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A Genetic Algorithm for Feature Selection Applied to Data From Multiples Sources: Application to Manufacturing Data

Ost commercially available mode-blocking lasers provide a unique pulse regime to the user, driven only by a simple switch. To solve certain problems, it would be advantageous to increase the possibilities of pulse adjustment in many areas of application, from micro-machining to wavelength conversion. One way to increase the degrees of freedom of a laser cavity is to incorporate into it a saturable absorbant with adjustable parameters, as with non-linear polarization evolution devices (NPEs). The absence of an analytical relationship between the adjustable cavity parameters and the characteristics of a generated pulse can be circumvented by the use of scalable algorithms, well suited to multi-objective optimization of complex functions. This thesis presents the implementation of algorithms on fiber laser systems. The long-term goal is a complete automation of fiber lasers, with a great versatility of self-generating regimes and adaptation of the system to all environments. While continuous laser regimes are easy to obtain, and of limited interest, the generation of ultra-short impulse regimes is more interesting and complex, requiring the implementation of algorithms to attempt to generate these regimes. This project began with the thesis of Ugo Andral in 2013, giving the first results of self-generation of single soliton impulse regimes. The work presented in this manuscript is part of the continuation of the project by increasing the stability of the regimes, the duration of the optimizations as well as the versatility of the regimes generated. This objective allows a multidisciplinary approach to the work, with a purely photonic part (development of versatile and robust laser cavities) and a programming part (adaptation of pre-developed algorithms to new cavities). Each new stage presented requires an adjustment and development of these two components., La plupart des lasers à blocage de mode disponibles dans le commerce fournissent un régime d’impulsions uniques à l’utilisateur, piloté seulement par un simple interrupteur. Pour résoudre certaines problématiques, il serait avantageux d’augmenter les possibilités de réglage d’impulsions dans de nombreux domaines d’applications, du micro-usinage à la conversion de longueur d’onde. Une façon d’augmenter les degrés de liberté d’une cavité laser est d’incorporer dans celle-ci un absorbant saturable à paramètres réglables, comme avec les dispositifs d’évolution non linéaires de polarisation (NPE). L’absence de relation analytique entre les paramètres réglables de la cavité et les caractéristiques d’une impulsion générée peut être contournée par l’utilisation d’algorithmes évolutifs, bien adaptés à l’optimisation multi-objectifs de fonctions complexes. Cette thèse présente l'implémentation d'algorithmes sur des systèmes laser fibrés. L'objectif à long terme est une automatisation complète de lasers fibrés, avec une grande versatilité des régimes auto-générables et une adaptation du système à tous les environnements. Si les régimes lasers continus sont faciles à obtenir, et présentent un intérêt limité, la génération de régimes impulsionnels ultracourts est plus intéressante et plus complexe, nécessitant l'implémentation d'algorithmes pour tenter de générer ces régimes. Ce projet a débuté par la thèse d'Ugo Andral en 2013, donnant les premiers résultats d'auto-génération de régimes impulsionnels à soliton unique. Les travaux présentés dans ce manuscrit s'inscrivent dans la continuité du projet en augmentant la stabilité des régimes, la durée des optimisations ainsi que la versatilité des régimes générés. Cet objectif permet une approche pluridisciplinaire des travaux, avec une partie purement photonique (développement de cavités laser versatiles et robustes) et une partie programmation (adaptation des algorithmes pré-développés aux nouvelles cavités). Chaque nouvelle étape présentée requiert un ajustement et un développement de ces deux volets.

Building an exemplary green reputation has become essential for industries in all sectors. To this end, and with the aim of reducing production waste, resource consumption, and greenhouse gas emissions, manufacturers are turning to the adoption of the circular economy concept. Among the processes used in this context, we find remanufacturing, which extends the life cycle and use of products in three main steps: recovery and collection of used products, remanufacturing operations, and redistribution of remanufactured products.In this thesis, we are interested in an application of the remanufacturing process as a preventive measure. We consider products in use by customers, over a finite horizon, and we proceed to the recovery of these products at predetermined times to refurbish them or improve their working condition, and then to redistribute them for further use. The overall objective is to develop economically and environmentally efficient remanufacturing strategies, integrating the different phases of remanufacturing and considering the characteristics of the product and the conditions of its use.First, we consider two major decisions in the remanufacturing activity. The first one is related to the stock capacity and consists in selecting the products to be recovered and their number. Since each product is characterized by a grade, we are interested in the second decision to determine the level of remanufacturing and the grade to be reached for each recovered product.Second, by extension of the first problem, we integrate the characteristics of the products and the profiles of the customers. We focus on the structure of the product composed of several functionalities and characterized by a performance determining its grade and depending on the quality of execution of the functionalities. We also consider the profile of the product user, based on the frequency of usage impacting the realization of the product functionalities and grade. Thus, a high frequency of usage gives a lower execution quality of the features. We develop the mathematical model to make the link between the performance of a product and the quality of execution of its features. We propose at this stage the multi-objective optimization of the recovery stage independently of the other remanufacturing action decisions.Finally, we consider that a product is made of several components, each of which intervenes in a specific way in the execution of the functionalities offered by the product. Moreover, each component is characterized by a given performance. In this case, the customer profile, i.e., the frequency of use, impacts the performance of each component and thus the overall performance of the product. We develop the mathematical model that allows calculating the performance of a product according to the performance of its components and their relationship with its functionalities. In addition to decisions on product selection and remanufacturing levels, we integrate the optimization of the transportation and recovery stage of used products.For each problem studied, a multi-objective mathematical model is developed, solved using metaheuristics and/or heuristics. In addition, multi-criteria decision analysis is performed to help the decision-maker to determine the best remanufacturing alternatives to implement. Several numerical experiments have been performed to illustrate the applicability of the different approaches proposed., La construction d'une réputation écologique exemplaire est devenue primordiale pour les industries de tous les secteurs. A cet effet, et dans le cadre de la réduction des déchets de la production, de la consommation de ressources, et des émissions de gaz à effet de serre, les industriels se tournent vers l'adoption du concept de l'économie circulaire. Parmi les processus utilisés dans ce contexte, nous retrouvons le remanufacturing qui permet d'étendre le cycle de vie et d'utilisation des produits usagés selon trois étapes principales : la récupération et la collecte de produits usagés, les opérations de remise à neuf et la redistribution des produits remis à neuf. Nous nous intéressons dans cette thèse à une application du processus de remanufacturing à titre préventif. Nous considérons des produits en cours d'utilisation par des clients, sur un horizon fini, et nous procédons à la récupération de ces produits à des instants prédéterminés afin de les remettre à neuf ou améliorer leur état de fonctionnement, puis à les redistribuer pour d'autres utilisations ultérieures. L'objectif global est de développer des stratégies de remanufacturing performantes sur le plan économique et environnemental, intégrant les différentes phases du remanufacturing et tenant en compte les caractéristiques du produit et des conditions de son utilisation. D’abord, nous considérons la prise de deux décisions majeures de l'activité de remanufacturing. La première est liée à la capacité du stock et consiste à sélectionner les produits à récupérer ainsi que leur nombre. Chaque produit étant caractérisé par un grade supposé connu, nous nous intéressons dans la seconde décision à déterminer le niveau de remise à neuf et le grade à atteindre pour chaque produit récupéré. Ensuite, par extension de la première problématique, nous intégrons les caractéristiques des produits et les profils des clients. En effet, nous nous focalisons sur la structure du produit en considérant qu'il présente plusieurs fonctionnalités et qu'il est caractérisé par une performance déterminant son grade et dépendant de la qualité de réalisation (exécution) des fonctionnalités. Nous considérons également le profil du client utilisateur du produit, basé sur la fréquence d'utilisation qui impacte la réalisation des fonctionnalités du produit et par conséquent son grade. Ainsi, une fréquence d'utilisation élevée donnera une qualité d'exécution des fonctionnalités inférieure. Nous développons le modèle mathématique permettant de faire le lien entre la performance d'un produit et la qualité d'exécution de ses fonctionnalités. Nous proposons à ce stade l'optimisation multiobjectif de l'étape de la récupération indépendamment des autres décisions relatives à l'action de remanufacturing. Enfin, nous considérons qu'un produit est constitué de plusieurs composants, chacun intervenant d'une manière spécifique dans l'exécution des fonctionnalités offertes par le produit. En plus, chaque composant est caractérisé par une performance donnée. Dans ce cas, le profil du client, i.e. la fréquence d'utilisation impacte la performance de chaque composant et de ce fait la performance globale du produit. Nous développons le modèle mathématique qui permet de calculer la performance d'un produit en fonction de la performance de ses composants et de leur relation avec ses fonctionnalités. En plus des décisions relatives à la sélection des produits et aux niveaux de remise à neuf, nous intégrons l'optimisation de l'étape de transport et de récupération des produits utilisés. Pour chaque problème étudié, un modèle mathématique multiobjectif est développé, résolu en ayant recours à des métaheuristiques et/ou heuristiques. De plus, une analyse de décision multicritères est réalisée pour aider le décideur à déterminer les meilleures alternatives de remanufacturing à mettre en œuvre. Plusieurs expériences numériques ont été réalisées pour illustrer l'applicabilité des différentes approches proposées.

During the last century, the road infrastructure has known a remarkable growth accompanied by many civil engineering innovations, specifically in the design of special structures. It is during this period that the bridge evolution began to expand, it was particularly marked by the appearance of prestressed concrete bridge, known as a competitive, high performance construction, capable of reaching longer spans than the normal reinforced concrete.The conceptual and design phases of prestressed concrete structures, performed according to the design codes and regulations, lead to the definition of the structures behavior and to the calculation of its capacity. The main challenge is to find the optimal solution that can respond to the objectives of the design in terms of geometry and applied loads, this process requires a considerable effort by the engineer, with an iterative procedure that is time consuming in most of the cases. In this context, the application of the optimization techniques in the dimensioning of the structures became a common practice that is continuously evolving.Nowadays, the conceptual, design and verification phases of prestressed concrete bridges are performed based on numerical models incorporating the finite elements methods for the calculations and exploration of the results. The obtained results can be analyzed graphically or in tabular forms extracted from the software. Using this alternative, it is not evident to formulate the problem analytically and therefore it is much more difficult to study the possibility of optimization.The main objective of this work is to present an analytical approach for the dimensioning of prestressed concrete bridges that can be easily connected to an optimization procedure. The developed approach is applicable for simply supported and continuous structures, with constant and variable inertia along the length of the structure. A new pivot rule, inspired from the known pivot rule used for the ordinary reinforced concrete design, is proposed for the design of prestressed sections. The new presented rule is applicable for both full and partial prestressing, it defines a permissible domain for the prestressed concrete force for one limit state or combining several limit states. For the case of continuous bridges, the corresponding equations for each design phase, are converted into polynomial functions easily handled mathematically. The main advantage behind this approach is to present a method allowing the designer to tackle complex calculations, using an analytical approach easily coded without the need of the finite element methods. The developed analytical approach is coded using SCILAB and VBA software and is connected to optimization algorithms (genetic algorithm and simplex method), the obtained results are explored and analyzed., L’infrastructure routière a connu une croissance majeure le long du vingtième siècle, accompagnée par d’importantes innovations dans les ouvrages d’art de génie civil. L’évolution des ponts le long de cette période est caractérisée par le développement des ponts en béton précontraint, reconnus comme une forme de construction puissante et compétitive, permettant d’atteindre des portées inaccessibles par le béton armé. Les techniques de conception et de dimensionnement des structures en béton précontraint, régies par des normes et des guides de calcul, permettent de définir le comportement et la résistance de la structure. L’enjeu majeur de la conception d’une structure est la recherche d’un dimensionnement économique et performant, ceci requiert un effort considérable et itératif de la part de l’ingénieur. Dans ce contexte, l’application des méthodes d’optimisation au dimensionnement des structures est devenue un emploi courant et connait une évolution continue.A l’époque actuelle, la conception, le dimensionnement et la vérification des ponts en béton précontraint s’effectuent couramment à partir d’un modèle numérique et l’application des méthodes d’éléments finis pour le calcul et l’exploitation des résultats. L’interprétation des résultats de la simulation s’effectue sur une interface graphique ou bien à l’aide de valeurs tabulées. Les caractéristiques ne pouvant être exprimées analytiquement, l’exploitation des possibilités d’optimisation du dimensionnement est ainsi rendue difficile.L’objectif de cette thèse est de présenter une démarche analytique de dimensionnement des ponts en béton précontraint, qui peut être intégrée à une procédure d’optimisation. L’approche est développée pour les structures isostatiques et hyperstatiques, à inertie constante et variable. Une nouvelle règle des pivots, inspirée de la règle des pivots en béton armé, est proposée en béton précontraint. L’application de cette règle en précontrainte totale et partielle permet de définir un domaine admissible des forces de précontrainte pour un ou plusieurs états limites de service combinés. Dans le cas des ponts hyperstatiques, les équations régissant le dimensionnement sont transformées, à chaque étape, en des fonctions polynomiales facilement manipulables mathématiquement. L’avantage principal est de permettre au concepteur d’aborder des calculs relativement complexes en phase de conception et de dimensionnement par une approche analytique facilement programmable, sans avoir recours aux méthodes numériques par éléments finis. La méthode analytique développée est programmée sur un logiciel de programmation et connectée à des algorithmes d’optimisation dont les algorithmes génétiques et le Simplexe, les résultats obtenus sont exploités et interprétés.

