Modélisation des connaissances normatives en vue l'évaluation de la recyclabilité d'un produit en conception : des normes aux contraintes

Un des principes de l'ingénierie concourante consiste à prendre en compte des contraintes liées à des étapes aval du cycle de vie d'un produit. Une meilleure prise en compte de ces exigences peut être obtenue par la mise à disposition d'outils d'aide à la décision permettant de vérifier rapidement la satisfaction des contraintes sur l'état actuel de description du produit. L'intégration des contraintes environnementales lors de la conception d'un produit est un excellent exemple de cette problématique, car représentative du problème général de la modélisation des connaissances, puis de leur interprétation au sein d'un système informatisé. En effet, les critères que le produit doit satisfaire sont contenus dans des normes et standards rédigés en langage naturel ; ces derniers peuvent être parfois ambigus, donc difficiles à interpréter, aussi bien par un humain que par un logiciel. Dans cette thèse, notre travail vise à proposer puis valider une démarche de traduction des connaissances normatives sous une forme exploitable pour l'évaluation de la recyclabilité d'un produit lors de sa conception. Nous proposons tout d'abord de définir un modèle « étendu » de produit à partir de l'analyse d'un échantillon représentatif d'éco-labels ; ces derniers étant considérés comme corpus de connaissances contenant des règles permettant d'évaluer la recyclabilité. Un langage de modélisation à base d'ontologies est pour cela utilisé afin de faciliter le passage du langage naturel à un modèle semi-formel. Il s'agit ensuite de propager les contraintes de recyclabilité extraites du corpus considéré dans la nomenclature du produit ; celle-ci étant choisie comme cadre de définition des paramètres de la recyclabilité. La démarche proposée est alors validée à partir d'un algorithme basé sur des techniques de CSP, tandis qu'une implémentation à l'aide du langage objet CLAIRE est décrite

Analyse des connaissances mises en œuvre dans l’aide à la décision en maintenance d'hélicoptères

Ce rapport traite d'une étude réalisée dans le cadre du projet de recherche HELIMaintenance. L'objectif du projet HELIMaintenance est d'optimiser la maintenance des hélicoptères en réduisant les coûts de maintenance. Le but de ce projet de concevoir un Système Logistique Intégré capable d'analyser les données critiques de pièces en vol et de piloter l'activité de l'atelier de maintenance afin de réduire l'inactivité de l'hélicoptère. Dans le cadre de ce projet, l'un des workpackages vise à proposer des approches et des outils d'aide à décision pour la maintenance d'hélicoptères en vue d'améliorer la qualité et les performances de ce processus. L'axe principal de recherche s'appuie sur la gestion des connaissances, le retour d'expérience, les problèmes de satisfaction de contraintes et les différentes façons d'associer ces méthodes. En raison de l'avancement du projet, notre travail vise à identifier certains cas de maintenance typiques que nous pourrions assister par des outils d'aide à la décision en vue d'atteindre les objectifs du workpackage. Afin de réaliser ce projet, nous avons commencé par faire un état de l'art autour des axes de recherche. Ensuite, nous avons informés les partenaires industriels aux approches d'aide à la décision utilisables et nous avons modélisé le processus de maintenance d'hélicoptères avec le formalisme de modélisation de processus BPMN (Business Process Modeling Notation). Enfin, nous avons proposé quelques outils d'aide à la décision qui pourraient être développés pour continuer ce projet

