrid satellite and terrestrial mobile networks. This network design avoids a competition between both segments in which a satellite success is difficult to imagine. Furthermore, hybrid networks may draw benefits from both segments. Two promising scenarios have been selected. The first one consists in a mobile LTE network (Long Term Evolution) with base stations backhauled by satellite links whereas the second scenario is composed of a Mobile Ad-hoc Network (MANET) connected to external networks thanks to satellite systems. One of the main problems in the hybrid LTE scenario is caused by mobility procedures. As a consequence of the standard analysis, we have decided to optimize the mobility management in two cases: a handover between two base stations for which the backhaul is provided by two different satellite terminals and a handover from a base station with a satellite backhaul to one with a terrestrial backhaul. Two procedures have drawn our attention: the preparation phase and the loss avoidance mechanism during the execution phase. First of all, we design a new procedure for the preparation which takes into account the delay induced by the satellite link. This new phase is based on a twofold decision preparation associated with multiple preparations. This solution leads to an increase of handover success. The second optimization aims to avoid losses during the execution phase and, at the same time, save satellite resources. MANET and satellite hybridization leads to very interesting characteristics for public safety communications. Indeed, these networks are independent of terrestrial infrastructures that can be impaired or destroyed. Furthermore, they can be rapidly deployed in the theater of operation. Gateway selection is a crucial problem linked to hybrid MANET. Therefore, we have focused our work on this mechanism taking into account the measured load on the satellite links as well as an oftenneglected phenomenon, the gateway flapping. These optimizations tend to promote hybrid satellite and terrestrial networks improving their performance. A promising future is foreseen for the hybrid LTE technology and we have proposed a solution to a problem that may be very detrimental to its deployment

Modélisation comportementale d'un réseau sur puce basé sur des interconnexions RF.

The development of multiprocessor systems integrated on chip (MPSoC) respondsto the growing need for intensive computation systems. However, the evolutionof their performances is hampered by their communication networks on chip(NoC) due to their energy consumption and delay. It is in this context that the wired RF network on chip (RFNoC) was emerged. In order to better manage and optimize the design of an RFNoC, it is necessary to develop a simulation platform adressing both analog and digital circuits.First, a time domaine simulation of an RFNoC with components whose modelsare ideal is used to optimize the allocation of the available spectrum resources. Where appropriate, we provide solutions to improve the quality of transmitted signal. Secondly, we have developed, in VHDL-AMS, behavioral and accurate models of all RFNoC components. The models of the low noise amplifier (LNA) and the mixer take into account the parameters for the amplification, nonlinearities, noise and bandwidth. The model of the local oscillator considers the conventional parameters, including its phase noise. Concerning the transmission line, an accurate frequency model, including the skin effect is adapted for time domaine simulations. Then, the impact of component parameters on RFNoC performances is evaluatedto anticipate constraints of the RFNoC design.Le développement des systèmes multiprocesseurs intégrés sur puce (MPSoC) répond au besoin grandissant des architectures de calcul intensif. En revanche, l'évolution de leurs performances est entravée par leurs réseaux de communication sur puce (NoC) à cause de leur consommation d'énergie ainsi que du retard. C'est dans ce contexte que les NoC à base d'interconnexions RF et filaires (RFNoC) ont émergé. Afin de gérer au mieux et d'optimiser la conception d'un RFNoC, il est indispensable de développer une plateforme de simulation intégrant à la fois des circuits analogiques et numériques.Dans un premier temps, la simulation temporelle d'un RFNoC avec des composants dont les modèles sont idéaux est utilisée pour optimiser l'allocation des ressources spectrales disponibles. Le cas échéant, nous proposons des solutions pour améliorer la qualité de signal transmis. Dans un deuxième temps, nous avons développé en VHDL-AMS des modèles comportementaux et précis de chacun des composants du RFNoC. Les modèles de l'amplificateur faible bruit (LNA) et du mélangeur, prennent en compte les paramètres concernant, l'amplification, les non-linéarités, le bruit et la bande passante. Le modèle de l'oscillateur local considère les paramètresconventionnels, notamment le bruit de phase. Quant à la ligne de transmission, un modèle fréquentiel précis, incluant l'effet de peau est adapté pour les simulations temporelles. Ensuite, l'impact des paramètres des composants sur les performances du RFNoC est évalué afin d'anticiper les contraintes qui s'imposeront lors de la conception du RFNoC