Electro-mobility is increasing significantly in the urban public transport and continues to face important challenges. Electric bus fleets require high performance and extended longevity of lithium-ion battery in highly variable temperature and operating conditions. On the other hand, bus operators are more and more concerned in reducing operation and maintenance cost, which is sensitive to battery aging cost and represents a significant economic parameter for the deployment of electric bus fleets. This thesis presents a methodological approach for optimizing the overnight charging of an electric bus fleet to the depot. This approach is based on both charging scheduling and power modulation in order to minimize a given criterion or several criteria at the same time (e.g. the charging cost, the effective power, battery aging ...). This approach uses an exact optimization methods or Metaheuristics methods according to the type of optimization (mono-objective or multi- objective) and according to the criterion while taking into account the constraints related to bus operating conditions, charging infrastructure and the power grid. This approach has been developed to take into account several battery’s technologies as well as different types of recharging. An electro-thermal and aging model of lithium-ion batteries was developed based on existing models, literature as well as experimental tests. This allowed us to take into account the dynamics of the battery and predict the evolution of its performance when it is subject to variable conditions of use. To illustrate this methodology, a case study was presented in the last chapter and allows a smart managing of large-scale fleet of electric buses that try to maximize in particular the battery lifetime, La mobilité électrique augmente de manière significative dans les transports en commun et continue de faire face à des défis importants. Les flottes de bus électriques nécessitent des performances élevées et une longévité maximale des batteries dans des conditions de température et de fonctionnement très variables. D'autre part, les exploitants de flottes de bus sont soucieux de réduire les coûts d'exploitation et de maintenance. Ces coûts sont sensibles au coût de vieillissement de la batterie qui représente une donnée économique importante pour le déploiement de flottes de bus électriques. Ces travaux de thèse présentent une approche méthodologique pour l’optimisation de la recharge d’une flotte de bus électriques au dépôt. Cette approche est basée à la fois sur la planification de la recharge et sur la modulation de la puissance afin de minimiser un critère donné ou plusieurs critères en même temps (ex : le coût de la recharge, la puissance efficace, le vieillissement des batteries…). Cette approche utilise des méthodes d’optimisation exactes ou des métaheuristiques selon le type d’optimisation (mono-objectif ou multiobjectif) et selon le critère tout en tenant compte des contraintes liées aux conditions d'exploitation du bus, aux infrastructures de recharge ainsi qu’au réseau électrique. Un développement d’un modèle électrothermique et de vieillissement des batteries lithium-ion a été réalisé en s’appuyant sur des modèles existants, des études bibliographiques ainsi que des essais expérimentaux. Un modèle « multi- mécanisme de vieillissement » basée sur la loi d’Eyring a été développé et permet de prendre en compte plusieurs phénomène de vieillissement pour des batteries de type LFP. Ce modèle peut s’adapter à différentes technologies de batterie. Afin d’illustrer notre méthodologie d’optimisation mise en oeuvre, un cas d’étude a été présentée dans le dernier chapitre et permet de montrer les possibilités de recharge intelligente d’une flotte de bus électriques offerte par l’outil développé qui permet en particulier de minimiser le vieillissement de la batterie

Different components of statistical machine translation systems are considered as optimization problems. Indeed, the learning of the translation model, the decoding and the optimization of the weights of the log-linear function are three important optimization problems. Knowing how to define the right algorithms to solve them is one of the most important tasks in order to build an efficient translation system. Several optimization algorithms are proposed to deal with decoder optimization problems. They are combined to solve, on the one hand, the decoding problem that produces a translation in the target language for each source sentence, on the other hand, to solve the problem of optimizing the weights of the combined scores in the log-linear function to fix the translation evaluation function during the decoding. The reference system in statistical translation is based on a beam-search algorithm for the decoding, and a line search algorithm for optimizing the weights associated to the scores. We propose a new statistical translation system with a decoder entirely based on genetic algorithms. Genetic algorithms are bio-inspired optimization algorithms that simulate the natural process of evolution of species. They allow to handle a set of solutions through several iterations to converge towards optimal solutions. This work allows us to study the efficiency of the genetic algorithms for machine translation. The originality of our work is the proposition of two algorithms: a genetic algorithm, called GAMaT, as a decoder for a phrase-based machine translation system, and a second genetic algorithm, called GAWO, for optimizing the weights of the log-linear function in order to use it as a fitness function for GAMaT. We propose also, a neuronal approach to define a new fitness function for GAMaT. This approach consists in using a neural network to learn a function that combines several scores, which evaluate different aspects of a translation hypothesis, previously combined in the log-linear function, and that predicts the BLEU score of this translation hypothesis. This work allowed us to propose a new machine translation system with a decoder entirely based on genetic algorithms, Différentes composantes des systèmes de traduction automatique statistique sont considérées comme des problèmes d'optimisations. En effet, l'apprentissage du modèle de traduction, le décodage et l'optimisation des poids de la fonction log-linéaire sont trois importants problèmes d'optimisation. Savoir définir les bons algorithmes pour les résoudre est l'une des tâches les plus importantes afin de mettre en place un système de traduction performant. Plusieurs algorithmes d'optimisation sont proposés pour traiter les problèmes d'optimisation du décodeur. Ils sont combinés pour résoudre, d'une part, le problème de décodage qui produit une traduction dans la langue cible d'une phrase source, d'autre part, le problème d'optimisation des poids des scores combinés dans la fonction log-linéaire pour d'évaluation des hypothèses de traduction au cours du décodage. Le système de traduction statistique de référence est basé sur un algorithme de recherche en faisceau pour le décodage, et un algorithme de recherche linéaire pour l'optimisation des poids associés aux scores. Nous proposons un nouveau système de traduction avec un décodeur entièrement basé sur les algorithmes génétiques. Les algorithmes génétiques sont des algorithmes d'optimisation bio-inspirés qui simulent le processus de l'évolution naturelle des espèces. Ils permettent de manipuler un ensemble de solutions à travers plusieurs itérations pour converger vers des solutions optimales. Ce travail, nous permet d'étudier l'efficacité des algorithmes génétiques pour la traduction automatique statistique. L'originalité de notre proposition est de proposer deux algorithmes : un algorithme génétique, appelé GAMaT, comme décodeur pour un système de traduction statistique à base de segments, et un algorithme génétique, appelé GAWO, pour l'optimisation des poids de la fonction log-linéaire afin de l'utiliser comme fonction fitness pour GAMaT. Nous proposons également, une approche neuronale pour définir une nouvelle fonction fitness pour GAMaT. Cette approche consiste à utiliser un réseau de neurones pour l'apprentissage d'une fonction qui combine plusieurs scores, évaluant différents aspects d'une hypothèse de traduction, combinés auparavant dans la fonction log-linéaire, et qui prédit le score BLEU de cette hypothèse de traduction. Ce travail, nous a permis de proposer un nouveau système de traduction automatique statistique ayant un décodeur entièrement basé sur des algorithmes génétiques

The numerical resolution of adjoint based optimal control problems requires high computational time and storage capacities. In order to get over these high requirement, it is possible to use model reduction techniques such as POD (Proper Orthogonal Decomposition). The disadvantage of this approach is that the POD basis is valid only for parameters located in a small neighborhood to the parameters for which it was built. Therefore, this basis may not be representative for all parameters in the optimizer’s path eventually suggested by the optimal control loop. To overcome this issue, a reduced optimal control methodology using adaptive reduced order models obtained by the ITSGM (Interpolation on a Tangent Subspace of the Grassman Manifold) method or by the PGD (Proper Generalized Decomposition) method, has been proposed in this work. The robustness of this approach in terms of precision and computation time has been demonstrated for the optimal control (based on adjoint equations) of the 2D reaction-diffusion and Burgers equations. The interpolation method ITSGM has also been validated in the control of flow around a 2D cylinder. In the context of non intrusive model reduction, two non intrusive reduction methods, which do not require knowledge of the equations of the studied model, have also been proposed. These methods called NIMR (Non-Intrusive Model Reduction) and HNIMR (Hyper Non-Intrusive Model Reduction) were developed and then coupled to a genetic algorithm in order to solve an optimal control problem in quasi-real time. The problem of optimal control of the flow around a 2D cylinder has been studied and the results have shown the effectiveness of this approach. Indeed, the genetic algorithm coupled with the HNIMR method allowed to obtain the solutions with a good accuracy in less than 40 seconds.; La résolution des problèmes de contrôle optimal nécessite des temps de calcul et des capacités de stockage très élevés. Pour s’affranchir de ces contraintes, il est possible d’utiliser les méthodes de réduction de modèles comme la POD (Proper Orthogonal Decomposition). L’inconvénient de cette approche est que la base POD n’est valable que pour des paramètres situés dans un voisinage proche des paramètres pour lesquels elle a été construite. Par conséquent, en contrôle optimal, cette base peut ne pas être représentative de tous les paramètres qui seront proposés par l’algorithme de contrôle. Pour s’affranchir de cet handicap, une méthodologie de contrôle optimal utilisant des modèles réduits adaptatifs a été proposée dans ce manuscrit. Les bases réduites adaptées sont obtenues à l’aide de la méthode d’interpolation ITSGM (Interpolation on Tangent Subspace of Grassman Manifold) ou de la méthode d’enrichissement PGD (Proper Generalized Decomposition). La robustesse de cette approche en termes de précision et de temps de calcul a été démontrée pour le contrôle optimal (basé sur les équations adjointes) des équations 2D de réaction-diffusion et de Burgers. L’approche basée sur l’interpolation ITSGM a également été appliquée avec succès pour contrôler l’écoulement autour d’un cylindre 2D. Deux méthodes de réduction non intrusives, ne nécessitant pas la connaissance des équations du modèle étudié, ont également été proposées. Ces méthodes appelées NIMR (Non Intrusive Model Reduction) et HNIMR (Hyper Non Intrusive Model Reduction) ont été couplées à un algorithme génétique pour résoudre rapidement un problème de contrôle optimal. Le problème du contrôle optimal de l’écoulement autour d’un cylindre 2D a été étudié et les résultats ont montré l’efficacité de cette approche. En effet, l’algorithme génétique couplé avec la méthode HNIMR a permis d’obtenir les solutions avec une bonne précision en moins de 40 secondes.

International audience; Genetic Regulatory Networks (GRNs) implementations have a high degree of variability in their details. Parameters, encoding methods, and dynamics formulas all differ in the literature, and some GRN implementations have a high degree of model complexity. In this paper, we present a comparative study of different implementations of a GRN and introduce new variants for comparison. We use a modified Genetic Algorithm (GA) to evaluate GRN performance on a number of common benchmark tasks, with a focus on real-time control problems. We propose an encoding scheme and set of dynamics equations that simplifies implementation and evaluate the evolutionary fitness of this proposed method. Lastly, we use the comparative modifications study to demonstrate overall enhancements for GRN models.