Logique floue Appliquée à la gestion à long terme des ressources en eau

Dans le contexte de la rareté des ressources en eau, une approche globale de la gestion à long terme d'un système de stockage/transfert/distribution d'eau est proposée. L'objectif principal de la gestion d'un tel type de système est de gérer les réserves et les délestages de manière à minimiser les écarts entre offre et demande, ceci à partir d'une prédiction de la demande et des apports.Ainsi, on propose une approche à horizon glissant et surtout une procédure d'adaptation des pondérations du critère fondée sur la logique floue. Cette notion d'adaptation du critère parait tout à fait judicieuse quand on connaît la difficulté de définir les pondérations de tels problèmes d'optimisation et son influence sur la pertinence de la solution obtenue. On vérifie ici l'apport essentiel de la logique floue qui permet d'appréhender finement les enjeux en présence dans la gestion de long terme du système stockage/transfert/distribution d'eau. Le problème de gestion à long terme est résolu par une heuristique améliorée utilisant la programmation linéaire et la programmation dynamique pour réduire les effets de la discrétisation spatiale qui est si limitative dans ce contexte.L'approche de gestion proposée est effectivement appliquée à un cas d'étude qui permet de mettre en évidence sa relative simplicité de mise en œuvre.Since the origins of history, irrigation of agricultural lands has been reported to be an activity of great concern for many human societies. At the beginning, natural irrigation systems such as the Nile River flowing through the sands of Egypt have provided to neighbouring populations some amenities in their hard life. However irregular cycles of floods and droughts were a serious impediment to permanent settlements and to a continuous improvement of life conditions. Consequently human ingenuity has been continuously challenged by the development of new ways and means to master water resource system (WRS).During the last century, improved civil engineering techniques and the development of digital control systems and techniques have dramatically increased the power of human societies over their water resources. However many problems, which received some attention in the past, now require new approaches, given the steady increase in water demand and the introduction of environmental conservation considerations. Today, intelligent systems techniques appear to be able to give some insight in this direction by improving the efficiency of the different decision steps involved in the management and control of such systems. This paper focuses on the problem of the long-term management of a water resource system composed of a network of dams and river reaches. This system is viewed as a hybrid dynamic system, called here a storage/transfer/distribution system. The main long-term management objective of such a system is to manage reserves and releases so as to minimise the deficit between supply and demand by taking into account predictions of demand and contributions.Thus, in the present context of water resource scarcity, a complete approach for long-term management of a storage/transfer/distribution system is proposed. To take into account major uncertainties related to the operations of this kind of system, a sliding horizon approach (it consists of readjusting each week the release plan over the whole coming year, according to the present reserves, the most recent long-term demand estimation and the programmed release for the next week). In addition, an adaptation procedure of weighting parameters of the minimisation criterion based on fuzzy logic is implemented. The definition of an optimisation objective function is in this case a very intricate question since it involves competition, uncertainty and geographical dispersion. However, it is crucial to guarantee the quality of long-term management. This is why Fuzzy Logic is used as a particularly appropriate means to refine on-line the formulation of the objective function of the recurrent optimisation problem. Fuzzy Logic is also shown to be very useful in defining what is at stake in the long-term management. This criterion adaptation concept seems judicious, in view of the difficulty of defining the weighting parameters of such optimisation problems and their influence on the relevant solution obtained.The long-term management problem is solved with improved heuristics using linear programming and dynamic programming in order to reduce the effects of spatial discretisation, which is so restrictive in this context. The suggested approach is applied to a case study, which highlights its relative simplicity of implementation

Développement d'une approche floue multicritères pour une planification intégrée couplant la gestion de la performance et du risque

Le présent travail s’intéresse à la prise en compte de l’incertitude et du risque pour l’optimisation de la planification de production au niveau tactique d’une entreprise multi-sites d’une chaîne logistique. La méthode proposée permet d’assurer une planification des opérations de production et d’approvisionnement tout en intégrant au sein de son processus décisionnel un mécanisme de gestion de risque, en présence de diverses sources d’incertitude et d’ambigüité. Pour cela, une «bibliothèque» de critères structurés en deux classes indépendantes : critères de performance et critères de risque a été proposée, dans laquelle le décideur peut sélectionner ceux qui sont en cohérence avec ses préférences et sa stratégie de planification. La méthode doit chercher le bon compromis entre les performances et les risques prédéfinis par le décideur. Pour cela, nous nous somme dirigés dans un premier temps sur le développement d’une approche d’aide à la décision multicritères floue couplant un modèle analytique et la méthode TOPSIS floue. Cette approche consiste à générer un éventail de plans réalisables, caractérisés par leur performance et leur résistance aux risques. Le décideur peut alors choisir le plan qui reflète le compromis le plus adapté à sa stratégie de décision. Une deuxième approche d’optimisation multi-objectifs floue a été proposée dans un deuxième temps pour faire face à des problèmes de planification de grande taille au sein des chaînes logistiques opérant dans un environnement dynamique et incertain. Cette approche combine la méthode TOPSIS Floue, la programmation multi-objectifs possibiliste et la méthode du Goal Programming. L’objectif est de déterminer un plan jugé de bon compromis vis-à- vis des préférences du décideur par rapport aux objectifs de performance et de résistance aux risques. L’instanciation des deux approches proposées sur un exemple numérique a montré leur applicabilité et leur efficacité pour faire face à des problèmes de planification des chaînes logistiques utilisant des données incertaines et des préférences subjectives. Les expérimentations des deux approches permettant de tirer un ensemble d’enseignements utiles

