Thèse Iris - Environnement Immersif Interactif et Collaboratif pour la Décision Multi-Critère pour la Conception de Systèmes Industriels Complexes H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : IMT Mines Albi École doctorale : SYSTEMES Laboratoire de recherche : CGI - Centre de Génie Industriel Direction de la thèse : Severine DURIEUX ORCID 0000000152842478 Début de la thèse : 2026-11-01 Date limite de candidature : 2026-10-30T23:59:59 La conception de systèmes industriels complexes, tels que les lignes d'assemblage final (Final Assembly Line - FAL) dans le secteur aéronautique, mobilise des équipes pluridisciplinaires qui doivent prendre des décisions collectives à partir de données hétérogènes : données de conception (CAO, maquettes numériques, configurations), données de gestion de projet (plannings, ressources, jalons, risques) et indicateurs de performance multicritères.
Ces processus décisionnels se caractérisent par trois difficultés majeures :
- Une forte complexité cognitive : les acteurs doivent simultanément appréhender des données volumineuses, techniques et organisationnelles ;
- Une hétérogénéité métier : ingénieurs de conception, chefs de projet, responsables industrialisation, représentants clients interagissent avec des référentiels et des cultures disciplinaires différents ;
- Une difficulté à comprendre, expliquer et justifier les décisions prises, notamment dans les situations de compromis où plusieurs critères antagonistes entrent en jeu.

