Ces travaux de recherche concernent le domaine de l’ingénierie des connaissances pour laconception de produits et plus particulièrement les phases amont du couple produit-simulation dansle processus de conception.Au cours de ces différentes phases amont, les acteurs d’un même projet utilisent simultanément denombreuses modélisations géométriques et comportementales du produit. Ils peuvent aussi avoirrecours à plusieurs outils logiciels hétérogènes, communiquant très difficilement entre eux.Dans ce contexte, le partage des connaissances entre les différents modèles métiers apparait commeune nécessité. En effet, concevoir un produit implique une gestion des connaissances d’unegranularité fine en tenant compte de leur niveau de maturité et de leur cohérence.Le recours à de nouvelles méthodes et de nouveaux outils est alors nécessaires dans le but desoutenir l’approche globale PLM et continuer à optimiser et rationaliser le processus de conceptionde produits.Dans ce cadre, nous proposons une approche qualifiée de KCM – Knowledge ConfigurationManagement, basée sur la gestion des connaissances de granularité fine, en configurations. Cetteapproche est de nature à favoriser la collaboration entre les acteurs d’un projet, en améliorant lacapitalisation, la traçabilité, la réutilisation et la cohérence des connaissances, utiliséessimultanément dans plusieurs activités en parallèle du processus de conception.Les principaux résultats de notre travail de recherche se structurent autour de trois axes :· Une méthodologie de gestion des connaissances en configurations qualifiée de KCMethod.· Un méta-modèle, baptisé KCModel, de structuration des concepts manipulés parKCMethod.· Une maquette de faisabilité sous forme d’outil logiciel ADES, permettant d’expérimenteret valider notre approche.L’ensemble des résultats obtenus s’articule autour d’une solution logicielle de nouvelle génération,qualifiée de KCManager, permettant de déployer en entreprise l’ensemble de la démarche proposée. / This research work deals with the field of knowledge engineering for product design, especially theupstream phases of the design-simulation couple in the product design process.In these phases, the project participants use many geometric and behavioural models of the productin parallel, while using multiple heterogeneous software tools, with difficulties to communicatebetween each other. However, especially in the upstream phases of the design process, designing aproduct requires sharing fine granularity knowledge between the different expert models, takinginto account their levels of maturity and consistency. Consequently, new methods and tools arethen needed in order to support the overall PLM approach and continue to optimize and streamlinethe product design process.Thus, in this research context, we propose an approach referred to as KCM – KnowledgeConfiguration Management, based on management of fine granularity knowledge in configuration.This approach is likely to improve collaboration between project participants, improvingcapitalization, traceability, reuse and consistency of the knowledge used simultaneously on severalactivities in parallel within the design process.The main results of our research are structured around three axes :· A methodology for knowledge configuration management qualified as KCMethod.· A meta-model, called KCModel, structuring concepts manipulated by KCMethod.· A model of feasibility, namely ADES software tool, allowing testing and validation ourapproach.The overall results are articulated around a next-generation software solution, described asKCManager, in order to deploy the approach proposed.

<b>Résumé</b> Les applications logicielles sont devenues indispensables dans un grand nombre d’activités humaines et se sont répandues grâce à l’avènement des réseaux (ADSL, WIFI, GSM...) ou de l’informatique nomade (ordinateurs portables, assistant digitaux personnels, téléphones mobiles etc.) qui ont rendu l’interaction avec des systèmes informatiques possible en presque tout lieu. Cet état de fait a engendré à la fois une grande complexité pour la conception de ces systèmes distribués et de grandes attentes de la part des clients de ces systèmes, préoccupés principalement par les qualités et temps de réalisation des applications logicielles exécutées par ces systèmes ainsi que les coûts qui en découlent. Il est donc nécessaire d’améliorer nos méthodes de développement afin de faire face à ces nouveaux défis. D’une part, l’ingénierie dirigée par les modèles (IDM), en permettant la description d’applications logicielles à divers niveaux d’abstraction et en générant certains de leurs éléments via la transformation de modèles, s’attaque à la complexité intrinsèque de ces systèmes et réduit leur temps de développement ainsi que celui de maintenance. D’autre part, l’approche de ligne de produits accélère la réutilisation logicielle en proposant le développement d’applications basées sur un ensemble de composants communs dans un domaine déterminé. Ainsi, lorsque ceux-ci sont conçus avec soin, il est possible de satisfaire simultanément des critères de qualité et de temps de développement. Les méthodes qui ont été construites sur le paradigme de ligne de produits se sont principalement attachées à décrire les points communs et les différences parmi les composants qui seront réutilisés par les applications membres de lignes de produits. Néanmoins, un logiciel doit très souvent répondre à un besoin qui émane d’un utilisateur particulier. Il est donc nécessaire de prendre en compte ses attentes qui sont parfois spécifiques à cet utilisateur et il n’est ni possible ni souhaitable de définir et de supporter celles ci dans l’ensemble de composant réutilisables à partir desquels les applications sont dérivées. Certaines méthodes orientées lignes de produits proposent des approches pour la dérivation de produits par trop restrictives qui excluent de manière indue des produits qui, bien que pouvant être développés à partir des composants