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International audience; The mechatronic systems are hybrid, dynamic, interactive and reconfigurable. Therefore their dysfunctional modeling is very difficult. Multi-physical interactions between components have impacts on the degradation or on system failures, leading thus to more uncertainty in reliability evaluation.The work presented in this paper aims to improve the integration of multi-domain interactions in the reliability assessment of mechatronic systems.After a presentation of the state of the art of mechatronic systems reliability estimation methods, we propose to represent multi domain interactions by influential factors in the dysfunctional model.We generally use proportional hazard models; in the case of an interaction represented by a temperature stress, Arrhenius model is used.; Les systèmes mécatroniques sont à la fois hybrides, dynamiques, interactifs et reconfigurables, ce qui entraîne des difficultés dans la modélisation dysfonctionnelle. Les potentielles interactions multi-physiques entre les composants peuvent avoir des impacts sur les dégradations ou sur les dysfonctionnements du système. Tous ces éléments à prendre en compte rendent incertain le modèle d’évaluation de la fiabilité.Le travail de recherche présenté dans cet article a pour but d’améliorer la prise en compte des interactions multi-domaines dans l’évaluation de la fiabilité des systèmes mécatroniques.A partir d’un état de l’art des méthodes d’évaluation de la fiabilité des systèmes mécatroniques, nous proposons des améliorations permettant une prise en compte quantitative des interactions par l’intégration de facteurs d’influence représentant des interactions multi domaines.Cette intégration est effectuée de manière générale à partir d’un modèle à hasards proportionnels et, dans le cas d’une interaction avec pour facteur de stress la température, en utilisant la loi d’Arrhenius.

The deadlock control and liveness-enforcement are mostly implemented based on siphons in most existing work using structural theory. Our previous work has revealed a kind of intrinsically live structures in a class of generalized Petri nets called systems of simple sequential processes with weighted resources allocation (WS 3 PR). The liveness-enforcement is achieved by analyzing the structure including weight information and reconfiguring the initial marking of resource places without considering the initial token counts in idle process places. This work extends it to a more general class than WS 3 PR. Instead of siphons, a new concept of structural objects is defined to carry weight information and reflect the circular waits of resources. The numerical relationship between initial markings of resource places and weights of arcs is investigated to yield an intrinsically live structure-based liveness-enforcing method that requires no external monitors. The work provides an insight into structures of generalized Petri nets and a new revenue to achieve the desired deadlock control. Several examples are used to illustrate the proposed method.

International audience; More than a multi-technology fusion, mechatronic systems are becoming more and more complex, these systems can be reconfigured with changes in the environment and states of the functional units, evaluating and improving the reliability of mechatronic system requires to take into account the reconfigurable aspect. This point has become a major challenge for reliability engineers during the design phase. Therefore their dysfunctional modeling is very difficult. This communication presents an original proposed methodology for evaluating the reliability of mechatronic system with taking account the reconfigurable aspect. This reliability model integrates the change of the configuration related to the external and internal conditions.; Plus qu’une fusion multi-technologique, les systèmes mécatroniques deviennent de plus en plus complexes, ces systèmes peuvent être reconfigurés avec des changements dans l’environnement et les états des unités fonctionnelles. Evaluer et améliorer la fiabilité d’un système mécatronique en prenant en compte cet aspect reconfigurable est devenu un défi majeur pour les fiabilistes lors de phase de conception. Dans cette communications, nous proposons une méthodologie originale, d’évaluation de fiabilité des systèmes mécatroniques avec la prise en compte l’aspect reconfigurable, nous abordons un modèle fiabiliste qui intègre le changement de la configuration liée à la fois aux conditions externes et internes d’un système mécatronique.