Optimisation par colonie de fourmis pour la configuration

National audienceUne des difficultés inhérentes à la recherche énumérative est l'explosion combinatoire. Parmi les algorithmes incomplets qui tentent de résoudre ce problème, l'optimisation par colonie de fourmis (ACO - Ant Colony Optmisation), qui combine des méthodes aléatoires et heuristiques avec l'apprentissage par renforcement, a prouvé son efficacité sur de nombreux problèmes de satisfaction de contraintes (CSP). Cet article présente une application d'un algorithme basé sur ACO pour la configuration, ce qui à notre connaissance n'avait pas encore été étudié. Nous décrivons comment la nature des problèmes non-bornés de configuration influe sur l'approche ACO, notamment à cause de la présence de variables ensemblistes et de domaines ouverts. Nous proposons un algorithme et un modèle phéromonal original permettant de traiter ces difficultés. Nous montrons également l'utilisation de l'optimisation par essaim de particules (PSO) pour converger vers des ensembles de paramètres optimaux. Enfin, nous fournissons des résultats expérimentaux, à la fois pour des instances aléatoires et pour le problème d'optimisation des racks

Approche à contraintes pour la sélection de Covering Array

Aujourd'hui, les éditeurs logiciels ne conçoivent, développent et ne maintiennent plus leur offre logicielle avec comme cible un client unique. Au contraire, les offres logicielles sont conçues pour cibler plusieurs entités. Par conséquent, ces applications doivent s'intégrer dans des environnements différents et s'adapter aux besoins des clients. Ainsi, les produits logiciels développés ne sont plus des programmes uniques, mais des familles de produits. Les systèmes configurables facilitent la création de ces familles de produits. Grâce à eux il est possible de créer un produit logiciel en sélectionnant les fonctionnalités qui seront intégrées. Cependant, la validation de ces systèmes est une tâche complexe. Un système configurable peut générer plusieurs millions de configurations possibles. Il ne s'agit donc plus de valider un seul et unique produit, mais un ensemble de produits. Cet important nombre de configurations est un problème pour les personneschargées de la validation. Nous proposons trois contributions qui visent à mieux répondre aux problématiques liées à la variabilité lors des projets de test: une présentation détaillée de deux projets de test industriels faisant face à des problématiques de variabilité issus de deux entreprises : Cisco et Orange; une méthode originale basée sur les techniques de programmation par contraintes pour extraire des configurations de test qui respectent le critère Pairwise à partir d'un modèle explicite de la variabilité; une comparaison de cette approche par rapport aux techniques de l'état de l'art et une étude de l'application de cette technique de test sur deux projets de tests industriels.Nowadays, software companies develop and maintain their software for several clients. Consequently, these applications have to be integrated in heterogenous context and adapt to the user requriements. All these products are sharing commonalities but also differ in certain point due to business specific constraints. Configurable systems facilitate the creation of these product families. With them it is possible to create a software product by selecting the features that will be integrated, thus, the creation of a product is greatly simplified. However, the validation of these systems is a complex task. A configurable system can generate millions of possible configurations. Thus, validation process doesn't consist in validating a single product but in validating a set of products. This large number of configurations is a problem for those responsible of the validation. In this thesis we propose three contributions that aim to solve issues raised by variability during test projects : A detailled presentation of two industrial test projects coping tat variaibility issues; an original methodology based on constraint programming techniques to select test configurations that respect pairwise criteria from a feature model; an exhaustive comparison of this approach with the existing approches and a detailled study of the application of a such techniques on the two industrials projects.RENNES1-Bibl. électronique (352382106) / SudocSudocFranceF

Programmation par contraintes sur les flux de données

We study the generalization of constraint programming on variables finite domains with variable flow. On the one hand, the flow of concepts, infinite sequences and infinite words have been the subject of numerous studies, and a goal is to achieve a state of the art covering language theory, classical and temporal logics as well as many related formalisms. The reconciliation performed with temporal logics is a first step towards unification formalisms on flows and temporal logics being themselves many, we establish a classification of these will allow the extrapolation of contributions to other contexts. The second objective is to identify the elements of these formalisms that allow the processing of satisfaction problems with the techniques of constraint programming on finite domain variables. Compared to the expressiveness of temporal logic, that of our formalism is more limited. This is due to the fact that constraint programming allows only the conjunction of constraints and requires integrating the disjunction in the notion of constraint propagator. Our formalism allows a gain in conciseness and reuse of the concept of propagator. The issue of generalization to more expressive logics is left open.Nous étudions la généralisation de la programmation par contraintes sur les variables à domaines finis aux variables flux. D'une part, les concepts de flux, de séquences infinies et de mots infinis ont fait l'objet de nombreux travaux, et un objectif consiste à réaliser un état de l'art qui couvre la théorie des langages, les logiques classiques et temporelles, ainsi que les nombreux formalismes apparentés. Le rapprochement effectué avec les logiques temporelles est un premier pas vers l'unification des formalismes sur les flux, et les logiques temporelles étant elles-même nombreuses, nous établissons une classification de celles-ci qui permettra l'extrapolation des contributions à d'autres contextes. Le second objectif consiste à identifier les éléments de ces formalismes qui permettent le traitement des problèmes de satisfaction avec les techniques de la programmation par contraintes sur les variables à domaines finis. Comparée à l'expressivité des logiques temporelles, celle de notre formalisme est plus limitée. Ceci est dû au fait que la programmation par contraintes ne permet que la conjonction de contraintes, et impose d'intégrer la disjonction dans la notion de propagateur de contraintes. Notre formalisme permet un gain en concision et la réutilisation de la notion de propagateur. La question de la généralisation à des logiques plus expressives est laissée ouverte

