Search

The problematic of this thesis concerns mainly the development of simulation and decision-making models and architectures for the collaborative enterprise (supply chain, clusters...). My researches started fifteen years ago by several works about the analysis and performance evaluation of production and manufacturing systems. After I have studied the different approaches and methods for the enterprise modeling and the manufacturing control, I proposed in my PhD a simulation model which integrates a Discrete-Event Simulator for the analysis of the physical processes, and a multi-agent system for the decisional and the organizational processes. The cognitive agents include some learning algorithms and case based mechanisms to simulate the decision makers reasoning processes. This model was dedicated to the intra-enterprise and allowed us to better understand the complexity of the production system and evaluate its performance after some organizational changes (Push/Pull system, Just in Time, Kanban...). After this first phase of work, I have enriched the proposed model to take into account the interactions between the enterprises within the supply chain. The main idea was to propose a distributed simulation model to evaluate the impact of the information sharing on the global performance of the whole supply chain. For that, we proposed an information system architecture connected to a simulation model to build a distributed Decision Support System (DSS). This architecture has been developed in two PhD thesis (co-supervised with Professor Abdelaziz Bouras) and validated in a research project (COPILOTES) and in different industrial applications. I also worked on another research problematic, which concerns the integration of information systems and knowledge management. In fact, the management of the collaborative processes in the supply chain supposes that there is an alignment of the information systems (ERP, PLM, MES...) to the business processes of the companies. Efficient information systems facilitate the data and knowledge sharing between the actors of the systems. The current information systems, as the PLM (Product Lifecycle System), are defined to collect, store, treat, and share data and information related to the business processes and the product for the whole lifecycle. But it is still difficult to make these systems interact and communicate easily. In this context, we worked on different research subjects related to this alignment and supported by industrial and research projects. Four PhD works are presented in this thesis, two of them are focusing on applications for Information Systems Integration, and the two others on knowledge management systems for supply chain and product lifecycle. The added value and the originality of these works are the approach that we used, combining computer sciences models, and architectures with management and decision making theories; mixing engineering and human sciences approaches and methodologies. The evolution of my research works could be presented and summarized in three main dimensions, corresponding to the enlargement of the problematic, from the simulation models for the decision making in the production system (intra-enterprise) to the modeling of the collaborative processes and the distributed decision making for the supply chain and the product lifecycle management (inter-enterprise): a. Development of simulation models and decision support systems to analyze the dynamic of industrial organizations and the evaluation of their performance. The main theories and approaches used are: mathematical models (operational research), multi-criteria analysis, decision theories, multi-agent systems, distributed simulation... b. Development of architectures and technical data referential for the information systems alignment and the data management: Model Driven Application (MDA), Interoperability, Services Oriented Applications (SOA)... c. Development of Knowledge Management Systems to support the collaborative processes in the virtual enterprise (supply chain, clusters...). The main methods and tools used are: hybrids methods for knowledge engineering, models for knowledge capitalization, agent models for the cooperation/negotiation for the collaborative processes, standards for long term knowledge retention (OAIS)... These three dimensions converge towards a larger paradigm, which concerns the decision support systems for the enterprise networking, the paradigm of Agile and Sustainable enterprises. The enterprise performance requires new reactive and collaborative organizations and a good synchronization of the information systems; and this to be able to connect themselves to international supply chain and to develop new product development projects, and enhance new efficient partnerships easily reconfigurable., Les travaux de recherche présentés dans mon mémoire d'HDR s'articulent autour de la problématique de la collaboration et de la prise de décision dans les entreprises en réseau, dans des contextes de chaînes logistiques et d'analyse du cycle de vie des produits. Ces travaux ont débuté sur la thématique des modèles informatiques pour la prise de décision dans les