Les technologies de Réalité Virtuelle, Augmentée ou Mixte (XR) offrent de nouvelles perspectives pour visualiser, partager et discuter ces données dans un espace immersif interactif et collaboratif. Cependant, leur potentiel pour améliorer l'explicabilité des décisions de groupe dans un contexte multicritère et multi-métier reste insuffisamment exploré et plus spécifiquement dans le cadre de la gestion de projet.
L'objectif central de cette thèse est de concevoir et d'évaluer un environnement immersif interactif et collaboratif, fondé sur les technologies XR, permettant à des équipes pluridisciplinaires de :
1. Comprendre conjointement les données de conception et de gestion de projet d'un système industriel complexe ;
2. Discuter et argumenter les options de conception au sein du groupe ;
3. Prendre des décisions collectives éclairées dans une logique de compromis multicritère ;
4. Visualiser et évaluer l'impact des décisions prises sur les critères de performance du projet.
Le terrain d'application privilégié est la mise en place d'une FAL, contexte qui concentre des enjeux de conception industrielle, de gestion de projet complexe et de coordination multi-acteurs. La conception de lignes d'assemblages est une problématique des process industriels qui présente des enjeux à différents niveaux (cf reférecences ci-dessous) : l'intégration de nouvelles technologies, de la robotisation à l'IA pour réduire et maitriser les durées opératoires et faciliter l'ergonomie des interfaces utilisateurs; l'équilibrage des différents postes sur la ligne et le dimensionnement des besoins techniques et compétences humaines ; l'évolution des systèmes d'information pour assurer le suivi et la traçabilité des flux; l'organisation et le pilotage de la logistique pour alimenter les postes d'assemblages ; l'implantation de la ligne dans des bâtiments existant ou à construire; la prise en compte des besoins de flexibilités (mix produits, reconfigurabilité, horaires) et des variabilités (sur les temps, la qualité ou la disponibilités des ressources en assemblage et en logistique). Le projet qui finance cette recherche est porté par un constructeur aéronautique. Il vise à concevoir une ligne d'assemblage final d'avions en tenant compte de spécificités du secteur aéronautique : un takt time important, la variabilité du mix produit dans le temps, la dimension de l'avion qui permet des zones de travail multiples en parallèle, la diversité en dimensions et le grand nombre de composants à gérer, le besoin de traçabilité des flux tout au long de la chaine logistique, etc. Plusieurs thèses avec les sujets suivants sont lancées en parallèle et auront à travailler en synergie :
- prise en compte des variabilités et des besoins de flexibilité pour l'équilibrage dynamique d'une ligne d'assemblage d'avions ;
- Un environnement immersif pour l'aide à l'implantation d'une ligne d'assemblage dans un bâtiment
- Gestion de la résilience d'un système logistique hétérogène en intralogistique soumis à des variabilités et flux parasites.
- Evaluation des impacts d'un packaging standardisé, mutualisé et connecté pour optimiser la chaine logistique d'approvisionnement de lignes d'assemblage. L'objectif général de la thèse est de concevoir et d'évaluer un environnement immersif interactif et collaboratif, fondé sur les technologies XR, permettant à des équipes pluridisciplinaires de comprendre conjointement des données de conception et de gestion de projet, de discuter et d'argumenter des options de conception, de prendre des décisions collectives éclairées dans une logique de compromis multicritère, et de visualiser l'impact de ces décisions sur les critères de performance du projet. Le terrain d'application privilégié est la mise en place d'une FAL aéronautique.
Quatre objectifs spécifiques structurent la recherche :
- OS1 - Concevoir une représentation immersive cohérente associant données de conception et données de gestion de projet.
- OS2 - Outiller l'argumentation et la discussion collective des options de conception au sein d'un espace immersif partagé.
- OS3 - Formaliser et supporter un processus de décision collective multicritère robuste aux préférences hétérogènes et à l'incertitude.
- OS4 - Rendre visible et traçable l'impact des décisions sur les critères de performance du projet (délais, coûts, risques, qualité). Les pistes méthodologiques envisagées sont les suivantes :
- Revue de littérature transverse croisant l'ingénierie de la conception, la gestion de projet, l'aide à la décision multicritère (MCDM), la réalité virtuelle/augmentée collaborative et l'explicabilité algorithmique (XAI).
- Modélisation conceptuelle d'un cadre de décision collective multicritère adapté à l'environnement immersif, en s'appuyant sur les méthodes d'agrégation multicritère existantes étendues à des préférences de groupe hétérogènes et évolutives.
- Intégration sémantique des données hétérogènes (CAO, PLM, planning, risques) via une représentation ontologique interopérable, permettant des requêtes et raisonnements croisés dans l'environnement immersif.
- Développement d'un prototype d'environnement XR (casques immersifs, interfaces AR, moteurs 3D temps réel de type Unity/Unreal Engine) couplé à des sources de données industrielles réelles, avec synchronisation multi-utilisateurs et multi-plateforme.
- Structuration des données de conception et de gestion de projet à l'aide d'une méthode et d'un outil d'ingénierie système de type ARCADIA/Capella, pour appuyer l'intégration sémantique et la construction du modèle de représentation immersif.
- Conception de métaphores de visualisation spatiale originales pour traduire des données de gestion de projet (Gantt, WBS, indicateurs d'avancement) en représentations 3D interactives.
- Conception d'interfaces d'interaction naturelle (annotation, vote, négociation, validation) permettant à des utilisateurs non spécialistes de la XR de participer à la décision collective.
- Mécanismes de traçabilité et d'archivage des décisions (arguments échangés, compromis acceptés, acteurs impliqués) dans un format exploitable pour le management de projet.
- Expérimentations utilisateurs en conditions contrôlées puis en situation réelle, avec des équipes pluridisciplinaires impliquées dans la conception d'une FAL et son déploiement.
- Évaluation quantitative et qualitative de l'environnement (métriques d'explicabilité, qualité des décisions, consensus, satisfaction utilisateur, charge cognitive).

Formation
- Génie industriel, ingénierie de la conception ou management de projet industriel ;
- Informatique, une spécialisation en réalité virtuelle/augmentée/mixte, interaction homme-machine ou visualisation de données serait un plus ;
- Ingénierie systèmes ou ingénierie aéronautique/aérospatiale.
Compétences et qualités
Techniques : maîtrise des environnements de développement 3D (Unity, Unreal Engine ou équivalent), connaissances en modélisation de données, intérêt pour les méthodes MCDM ;
Scientifiques : capacité à mener une recherche bibliographique rigoureuse, à formaliser des modèles conceptuels et à concevoir des protocoles expérimentaux ;
Personnelles : goût pour les problématiques industrielles complexes, aptitude au travail en équipe pluridisciplinaire, autonomie et curiosité intellectuelle ;
Linguistiques : maîtrise du français (langue de travail) ; niveau opérationnel en anglais pour la rédaction scientifique et les communications internationales.

• Anglais
• Travail en équipe
• CAO
• DAO
• Intelligence artificielle
• Conduite de projet
• Autonomie
• Rigueur et méthode
• Modélisation des données
• Unity
• Français
• Système d'information
• Réalité virtuelle
• Visualisation de données