Our contributions in this thesis are dealing with field spotting in colored document images. Our goal is to end up with a solution that automatically returns the right position of a region of interest (ROI), defined by a user on a reference document, into a flow of documents from the same class. As documents are provided from different and unknown sources, the position of the required information seems to be variable from an instance to another. Hence, absolute positions are considered as weak features to fill this kind of tasks. In this thesis, we propose a system that automatically localizes the information based on a relative position built with an adjacency graph. Our solution is divided into 3 modules: the first one is dedicated to turning the image into an adjacency graph built with immutable informative zones. This structure, independent of coordinates, is used to describe the position of the ROI as well as the structure of the target document. Our second contribution is related to the subgraph isomorphism tolerant to topology distortions. Our goal is to operationnalize the structure representation proposed above in order to get the best matching between the graph describing the ROI and a subgraph from the target graph describing the document layout. In the last module, we focus on an optimization problem and we propose a solution leading to evolve performances of our system by optimizing the parameters of the process line. Our technique is based on an evolutionary system and is able to be automatically adapted to the processed document class.; Nous présentons dans cette thèse nos contributions pour la localisation automatique d'informations dans des images de documents en couleur. Notre objectif est de proposer une solution qui permet de localiser automatiquement une information, préalablement définie par un utilisateur sur un document modèle, dans un flux entrant de documents de la même catégorie. Les documents étant susceptibles de provenir de différentes sources de numérisation dont nous ignorons les caractéristiques, nous proposons de caractériser l'information cible par un positionnement relatif, invariant aux translations et aux changements d'échelle. Le modèle proposé dans ce cadre repose sur un graphe d'adjacence de régions qui décrit l'agencement d'ancres de repérage extraites du document. Le graphe obtenu permet à la fois de décrire l'information recherchée mais aussi la structure du document cible, indépendamment des coordonnées géométriques. Notre seconde contribution est une formulation linéaire en nombres entiers du problème de recherche d'isomorphisme de sous-graphes tolérant aux erreurs. La résolution de cette formulation permet d'extraire le sous-graphe correspondant à l'information recherchée dans le document cible. Enfin, notre troisième contribution concerne l'optimisation des paramètres d'une chaîne de traitement pour améliorer la performance de la localisation de l'information. L'approche proposée, qui repose sur un algorithme évolutionnaire, permet au système de s'adapter automatiquement à la classe de document traitée.

Our contributions in this thesis are dealing with field spotting in colored document images. Our goal is to end up with a solution that automatically returns the right position of a region of interest (ROI), defined by a user on a reference document, into a flow of documents from the same class. As documents are provided from different and unknown sources, the position of the required information seems to be variable from an instance to another. Hence, absolute positions are considered as weak features to fill this kind of tasks. In this thesis, we propose a system that automatically localizes the information based on a relative position built with an adjacency graph. Our solution is divided into 3 modules: the first one is dedicated to turning the image into an adjacency graph built with immutable informative zones. This structure, independent of coordinates, is used to describe the position of the ROI as well as the structure of the target document. Our second contribution is related to the subgraph isomorphism tolerant to topology distortions. Our goal is to operationnalize the structure representation proposed above in order to get the best matching between the graph describing the ROI and a subgraph from the target graph describing the document layout. In the last module, we focus on an optimization problem and we propose a solution leading to evolve performances of our system by optimizing the parameters of the process line. Our technique is based on an evolutionary system and is able to be automatically adapted to the processed document class., Nous présentons dans cette thèse nos contributions pour la localisation automatique d'informations dans des images de documents en couleur. Notre objectif est de proposer une solution qui permet de localiser automatiquement une information, préalablement définie par un utilisateur sur un document modèle, dans un flux entrant de documents de la même catégorie. Les documents étant susceptibles de provenir de différentes sources de numérisation dont nous ignorons les caractéristiques, nous proposons de caractériser l'information cible par un positionnement relatif, invariant aux translations et aux changements d'échelle. Le modèle proposé dans ce cadre repose sur un graphe d'adjacence de régions qui décrit l'agencement d'ancres de repérage extraites du document. Le graphe obtenu permet à la fois de décrire l'information recherchée mais aussi la structure du document cible, indépendamment des coordonnées géométriques. Notre seconde contribution est une formulation linéaire en nombres entiers du problème de recherche d'isomorphisme de sous-graphes tolérant aux erreurs. La résolution de cette formulation permet d'extraire le sous-graphe correspondant à l'information recherchée dans le document cible. Enfin, notre troisième contribution concerne l'optimisation des paramètres d'une chaîne de traitement pour améliorer la performance de la localisation de l'information. L'approche proposée, qui repose sur un algorithme évolutionnaire, permet au système de s'adapter automatiquement à la classe de document traitée.

The objective of this thesis is to add a contribution in the field of modeling of the behavior of floating breakwaters, in order to optimize the positioning and sizing of these structures. It is aimed to participate in the definition of the decision making techniques in harbor development intended to the protection of installations. A new model for the behavior of floating breakwaters is proposed. This simple and efficient behavior model combines two models: The first is an extended and improved Berkhoff model that takes into account the effects of bed friction, highly variable bathymetry and wave breaking so that the propagation of waves in the horizontal plane of harbor is evaluated. The second model describes the hydrodynamic behavior of a floating breakwater in the vertical plane of its cross section. A parametric study is used to globally validate the new model, after which a specific optimization approach based on a multi criteria formulation of the optimization problem is proposed. Meta-modeling techniques and stochastic algorithm are together employed to speed up the calculations. The obtained Pareto front allows, for a given harbor, to determine the maximum absorption capacity of waves and the dimensions of the smallest breakwater; L’objectif de cette thèse était de proposer une contribution dans le domaine de la modélisation du comportement de digues flottantes permettant d’optimiser le positionnement et le dimensionnement de ces structures. La finalité étant de participer à la définition d’outils d’aide à la décision pour l’aménagement portuaire destiné à la protection des installations. Nous avons proposé un nouveau modèle de comportement de digues flottantes. Ce modèle de comportement simple et efficace combine deux modèles. Le premier est un modèle de Berkhoff étendu et amélioré qui prend en compte les effets de frottement au fond, de bathymétrie fortement variable et de déferlement. Il permet d’évaluer dans le plan horizontal du port la propagation de la houle. Le second est un modèle décrivant le comportement hydrodynamique d’une digue flottante dans le plan vertical de sa section transversale. Une étude paramétrique a permis de valider globalement ce nouveau modèle. Nous avons proposé ensuite une démarche d’optimisation spécifique basée sur une formulation multicritère du problème d’optimisation et utilisant des techniques de méta modélisation et un algorithme stochastique pour accélérer les calculs. Le front de Pareto obtenu permet pour un port donné, de déterminer la capacité maximale d’absorption de la houle et les dimensions de la plus petite digue

In this thesis we propose to implement methods of applied mathematics and signal processing for the study of the evolution of plant biomass during the biodegradation process. The degradation of plant biomass is identified by FTIR spectroscopy, particularly in the MIR and NIR ranges. We proposed a new unsupervised classification method of Fuzzy C-Means based on the covariance factor to classify the IR data with spherical and not spherical form to identify the pre-treatment methods and the choice of spectral ranges that are the best adapted for our study. We have developed mathematical tools and innovative algorithms to combine these spectral information and identifying infrared spectroscopic markers that are discriminative in the lignocellulosic residues according to their level of degradation. For this, we have proposed a stochastic optimization method based on a genetic algorithm by choosing the appropriate parameters. We have shown that the joint analysis of the MIR and NIR spectra by the outer product (OP) provides better results than the separate analysis for the discrimination of the lignocellulosic biomass during the degradation process. Then, we proposed a new nonlinear optimization approach based on the built of vector which highlights the weight of spectral bands. Finally, we have developed a mathematical modelisation based on the extension of the GA-PLS algorithm combining the MIR and NIR spectral information by outer product (OP-GA-PLS) which significantly improves the prediction performance of the state of degradation of biomass.; Dans cette thèse nous proposons de mettre en oeuvre des méthodes des mathématiques appliquées et du traitement du signal pour l’étude à partir de spectres infrarouges (IR) de l’évaluation de la dégradation de la biomasse lignocellulosique. Nous présentons tout d’abord une nouvelle méthode de classification floue fondée sur une optimisation de type non supervisée, basée sur le facteur de covariance qui permet de classer des données IR de forme sphérique ou non sphérique afin d’identifier les méthodes de prétraitement et de choix de gammes spectrales les mieux adaptées. Nous développons des outils mathématiques et des algorithmes innovants permettant de combiner des informations spectrales moyen IR (MIR) et proche IR (MIR) afin d’identifier des marqueurs spectroscopiques discriminants de résidus lignocellulosiques en fonction de leur niveau de dégradation. Pour cela, nous proposons une méthode d'optimisation stochastique basée sur un algorithme génétique avec paramètres adaptés. Nous montrons que l’analyse conjoints des spectres MIR et NIR fusionnés par le produit extérieur permet de mieux discriminer la biomasse lignocellulosique au cours du processus de dégradation qu’un traitement séparé. Nous proposons ensuite une nouvelle approche d’optimisation non linéaire basée sur la sélection d’un vecteur qui met en évidence les poids des bandes spectrales. Enfin, nous développons une méthode de modélisation mathématique basée sur l’extension de l’algorithme AG-PLS en combinant les informations spectrales MIR et NIR par le produit extérieur (OP-AG-PLS). Cette méthode permet d’améliorer les performances de prédiction de l’état de dégradation de la biomasse.

In this thesis we propose to implement methods of applied mathematics and signal processing for the study of the evolution of plant biomass during the biodegradation process. The degradation of plant biomass is identified by FTIR spectroscopy, particularly in the MIR and NIR ranges. We proposed a new unsupervised classification method of Fuzzy C-Means based on the covariance factor to classify the IR data with spherical and not spherical form to identify the pre-treatment methods and the choice of spectral ranges that are the best adapted for our study. We have developed mathematical tools and innovative algorithms to combine these spectral information and identifying infrared spectroscopic markers that are discriminative in the lignocellulosic residues according to their level of degradation. For this, we have proposed a stochastic optimization method based on a genetic algorithm by choosing the appropriate parameters. We have shown that the joint analysis of the MIR and NIR spectra by the outer product (OP) provides better results than the separate analysis for the discrimination of the lignocellulosic biomass during the degradation process. Then, we proposed a new nonlinear optimization approach based on the built of vector which highlights the weight of spectral bands. Finally, we have developed a mathematical modelisation based on the extension of the GA-PLS algorithm combining the MIR and NIR spectral information by outer product (OP-GA-PLS) which significantly improves the prediction performance of the state of degradation of biomass., Dans cette thèse nous proposons de mettre en oeuvre des méthodes des mathématiques appliquées et du traitement du signal pour l’étude à partir de spectres infrarouges (IR) de l’évaluation de la dégradation de la biomasse lignocellulosique. Nous présentons tout d’abord une nouvelle méthode de classification floue fondée sur une optimisation de type non supervisée, basée sur le facteur de covariance qui permet de classer des données IR de forme sphérique ou non sphérique afin d’identifier les méthodes de prétraitement et de choix de gammes spectrales les mieux adaptées. Nous développons des outils mathématiques et des algorithmes innovants permettant de combiner des informations spectrales moyen IR (MIR) et proche IR (MIR) afin d’identifier des marqueurs spectroscopiques discriminants de résidus lignocellulosiques en fonction de leur niveau de dégradation. Pour cela, nous proposons une méthode d'optimisation stochastique basée sur un algorithme génétique avec paramètres adaptés. Nous montrons que l’analyse conjoints des spectres MIR et NIR fusionnés par le produit extérieur permet de mieux discriminer la biomasse lignocellulosique au cours du processus de dégradation qu’un traitement séparé. Nous proposons ensuite une nouvelle approche d’optimisation non linéaire basée sur la sélection d’un vecteur qui met en évidence les poids des bandes spectrales. Enfin, nous développons une méthode de modélisation mathématique basée sur l’extension de l’algorithme AG-PLS en combinant les informations spectrales MIR et NIR par le produit extérieur (OP-AG-PLS). Cette méthode permet d’améliorer les performances de prédiction de l’état de dégradation de la biomasse.