Ce travail s’inscrit dans le cadre d’étude de la sûreté de fonctionnement. La sûreté de fonctionnement est progressivement devenue partie intégrante de l’évaluation des performances des systèmes industriels. En effet, les pannes d’équipements, les pertes de production consécutives, et la maintenance des installations ont un impact économique majeur dans les entreprises. Il est donc essentiel pour un manager de pouvoir estimer de manière cohérente et réaliste les coûts de fonctionnement de l’entreprise, en tenant notamment compte des caractéristiques fiabilistes des équipements utilisés, ainsi que des coûts induits entre autres par le non-fonctionnement du système et la restauration des performances de ses composants après défaillance. Le travail que nous avons réalisé dans le cadre de ce doctorat se concentre sur un aspect particulier de la sûreté de fonctionnement, à savoir les politiques de remplacement d’équipements basées sur la fiabilité des systèmes qu’ils constituent. La recherche menée part de l’observation suivante :si la littérature consacrée aux politiques de remplacement est abondante, elle repose généralement sur l’hypothèse implicite que les nouveaux équipements envisagés présentent les mêmes caractéristiques et performances que celles que possédaient initialement les composants objets du remplacement. La réalité technologique est souvent bien différente de cette approche, quelle que soit la discipline industrielle envisagée. En effet, de nouveaux équipements sont régulièrement disponibles sur le marché ;ils assurent les mêmes fonctions que des composants plus anciens utilisés par une entreprise, mais présentent de meilleures performances, par exemple en termes de taux de défaillance, consommation d’énergie, " intelligence " (aptitude à transmettre des informations sur leur état de détérioration). De plus, il peut devenir de plus en plus difficile de se procurer des composants de l’ancienne génération pour remplacer ceux qui ont été déclassés. Cette situation est généralement appelée obsolescence technologique. Le but de ce travail est de prolonger et d’approfondir, dans le cadre de la sûreté de fonctionnement, les réflexions engagées par les différents articles présentés dans la section état de l’art afin de définir et de modéliser des stratégies de remplacements d’équipements soumis à obsolescence technologique. Il s’agira de proposer un modèle, faisant le lien entre les approches plus économiques et celles plus fiabilistes, permettant de définir et d’évaluer l’efficacité, au sens large, des différentes stratégies de remplacement des unités obsolètes. L’efficacité d’une stratégie peut se mesurer par rapport à plusieurs critères parfois contradictoires. Parmi ceux-ci citons, évidemment, le coût total moyen engendré par la stratégie de remplacement, seul critère considéré dans les articles cités au chapitre 2, mais aussi la façon dont ces coûts sont répartis au cours du temps tout au long de la stratégie, la variabilité de ces coûts autour de leur moyenne, le fait de remplir certaines conditions comme par exemple d’avoir remplacé toutes les unités d’une génération par des unités d’une autre génération avant une date donnée ou de respecter certaines contraintes sur les temps de remplacement. Pour arriver à évaluer les différentes stratégies, la première étape sera de définir un modèle réaliste des performances des unités considérées, et en particulier de leur loi de probabilité de défaillance. Etant donné le lien direct entre la probabilité de défaillance d’un équipement et la politique de maintenance qui lui est appliquée, notamment la fréquence des maintenances préventives, leur effet, l’effet des réparations après défaillance ou les critères de remplacement de l’équipement, un modèle complet devra considérer la description mathématique des effets des interventions effectuées sur les équipements. On verra que la volonté de décrire correctement les effets des interventions nous a amené à proposer une extension des modèles d’âge effectif habituellement utilisés dans la littérature. Une fois le modèle interne des unités défini, nous développerons le modèle de remplacement des équipements obsolètes proprement dit. Nous appuyant sur la notion de stratégie K proposée dans de précédents travaux, nous verrons comment adapter cette stratégie K à un modèle pour lequel les temps d’intervention ne sont pas négligeables et le nombre d’équipes limité. Nous verrons aussi comment tenir compte dans le cadre de cette stratégie K d’une part des contraintes de gestion d’un budget demandant en général de répartir les coûts au cours du temps et d’autre part de la volonté de passer d’une génération d’unités à l’autre en un temps limité, ces deux conditions pouvant être contradictoires. Un autre problème auquel on est confronté quand on parle de l’obsolescence technologique est le modèle d’obsolescence à adopter. La manière dont on va gérer le risque d’obsolescence dépendra fortement de la manière dont on pense que les technologies vont évoluer et en particulier du rythme de cette évolution. Selon que l’on considère que le temps probable d’apparition d’une nouvelle génération est inférieur au temps de vie des composants ou supérieur à son temps de vie les solutions envisagées vont être différentes. Lors de deux applications numériques spécifiques. Nous verrons au chapitre 12 comment envisager le problème lorsque l’intervalle de temps entre les différentes générations successives est largement inférieur à la durée de vie des équipements et au chapitre 13 comment traiter le problème lorsque le délai entre deux générations est de l’ordre de grandeur de la durée de vie des équipements considérés. Le texte est structuré de la manière suivante :Après une première partie permettant de situer le contexte dans lequel s’inscrit ce travail, la deuxième partie décrit le modèle interne des unités tel que nous l’avons utilisé dans les différentes applications. La troisième partie reprend la description des stratégies de remplacement et des différentes applications traitées. La dernière partie permet de conclure par quelques commentaires sur les résultats obtenus et de discuter des perspectives de recherche dans le domaine., Doctorat en Sciences de l'ingénieur, info:eu-repo/semantics/published