de la ligne de produits, n’ont pas été envisagés lors de sa définition, ce qui nous prive donc de la possibilité d’adresser facilement les exigences spécifiques des utilisateurs. Si quelques méthodes reconnaissent la nécessité de prendre en compte ces exigences particulières, elles ne fournissent aucune solution systématique pour intégrer ces exigences dans le cycle de développement d’un produit. Cette thèse s’attache à la définition d’une méthode plus souple pour le développement d’applications dans le contexte de ligne de produits qui s’appuie sur une combinaison de l’approche IDM avec les “frameworks” orientés-objet. Le domaine ciblé par cette méthode est celui des applications de ventes enchères sur Internet qui est un domaine non-critique pour lequel une grande variabilité dans les scenarii d’utilisation est requise. La première partie de cette thèse introduit les concepts de base de notre méthode nommée FIDJI. En particulier, nous définissons la notion de framework architectural comme un ensemble de modèles permettant la description cohérente des divers constituants d’analyse et de concept d’une ligne de produits. Cette entité est ensuite instanciée par le biais de transformations de modèles. Nous décrivons ensuite les principes méthodologiques qui ont déterminé les choix des modèles du framework architectural ainsi que l’instanciation flexible de produits encadré par des contraintes définies sur les modèles du framework architectural. La seconde partie de cette thèse présente en détail les phases de définition des charges, d’analyse et de conception de la méthode FIDJI. Tout d’abord, un modèle de définition de ligne de produits est introduit permettant la définition des charges de manière informelle en se basant sur des variations de cas d’utilisation et un dictionnaire de données et encadré par des règles méthodologiques simples. Nous définissons ensuite la phase d’analyse comme un raffinement de la phase de découverte des charges en proposant la modélisation des concepts du domaine à l’aide de diagrammes UML 2.0 ainsi que l’enrichissement des cas d’utilisation par des expressions OCL (Object Constraint Language). Au niveau de l’analyse, nous démontrons comment un certain degré de flexibilité peut être obtenu au niveau du cycle de vie des évenements échangés entre le système et ses acteurs via l’utilisation de variables d’états. La phase de design s’intéresse principalement à l’aspect architectural, en proposant un modèle de composants basé sur UML 2.0 permettant la description de styles architecturaux structurant le framework architectural. Des profiles UML 2.0 définissant les éléments de modèles utilisés, leurs conditions d’application ainsi que des règles de cohérence et de traceabilité pour les modèles d’analyse et de conception sont proposés. Le processus méthodologique, commun aux phases d’analyse et de conception, consiste en l’écriture d’un programme de transformation de modèles permettant d’instancier le framework architectural tout en étant guidé par des contraintes d’instanciation qui définissent de manière souple les frontières de la ligne de produits. Enfin, la dernière partie de cette thèse s’intéresse à l’application concrète de la méthode FIDJI. Une étude de cas appartenant au domaine des applications e-commerce est détaillée, illustrant ainsi les modèles FIDJI. Nous montrons en particulier comment écrire le programme de transformations à partir d’opérations de transformation prédéfinies ainsi que la raison d’être et l’utilisation des contraintes guidant le processus d’instanciation au coeur de la méthode. <b>Abstract</b> Software systems have become essential to many human activities and have proliferated thanks to various hardware innovations such as mobile computing (laptops, personal digital assistants, mobile phones) and networks (DSL, WIFI, GSM, etc.) enabling interactions between users and computer systems in virtually any place. This situation has created both a great complexity for such distributed systems to be designed and great expectations (mainly concerned with quality, time and induced costs of the software) from the users of these systems, requiring improvements in software engineering methods in order to meet these challenges. On the one hand, Model Driven Engineering (MDE), by allowing the description of software systems through abstractions and deriving useful system artifacts, harnesses inherent complexity of software systems and reduces time-to-market via model transformations. On the other hand, software product lines foster software reuse by proposing to develop applications based on a set of common assets belonging to a particular domain. Thus, when product line assets are carefully designed, both quality and time-to-market requirements can be achieved. Development methods that have resulted from the product line paradigm generally focus on defining common and variable assets to be reused by product line members. However, they hardly address the development of applications from the product line assets in a systematic way. Furthermore, those considering it propose automated but rather inflexible approaches that unnecessarily exclude products which, although addressable by product line assets, have not been explicitly envisioned during product line definition. If in some domains — in particular, those including hardware constraints and/or critical features — it is possible to fully determine the products that are part of the software product line, in the other cases, an initial set of products can only be considered assuming that the customers’ requests will be met by this set. We believe that this assumption is false in general and this thesis examines the research question which consists in proposing a set of models and a product line development method to offer more flexibility while deriving products in order to seamlessly address customers’ requests. The domain we consider is that of web e-bartering systems. This thesis strives to propose a trade-off