When the sight, which is the main communication way, is altered, then the information acquisition process is also modified, degraded or limited. In today's digital world, the Web is a wealth of information organized by designers and developers and available on different Websites. Many visual pathologies can lead to difficulties in accessing this information. Beyond this information, the access to the different tools and services is also affected. Difficulties in color perception, cloud-like white patches or dark areas in a visual field, or a reduced visual field are all sources of difficulties. Each person has a particular vision. Several persons with the same pathology may even have different visions. Several assistive tools have been proposed that apply visual adaptation, trying to meet the needs of people with low vision. Main limits of these tools are mainly the unability of taking into account the very specific needs of each person. These research works are focused on the real user's needs analysis and on making a new approach based on the personal user's preferences. The final target consists in automatizing the Web page transformation according to the specific preferences of a particular user. This transformation occurs along the navigation from page to page. Different algorithms have been used, especially evolutionary algorithms, in order to make tradeoffs between the user's preferences and the original appearance of the page. The thesis further develops main problems encountered by people with low vision and some notions on color models and contrast relations. After that, we present a preference modeling language based on logics, a modeling of the problem as an optimization problem, some resolution algorithms, a tool and experiments on several real Web pages.; Lorsque la vue, qui est un important moyen de communication, est altérée, alors l'acquisition de l'information s'en trouve modifiée, dégradée ou limitée. A l'ère du monde numérique, le Web regorge d'informations réparties sur différents sites et mises en forme par les développeurs et designers. De nombreuses pathologies visuelles peuvent entraîner des difficultés dans l'accès à ces informations. Au-delà même de ces informations, l'accès aux outils et services est lui aussi limité. Des difficultés dans la perception des couleurs, des taches dans le champ visuel ou un champ visuel réduit sont tout autant de sources de difficultés. Chaque personne a une vision qui lui est propre. Chez les personnes qui ont une basse vision, les pathologies donnent des évolutions spécifiques chez chacune d'entre elles. De plus les méthodes de compensation acquises sont différentes d'une personne à l'autre. Des outils d'assistance existent depuis de nombreuses années et tentent de répondre aux besoins des personnes ayant une basse vision en proposant des adaptations visuelles. Les principales limites de ces outils résident notamment dans le fait qu'ils ne sont pas en capacité de prendre en compte les besoins très spécifiques de chaque personne. Ces travaux de recherche se concentrent donc autour de l'analyse des besoins réels des utilisateurs et de l'élaboration d'une nouvelle approche qui se base sur les préférences personnelles de l'utilisateur. L'objectif final est d'automatiser la transformation des pages Web en fonction des préférences propres à un utilisateur pendant qu'il navigue sur le Web. Divers algorithmes ont été utilisés, notamment des algorithmes évolutionnaires, afin de réaliser des compromis entre les préférences de l'utilisateur et l'apparence originale de la page Web. La thèse développe de manière approfondie les principaux problèmes touchant les personnes en situation de basse vision et des éléments sur les modèles de couleurs et de contrastes. Puis elle présente un langage de modélisation des préférences basé sur la logique, une modélisation du problème comme un problème d'optimisation, des algorithmes de résolution, un démonstrateur, et des expérimentations sur des pages Web réelles.

The railway electrical system is composed of multiple metallic conductors of different kinds and having, for most of them, the particularity of being very long in comparison with its perpendicular dimensions. This set of conductors is integrated in a complex environment composed of many other elements, such as power transmission lines, pipelines, telecommunication lines, but also houses, people, rivers, farms, etc. To assure its electromagnetic compatibility with its environment, it is important to restrict the level of hazardous electromagnetic emissions coming from railway system that could disturb neighboring systems or risk people’s safety. At the same time, it is important that railway system is immunized against electromagnetic emissions coming from its neighbor, in order to assure the correct functioning of railway installations and the safety of passengers and staff. Among the different kinds of electromagnetic perturbations, the Ground Potential Rising (GPR) deserves a special treatment. The natural ground is a conductor environment of great size. It is often used to drain excessive electric charges from systems, and also as an environment allowing electrical charges exchange between systems in different electrical potential.Protections are then systematically deployed in order to limit the impact of GPR on neighboring elements. In the case of railway system, these protections have a very high cost of installation and maintenance. They must be optimized on a case to case basis, in order to assure security of people and equipments but also to be affordable.The majority of methods to calculate GPR don’t allow the integration of the complex electric environment of the ground. Most of them integrate the ground in a passive way, most of the time being a homogeneous ground.In this regard, we propose a new method of GPR calculation, more complete so more precise than what is used today. This method allows the integration into the model of a heterogeneous multilayer ground, built after measurements that have to be done on a case to case basis. The presence of buried conductors in the area of the GPR is also taken into account in a multiconductor model, which integrates at the same time all the conductors inside the zone.The method that we developed gets its full meaning when applied to GPR in railway context, thanks to the presence of many buried cables in the same environment. This approach is based on a hybrid method that takes into account induction and conduction phenomena in a multiconductor system and integrating a multilayer ground. This kind of approach has already been used in the calculation of electromagnetic induction between a power line and a pipeline. We first validated our method by calculating GPR in simple configurations. We then applied our calculations in order to calculate GPR in a railway context, which was then compared with measurements., Le système électrique ferroviaire est composé d'un ensemble de conducteurs métalliques de différentes natures et ayant, pour la plupart d'entre eux, la particularité d'avoir une longueur très importante par rapport aux dimensions transversales. Cet ensemble de conducteurs est inséré dans un environnement complexe composé de plusieurs autres éléments, tel que le réseau de transport d'énergie à haute tension, le réseau de gaz, le réseau des télécommunications, ainsi que des habitations, des passagers, des rivières, des fermes, etc. Pour assurer sa bonne compatibilité électromagnétique avec l'environnement, il est important de limiter les niveaux d'émissions électromagnétiques provenant du système ferroviaire qui pourraient perturber les éléments extérieurs ou mettre en danger des personnes. En même temps, il est important que le système ferroviaire soit suffisamment immunisé contre des éventuelles perturbations externes, de façon à assurer le bon fonctionnement des installations ferroviaires et la sécurité des passagers et du personnel. Parmi les types de perturbations électromagnétiques existant, les Élévations de Potentiel de Sol (EPS) méritent une attention particulière. Le sol naturel est un milieu conducteur de très grande taille. Il est souvent utilisé pour drainer des excès de charges électriques d'un système quelconque, ainsi comme un milieu d'échange de courant électrique entre des systèmes qui sont à des potentiels électriques différents.Des protections sont alors systématiquement installées de sorte à limiter l'impact des EPS sur les éléments voisins. Ces protections ont souvent un coût d'installation et de maintenance très élevé pour le système ferroviaire; elles doivent être optimisées au cas par cas, de façon à garantir la sécurité des personnes et le bon fonctionnement des équipements, et en même temps rester financièrement accessibles. La majorité des méthodes existantes aujourd'hui pour le calcul des EPS ne permet pas la prise en compte de tous ces facteurs. Elles se limitent à intégrer le sol de façon passive, et en général en le modélisant de nature homogène ou quasi-homogène.Dans cette optique, nous proposons une nouvelle méthode pour le calcul des EPS, plus complète et par conséquent plus précise que celles existantes aujourd'hui. Cette méthode permet d'intégrer dans la modélisation la présence d'un sol hétérogène multicouche, construit à partir de mesures réalisées sur le terrain et spécifiques à chaque contexte de sol. La présence de conducteurs enterrés dans la région de l'EPS est tenue en compte dans un modèle multiconducteur qui permet intégrer en même temps tous les conducteurs de la zone. La méthode développée est particulièrement dédiée au calcul des EPS en contexte ferroviaire. Cette approche s'appuie sur une méthode hybride qui prend en compte les phénomènes d'induction et de conduction dans un système multiconducteurs et qui intègre la présence d'un sol multicouche. Ce type d'approche s'est déjà avéré pertinent dans le cadre de l'étude des interactions entre des perturbations électromagnétiques générées par une ligne à haute tension et des canalisations enterrées. Notre méthode est dans un premier temps validée dans des configurations académiques puis mise en œuvre dans l'étude de sites ferroviaires où des comparaisons avec des mesures sont présentées.

In the recent decades, with a strong development of the global economy and new technologies, the structure of industrial systems is more and more complex. It can be a combination of elementary structures such as series structures, parallel structures, series-parallel structures, etc. In the literature, the most work focused on developing grouping strategies by considering series structures. This assumption is sometimes much penalized and limited the application of these strategies in reality. Therefore, the main objective of this thesis is to develop dynamic and stationary grouping strategies for the maintenance of multi-component systems with complex structure. These strategies have been developed for age-based models with non-negligible maintenance durations. In addition, dynamic conditions (dynamic context) such as maintenance opportunities, changes of the structure, etc., are considered and integrated into the maintenance scheduling.Our studies show the necessity and the difficulties of taking into account of the complex structure in the maintenance decisions. Numerical examples confirm the advantages of our maintenance strategies by comparing with other existing strategies in the literature, Au cours des dernières décennies, avec un fort développement de l'économie mondiale et des nouvelles technologies, la structure des systèmes industriels devient de plus en plus complexe. Elle peut être une combinaison des structures élémentaires telles que structures séries, structures parallèles, structures séries-parallèles, etc. Dans la littérature, la plupart des travaux s'intéressent à développer des stratégies de regroupement en considérant des structures séries. Cette hypothèse est parfois très pénalisée et se limite l'application de ces stratégies dans la réalité. C'est pourquoi, l'objectif principal de cette thèse est de développer des stratégies de regroupement (dynamique et stationnaire) pour la maintenance des systèmes multi-composants avec structure complexe. Ces stratégies développées se basent sur des modèles de durée de vie avec la durée de maintenance non-négligeable. De plus, les conditions dynamiques (contextes dynamiques) telles que opportunités de faire la maintenance, changements de la structure, etc. sont étudiées et intégrées dans la planification de maintenance. Les études montrent la nécessité et les difficultés de la prise en compte de la structure complexe dans les décisions de maintenance. Exemples numériques confirment les avantages de nos stratégies de maintenance en comparant avec les autres stratégies existantes dans la littérature

Motivated by the change of regulations in the matter of sustainability, but also by pure economic constraints, several industries have found themselves obligated to develop new methods and models for the management of products that are at the end of their life cycle. In this context, the remanufacturing aims at managing the recovery of the product’s value before its end of life. This type of action will extend the product life cycle and save the use of the raw material. These remanufactured products will be re-injected in a market that serves another class of customers, different from the one using new products. In other cases, the remanufactured products are reused as spare parts for the maintenance, but this reuse may vary according to the maintenance strategy adopted. This thesis focuses on the integration of a hybrid flow supply of spare parts in a service model based on stochastic degradation of a production system. Two types of spare parts supply flows are studied: a direct flow and reverse flow. The direct flow is represented by the use of new spare parts and the reverse flow is represented by the reuse of the recovered parts during the replacements, with the ability to perform remanufacturing action to improve the degradation level of these spare parts. Several issues were treated to better understand the impact of remanufacturing policies over the performance of a production system. At the beginning we started our study with production systems composed of a single machine. In this context, we proposed sequential studies then integrated one to optimize the maintenance policy as well as the Hybrid provisioning in regard to spare parts destined to replacement actions. Similarly, we’ve studied the production management subjected to quality constraint based on the machine’s degradation process. Furthermore, we’ve presented generalizations of studied models within the context of a production system composed of several machines. Finally, we’ve developed an aid-to-decision-design tool for production systems within the remanufacturing process. This problematic aims at –from a strategic point- selecting the best group of machines to build a new system of production that is able to satisfy the constraints of a production defined by the decision maker, Motivés par l'évolution des réglementations en matière d'écologie mais aussi par des contraintes purement économiques, plusieurs secteurs industriels se sont retrouvés dans l'obligation de développer de nouvelles méthodes et modèles pour la gestion des produits en fin de vie. Dans ce contexte, la remanufacturation vise à gérer la récupération de la valeur d’un produit avant sa fin de vie. Elle permet de prolonger le cycle de vie du produit et d’économiser une partie des besoins industriels en matière première. Ces produits remanufacturés seront remis dans le marché et destinés à une autre catégorie de clients, différente de celle des produits neufs. Dans d'autres cas, les produits remanufacturés sont réutilisés sous la forme de pièces de rechange dans les actions de maintenance, mais cette réutilisation peut varier selon la stratégie de maintenance adoptée. Dans ce contexte, cette thèse s'intéresse à l’intégration d'un flux d’approvisionnement hybride en pièces de rechange dans un modèle de maintenance basé sur la dégradation stochastique d’un système de production. Deux types de flux d’approvisionnement en pièces de rechange sont étudiés : un flux direct et un flux inverse. Le flux direct est représenté par l'utilisation de pièces de rechange neuves et le flux inverse est représenté par la réutilisation des pièces récupérées lors des remplacements ultérieurs, avec la possibilité de réaliser une action de remanufacturation pour améliorer l'état de dégradation de ces pièces de rechange. Plusieurs problématiques ont été traitées pour permettre de comprendre l'impact et l'influence d'une politique de remanufacturation sur les performances d'un système de production. En effet, dans un premier temps, nous nous sommes intéressés à des systèmes de production composés d'une seule machine. Dans ce cadre, nous avons proposé des études séquentielles puis intégrées pour optimiser la politique de maintenance et celle de l'approvisionnement hybrides en pièces de rechange destinées aux actions de remplacements. Nous avons étudié également la gestion de production soumise à une contrainte de qualité basée sur l'évolution de la dégradation de la machine. Ensuite, et dans un second temps, nous avons présenté des généralisations des modèles étudiés dans le cadre de systèmes de production composés de plusieurs machines. Enfin, nous avons développé un outil d'aide à la décision pour conception de systèmes de production dans le cadre d'une politique de remanufacturation. Cette problématique - du niveau stratégique - vise à sélectionner le meilleur ensemble de machines pour construire un nouveau système de production capable de satisfaire les contraintes de production définies par décideur