Ordonnancement pour processeurs à parallélisme d'instructions en utilisant des techniques de recherche de motifs

Dans le but de satisfaire les différentes contraintes matérielles, une exploration architecturale peut permettre de définir les paramètres optimaux d'un processeur VLIW (Very Long Instruction Word) pour une application donnée tels que le nombre d'unités fonctionnelles, le nombre de registres, etc. Les paramètres du processeur sont ajustés en fonction du niveau de parallélisme d'instructions de l'application. De la même manière, l'utilisation de jeux d'instructions spécifiques à une application est adaptée à une utilisation au sein des systèmes embarqués qui sont, dans la majeure partie des cas, dédiés à un traitement spécifique. Toutes ces spécialisations permettent d'améliorer efficacement le rapport entre performance, surface et consommation. Ce rapport présente un nouvel outil dont le but est de définir les paramètres optimaux d'un processeur de type VLIW pour une application donnée en termes de dimensionnement, d'organisation et de spécialisation de son jeu d'instructions. Cet outil repose sur la modélisation des problèmes à résoudre en utilisant la programmation par contraintes et exploite la technique de couverture de graphe à l'aide de motifs de calculs. Différentes structures de processeurs pourront alors être comparées en termes de performance et de complexité matérielle

Formalisation et exploitation de connaissances et d’expériences pour l’aide à la décision dans les processus d’ingénierie système

Ce manuscrit d’habilitation à diriger des recherche synthétise mon activité professionnelle en enseignement et en recherche depuis l’obtention de mon poste de maître de conférences en 2001. Après l’obtention de mon diplôme de doctorat, préparé au Laboratoire Génie de Production (LGP) entre 1997 et 2000 sous la direction de Bernard Grabot, j’ai obtenu mon poste de maître de conférences à l’Université de Bretagne Sud à Lorient (UBS). Durant une période de trois années dans cette université et au Laboratoire d’Electronique des Systèmes Temps Réels (LESTER devenu LAB-STICC par la suite), j’ai pu développer des activités de recherche dans le domaine de la conception et de la reconfiguration des systèmes automatisés de type Systèmes Transitiques. Suite à ma mutation à l’Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tarbes en 2004, j’ai poursuivi mes activités de recherche au Laboratoire Génie de Production (LGP) en lien avec le développement d’outils d’aide ‘a la décision dans les processus d’ingénierie système basés sur l’exploitation de connaissances et d’expériences. En enseignement, depuis 2001, mes activités sont partagées entre le génie industriel et l’informatique. Ce document est structuré en deux parties : 1. la première partie permet d’exposer, dans mon Curriculum Vitae détaillé, un bilan de mes activités d’enseignant-chercheur. Mon parcours professionnel, mes activités d’enseignement et un bilan de mes activités de recherche sont exposés de manière synthétique. Dans un premier temps, les enseignements dont j’ai eu la responsabilité (conception et ou réalisation) ainsi que les documents pédagogiques produits et les volumes horaires sont exposés. Ensuite, les encadrements de chercheurs (doctorants, masters et post-doctorat), les projets institutionnels (FUI et ANR) dans lesquels j’ai pris des responsabilités, les partenariats avec des entreprises dans le cadre de contrats CIFRE, mes activités d’animation de la recherche au niveau national et international font partie de ce bilan. Cette section se termine par la liste exhaustive de mes publications et communications (section 3.5) réalisées depuis le début de mon activité de chercheur, en 1997, 2. la seconde partie synthétise mes activités de recherche réalisées depuis 2001. Cette seconde partie est présentée selon 6 chapitres. Le chapitre 1 permet d’exposer la problématique globale de mes travaux de recherche. Elle est orientée par un modèle à trois niveaux (Processus, Outils, Expériences / Connaissances) et étayée par un premier niveau d’étude bibliographique. Le niveau de détail choisi permet de comprendre cette problématique dans sa globalité. Les processus ciblés, les outils développés, les connaissances exploitées sont présentés au regard de la littérature dans les différents domaines. Les chapitres 2 à 5 fournissent quant à eux un niveau de détail plus fin. Ils permettent de présenter les problématiques de manière affinée, les développements réalisés et les contributions scientifiques majeures. L’objectif est de fournir des éléments qui soient utiles à la compréhension de mon activité de recherche mais, également, d’en favoriser l’exploitation ultérieure. Enfin, dans le chapitre 6, la conclusion permet de prendre le recul nécessaire au travaux réalisés et de proposer mon projet de recherche pour les années à venir