between automated and unsupported product derivation by providing a model-driven product line development method that allows developers to define product line members by transforming a coherent and layered set of product line models. Moreover, constraints on the possible transformations have to be specified in order to determine which products cannot be derived both for functional and technical reasons. The first part of this thesis introduces the foundational concepts of our FIDJI method. In particular, it describes the notion of architectural framework as a set of models defining product line assets at analysis and design levels and which is instantiated in order to obtain product line members thanks to model transformations. This part then describes key methodological principles driving the choice of architectural framework models and how flexibility in product derivation can be achieved and controlled by constraints defined over the set of architectural framework models. The second part of this thesis is devoted to requirements elicitation, analysis and design phases of the method. For requirements elicitation, a specific product line template is defined to allow for the description of a software product line in an informal manner via use case variants and data dictionaries. The analysis phase refines requirements elicitation by allowing the precise description of domain concepts in terms of UML models as well as functionalities in terms of use cases completed by OCL expressions. Variability is ensured through the use of state variables in OCL expressions which enable a wide variety of scenarios to be implemented in the product. Constraints indirectly define product line boundaries by preventing certain instantiations from being made. The design phase focuses on the architectural design of the architectural framework and describes it in terms of interacting components structured via architectural styles. Analysis and design models are supported by UML profiles defining the constructs offered by the FIDJI method, their usage conditions as well as traceability and consistency rules ensuring model correctness. The methodological process for both analysis and design consists in writing a transformation program, validated over the aforementioned constraints, that will instantiate the architectural framework to obtain a viable product line member. The last part of the thesis deals with the practical application of the method. A case study belonging to the e-commerce domain illustrates the FIDJI method in detail and a simple architectural framework is defined for this purpose. In particular, we show how the transformation program is created from predefined transformation operations dedicated to FIDJI models and the rationale and usage of constraints controlling the instantiation of the architectural framework.

Le Système-de-Systèmes (SdS) devient l'un des principaux paradigmes pour l'ingénieriedes solutions de la prochaine génération, telles que les villes intelligentes, les bâtiments intelligents,les systèmes médicaux, les systèmes d'interventions d'urgence et les systèmes de défense. Parconséquent, l'intérêt apporté aux SdS, leur architecture et surtout leur sécurité est en croissancecontinue. Cependant, les caractéristiques de différenciation des SdS, telles que le comportementémergent et l'indépendance managériale et opérationnelle de ses constituants, peuvent introduiredes problèmes spécifiques qui rendent leurs modélisation, simulation et analyse de sécurité un déficritique. Dans cette thèse, nous étudions comment les approches du génie logiciel peuvent êtreétendues pour modéliser et analyser les architectures sécurisées de SdS, afin de découvrir lesattaques à fort impact (attaques en cascade) tôt à la phase d'architecture. Pour atteindre notreobjectif, nous proposons une méthode d'Ingénierie Dirigée par les Modèles (IDM), nommée Systems-of-Systems Security (SoSSec), qui comprend: (1) un langage de modélisation (SoSSecML) pour lamodélisation des architectures sécurisées des SdS, et une extension des Systèmes Multi-Agents(SMA) pour l'analyse des architectures sécurisées des SdS; (2) les outils correspondants: un éditeurgraphique, un générateur de code, une extension de la plate-forme Java Agent Development (JADE)pour la simulation des SMA, un outil personnalisé pour l'enregistrement des résultats de simulation;et (3) un processus pour guider l'utilisation de la méthode SoSSec. Pour illustrer notre approche,nous avons réalisé un cas d'étude sur un bâtiment intelligent réel, le bâtiment de l'école de santé del'Université d'Adélaïde (AHMS). / Systems-of-Systems (SoS) is becoming one of the major paradigm forengineering next generation solutions such as smart cities, smart buildings, health-care, emergencyresponse and defense. Therefore, there is a growing interest in SoS, their architecture and speciallytheir security. However, SoS differentiating characteristics, such as emergent behavior andmanagerial and operational independence of its constituents, may introduce specific issues thatmake their security modeling, simulation and analysis a critical challenge. In this thesis we investigatehow Software Engineering approaches can be extended to model and analyze secure SoS solutionsfor discovering high impact attacks (cascading attacks) at the architecture stage. In order to achieveour objective, we propose a Model Driven Engineering method, Systems-of-Systems Security(SoSSec), that comprises: (1) a modeling description language (SoSSecML) for secure SoS modelingand an extension of Multi-Agent Systems (MAS) for secure SoS architecture analysis, (2) thecorresponding tools: a graphical editor, a code generator, an extension of the Java AgentDevelopment (JADE) MAS simulation framework, a custom logging tool, (3) an utilization process toguide the use of the SoSSec method. To illustrate our approach we conducted a case study on a reallifesmart building SoS, the Adelaide University Health and Medical School (AHMS).