Motivated by the change of regulations in the matter of sustainability, but also by pure economic constraints, several industries have found themselves obligated to develop new methods and models for the management of products that are at the end of their life cycle. In this context, the remanufacturing aims at managing the recovery of the product’s value before its end of life. This type of action will extend the product life cycle and save the use of the raw material. These remanufactured products will be re-injected in a market that serves another class of customers, different from the one using new products. In other cases, the remanufactured products are reused as spare parts for the maintenance, but this reuse may vary according to the maintenance strategy adopted. This thesis focuses on the integration of a hybrid flow supply of spare parts in a service model based on stochastic degradation of a production system. Two types of spare parts supply flows are studied: a direct flow and reverse flow. The direct flow is represented by the use of new spare parts and the reverse flow is represented by the reuse of the recovered parts during the replacements, with the ability to perform remanufacturing action to improve the degradation level of these spare parts. Several issues were treated to better understand the impact of remanufacturing policies over the performance of a production system. At the beginning we started our study with production systems composed of a single machine. In this context, we proposed sequential studies then integrated one to optimize the maintenance policy as well as the Hybrid provisioning in regard to spare parts destined to replacement actions. Similarly, we’ve studied the production management subjected to quality constraint based on the machine’s degradation process. Furthermore, we’ve presented generalizations of studied models within the context of a production system composed of several machines. Finally, we’ve developed an aid-to-decision-design tool for production systems within the remanufacturing process. This problematic aims at –from a strategic point- selecting the best group of machines to build a new system of production that is able to satisfy the constraints of a production defined by the decision maker, Motivés par l'évolution des réglementations en matière d'écologie mais aussi par des contraintes purement économiques, plusieurs secteurs industriels se sont retrouvés dans l'obligation de développer de nouvelles méthodes et modèles pour la gestion des produits en fin de vie. Dans ce contexte, la remanufacturation vise à gérer la récupération de la valeur d’un produit avant sa fin de vie. Elle permet de prolonger le cycle de vie du produit et d’économiser une partie des besoins industriels en matière première. Ces produits remanufacturés seront remis dans le marché et destinés à une autre catégorie de clients, différente de celle des produits neufs. Dans d'autres cas, les produits remanufacturés sont réutilisés sous la forme de pièces de rechange dans les actions de maintenance, mais cette réutilisation peut varier selon la stratégie de maintenance adoptée. Dans ce contexte, cette thèse s'intéresse à l’intégration d'un flux d’approvisionnement hybride en pièces de rechange dans un modèle de maintenance basé sur la dégradation stochastique d’un système de production. Deux types de flux d’approvisionnement en pièces de rechange sont étudiés : un flux direct et un flux inverse. Le flux direct est représenté par l'utilisation de pièces de rechange neuves et le flux inverse est représenté par la réutilisation des pièces récupérées lors des remplacements ultérieurs, avec la possibilité de réaliser une action de remanufacturation pour améliorer l'état de dégradation de ces pièces de rechange. Plusieurs problématiques ont été traitées pour permettre de comprendre l'impact et l'influence d'une politique de remanufacturation sur les performances d'un système de production. En effet, dans un premier temps, nous nous sommes intéressés à des systèmes de production composés d'une seule machine. Dans ce cadre, nous avons proposé des études séquentielles puis intégrées pour optimiser la politique de maintenance et celle de l'approvisionnement hybrides en pièces de rechange destinées aux actions de remplacements. Nous avons étudié également la gestion de production soumise à une contrainte de qualité basée sur l'évolution de la dégradation de la machine. Ensuite, et dans un second temps, nous avons présenté des généralisations des modèles étudiés dans le cadre de systèmes de production composés de plusieurs machines. Enfin, nous avons développé un outil d'aide à la décision pour conception de systèmes de production dans le cadre d'une politique de remanufacturation. Cette problématique - du niveau stratégique - vise à sélectionner le meilleur ensemble de machines pour construire un nouveau système de production capable de satisfaire les contraintes de production définies par décideur

Both aspirations of users and improvements in the thermal regulation require that the comfort and the energy efficiency of new buildings improve. In addition to these requirements, regulations are strengthening in many fields such as acoustics, fire safety and mechanical performance. The combined effects of these factors are making it increasingly hard to design buildings. This thesis presents a knowledge-aid approach for designing high-performance buildings based on an optimization method. This approach aims to provide clear knowledge of the potential of projects (exploration of various options) for architects and design offices at the beginning of the design that will allow them to design the best possible high-performance buildings. This potential is evaluated using external and internal geometric parameters as well as the energy characteristics of buildings. This approach also allows them to assess geometries and design solutions which are intended to be used for their projects.This approach will be applied to an office building in Lyon, France. For the tested case, the approach obtains quickly efficient solutions and also finds, for some parameters, values to design efficient solutions on part of the Paretofront or in this entire front. This application of the approach also shows that there may be solutions which are close in terms of energy needs and cost but could be very different on design parameters. This problem could influence robustness of the approach but highlights a new problem. This thesis then lays the foundation of a new study on this topic.; Les demandes des usagers conjuguées à la réglementation nécessitent de concevoir des bâtiments de plus en plus confortables et économes en énergie. En parallèle de ces exigences, les réglementations concernant les bâtiments sont renforcées dans différents domaines (acoustique, sécurité incendie, risque sismique,…) afin d’obtenir des bâtiments plus sûrs et correspondant aux demandes des usagers. Les impacts conjugués de ces deux facteurs engendrent une complexification de la conception des bâtiments.Cette thèse présente une démarche d’aide à la connaissance pour la conception de bâtis performants se basant sur une méthode d’optimisation. Cette démarche vise à ce que les architectes et les bureaux d’études aient une connaissance claire du potentiel de leur projet (exploration de solutions) en phase amont de conception, pour concevoir des bâtiments les plus performants possibles. Ce potentiel est évalué via des paramètres de la géométrie extérieure et intérieure ainsi que des caractéristiques énergétiques du bâti. La démarche leur permet également d’évaluer les avantages et inconvénients de différentes géométries et solutions de conception qu’ils envisagent pour répondre à leurs projets. Cette démarche est appliquée à un immeuble de bureaux à Lyon.Pour le cas testé, la démarche permet d’obtenir rapidement des solutions performantes et de définir pour certains des paramètres étudiés, des valeurs conduisant aux solutions performantes dans une partie de l’espace des solutions ou dans l’ensemble de cet espace.Cette application de la démarche montre également qu’il peut exister des solutions ayant des besoins énergétiques et des coûts de construction proches mais étant très différentes en termes de paramètres de conception. Bien que remettant en cause l'applicabilité directe de la démarche, ce résultat met en exergue un problème nouveau. Cette thèse pose alors les bases pour une nouvelle étude.

National audience; Integrated process planning and scheduling (IPPS) is a manufacturing strategy that considers process planning and scheduling as an integrated function rather than two separated functions performed sequentially. In this paper, we propose a new heuristic to IPPS problem for reconfigurable manufacturing systems (RMS). An RMS consists mainly of reconfigurable machine tools (RMTs), each with multiple configurations, and can perform different operations with different capacities. The proposed heuristic takes into account the multi-configuration nature of machines to integrate both process planning and scheduling. To illustrate the applicability and the efficiency of the proposed heuristic, a numerical example is presented where the heuristic is compared to a classical sequential process planning and scheduling strategy using a discrete-event simulation framework. The results show an advantage of the proposed heuristic over the sequential process planning and scheduling strategy.

National audience; In train operations, a timetable is used to establish the departure and arrival times for the trains at the stations or other relevant locations in the rail network. The timetable must respond to the commercial requirements of the customers, while respecting also some security and capacity constraints determined by the characteristics of the rolling stock and the infrastructure of the network. In addition, some of the commercial requirements may come into conflict with capacity constraints or with the maintenance activities of the network. These conflicts should be rapidly identified, since, in order to be solved, in most of the cases, a negotiation between the train operating companies and the railway infrastructure manager is required, leading to further time consumption. The combination of the requirements and constraints as well as the large number of trains and journeys to schedule, and additionally the conflicts resolutions, make the preparation of a yearly timetable a complex and time consuming process that usually takes months to be fully completed. This work addresses the problem of generating periodic timetables, which means that the trains concerned are operated on a recurrent pattern, e.g., trains of the same line will run every 30 minutes. To tackle the problem, we present a suitable constraint-based model. Then, we propose the use of a co-evolutionary genetic algorithm implementing our model to generate feasible periodic timetables in short periods of time. Finally, two case studies are discussed, they are then solved using our implementation and the results are presented and examined. A precedent publication of this work can be found at http://hal.archives-ouvertes.fr/hal-00879745

Both aspirations of users and improvements in the thermal regulation require that the comfort and the energy efficiency of new buildings improve. In addition to these requirements, regulations are strengthening in many fields such as acoustics, fire safety and mechanical performance. The combined effects of these factors are making it increasingly hard to design buildings. This thesis presents a knowledge-aid approach for designing high-performance buildings based on an optimization method. This approach aims to provide clear knowledge of the potential of projects (exploration of various options) for architects and design offices at the beginning of the design that will allow them to design the best possible high-performance buildings. This potential is evaluated using external and internal geometric parameters as well as the energy characteristics of buildings. This approach also allows them to assess geometries and design solutions which are intended to be used for their projects.This approach will be applied to an office building in Lyon, France. For the tested case, the approach obtains quickly efficient solutions and also finds, for some parameters, values to design efficient solutions on part of the Paretofront or in this entire front. This application of the approach also shows that there may be solutions which are close in terms of energy needs and cost but could be very different on design parameters. This problem could influence robustness of the approach but highlights a new problem. This thesis then lays the foundation of a new study on this topic., Les demandes des usagers conjuguées à la réglementation nécessitent de concevoir des bâtiments de plus en plus confortables et économes en énergie. En parallèle de ces exigences, les réglementations concernant les bâtiments sont renforcées dans différents domaines (acoustique, sécurité incendie, risque sismique,…) afin d’obtenir des bâtiments plus sûrs et correspondant aux demandes des usagers. Les impacts conjugués de ces deux facteurs engendrent une complexification de la conception des bâtiments.Cette thèse présente une démarche d’aide à la connaissance pour la conception de bâtis performants se basant sur une méthode d’optimisation. Cette démarche vise à ce que les architectes et les bureaux d’études aient une connaissance claire du potentiel de leur projet (exploration de solutions) en phase amont de conception, pour concevoir des bâtiments les plus performants possibles. Ce potentiel est évalué via des paramètres de la géométrie extérieure et intérieure ainsi que des caractéristiques énergétiques du bâti. La démarche leur permet également d’évaluer les avantages et inconvénients de différentes géométries et solutions de conception qu’ils envisagent pour répondre à leurs projets. Cette démarche est appliquée à un immeuble de bureaux à Lyon.Pour le cas testé, la démarche permet d’obtenir rapidement des solutions performantes et de définir pour certains des paramètres étudiés, des valeurs conduisant aux solutions performantes dans une partie de l’espace des solutions ou dans l’ensemble de cet espace.Cette application de la démarche montre également qu’il peut exister des solutions ayant des besoins énergétiques et des coûts de construction proches mais étant très différentes en termes de paramètres de conception. Bien que remettant en cause l'applicabilité directe de la démarche, ce résultat met en exergue un problème nouveau. Cette thèse pose alors les bases pour une nouvelle étude.

