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Université de Franche-Comté, Université de Technologie Belfort Montbéliard (UTBM), Institut National de Recherche sur les Transports et leur Sécurité ; Université Henri Poincaré .
/ 07-12-2007
Blunier Benjamin
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L'amélioration, l'avenir et la commercialisation des piies à combustible (PàC) reposent en grande partie sur l'optimisation et la conception du système de gestion de l'air et en particulier sur le système de compression. La première partie du travail a consisté en une recherche approfondie sur les PàC, la gestion de l'air et sur les compresseurs. Cette recherche a montré que dans une première phase, deux types de compresseurs sont à privilégier : les compresseurs centrifuges et à spirales (scroll). Une modélisation analytique de ce dernier a été réalisée. Le modèle étant analytique, il permettra par le moyen d'une optimisation sous contrainte d'obtenir différentes géométries qui seront adaptées aux objectifs visés. Un banc de test automatisé a été réalisé. Celui-ci es pourvu d'un système d'acquisition et de commande (dSPACE) permettant d'identifier le système et de prototyper des lois de commande en vue d'une commande optimale du compresseur. Afin de contrôler le compresseur et de déterminer son influence dans la gestion de l'air de la pile, il a été nécessaire de modéliser la PàC. Ce modèle a été réalisé en utilisant une approche originale : chaque partie de la pile est modélisée séparement en incluant les phénomènes multi-physiques au sein du même composant. Le modèle prend en compte la dynamique des pressions dans les canuax cathodiques, les phénomènes de diffusion ainsi que les phénomènes de transferts d'eau dans la membrane. Cette modélisation a été développée dans un langage description multi-physique standardisé par IEEE : le langage VHDL-AMS. Les résultats de modélisation et de simulation ont été validés expérimentalement sur un système PàC de 1,2 kW.
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Université de Franche-Comté, UFC, UTBM
/ 06-12-2007
Mahdjoub Morad
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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 oeuvre 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.
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Université de Franche-Comté, UFC, UTBM
/ 30-11-2007
Devarenne Isabelle
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Toutes les méthodes d'optimisation ont des paramètres internes qui prennent une part prépondérante dans leurs performances. La difficulté pour les utilisateurs est de trouver un bon réglage pour chaque problème. Depuis quelques années une part importante de la recherche en optimisation combinatoire porte sur la conception de méthodes adaptives. L'objectif de cette démarche est de définir les procédés qui tentent d'adapter dynamiquement le paramétrage des méthodes en fonction du problème. Dans ce contexte, cette thèse porte sur les mécanismes de mémoire et d'adaptation dans le but de mettre au point une méthode de Recherche Locale Adapative (RLA) combinant des mécanismes d'extension et de restriction du voisinage. L'extension du voisinage est définie par une procédure de détection de blocage de la recherche en étudiant l'historique des choix effectués par la méthode afin d'intervenir sur son comportement. Le mécanisme de restriction quant à lui est basé sur l'utilisation d'une liste Tabou à paramétrage adaptatif pour gérer l'accès aux variables. La méthode ainsi obtenue a été appliquée à deux problèmes : un problème académique, la k-coloration de graphes, et un problème réel, l'affectation de fréquences en réseaux de radiocommunications. Plusieurs variantes de RLA ont élé développées et comparées à des résultats publics sur les deux problèmes.