La complexité croissante du matériel et du logiciel dans le développement des applications pour les systèmes embarqués induit de nouveaux besoins et de nouvelles contraintes en termes de fonctionnalités, de capacité de stockage, de calcul et de consommation d'énergie. Cela entraîne des difficultés accrues pour les concepteurs alors que les contraintes commerciales liées aux développement et à la production de ces systèmes demeurent impondérables. Un autre défi qui s'ajoute à cette complexité est le développement des applications avec de fortes exigences de sécurité et de fiabilité (S&D) pour des systèmes embarqués contraints en ressources (RCES). De ce fait, nous recommandons d'aborder cette complexité via la réutilisation d'un ensemble d'artefacts de modélisation dédiés. Le "patron" constitue l'artefact de base pour représenter des solutions S&D, à spécifier par les experts de ces aspects et à réutiliser par les ingénieurs pour résoudre les problèmes de l'ingénierie système/logicielle du domaine confrontée à ces aspects. Dans le cadre de cette thèse, nous proposons une approche d'ingénierie à base de modèles pour la spécification, le packaging et la réutilisation de ces artefacts pour modéliser et analyser ces systèmes. Le fondement de notre approche est un ensemble de langages de modélisation et des règles de transformation couplés à un référentiel orienté modèles et de moteurs de recherche et d'instantiation. Ces langages de modélisation permettent de spécifier les patrons, les systèmes de patrons et un ensemble de modèles de propriétés et de ressources. Ces modèles permettent de gouverner l'utilisation des patrons, leur organisation et leur analyse pour d'éventuel réutilisation. Pour les transformations, nous avons conçu un ensemble de règles pour l'analyse de la satisfiabilité des architectures logicielles à base de patrons S&D pour des plateformes matérielles à base de modèles de ressources. Pour le développement du référentiel, nous proposons un processus de spécification et de génération basé sur les langages de modélisation décrits au préalable. Les moteurs permettent de retrouver pour ensuite instantier ces artefacts vers des environnements de développement spécifiques.Dans le cadre de l'assistance pour le développement des applications S&D pour les RCES, nous avons implémenté une suite d'outils, basés sur Eclipse EMF/QVTO, pour supporter la spécification de ces artefacts et l'analyse des applications S&D autour d'un référentiel. Afin de faciliter l'utilisation de l'approche proposée, nous préconisons un ensemble de méthodes pour favoriser l'utilisation de cette suite d'outils tout au long du processus de développement. En outre, nous avons abordé la construction par génération automatique de référentiels orientés modèles, basée sur Eclipse EMF/QVTO et la plateforme Eclispe CDO, accompagné d'un ensemble d'outils pour le peuplement, l'accès et la gestion de ce référentiel. Les problèmes étudiés dans ce travail ont été identifiés dans le contexte du projet européen FP7 TERESA. Les solutions proposées ont ainsi été démontrées et évaluées dans le cadre de ce projet à travers un cas d'étude d'une application de contrôle, exhibant des exigences de fiabilité et de sécurité, pour les systèmes ferroviaires. / Non-functional requirements such as Security and Dependability (S&D) become more and more important as well as more and more difficult to achieve, particularly in embedded systems development. Such systems come with a large number of common characteristics, including real-time and temperature constraints, security and dependability as well as efficiency requirements. In particular, the development of Resource Constrained Embedded Systems (RCES) has to address constraints regarding memory, computational processing power and/or energy consumption. In this work, we propose a modeling environment which associates model-driven paradigm and a model-based repository, to support the design and the packaging of S&D patterns, resource models and their property models. The approach is based on a set of modeling languages coupled with a model-repository, search and instantiation engines towards specific development environments. These modeling languages allow to specify patterns, resources and a set of property models. These property models will allow to govern the use of patterns and their analysis for reuse. In addition, we propose a specification and generation process of repositories. As part of the assistance for the development of S&D applications, we have implemented a suite of tool-chain based on the Eclipse platform to support the different activities around the repository, including the analysis activities. The proposed solutions were evaluated in the TERESA project through a case study from the railway domain.