This thesis focuses on research and development of inverse identification methods of material parameters. A particular attention is attributed to the viscoelastic response of collagen-reinforced soft tissues (artery, intervertebral disc, skin, tendon, ligament, etc) submitted to large displacements and large deformations (hyperelasticity). Highly non-linear and anisotropic, biomechanical constitutive laws account for a large number of material parameters. The inverse problem that allows their identification is of high non-linearity and of large dimension. By reason of numerical difficulties related to its resolution with gradient-based methods, we developed two new identification methods labelled GAO (Genetic algorithms & Analytical Optimization) and MMIM (Maximum-Minimum Identification Method).GAO advantageously combines deterministic methods of gradient type with genetic algorithms. Its originality consists in introducing analytical computations for the deterministic part leading to a gain in the speed up and in the convergence of genetic algorithms. This strategy is used in the context of anisotropic hyperelasticity.Regarding MMIM method, it operates according to an identification criterion that is expressed with the infinite norm and uses genetic algorithms. MMIM method identifies parameters of quasi-linear viscoelastic laws. It guarantees a constant viscous response that characterises the insensitivity of soft tissues to strain rate. GAO and MMIM methods successfully identified parameters of arterial wall and intervertebral disc tissues. The properties of these tissues are described in a more general context that exhibits the anatomy, histology and deformation mechanism at different hierarchical levels (nano-scale to milli-scale) of collagen-reinforced soft tissues. This gives understanding of the role of forces in relating structure to function in biology., Les travaux de cette thèse s'inscrivent dans le cadre du développement de méthodes d'identification inverse de paramètres matériau. On porte un intérêt particulier à la biomécanique des tissus souples renforcés par des fibres de collagène (artère, disque intervertébral, peau, tendon, ligament, etc.), dans le cadre de leurs réponses viscoélastiques et en grandes déformations et en grands déplacements (hyperélasticité). Fortement non-linéaires et anisotropes, les lois constitutives en biomécanique contiennent un nombre important de paramètres matériau. Le problème inverse qui permet de les identifier est de grande dimension et fortement non linéaire. En raison de difficultés numériques liées à sa résolution avec des méthodes à base de gradient, nous avons développé deux nouvelles méthodes d’identification inverse de paramètres nommées GAO (Genetic algorithms & Analytical Optimization) et MMIM (Maximum-Minimum Identification Method).La méthode GAO combine de manière avantageuse les méthodes déterministes de type gradient avec les algorithmes génétiques. Son originalité consiste à introduire des calculs analytiques pour la partie déterministe, ce qui permet d’accélérer et d’améliorer la convergence des algorithmes génétiques. Cette stratégie est appliquée dans le cadre de l’hyperélasticité anisotrope.En ce qui concerne la méthode MMIM, elle opère selon un critère d’identification basé sur la norme infinie et elle utilise les algorithmes génétiques. Elle permet d’identifier les paramètres de lois viscoélastiques quasi-linéaires. Elle garantit une réponse visqueuse constante qui est caractéristique des tissus souples qui sont insensibles à la vitesse de chargement.Les méthodes GAO et MMIM ont identifié avec succès des paramètres de tissus artériels et de tissus du disque intervertébral. Les propriétés de ces tissus sont décrits par ailleurs dans le mémoire dans un contexte plus général où on expose l'anatomie, l'histologie et le mécanisme de déformation aux différents niveaux hiérarchiques (nano-échelle à milli-échelle) d’un tissu souple renforcé par des fibres de collagène. Ceci permet de comprendre le rôle des efforts dans la relation liant la structure à la fonction en biologie.

This thesis focuses on research and development of inverse identification methods of material parameters. A particular attention is attributed to the viscoelastic response of collagen-reinforced soft tissues (artery, intervertebral disc, skin, tendon, ligament, etc) submitted to large displacements and large deformations (hyperelasticity). Highly non-linear and anisotropic, biomechanical constitutive laws account for a large number of material parameters. The inverse problem that allows their identification is of high non-linearity and of large dimension. By reason of numerical difficulties related to its resolution with gradient-based methods, we developed two new identification methods labelled GAO (Genetic algorithms & Analytical Optimization) and MMIM (Maximum-Minimum Identification Method).GAO advantageously combines deterministic methods of gradient type with genetic algorithms. Its originality consists in introducing analytical computations for the deterministic part leading to a gain in the speed up and in the convergence of genetic algorithms. This strategy is used in the context of anisotropic hyperelasticity.Regarding MMIM method, it operates according to an identification criterion that is expressed with the infinite norm and uses genetic algorithms. MMIM method identifies parameters of quasi-linear viscoelastic laws. It guarantees a constant viscous response that characterises the insensitivity of soft tissues to strain rate. GAO and MMIM methods successfully identified parameters of arterial wall and intervertebral disc tissues. The properties of these tissues are described in a more general context that exhibits the anatomy, histology and deformation mechanism at different hierarchical levels (nano-scale to milli-scale) of collagen-reinforced soft tissues. This gives understanding of the role of forces in relating structure to function in biology., Les travaux de cette thèse s'inscrivent dans le cadre du développement de méthodes d'identification inverse de paramètres matériau. On porte un intérêt particulier à la biomécanique des tissus souples renforcés par des fibres de collagène (artère, disque intervertébral, peau, tendon, ligament, etc.), dans le cadre de leurs réponses viscoélastiques et en grandes déformations et en grands déplacements (hyperélasticité). Fortement non-linéaires et anisotropes, les lois constitutives en biomécanique contiennent un nombre important de paramètres matériau. Le problème inverse qui permet de les identifier est de grande dimension et fortement non linéaire. En raison de difficultés numériques liées à sa résolution avec des méthodes à base de gradient, nous avons développé deux nouvelles méthodes d’identification inverse de paramètres nommées GAO (Genetic algorithms & Analytical Optimization) et MMIM (Maximum-Minimum Identification Method).La méthode GAO combine de manière avantageuse les méthodes déterministes de type gradient avec les algorithmes génétiques. Son originalité consiste à introduire des calculs analytiques pour la partie déterministe, ce qui permet d’accélérer et d’améliorer la convergence des algorithmes génétiques. Cette stratégie est appliquée dans le cadre de l’hyperélasticité anisotrope.En ce qui concerne la méthode MMIM, elle opère selon un critère d’identification basé sur la norme infinie et elle utilise les algorithmes génétiques. Elle permet d’identifier les paramètres de lois viscoélastiques quasi-linéaires. Elle garantit une réponse visqueuse constante qui est caractéristique des tissus souples qui sont insensibles à la vitesse de chargement.Les méthodes GAO et MMIM ont identifié avec succès des paramètres de tissus artériels et de tissus du disque intervertébral. Les propriétés de ces tissus sont décrits par ailleurs dans le mémoire dans un contexte plus général où on expose l'anatomie, l'histologie et le mécanisme de déformation aux différents niveaux hiérarchiques (nano-échelle à milli-échelle) d’un tissu souple renforcé par des fibres de collagène. Ceci permet de comprendre le rôle des efforts dans la relation liant la structure à la fonction en biologie.

Noise due to ground transportation infrastructures is among the first environmental concerns of this beginning of 21th century. Building noise protections along motorways and railways is usually the chosen solution to reduce this noise. Currently, noise abatement systems used are mainly conventional ones: straight barriers, earth berms, tilted barriers, capped barriers. The purpose of this work is to propose innovative noise barriers using natural means and to study their acoustic performance by using numerical and experimental approaches. The numerical approach can also be coupled with an optimization tool, developed in this thesis, to obtain improved shapes of such devices using natural means. First, the main phenomena that appear during acoustic wave propagation in a complex outdoor medium are described. Then, a state of the art of the main noise barriers dedicated to ground transportation noise is achieved. It drives the choice of three innovative noise barriers using natural means. An analysis of the main numerical, experimental and optimization methods is carried out which allows to choose the methods adapted to our problem of noise barriers using natural means. The chosen methods are used in this work to assess the acoustic performance of the three innovative noise barriers. For the first chosen noise barrier called "gabions barrier", we perform in-situ and scale model measurements and numerical simulations. The results show a satisfactory efficiency of such noise devices. For the second and the third chosen noise barriers called respectively "sonic crystal assisted barrier" and "complex shaped earth berm", we perform a parametric numerical and an optimization studies. The results show the capacity of such noise devices to reduce motorways and railways noises in urban areas and they lead to improved shapes of innovative noise barriers using natural means., Le bruit dû aux infrastructures de transports terrestres fait partie des premières préoccupations environnementales de ce début de 21e siècle. Un moyen utilisé pour réduire ce bruit est de placer des protections acoustiques le long des grands axes routiers et ferroviaires. Actuellement, les choix de ces protections antibruit se portent généralement sur des solutions traditionnelles : écran droit, merlon, écran incliné, écran avec un couronnement. Le but de ce travail est de proposer des protections acoustiques innovantes utilisant des moyens naturels et d'en étudier la performance acoustique en utilisant des approches numériques et expérimentales. L'approche numérique peut être couplée en outre à un outil d'optimisation, développé dans cette thèse, pour chercher des formes améliorées de tels dispositifs antibruit novateurs. Après une présentation des principaux phénomènes mis en jeu dans la propagation des ondes acoustiques en milieu extérieur complexe, un état de l'art des principaux écrans acoustiques dédiés aux transports terrestres a été établi, permettant de choisir trois protections antibruit innovantes pour en étudier la performance acoustique. Une analyse des principales méthodes de simulation numérique, de mesure et d'optimisation des protections antibruit a permis de choisir les méthodes adaptées à notre problématique des écrans acoustiques utilisant des moyens naturels. Les méthodes choisies ont été utilisées dans ce travail pour évaluer la performance acoustique de ces écrans innovants. Pour le premier écran choisi, dit écran en gabions, nous avons effectué des mesures in-situ et sur modèles réduits, ainsi que des simulations numériques montrant une efficacité satisfaisante. Pour le deuxième écran, utilisant des cristaux soniques, et pour le troisième écran, de type merlon acoustique de forme complexe, nous avons réalisé une étude numérique paramétrique suivie d'une étude d'optimisation. Les résultats des calculs ont montré l'intérêt de tels dispositifs antibruit pour réduire le bruit de circulation routière et ferroviaire en milieu urbain et ils ont abouti à des formes améliorées des protections acoustiques utilisant des moyens naturels.