Extraction et modélisation de connaissances : Application à la conception de procédés

L'activité de conception est un processus complexe et décisif dans le cycle de vie des produits et des procédés de fabrication. Dans le contexte actuel, les chercheurs et ingénieurs de conception notent une nette augmentation de la complexité des produits et procédés, pour satisfaire au mieux l’ensemble des exigences croissantes provenant de l’ensemble des acteurs du cycle de vie (industriels et utilisateurs) mais aussi du monde normatif. La gestion des connaissances et de l’expertise métier est un atout important pour rendre plus efficace et accélérer ce processus. Les recherches actuelles sur la gestion des connaissances font émerger des méthodes et outils performants pour identifier, formaliser, exploiter et diffuser la connaissance et les expériences issues de conceptions passées en vue de produire rapidement de nouvelles solutions. Parmi les approches existantes le Raisonnement à Partir de Cas (RàPC) et la Programmation Par Contraintes (PPC) correspondent aux besoins identifiés en Génie des Procédés. A partir de l’analyse de ces deux approches, ce travail propose un couplage du RàPC et de la PPC afin de fournir un cadre méthodologique et un outil logiciel pour une aide à la conception. Le RàPC permet de capitaliser et de remémorer les expériences passées. Toutefois, la modification de la solution passée pour répondre aux exigences du nouveau problème nécessite l’ajout de nouvelles connaissances aussi appelées connaissances d’adaptation. La PPC, quant à elle, offre justement un cadre approprié pour modéliser et gérer la connaissance permettant l’obtention d’une solution à un problème mais aussi ces connaissances d’adaptation. Outre la formalisation des connaissances d’adaptation, une des difficultés réside dans l’acquisition de ces connaissances. Dans l’approche proposée, le cycle traditionnel du RàPC a été modifié de façon à créer une boucle d’interaction avec l’utilisateur. Lorsqu’un échec d’adaptation se produit, cette boucle est activée et l’expert est sollicité pour apporter les modifications nécessaires à l’obtention d’une solution appropriée. Cette correction est l’occasion d’acquérir en ligne cette nouvelle connaissance, qui sera par la suite mise à jour et ajoutée dans le système. Un cas d’étude sur la conception d’une opération unitaire de génie des procédés permet d’illustrer l’approche. ABSTRACT : Design is a complex and crucial process within the lifecycle of products and production processes. In the current context, design engineers and researchers notice an increasing in complexity of products and processes, in order to meet all the requirements coming from all the participants(manufacturers and users alike) in the life cycle and in the normative world as well. Knowledge management is an important asset to accelerate this process and improve its efficiency. Current research on knowledge management is producing new methods and tools to identify, formalize, exploit and disseminate knowledge from past designs experiences to produce new solutions rapidly. Among existing approaches, Case-Based Reasoning (CBR) and Constraint Programming (CP) are suited to needs identified in Process Engineering. Based on the analysis of these two approaches, this work proposes a coupling of CBR and the CP to provide a methodological framework and a software tool to assist design. The CBR allows to capitalize and retrieve past experiences. However, transforming the past solution to fit the new problem requirements needs the addition of new knowledge also known as Adaptation Knowledge. CP, meanwhile, offers an appropriate framework to model and manage knowledge required to obtain an appropriate solution to a problem, but also the adaptation knowledge. In addition to the formalization of adaptation knowledge, one of the remaining major difficulties lies in knowledge acquisition. In the proposed approach, the traditional CBR cycle has been modified to create a user interaction loop. When an adaptation failure occurs, this loop is activated and the expert is asked to make the necessary changes to achieve an appropriate solution. This correction is an opportunity to acquire this new knowledge online, which will be subsequently updated and added into the system. A case study on the design of a unit operation of Process Engineering is used to illustrate the approac