L'ingénierie des systèmes embarqués repose sur deux activités complémentaires : la modélisation d'une part permet dereprésenter le système, l'analyse d’autre part permet d'évaluer les diverses propriétés non-fonctionnelles (par exemple despropriétés temporelles via l'analyse d’ordonnancement temps réel). Cette thèse s'intéresse à l'intégration entre ces modèleset analyses: comment appliquer une analyse sur une modèle ? Comment gérer le processus d’analyse ? La première partie de cette thèse présente une approche globale afin de répondre à ces questions. Cette approche s'organise autour de quatre couches applicatives: (1) les modèles qui représentent le système, (2) les accesseurs qui permettent d'extraire des données à partir d'un modèle, (3) l'analyse qui traite des données en entrée pour produire des données ou propriétés en sortie, (4) des contrats qui décrivent les interfaces d'une analyse et permettent d'orchestrer le processus d'analyse. La seconde partie de cette thèse est dédiée à l'expérimentation de cette approche sur des systèmes réels provenant du domaine aérospatial : un drone, un robot explorateur et un système de gestion de vol. Nous montrons que les accesseurs permettent d’appliquer diverses analyses d’ordonnancement temps réel sur des modèles architecturaux hétérogènes, par exemples décrits avec le standard industriel AADL (Architecture Analysis and Design Language) ou le nouveau langage dirigé par le temps CPAL (Cyber-Physical Action Language). En outre, nous montrons que les contrats peuvent être utilisés afin d’automatiser des procédures d'analyse complexes : quelle analyse peut être appliquée sur unmodèle ? Quelles analyses remplissent les objectifs visés ? Peut-on combiner des analyses ? Y-a-t-il des interférences entreles analyses ? Etc. / The engineering of embedded systems relies on two complementary activities: modeling on the one hand enables torepresent the system, analysis on the other hand makes it possible to evaluate the various non-functional properties (forexample, temporal properties with the real-time scheduling analysis). This thesis deals with the integration between thesemodels and analyses: how to apply an analysis on a model? How to manage the analysis process? The first part of this thesis presents a comprehensive approach to answer these questions. This approach is based on four application layers: (1) models to represent the system, (2) accessors to extract data from a model, (3) analyses to computeoutput data and/or properties from input data (4) contracts to represent the analysis interfaces and orchestrate the analysisprocess. The second part of this thesis deals with the experimentation of this approach with concrete systems coming fromthe aerospace: a drone, an exploratory robot and a flight management system. We demonstrate that the accessors enable toapply various real-time scheduling analyses on heterogeneous architectural models, for example written with the industrystandard AADL (Architecture Analysis and Design Language) or the new time-triggered language CPAL (Cyber-PhysicalAction Language). In addition, contracts make it possible to automate complex analysis procedures: which analysis can beapplied on a given model? Which are the analyses that meet a given goal? Are there analyses to be combined? Are thereinterferences between analyses? Etc.

Cette thèse s'intéresse à la sécurité des environnements virtualisés distribués type “Clouds” ou informatique en nuage. Dans ces environnements, le client bénéficie de ressources ou services (de calcul, stockage, etc.) à la demande sans connaissance de l'infrastructure sous-jacente. Ces services sont proposés à bas coût en mutualisant les ressources proposées aux clients. Ainsi, ces derniers se retrouvent à partager une infrastructure commune. Cependant, cette concentration des activités en fait une cible privilégiée pour un attaquant, d'autant plus intéressante que les Clouds présentent de nouveaux vecteurs d'attaque entre les clients du Clouds de part le partage des ressources. Actuellement, les fournisseurs de solutions de Cloud proposent une sécurité par défaut ne correspondant pas nécessairement aux besoins de sécurité des clients. Cet aspect est donc bien souvent négligé et cette situation donne lieu à de nombreux exemples d'attaques (vol de données, usage malicieux, etc.). Dans cette thèse, nous proposons une approche où le client spécifie ses besoins de sécurité ainsi que son application virtualisée au sein d'un modèle. Nous proposons notamment une nouvelle logique dédiée à l'expression de propriétés sur la propagation de l'information dans un système.Puis, nous proposons un déploiement automatique de ce modèle sur une infrastructure de type Cloud basée sur la virtualisation grâce à nos nouveaux algorithmes prenant en compte les propriétés de sécurité. Ces dernières sont assurées via un placement prenant en compte les risques d'attaques entre ressources partagées et/ou via la configuration de mécanismes de sécurité existants au sein du système. / This Thesis deals with security for virtualized distributed environments such as Clouds. In these environments, a client can access resources or services (compute, storage, etc.) on-demand without prior knowledge of the infrastructure underneath. These services are low-cost due to the mutualization of resources. As a result, the clients share a common infrastructure. However, the concentration of businesses and critical data makes Clouds more attractive for malicious users, especially when considering new attack vectors between tenants.Nowadays, Cloud providers offer default security or security by design which does not fit tenants' custom needs. This gap allows for multiple attacks (data thieft, malicious usage, etc.)In this Thesis, we propose a user-centric approach where a tenant models both its security needs as high-level properties and its virtualized application. These security objectives are based on a new logic dedicated to expressing system-based information flow properties. Then, we propose security-aware algorithm to automatically deploy the application and enforce the security properties. The enforcement can be realized by taking into account shared resources during placement decision and/or through the configuration of existing security mechanisms.