The reduction of the noise pollution due to transportation is a major environmental concern. VAMPPASS is a program for simulating the by-pass noise~; several reduction solutions are investigated and compared. Source characteristics are used as VAMPPASS inputs. They are defined by their positions, spectra and acoustic levels. Beamforming is an array processing used by the SNCF to localise main sources on noise maps. This method consists in applying a spatial filter on the measurements. The quality of the filtering depends on the sensor positions of the array (i.e. its geometry), on the source positions and on the propagation hypothesis. It is defined as the directivity pattern of the array. A main lobe indicates the listening direction. Secondary lobes receive energy from other directions, which limits the quantitative interpretation of the source levels. Moreover, on the noise maps of the train, the rail radiation is not correctly identified.The goal of the study is to define a quantitative processing to characterise the whole acoustic sources on the railway stock.In a first part, the array performances are quantified by criterion calculated on the directivity pattern. We propose the use of a genetic algorithm to optimize the microphone positions. An investigation of the results shows tendencies between criterion and array geometries. A support is designed to validate the solutions found by optimization on a TGV. The source locations are more accurate on the noise maps obtained.The rail radiation is studied using a shaker and the array. Experiment results are compared with a rail simple model. Differences appear, the model can not be exploited in rolling condition. A simpler method is proposed to extract acoustic contributions of the wheels and the rail. Using the radiation spectra of the elements, space-frequency domains are associated to the radiation of the wheels and the rail. The rail is then identified as a more important source, which correspond to theoretical results.In the third part, we propose a new deconvolution method adapted for moving sources. The source contributions seen by the secondary lobes are corrected from the beamforming output. The main innovation of the method is to deconvolute on a time-frequency domain to take into confound the frequency shift of the Doppler effect. Comparisons of TGV noise maps show the interest of the new approach to suppress ghost sources., La réduction de la pollution sonore des moyens de transport est un enjeu environnemental majeur. La SNCF a développé le logiciel VAMPPASS pour la simulation de bruit de trains au passage~; des solutions de réduction de bruit peuvent être étudiées et comparées. Les caractéristiques des sources présentes sur le matériel ferroviaire sont utilisées en entrée du logiciel. Les sources sont définies par leurs positions, leurs spectres et leurs niveaux acoustiques. Pour caractériser les sources, nous utilisons notamment l'antennerie acoustique. La formation de voie est un traitement d'antenne pour la localisation de sources. L'approche de dédopplerisation est utilisée par la SNCF pour réaliser des cartographies sur les trains en mouvement et identifier les principales sources de bruit. Cette méthode consiste à appliquer un filtrage spatial sur les mesures. Ce filtrage dépend de la position des capteurs de l'antenne (sa géométrie), de la position des sources et des hypothèses de propagation. Cette fonction est définie comme le diagramme de directivité de l'antenne. Un lobe principal pointe dans la direction d'écoute et présente le gain maximal. Des lobes secondaires du diagramme récupèrent de l'énergie dans les autres directions, l'analyse quantitative du niveau des sources est donc limitée. De plus, sur les cartographies, le rayonnement acoustique du rail n'est pas correctement détecté.L'objectif de ce travail de thèse est de définir un traitement quantitatif pour la caractérisation de l'ensemble des sources de bruit sur le matériel ferroviaire.Dans un premier temps, nous proposons d'améliorer les performances de l'antenne. Nous définissons des critères de qualité sur le diagramme de directivité. Ces critères sont obtenus par simulation et n'ont pas d'expression simple en fonction de la position des microphones. Nous proposons d'utiliser un algorithme génétique pour optimiser les géométries d'antennes suivant ces critères. L'analyse des résultats permet de confirmer des tendances entre les critères et la géométrie. Un support d'antenne est réalisé pour accueillir les solutions proposées par l'algorithme génétique. L'antenne optimisée est testée sur un TGV au passage, les sources sont mieux localisées et les cartographies présentent moins de sources fantômes.Une étude du rayonnement du rail est réalisée. Le rail est excité par un pot vibrant à poste fixe. Les résultats de la formation de voie sont comparés à ceux d'un modèle de rayonnement du rail. Des différences apparaissent, ce qui ne nous permet pas d'exploiter les résultats pour appliquer le modèle en condition de roulement. Nous proposons une méthode plus simple pour séparer les contributions acoustiques du rail et de la roue. Cette méthode se base sur les spectres de ces éléments et aussi sur le temps de passage des roues devant l'antenne. Les résultats obtenus montrent une contribution acoustique du rail plus importante, ce qui est cohérent avec la théorie.Enfin, nous proposons une méthode de déconvolution adaptée aux sources en mouvement. La sortie de la formation de voie est corrigée de la contribution des autre sources vues par les lobes secondaires de l'antenne. La spécificité du traitement est de déconvoluer sur un plan temps-fréquence pour tenir compte de l'effet Doppler. La comparaison de cartographies de TGV au passage met en avant l'efficacité de la méthode pour supprimer les sources fantômes.

The reduction of the noise pollution due to transportation is a major environmental concern. VAMPPASS is a program for simulating the by-pass noise~; several reduction solutions are investigated and compared. Source characteristics are used as VAMPPASS inputs. They are defined by their positions, spectra and acoustic levels. Beamforming is an array processing used by the SNCF to localise main sources on noise maps. This method consists in applying a spatial filter on the measurements. The quality of the filtering depends on the sensor positions of the array (i.e. its geometry), on the source positions and on the propagation hypothesis. It is defined as the directivity pattern of the array. A main lobe indicates the listening direction. Secondary lobes receive energy from other directions, which limits the quantitative interpretation of the source levels. Moreover, on the noise maps of the train, the rail radiation is not correctly identified.The goal of the study is to define a quantitative processing to characterise the whole acoustic sources on the railway stock.In a first part, the array performances are quantified by criterion calculated on the directivity pattern. We propose the use of a genetic algorithm to optimize the microphone positions. An investigation of the results shows tendencies between criterion and array geometries. A support is designed to validate the solutions found by optimization on a TGV. The source locations are more accurate on the noise maps obtained.The rail radiation is studied using a shaker and the array. Experiment results are compared with a rail simple model. Differences appear, the model can not be exploited in rolling condition. A simpler method is proposed to extract acoustic contributions of the wheels and the rail. Using the radiation spectra of the elements, space-frequency domains are associated to the radiation of the wheels and the rail. The rail is then identified as a more important source, which correspond to theoretical results.In the third part, we propose a new deconvolution method adapted for moving sources. The source contributions seen by the secondary lobes are corrected from the beamforming output. The main innovation of the method is to deconvolute on a time-frequency domain to take into confound the frequency shift of the Doppler effect. Comparisons of TGV noise maps show the interest of the new approach to suppress ghost sources.; La réduction de la pollution sonore des moyens de transport est un enjeu environnemental majeur. La SNCF a développé le logiciel VAMPPASS pour la simulation de bruit de trains au passage~; des solutions de réduction de bruit peuvent être étudiées et comparées. Les caractéristiques des sources présentes sur le matériel ferroviaire sont utilisées en entrée du logiciel. Les sources sont définies par leurs positions, leurs spectres et leurs niveaux acoustiques. Pour caractériser les sources, nous utilisons notamment l'antennerie acoustique. La formation de voie est un traitement d'antenne pour la localisation de sources. L'approche de dédopplerisation est utilisée par la SNCF pour réaliser des cartographies sur les trains en mouvement et identifier les principales sources de bruit. Cette méthode consiste à appliquer un filtrage spatial sur les mesures. Ce filtrage dépend de la position des capteurs de l'antenne (sa géométrie), de la position des sources et des hypothèses de propagation. Cette fonction est définie comme le diagramme de directivité de l'antenne. Un lobe principal pointe dans la direction d'écoute et présente le gain maximal. Des lobes secondaires du diagramme récupèrent de l'énergie dans les autres directions, l'analyse quantitative du niveau des sources est donc limitée. De plus, sur les cartographies, le rayonnement acoustique du rail n'est pas correctement détecté.L'objectif de ce travail de thèse est de définir un traitement quantitatif pour la caractérisation de l'ensemble des sources de bruit sur le matériel ferroviaire.Dans un premier temps, nous proposons d'améliorer les performances de l'antenne. Nous définissons des critères de qualité sur le diagramme de directivité. Ces critères sont obtenus par simulation et n'ont pas d'expression simple en fonction de la position des microphones. Nous proposons d'utiliser un algorithme génétique pour optimiser les géométries d'antennes suivant ces critères. L'analyse des résultats permet de confirmer des tendances entre les critères et la géométrie. Un support d'antenne est réalisé pour accueillir les solutions proposées par l'algorithme génétique. L'antenne optimisée est testée sur un TGV au passage, les sources sont mieux localisées et les cartographies présentent moins de sources fantômes.Une étude du rayonnement du rail est réalisée. Le rail est excité par un pot vibrant à poste fixe. Les résultats de la formation de voie sont comparés à ceux d'un modèle de rayonnement du rail. Des différences apparaissent, ce qui ne nous permet pas d'exploiter les résultats pour appliquer le modèle en condition de roulement. Nous proposons une méthode plus simple pour séparer les contributions acoustiques du rail et de la roue. Cette méthode se base sur les spectres de ces éléments et aussi sur le temps de passage des roues devant l'antenne. Les résultats obtenus montrent une contribution acoustique du rail plus importante, ce qui est cohérent avec la théorie.Enfin, nous proposons une méthode de déconvolution adaptée aux sources en mouvement. La sortie de la formation de voie est corrigée de la contribution des autre sources vues par les lobes secondaires de l'antenne. La spécificité du traitement est de déconvoluer sur un plan temps-fréquence pour tenir compte de l'effet Doppler. La comparaison de cartographies de TGV au passage met en avant l'efficacité de la méthode pour supprimer les sources fantômes.

International audience; Ce papier présente un modèle macroéconomique qui associe étroitement théorie de la monnaie endogène et approche multi-agents. C'est un modèle décentralisé, peuplé d'agents multiples, hétérogènes, autonomes et concurrents qui interagissent simultanément dans les sphères réelle et monétaire. Les propriétés macroéconomiques du modèle ne sont pas postulées, ce sont des propriétés émergentes du système complexe formé par les interactions entre les agents. On dote les entreprises de capacité d'adaptation, alliant imitation et innovation, pour déterminer les prix sur le marché des biens. Par une série de simulations, on observe l'évolution des comportements des entreprises et leur impact sur la dynamique macroéconomique, en particulier sur le partage du revenu entre salaires et profits.

The aim of this study is to develop an alternative analysis for the characterisation of heavy oil products. Predictive chemometric models have been developed by mid-infrared (MIR) and near infrared (NIR) spectroscopies. This work is mainly concerned with the predictive model optimisation of saturate, aromatic, resin and asphalten contents (SARA). A simultaneous optimisation procedure of spectral data pre-processing methods and variable selection by genetic algorithms was evaluated. This approach led to the best NIR predictions and showed the potential interpretation of the selected variables. A comparative study of MIR and NIR spectroscopies for the development of heavy oil property predictive model was also performed. Results have shown that NIR spectroscopy is globally better for our application. It has been shown that spectroscopic data fusion can improve predictive power of models. It seems however necessary that both spectroscopies, when considered separately, correspond to similar predictive power in order to expect an improvement when combining MIR and NIR. The interpretation potential of multiblock has been confirmed for the identification of MIR and NIR specific information. Finally, models developed for the prediction of density, contents of SARA, Conradson carbon, hydrogen, sulphur and nitrogen were found satisfactory for an application at laboratory.; L'objectif de cette thèse est le développement d'une analyse rapide pour la caractérisation des produits lourds du pétrole. Des modèles de prédiction de propriétés des produits lourds ont été développés à partir des spectroscopies moyen infrarouge (MIR) et proche infrarouge (PIR). Ce travail a principalement porté sur l'optimisation des modèles prédictifs des teneurs en composés saturés, aromatiques, résines et asphaltènes (SARA). Une optimisation simultanée par algorithmes génétiques du choix des prétraitements des données spectrales et des variables à sélectionner a été évaluée. Cette approche a permis de conduire au meilleur pouvoir prédictif des modèles PIR et a montré le potentiel d'interprétation des variables sélectionnées. Une étude de comparaison des modèles développés séparément à partir des spectres MIR et PIR a ensuite été réalisée. La spectroscopie PIR s'est révélée être globalement plus performante dans le cadre de notre application. Il a également été démontré que la fusion de données spectroscopiques pouvait améliorer la qualité des prédictions. Au vu des résultats, il semble nécessaire que les modèles développés séparément à partir de ces spectroscopies conduisent à des performances similaires pour espérer une amélioration lors de la fusion des données spectrales. Le potentiel de l'interprétation des techniques de régression à blocs multiples a également été confirmé pour identifier les informations spectrales spécifiques contenues dans les spectres MIR et PIR. Enfin, les modèles de prédiction de la densité, des teneurs en SARA, en carbone Conradson, en hydrogène, en soufre et en azote ont été jugés satisfaisants pour une utilisation au laboratoire.