This thesis is concerned with the modelling of real-time systems using Petri nets. We investigate both the problem of time representation, and of preemption (i.e., interruption of the processes of a system) which is often needed for real-time applications.We consider Petri nets without explicit temporal information. The key idea of our approach consists in introducing time through specific sub-nets representing clocks present in the system being modelled. This results in what we refer to as causal time since causality is the only means by which the precedence relationship between event occurrences is specified. For a succinct formulation of the causal time model, we use M-nets which are a class of coloured Petri nets endowed with compositional operators similar to those used by the standard process algebras. We extend the M-nets model in order to allow an efficient representation of asynchronous interprocess communication, and establish a number of theoretical results concerning such an extension. We use the resulting M-nets to model several clocks with varied characteristics, showing how they can be synchronised or kept independent. The suitability of the proposed approach is evaluated using a case study, and it is then used to give a semantics of the parallel programming language B(PN)² extended with real-time constructs.In order to deal with preemption, we propose another extension of the M-nets model supporting operators for process suspension/resuming and abortion. The resulting model is investigated at the theoretical level, and applied to B(PN)² enhanced with exceptions and tasks., Cette thèse traite de la modélisation des systèmes temps-réel à l'aidede réseaux de Petri. Nous considérons séparément la question dereprésentation du temps et celle de la préemption (interruption desprocessus d'un système) qui est d'un usage courant pour lesapplications temps-réel.Nous utilisons des réseaux de Petri sans extension par desinformations concernant le temps. Notre approche consiste alors àintroduire le temps par des sous-réseaux spécifiques représentant leshorloges du système modélisé. Le résultat est appelé tempscausal puisque seule la causalité définit la relation de précédenceentre les occurrences des événements. Afin d'obtenir une formulationélégante de l'approche causale du temps, nous utilisons le modèle desM-nets, une classe de réseaux de Petri colorés composables à lamanière des algèbres de processus. Nous étendons ce modèle de façon àpermettre la représentation efficace des communications asynchronesentre processus et les bases théoriques liées à cette extension sontrevisitées et mises à jour. Nous utilisons les M-nets ainsi étenduspour modéliser plusieurs horloges aux fonctionnalités différentes.Nous montrons comment des systèmes à plusieurs horloges, synchroniséesou non, peuvent être assez simplement obtenus. La pertinence de notreapproche est évaluée par une étude de cas et appliquée à la sémantiqued'une extension d'un langage de programmation parallèle, appeléB(PN)², par des instructions liées au temps.Pour introduire la préemption nous proposons une nouvelle extensiondes M-nets avec des opérations permettant la suspension/reprise etl'avortement. Le modèle obtenu est étudié sur le plan théorique etappliqué à l'extension de la sémantique de B(PN)² par des exceptionset un système de tâches.

In recent years Systems Biology has become a rich field of study, trying to encompass all the information that has become available thanks to the new high-throughput techniques of biologists.Fifteen years ago, a fundamental breakthrough was the publication of Kurt Kohn’s map of the cell cycle control in mammals. Its similarity with electronic circuits was crucial in both making it impossible for humans to comprehend fully, and in prompting the use of formal methods.Since then however, the networks built by biologists and modellers have continued growing bigger, filled with more and more mechanistic details, especially recently acquired post-transcriptional information, but lacking most of precise kinetic data. Because analysis techniques providing dynamical insights mostly rely on complete kinetic information, what was challenging for the human ten years ago is now a challenge even for computers,In this manuscript we will try to give an account of our work of the last twelve years, centered around the question of model. We will define more precisely what this object is, formally, and try to handle the challenges raised by the ever growing amount of data, and corresponding size of models developed in Systems Biology. Our main focus will be the links between the structure and dynamics of those models, seen as means to use several formal methods, like Constraint Programming, to reason on their dynamics. Because of the size issue we will also discuss the question of model reduction, and the related relationships between models, formalisms and interpretations.The discrete nature of the structure underlying a model might seem opposed to the continuous dynamics often associated via differential equations to that model. Nevertheless, we hope to demonstrate that the gap between those two views is quite artificial, and that recent results offer very promising perspectives to bridge it.; La Biologie des Systèmes est depuis peu devenue un domaine de recherche florissant qui tente de tirer parti de toutes les informations que les techniques à haut débit des biologistes ont rendues disponibles.Il y a une quinzaine d’années, la publication de la carte du contrôle du cycle cellulaire des mammifères par Kurt Kohn a été une avancée fondamentale. Sa similarité avec un circuit électronique est cruciale dans l’impossibilité pour des humains de l’appréhender complètement mais aussi dans l’idée d’utiliser pour cela des méthodes formelles.Cependant, depuis cette carte, les réseaux construits par les biologistes et modélisateurs ont continué à croître, enrichis de détails mécanistes de plus en plus précis, en particulier des informations post-transcriptionnelles acquises récemment, mais sans données cinétiques précises. Or les méthodes d’analyse qui fournissent des informations dynamiques s’appuient principalement sur une information cinétique complète, par conséquent, ce qui était un défi pour l’humain il y a dix ans l’est devenu pour l’ordinateur aussi.Dans ce manuscrit nous allons tenter de donner une idée de notre travail des douze dernières années, centré autour de la notion de modèle. Nous allons définir plus précisément, et formellement, cet objet, et essayer de répondre aux défis liés au foisonnement des données et à la croissance des modèles de Biologie des Systèmes. Notre approche est fondée sur les liens entre structure et dynamique d’un tel modèle, ces liens permettant d’utiliser de nombreuses méthodes formelles, comme par exemple la programmation par contraintes, pour raisonner sur la dynamique de ces objets. Le problème de la taille nous amènera par ailleurs à envisager les questions de réduction de modèle, mais aussi de liens entre modèles, formalismes et interprétations.La nature discrète de la structure qui sous-tend un modèle peut sembler opposée à la continuité de la dynamique qui lui est souvent associée via des équations différentielles. Cependant nous espérons démontrer que cette séparation est essentiellement artificielle, et que les résultats récents offrent des perspectives prometteuses de la réduire.