Submitted by Haroudo Xavier Filho (haroudo.xavierfo@ufpe.br) on 2016-03-11T14:00:27Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) tese bdtd - jhcp.pdf: 10794622 bytes, checksum: dc412b23838ca5016586548c59128658 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-11T14:00:27Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) tese bdtd - jhcp.pdf: 10794622 bytes, checksum: dc412b23838ca5016586548c59128658 (MD5) Previous issue date: 2015-02-27 / CAPES / A number of approaches have been proposed for eliciting, modeling and analyzing requirements for adaptive systems. However, there is still a large gap between such requirements specifications and the actual implementation of adaptive systems. In this thesis we investigate the interplay between requirements and architecture for the development of adaptive systems. Furthermore, we propose the Multi-Level Adaptation for Software Systems (MULAS) framework. This framework is centered on the iterative and incremental refinement of a goal model, towards the creation of a Design Goal Model. This model can then be used at runtime to drive adaptation on a system that is properly instrumented. Moreover, the framework includes a toolsupported process for generating statechart behavioral models from a Design Goal Model. The GATO tool (Goal TO Architecture) allows the creation of the different artifacts of the process, including the automatic generation of base statecharts. The suitability of this approach for developing adaptive systems is illustrated by means of case studies. Empirical results show that the techniques developed to translate enriched goal models onto statecharts are scalable, i.e. they present a good performance even with large models. Furthermore, an experiment with software engineering students indicates that the adoption of this framework by non-experts is feasible and beneficial. / Um grande número de abordagens foram propostas para elicitar, modelar e analisar requisitos para sistemas adaptativos. No entanto, ainda existe uma grande distância entre a especificação de requisitos e a implementação de um sistema adaptativo. Nesta tese foi investigada a interrelação entre requisitos e arquitetura para o desenvolvimento de sistemas adaptativos. Mais especificamente, nós propomos o framework Adaptação Multi-Nível para Sistemas de Software (MULAS, do inglês Multi-Level Adaptation for Software Systems). Este framework é focado no refinamento iterativo e incremental de um modelo de objetivos, em direção à criação de um Modelo de Objetivos de Design (DGM, do inglês Design Goal Model). Este modelo pode então ser utilizado em tempo de execução para se gerenciar a adaptação em um sistema devidamente instrumentado. Ademais, o framework inclui um processo para gerar diagramas de estados a partir do Modelo de Objetivos de Design. Uma ferramenta desenvolvida especificamente para apoiar este framework (GATO, do inglês, Goal TO Architecture) permite criar os diferentes artefatos do processo, incluindo a geração automática de diagrama de estados base. A adequação desta abordagem ao desenvolvimento de sistemas adaptativos é ilustrada através de estudos de caso. Resultados empíricos mostram que as técnicas desenvolvidas para criar diagramas de estados a partir do modelo de objetivos com elementos de design apresentam boa escalabilidade, i.e. possui bom desempenho mesmo no caso de modelos extensos. Adicionalmente, um experimento com estudantes de engenharia de software indica que a adoção do framework por não-especialistas não é apenas possível como também é benéfica.

Submitted by Franciele Moreira (francielemoreyra@gmail.com) on 2018-02-01T11:58:08Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Weider Alves Barbosa - 2017.pdf: 3232518 bytes, checksum: 2a1f899f2cf8bf0f76707049183a9888 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2018-02-02T09:42:07Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Weider Alves Barbosa - 2017.pdf: 3232518 bytes, checksum: 2a1f899f2cf8bf0f76707049183a9888 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-02-02T09:42:07Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Weider Alves Barbosa - 2017.pdf: 3232518 bytes, checksum: 2a1f899f2cf8bf0f76707049183a9888 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2017-10-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / This thesis presents an approach to construct model execution machines based on the concept of Domain Specific Virtual Machines (DSVMs), focusing on the control middleware layer that is responsible for the control of model execution. In order to build this layer, we used techniques derived from model-driven engineering (MDE), in order to take advantage of the fact that DSVMs can both interpret models directly and be constructed using models. Another concept used in the proposed approach is the Separation of Concerns, separating the execution model from the knowledge of the application domain. In this sense, the main objective of this work is to propose an approach that unifies the MDE techniques and separation of concerns for the construction of DSVMs, thus allowing to express both the structure and operational semantics of the middleware. As a result, an instance of the control layer of a DSVM for the user-centric communication domain is displayed. We also present the results of a performance evaluation that was carried out to analyze the impact of proposed approach on the execution time. / Esta dissertação apresenta uma abordagem para construção de máquinas de execução de modelos baseadas no conceito de Domain Specific Virtual Machines (DSVMs), com foco na camada de middleware de controle, que é responsável pelo controle de execução de modelos. Para construir essa camada, foram utilizadas técnicas provenientes da engenharia dirigida por modelos (MDE), visando aproveitar o fato de que DSVMs podem tanto interpretar modelos diretamente, quanto ser construída por meio de modelos. Outro conceito utilizado na abordagem proposta é a separação de interesses (Separation of Concerns), separando o modelo de execução do conhecimento de domínio de aplicação. Neste sentido, o objetivo principal deste trabalho é propor uma abordagem que faça a união das técnicas MDE e separação de interesses para construção de DSVMs, permitindo assim expressar tanto a estrutura quanto a semântica operacional do middleware. Como resultado, é apresentada uma instância da camada de controle de uma DSVM para o domínio de comunicação centrada no usuário. Também são apresentados os resultados de uma avaliação de desempenho realizada para analisar a abordagem proposta sobre o tempo de execução.