systèmes de production. Après avoir étudié les différentes méthodes de modélisation d'entreprise ainsi que les approches liées au pilotage dans les entreprises industrielles, nous avons proposé un modèle de simulation des processus industriels permettant de coupler un simulateur a événement discret, dédié à l'analyse des flux physiques, à un modèle de simulation décisionnel et organisationnel à base d'Agents cognitifs. Nous avons par la suite abordé la problématique de la prise de décision et montré que l'efficacité de la décision dépend de sa capacité à exploiter des mécanismes d'apprentissage comparables à ceux utilisés par l'homme ; pour cela nous avons proposé une évolution du modèle de simulation en intégrant dans les agents logiciels des mécanismes de raisonnement et d'apprentissage (raisonnement à base de cas). Après cette phase d'étude des organisations et des processus intra-entreprise, ces architectures ont ensuite été enrichies de manière à intégrer des problématiques liées à la dimension collaborative dans le cadre des entreprises en réseau et des chaînes logistiques. Pour cela, nous avons proposé des modèles de simulation multi-agents afin de modéliser et de simuler les comportements des acteurs décisionnels dans le cadre des processus collaboratifs, et en particulier, le lien entre collaboration et partage d'information et l'amélioration des performances locale (à chaque entreprise) et globale (à l'ensemble de la chaîne logistique). En parallèle des travaux menés sur la modélisation et la simulation des processus décisionnels dans les entreprises en réseau, il est vite apparu la nécessité d'approfondir les problématiques liées aux systèmes d'information et à la gestion des connaissances. En effet, les processus décisionnels dans des contextes collaboratifs nécessitent un alignement des systèmes d'information aux différents processus organisationnels. Les principaux systèmes d'information existants, par exemple les ERP, ou les systèmes PLM pour la gestion du cycle de vie des produits, ont pour objectif principal d'organiser, de stocker, et de restituer les informations liées aux processus et aux produits dans les différentes phases de leurs cycles de vie (de la conception au recyclage, en passant par les phases de fabrication, de stockage, de maintenance, de distribution,...). Nous avons donc traité de certaines problématiques posées par cet alignement, et en particulier l'intégration des systèmes d'information, l'interopérabilité des systèmes, et la gestion des connaissances. L'évolution de mes préoccupations peut ainsi s'analyser selon quatre phases successives, qui correspondent à un élargissement progressif des problématiques traitées : de la modélisation et la prise de décision dans les systèmes de production, vers la modélisation et la simulation des processus collaboratifs dans les chaînes logistiques et les entreprises en réseau, puis l'intégration par les systèmes d'informations des processus PLM et Supply Chain, et enfin le développement d'architectures et de solutions distribuées pour le partage et l'échange d'information et de connaissances tout au long du cycle de vie des produits. Ces travaux de recherches se sont développés selon trois principaux axes scientifiques : a. Conception de modèles de simulation et d'aide à la décision pour l'étude de la dynamique des systèmes complexes et l'évaluation des performances : modèles formels de décision multicritères, décision collective et distribuée,... b. Intégration des systèmes d'information et mise en place d'architectures et de référentiels techniques pour la gestion et le suivi des données : approches par les modèles, MDA, interopérabilité... c. Développement de systèmes de gestion des connaissances (méthodes hybrides d'ingénierie des connaissances, modèles pour la capitalisation et la réutilisation des connaissances, formalisme de modélisation de la coopération/négociation entre acteurs dans les systèmes distribués... Ces trois dimensions convergent en fait vers un paradigme plus large pour l'aide à la décision dans le cadre des entreprises en réseau : le paradigme de l'entreprise cognitive et collaborative. Ce paradigme place au cœur de la performance des entreprises la nécessité de mettre en œuvre des modes d'organisation réactifs et des modes de collaboration et de synchronisation des systèmes d'information leur permettant de s'intégrer à des chaînes logistiques en fonction des besoins, ou de participer à des projets de développement de produit, et de mettre en place des partenariats et des échanges de manière efficace et facilement reconfigurable. Ceci rejoint les préoccupations actuelles sur les principes d'agilité des entreprises, d'urbanisation des systèmes d'information, et de cloud computing par exemple. Dans ce contexte, et en synthèse de ce mémoire, nous proposerons des pistes de réflexion et des perspectives de recherche issues de ces axes scientifiques, dont les orientations principales sont : vers la définition de modèles cognitifs d'aide à la décision pour les entreprises en réseau, basés sur la simulation et l'optimisation, et intégrant des notions de durabilité des systèmes et des produits et de capitalisation des connaissances à long terme.