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Université de Franche-Comté, UFC, UTBM
/ 08-11-2007
Merzouk Salah Eddine
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Les exigences des clients en termes de coûts et de délais étant en constante augmentation, l'optimisation des activités de production, de transport et de stockage simultanément est devenue un facteur clef dans la réussite d'une entreprise d'une manière particulière, et de toute la chaîne logistique d'une manière plus générale. En effet, la compétition mondiale a amené la plupart des sociétés industrielles à reconnaître la nécessité de prendre en considération la chaîne logistique entière pour réduire leurs coûts et augmenter leur réactivité face aux évolutions perpétuelles du marché. Notre étude s'intéresse particulièrement à l'optimisation du flux physique d'un seul type de produits échangé entre les sites d'une chaîne logistique "linéaire", composée d'un ensemble de sites manufacturiers organisés en cascade. Chaque deux sites qui se succèdent sont reliés entre eux par un seul transporteur dont la capacité de chargement est limitée et dont le rôle est d'acheminer les produits du premier vers le second site. L'objectif est de trouver la séquence des tailles de lots de livraison tout au long de la chaîne qui permet, d'une part de satisfaire les différentes contraintes du système, en particulier les délais imposés par le client final, et d'autre part, de minimiser le coût global induit par les différentes opérations de production, de stockage et de transport. Nous proposons alors un modèle mathématique de la structure de base de la chaîne linéaire qui est "le maillon logistique" et dont les composantes se résument à deux sites et leurs transporteur correspondant. Les propriétés mathématiques que nous avons démontrées pour ce modèle nous ont permis de développer une procédure efficace de Séparation Évaluation Progressive (SEP) qui permet de trouver la solution optimale en un temps très réduit. Le modèle proposé a été ensuite généralisé au cas de la chaîne linéaire. Les résultats obtenus précédemment ont pu être utilisés à différents niveaux et ont amené à développer une autre SEP "globale" (SEP-G). Les résultats expérimentaux effectués ont montré que la SEP-G permet de résoudre des problèmes de taille moyenne avec une préférence pour les problèmes où le transport est le plus important. Nous avons alors proposé un algorithme génétique afin de pouvoir traiter les problèmes pour lesquels la SEP-G devenait trop coûteuse en temps de calcul.
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Université de Franche-Comté, UFC, UTBM
/ 07-07-2007
Gaud Nicolas
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Cette thèse propose un guide méthodologique pour l'analyse, la conception, l'implantation et la simulation des Systèmes Multi-Agents Holoniques (SMAH). Ce type de système repose sur une structure hiérarchique auto-similaire, une structure gigogne où les agents sont composés d'agents. La brique de construction de tels systèmes est nommée Holon. Un holon est une entité qui, selon le niveau d'observation, peut être vu, soit comme une partie composante d'un élément de niveau supérieur, soit comme un tout composé d'autres holons. Les SMAH sont utilisés pour analyser les systèmes considérés comme complexes. Ces derniers exhibent généralement une structure hiérarchique où le système est composé de sous--systèmes qui, à leur tour, ont leurs propres sous-systèmes. L'approche adoptée dans cette thèse consiste à exploiter la nature intrinsèquement hiérarchique des systèmes complexes pour les analyser et les modéliser. Afin de concevoir des modèles modulaires et réutilisables, une approche organisationnelle est adoptée. Le principe de l'analyse repose sur l'identification d'une hiérarchie d'organisations, dont le comportement globale est en mesure de représenter le système selon une certaine perspective. Les comportements du système sont récursivement décomposés en un ensemble de sous-comportements en interaction, chacun d'entre eux étant à son tour décomposé jusqu'à atteindre un niveau où les comportements correspondants peuvent être considérés comme élémentaires. A un niveau donné, le comportement composé est représenté par une organisation, et les sous-comportements associés par des rôles. Cette hiérarchie d'organisations est ensuite projetée sur une holarchie (hiérarchie de holons) en charge de lui donner vie et d'exécuter les comportements qui la composent. En sus de la modélisation des systèmes complexes, cette thèse aborde également les problématiques liées à leur simulation. Simuler précisément de tels systèmes requiert généralement d'importantes ressources de calcul. La simulation multi-niveaux permet d'obtenir un compromis entre la précision de la simulation et les ressources de calcul disponibles. L'approche défendue dans ce manuscrit exploite les propriétés des SMAH pour concevoir un modèle de simulation multi-agents multi-niveaux, lequel est ensuite appliquée à la simulation de piétons en environnements urbains visuels.
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