Development and evolution of Domain-Specific Languages (DSLs) is becoming recurrent in the development of complex software-intensive systems. However, despite many advances in Software Language Engineering (SLE), DSLs and their tooling still suffer from substantial development costs which hamper their successful adoption in the industry. We identify two main challenges to be addressed. First, the proliferation of independently developed and constantly evolving DSLs raises the problem of interoperability between similar languages and environments. Second, since DSLs and their environments suffer from high development costs, tools and methods must be provided to assist language designers and mitigate development costs. To address these challenges, we first propose the notion of language interface. Using language interfaces, one can vary or evolve the implementation of a DSL while retaining the compatibility with the services and environments defined on its interface. Then, we present a mechanism, named model polymorphism, for manipulating models through different language interfaces. Finally, we propose a meta-language that enables language designers to reuse legacy DSLs, compose them, extend them, and customize them to meet new requirements. We implement all our contributions in a new language workbench named Melange that supports the modular definition of DSLs and the interoperability of their tooling. We evaluate the ability of Melange to solve challenging SLE scenarios. / Development and evolution of Domain-Specific Languages (DSLs) is becoming recurrent in the development of complex software-intensive systems. However, despite many advances in Software Language Engineering (SLE), DSLs and their tooling still suffer from substantial development costs which hamper their successful adoption in the industry. We identify two main challenges to be addressed. First, the proliferation of independently developed and constantly evolving DSLs raises the problem of interoperability between similar languages and environments. Second, since DSLs and their environments suffer from high development costs, tools and methods must be provided to assist language designers and mitigate development costs. To address these challenges, we first propose the notion of language interface. Using language interfaces, one can vary or evolve the implementation of a DSL while retaining the compatibility with the services and environments defined on its interface. Then, we present a mechanism, named model polymorphism, for manipulating models through different language interfaces. Finally, we propose a meta-language that enables language designers to reuse legacy DSLs, compose them, extend them, and customize them to meet new requirements. We implement all our contributions in a new language workbench named Melange that supports the modular definition of DSLs and the interoperability of their tooling. We evaluate the ability of Melange to solve challenging SLE scenarios.

[EN] Software development projects are diverse in nature. For this reason, software companies are often forced to define their methods in-house. In order to define methods efficiently and effectively, software companies require systematic solutions that are built upon sound methodical foundations. Providing these solutions is the main goal of the Method Engineering discipline. Method Engineering is the discipline to design, construct, and adapt methods, techniques, and tools for the development of information systems. Over the last two decades, a lot of research work has been performed in this area. However, despite its potential benefits, Method Engineering is not widely used in industrial settings. Some of the causes of this reality are the high theoretical complexity of Method Engineering and the lack of adequate software support. In this thesis, we aim to mitigate some of the problems that affect Method Engineering by providing a novel methodological approach that is built upon Model-Driven Engineering (MDE) foundations. The use of MDE enables a rise in abstraction, automation, and reuse that allows us to alleviate the complexity of our Method Engineering approach. Furthermore, by leveraging MDE techniques (such as metamodeling, model transformations, and models at runtime), our approach supports three phases of the Method Engineering lifecycle: design, implementation, and execution. This is unlike traditional Method Engineering approaches, which, in general, only support one of these phases. In order to provide software support for our proposal, we developed a Computer-Aided Method Engineering (CAME) environment that is called MOSKitt4ME. To ensure that MOSKitt4ME offered the necessary functionality, we identified a set of functional requirements prior to developing the tool. Then, after these requirements were identified, we defined the architecture of our CAME environment, and, finally, we implemented the architecture in the context of Eclipse. The thesis work was evaluated by means of a study that involved the participation of end users. In this study, MOSKitt4ME was assessed by means of the Technology Acceptance Model (TAM) and the Think Aloud method. While the TAM allowed us to measure usefulness and ease of use in a subjective manner, the Think Aloud method allowed us to analyze these measures objectively. Overall, the results were favorable. MOSKitt4ME was highly rated in perceived usefulness and ease of use; we also obtained positive results with respect to the users' actual performance and the difficulty experienced. / [ES] Los proyectos de desarrollo de software son diversos por naturaleza. Por este motivo, las compañías de software se ven forzadas frecuentemente a definir sus métodos de manera