Telecommunication systems today have increasing complexity and require higher energy consumption. Therefore, energy-efficiency becomes one of the most important goals in a design of embedded systems. This thesis proposes a dynamic scaling precision mechanism to reduce energy consumption in an embedded system, especially in a wireless mobile terminal. Energy--efficient implementation of digital signal processing algorithms in embedded systems requires using fixed-point arithmetic in order to satisfy the cost, power and area constraints. In traditional approaches, the data bit-widths are calculated based on the worst case so that they are satisfied in all cases. We propose another approach to dynamically change the specification according to the environment (e.g. the transmission channel quality) with the goal of reducing energy consumption under certain conditions. Firstly, the relation between the quantization noise and the bit error rate at a receiver noise level is studied for a QPSK transmission system. The result is then applied in Direct Sequence Code Division Multiple Access (DS-CDMA) systems. Among several telecommunications systems using the DS-CDMA technique, we demonstrate how to dynamically adapt the fixed-point algorithm accuracy of a WCDMA 3G receiver. The fixed-point conversion uses a combinatorial optimization algorithm for the determination of each bit-width under an accuracy constraint. The second part of this thesis concentrates on optimization algorithms. We propose new algorithms for problems having a single constraint or a series of constraints corresponding to different accuracy levels of a self-adaptive system. The result of Multi-Objective Genetic Algorithms (MOGA), a Pareto front, allows determining the bit-widths for each quantization noise level. An improved version of MOGA combined with elitism and tabu search is proposed. In addition, we suggest using GRASP, a stochastic local search algorithm, to find a result in a relatively short time in comparison with MOGA.; Cette thèse s'inscrit dans le contexte de la forte augmentation du débit et de la puissance de calcul des systèmes de télécommunications. Cette augmentation entraîne une consommation d'énergie importante et réduit la durée de batterie, ce qui est primordiale pour un système embarqué. Nous proposons des mécanismes permettant de réduire la consommation d'énergie dans un système embarqué, plus particulièrement dans un terminal mobile sans fil. L'implantation efficace des algorithmes de traitement numérique du signal dans les systèmes embarqués requiert l'utilisation de l'arithmétique virgule fixe afin de satisfaire des contraintes de coût, de consommation et d'encombrement. Dans les approches classiques, la largeur des données et des calculs est considérée au pire cas lors de la détermination des spécifications afin qu'elles soient satisfaites dans tout les cas. Nous proposons une approche d'adaptation dynamique, permettant de changer la spécification en fonction de l'environnement (par exemple les conditions d'un canal de transmission) avec pour objectif de réduire la consommation d'énergie dans certaines conditions. Tout d'abord, la relation entre la puissance de bruit de quantification et le taux d'erreur binaire du système en fonction du bruit au récepteur est établie pour une chaîne de transmission QPSK. Ce résultat est appliqué dans la technique d'accès multiple par répartition de codes en séquence directe (DS-CDMA). Parmi plusieurs systèmes de télécommunications utilisant la technique DS-CDMA, nous montrons comment adapter dynamiquement la précision de calcul d'un récepteur 3G WCDMA. La conversion en virgule fixe nécessite un algorithme d'optimisation combinatoire pour l'optimisation des largeurs des opérateurs sous une contrainte de précision. La deuxième axe de ces travaux de thèse concerne l'étude d'algorithmes d'optimisation adaptés au problème de l'optimisation des largeurs de données. Nous proposons de nouveaux algorithmes pour les problèmes à une seule contrainte ou à une suite des contraintes correspondant à différents niveaux de précision pour les systèmes auto-adaptatifs. Le résultat des algorithmes génétiques multi-objectifs, sous forme d'une frontière de Pareto, permet d'obtenir la largeur correspondant à chaque niveau du bruit de quantification. Une version améliorée des algorithmes génétiques combinée avec l'élitisme et la recherche tabou est proposée. En plus, nous proposons d'appliquer GRASP, un algorithme de recherche locale stochastique permettant de trouver le résultat dans un temps plus faible en comparaison avec les algorithmes génétiques.

The recent product traceability requirements demonstrate an industrial need to improve the information management strategies within traceability systems in order to evolve from reactivity to proactivity. The aim of this work is to exploit the recently available real-time access to traceability information. We propose the utilization of artificial intelligence and operational research techniques to analyse the information and therefore suggest improvement actions. This research project is composed of two main activities: first, the diagnosis of the criticality value associated to a production regarding the traceability information and second, the actions to undertake as a result of this diagnosis. One of the issues studied in this thesis is the problem of minimizing the size of products recall. Initially the problem of raw materials dispersion minimization is analysed. Then a result of the dispersion rate along with other production criteria are evaluated in order to determine a risk level criterion in terms of quality and security that we name “production criticality”. This criterion is used subsequently to optimize deliveries dispatch with the purpose of minimizing the number of batch recalls in case of crisis. This is achieved by implementing flexible and reactive tools; Dans le cours des dernières années, la traçabilité s’est positionnée au cœur de plusieurs enjeux fondamentaux pour les entreprises. Cependant, cette notion est encore aujourd’hui vue comme une contrainte, servant uniquement à respecter des impositions légales et à rappeler des produits non-conformes. Dans ce projet, nous nous sommes attachés à élargir la définition de traçabilité aux domaines de la prévision et de la protection, pour qu’elle ne soit plus perçue comme une obligation supplémentaire à assumer, mais comme un véritable argument d’avantage concurrentiel. Ces travaux de recherche sont consacrés à l’exploitation des informations de traçabilité par l’utilisation des techniques d’intelligence artificielle et de recherche opérationnelle, afin de proposer des actions d’amélioration en production et en logistique. Ils ont été menés en collaboration avec la société ADENTS International, experte en traçabilité. Ce projet est composé de deux principaux axes de travail : l’un portant sur le diagnostic de la criticité d’une production, en fonction des informations de traçabilité et l’autre sur les actions à entreprendre par rapport à ce diagnostic. Dans le premier, nous remarquons l’importance de la notion de dispersion de matières premières et des composants, ainsi que celle des écarts en termes de qualité et de sécurité. Dans le second, nous nous intéressons d’avantage à la notion de rappel de produits, visant une gestion de transformations adaptée en aval de la production, afin de minimiser ces rappels. Pour la mise en place de ces deux grandes activités, nous nous sommes engagés à proposer des modèles et des méthodes flexibles et réactives, pouvant s’adapter à la versatilité ontologique des flux d’informations de traçabilité

We present here a computational, macroeconomic model with decentralized markets. The modeled economy is always out of equilibrium. It is composed of two principal sets of agents (firms and households) associated with two main functions (production and consumption). These agents operate within the framework of a capitalist economy (private means of production, monetary exchange, wage earning). The agents are autonomous individuals who are placed in direct and indirect interaction with each other (and not mere representative agents or aggregates). Each agent pursues his own purposes, acts according to his individual context and his local environment; he is unconcerned about the general equilibrium of the system and he is not subject to over-riding control (neither from a planner, nor from an auctioneer). The model implements the three main characteristics of monetary economies: - Production takes time and firms need credit to launch the production process; - Money is endogenous, created by bank credit that is issued for the purpose of production; - Firms are led by a profit motive and profits are realized in terms of money. Java-based, the model provides a virtual laboratory that makes it possible to run experiments "in silico". Real and monetary interactions between agents (which are multiple, heterogeneous, autonomous and rival) form a dynamic, complex system, the properties of which we do not postulate. Thus, the model reconstructs the conditions of the emergence of macroeconomic patterns, which cannot be observed in models that are based on notions of a representative agent and general equilibrium.; Nous présentons un modèle numérique d'économie de marché décentralisée, fonctionnant hors de l'équilibre, composée de deux grands groupes d'agents (entreprises et ménages) auxquels sont respectivement associées deux fonctions économiques principales (production et consommation). Ces fonctions s'exercent dans le respect des règles des économies capitalistes (propriété privée des moyens de production, échanges monétaires, salariat). Les agents sont des individus en interaction directe et indirecte (et non des agents représentatifs ou des agrégats), chacun poursuivant son propre but, agissant en fonction de son état individuel et de l'environnement proche, sans se préoccuper du tout de l'équilibre général du système et sans contrôle supérieur (ni de la part d'un planificateur, ni d'un commissaire-priseur). Le modèle respecte les trois principes essentiels des économies monétaires: - le processus de production prend du temps et les entreprises ont besoin de crédit pour lancer ce processus; - la monnaie est endogène, elle est créée par le crédit bancaire à la production; - les entreprises sont guidées par le motif de profit et ce profit est monétaire. Implémenté en Java, le modèle se présente comme un laboratoire virtuel permettant de conduire de véritables expériences "in silico". Les interactions réelles et monétaires entre les agents (multiples, hétérogènes, autonomes et concurrents) forment un système dynamique et complexe dont les propriétés macroéconomiques ne sont pas postulées. Nous reconstruisons ainsi les conditions de l'émergence de comportements macroéconomiques inobservables dans les modèles basés sur les notions d'agent représentatif et d'équilibre général.

We present here a computational, macroeconomic model with decentralized markets. The modeled economy is always out of equilibrium. It is composed of two principal sets of agents (firms and households) associated with two main functions (production and consumption). These agents operate within the framework of a capitalist economy (private means of production, monetary exchange, wage earning). The agents are autonomous individuals who are placed in direct and indirect interaction with each other (and not mere representative agents or aggregates). Each agent pursues his own purposes, acts according to his individual context and his local environment; he is unconcerned about the general equilibrium of the system and he is not subject to over-riding control (neither from a planner, nor from an auctioneer). The model implements the three main characteristics of monetary economies: - Production takes time and firms need credit to launch the production process; - Money is endogenous, created by bank credit that is issued for the purpose of production; - Firms are led by a profit motive and profits are realized in terms of money. Java-based, the model provides a virtual laboratory that makes it possible to run experiments "in silico". Real and monetary interactions between agents (which are multiple, heterogeneous, autonomous and rival) form a dynamic, complex system, the properties of which we do not postulate. Thus, the model reconstructs the conditions of the emergence of macroeconomic patterns, which cannot be observed in models that are based on notions of a representative agent and general equilibrium.; Nous présentons un modèle numérique d'économie de marché décentralisée, fonctionnant hors de l'équilibre, composée de deux grands groupes d'agents (entreprises et ménages) auxquels sont respectivement associées deux fonctions économiques principales (production et consommation). Ces fonctions s'exercent dans le respect des règles des économies capitalistes (propriété privée des moyens de production, échanges monétaires, salariat). Les agents sont des individus en interaction directe et indirecte (et non des agents représentatifs ou des agrégats), chacun poursuivant son propre but, agissant en fonction de son état individuel et de l'environnement proche, sans se préoccuper du tout de l'équilibre général du système et sans contrôle supérieur (ni de la part d'un planificateur, ni d'un commissaire-priseur). Le modèle respecte les trois principes essentiels des économies monétaires: - le processus de production prend du temps et les entreprises ont besoin de crédit pour lancer ce processus; - la monnaie est endogène, elle est créée par le crédit bancaire à la production; - les entreprises sont guidées par le motif de profit et ce profit est monétaire. Implémenté en Java, le modèle se présente comme un laboratoire virtuel permettant de conduire de véritables expériences "in silico". Les interactions réelles et monétaires entre les agents (multiples, hétérogènes, autonomes et concurrents) forment un système dynamique et complexe dont les propriétés macroéconomiques ne sont pas postulées. Nous reconstruisons ainsi les conditions de l'émergence de comportements macroéconomiques inobservables dans les modèles basés sur les notions d'agent représentatif et d'équilibre général.

Due to the expansion of the life duration and the shortage of medical personal in hospitals the EU funded IWARD project as part of the IFP6 program. The aims of this project were to assist the medical personnel in logistic and non medical tasks (transport, cleaning, environmental monitoring, guidance and tele-monitoring) through the usage of mobile, reconfigurable, rechargeable robots, thus letting the Medical staff to concentrate on medical aspects of their work.This thesis was part of this project, and our work consisted on developing a decision making framework for the team of robots.In the first part of the thesis, we address the strategic decisions essentially the: (i) the robots’ home station location problem, (ii) Robot‘s reconfiguration problems and (iii) Robots recharging scheduling. We formulate those problems as a linear problems and we propose to solve them using Mixed Integer Programming (MIP). We also present a formulation using a column generation approach to solve those problems.In the later part we address the tactical problems, mainly the mission assignment, the mission scheduling and rescheduling. We present two different approaches; a centralized decision finder implemented using genetic algorithms. And a decentralized approach using auction like and market based algorithms in order to provided collaborative decision making framework.Finally we compare those two approaches using a custom made discrete event simulation (DES)., Ce manuscrit expose notre travail dans le cadre du projet IWARD et détaille la couche de gestion et de décision du groupement de robots. Ce projet avait comme objectif d’assister le personnel médical dans leur travail, ceci est réalisé en utilisant des robots mobiles, reconfigurables, et rechargeables. Ces robots sont conçus pour effectuer des taches logistiques comme : Le transport de médicaments, le nettoyage, le guidage des patients, la surveillance et la téléconsultation. Dans la première partie de la thèse nous présenterons le problème stratégique qui consiste à déterminer les plannings de rechargement des robots, la configuration des robots opérationnels ainsi que la localisation des stations d’attentes des robots lorsqu’ils sont en état de veille. Différentes hiérarchies à plusieurs niveaux de décisions, sont formulées comme des programmes linéaires en nombres entiers. Des formulations utilisant l’approche de génération de colonnes sont aussi développées pour résoudre ces problèmes. Dans la deuxième partie, le problème tactique est exposé, ceci consiste à affecter les taches arrivantes aux différents robots et d’ordonnancer dynamiquement l’exécution ces missions. Deux approches sont inspectées une version centralisée utilisant les algorithmes évolutionnaires et une autre version distribuée utilisant les algorithmes d’enchères inversées. Afin de mettre à l épreuve ces deux approches, une simulation a événements discrets a été conçue et développée spécifiquement pour le projet, permettant ainsi d’évaluer ces deux approches.