interna. Para poder definir métodos de forma efectiva y eficiente, las compañías necesitan soluciones sistemáticas que estén definidas sobre unos fundamentos metodológicos sólidos. Proporcionar estas soluciones es el principal objetivo de la Ingeniería de Métodos. La Ingeniería de Métodos es la disciplina que aborda el diseño, la construcción y la adaptación de métodos, técnicas y herramientas para el desarrollo de sistemas de información. Durante las dos últimas décadas, se ha llevado a cabo mucho trabajo de investigación en esta área. Sin embargo, pese a sus potenciales beneficios, la Ingeniería de Métodos no se aplica ampliamente en contextos industriales. Algunas de las principales causas de esta situación son la alta complejidad teórica de la Ingeniería de Métodos y la falta de un apropiado soporte software. En esta tesis, pretendemos mitigar algunos de los problemas que afectan a la Ingeniería de Métodos proporcionando una propuesta metodológica innovadora que está basada en la Ingeniería Dirigida por Modelos (MDE). El uso de MDE permite elevar el nivel de abstracción, automatización y reuso, lo que posibilita una reducción de la complejidad de nuestra propuesta. Además, aprovechando técnicas de MDE (como por ejemplo el metamodelado, las transformaciones de modelos y los modelos en tiempo de ejecución), nuestra aproximación da soporte a tres fases del ciclo de vida de la Ingeniería de Métodos: diseño, implementación y ejecución. Esto es a diferencia de las propuestas existentes, las cuales, por lo general, sólo dan soporte a una de estas fases. Con el objetivo de proporcionar soporte software para nuestra propuesta, implementamos una herramienta CAME (Computer-Aided Method Engineering) llamada MOSKitt4ME. Para garantizar que MOSKitt4ME proporcionaba la funcionalidad necesaria, definimos un conjunto de requisitos funcionales como paso previo al desarrollo de la herramienta. Tras la definción de estos requisitos, definimos la arquitectura de la herramienta CAME y, finalmente, implementamos la arquitectura en el contexto de Eclipse. El trabajo desarrollado en esta tesis se evaluó por medio de un estudio donde participaron usuarios finales. En este estudio, MOSKitt4ME se evaluó por medio del Technology Acceptance Model (TAM) y del método Think Aloud. Mientras que el TAM permitió medir utilidad y facilidad de uso de forma subjetiva, el método Think Aloud permitió analizar estas medidas objetivamente. En general, los resultados obtenidos fueron favorables. MOSKitt4ME fue valorado de forma positiva en cuanto a utilidad y facilidad de uso percibida; además, obtuvimos resultados positivos en cuanto al rendimiento objetivo de los usuarios y la dificultad experimentada. / [CAT] Els projectes de desenvolupament de programari són diversos per naturalesa. Per aquest motiu, les companyies es veuen forçades freqüenment a definir els seus mètodes de manera interna. Per poder definir mètodes de forma efectiva i eficient, les companyies necessiten solucions sistemàtiques que estiguin definides sobre uns fundaments metodològics sòlids. Proporcionar aquestes solucions és el principal objectiu de l'Enginyeria de Mètodes. L'Enginyeria de Mètodes és la disciplina que aborda el diseny, la construcció i l'adaptació de mètodes, tècniques i eines per al desenvolupament de sistemes d'informació. Durant les dues últimes dècades, s'ha dut a terme molt de treball de recerca en aquesta àrea. No obstant, malgrat els seus potencials beneficis, l'Enginyeria de Mètodes no s'aplica àmpliament en contextes industrials. Algunes de les principals causes d'aquesta situació són l'alta complexitat teòrica de l'Enginyeria de Mètodes i la falta d'un apropiat suport de programari. En aquesta tesi, pretenem mitigar alguns dels problemes que afecten a l'Enginyeria de Mètodes proporcionant una proposta metodològica innovadora que està basada en l'Enginyeria Dirigida per Models (MDE). L'ús de MDE ens permet elevar el nivell d'abstracció, automatització i reutilització, possibilitant una reducció de la complexitat de la nostra proposta. A més a més, aprofitant tècniques de MDE (com per exemple el metamodelat, les transformacions de models i els models en temps d'execució), la nostra aproximació suporta tres fases del cicle de vida de l'Enginyeria de Mètodes: diseny, implementació i execució. Açò és a diferència de les propostes existents, les quals, en general, només suporten una d'aquestes fases. Amb l'objectiu de proporcionar suport de programari per a la nostra proposta, implementàrem una eina CAME (Computer-Aided Method Engineering) anomenada MOSKitt4ME. Per garantir que MOSKitt4ME oferia la funcionalitat necessària, definírem un conjunt de requisits funcionals com a pas previ al desenvolupament de l'eina. Després de la definició d'aquests requisits, definírem la arquitectura de l'eina CAME i, finalment, implementàrem l'arquitectura en el contexte d'Eclipse. El treball desenvolupat en aquesta tesi es va avaluar per mitjà d'un estudi on van participar usuaris finals. En aquest estudi, MOSKitt4ME es va avaluar per mitjà del Technology Acceptance Model (TAM) i el mètode Think Aloud. Mentre que el TAM va permetre mesurar utilitat i facilitat d'ús de manera subjectiva, el mètode Think Aloud va permetre analitzar aquestes mesures objectivament. En general, els resultats obtinguts van ser favorables. MOSKitt4ME va ser valorat de forma positiva pel que fa a utilitat i facilitat d'ús percebuda; a més a més, vam obtenir resultats positius pel que fa al rendiment objectiu dels usuaris i a la dificultat experimentada. / Cervera Úbeda, M. (2015). A Model-Driven Approach for the Design, Implementation, and Execution of Software Development Methods [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/53931 / TESIS