Cette thèse s’inscrit au carrefour du monde de la modélisation et simulation de systèmes d’une part et du monde de l’ingénierie logicielle d’autre part. Elle vise à faire bénéficier un formalisme de spécification de systèmes à évènements discrets (DEVS) des apports de l’ingénierie dirigée par les modèles (IDM) avec l’une de ses incarnations les plus populaires : MDA (Model Driven Architecture). Le formalisme DEVS de par son adaptabilité et son extensibilité permet l’expression et la simulation de modèles dans des domaines très variés, mais l’existence de plusieurs plateformes dédiées à ce langage nuit fortement à l’interopérabilité de ces modèles. Ces difficultés, si elles ne sont pas nouvelles, représentent cependant un défi d’autant plus important que les modèles considérés sont complexes (i.e composés en général de nombreux sous modèles et interagissant fortement entre eux). L’objectif de la thèse est de proposer une réponse à la problématique de l’interopérabilité des modèles DEVS, vis-À-Vis d’autres formalismes voisins de DEVS et également vis-À-Vis des différents simulateurs existants. Le cœur de notre travail est constitué par MetaDEVS, méta-Modèle offrant une représentation des modèles DEVS indépendante des plateformes. MetaDEVS est également le nom donné à l’approche globale qui vise à fournir des passerelles génériques entre différents formalismes et DEVS («Model-To-Model»). Cette approche montre également comment, à partir de modèles DEVS spécifiés selon MetaDEVS, du code orienté-Objet, simulable, peut être automatiquement généré («Model-To-Text»).Les formalismes choisis pour faire l’objet d’une transformation vers DEVS sont BasicDEVS, un petit formalisme pédagogique créé pour l’occasion, ainsi que les automates à états finis (FSM). La plateforme de destination choisie pour la génération de code est la plateforme éducative PyDEVS, compatible avec la plateforme DEVSimPy, utilisée par les chercheurs du projet TIC de l’Università di Corsica. / This thesis takes place at the intersection between the world of modeling and simulation, and the world of software engineering. Its provides a contribution to a discrete-Event specification formalism (DEVS) using techniques of Model-Driven Engineering, with one of its most popular incarnations : MDA (Model Driven Architecture). The DEVS formalism, thanks to its adaptability and its extensibility, is able to express and simulate models in various domains. However, the existence of many dedicated platforms damages the interoperability of those models. Those difficulties, even if they are not new, are a challenge which is all the greater as the studied models are complex (i.e. usually composed of several submodels with a strong interaction).The main purpose of this thesis is to tackle the problem of the DEVS models interoperability, with respect to other formalisms close to DEVS, and also with respect to the different existing simulators. The core of our work is constituted by MetaDEVS, a metamodel that offers a platform-Independent representation of DEVS models. MetaDEVS is also the name given to the global approach which aims to provide generic bridges between different formalisms and DEVS (“Model-To-Model”). This approach also shows how, starting from DEVS models specified with MetaDEVS, object-Oriented code can be automatically generated (“Model-To-Text”).The formalisms chosen to be transformed into DEVS are BasicDEVS, a small pedagogical formalism create for our needs, and the finite state machines (FSM). The chosen target platform for the code generation is the educative framework PyDEVS, compliant with the DEVSimPy framework used by the researchers of the TIC project of the University of Corsica.

L’objet de cette thèse porte sur le diagnostic des systèmes à évènements discrets modélisés par des automates à états finis, avec une extension vers les réseaux de Petri bornés et étiquetés. Les différentes contributions de ce travail peuvent être présentées selon deux volets, au regard des approches pionnières existantes dans la littérature: le diagnostic à base de diagnostiqueur, et le diagnostic à base de twin-plant.Sur le premier volet, i.e., le diagnostic à base de diagnostiqueur, nous proposons :- Une variante du diagnostiqueur avec une nouvelle structure qui nous permet de : (i) formuler une nouvelle condition nécessaire et suffisante pour l'analyse de la diagnosticabilité des fautes permanentes, (ii) développer une procédure systématique pour l'analyse de la diagnosticabilité (iii) établir un algorithme à-la-volée pour construire le diagnostiqueur et analyser la diagnosticabilité en parallèle.- Une extension de notre diagnostiqueur pour traiter des fautes intermittentes. - Une version hybride de notre diagnostiqueur, pour analyser la diagnosticabilité des réseaux de Petri bornés et étiquetés.Sur le deuxième volet, i.e., le diagnostic à base de twin-plant, nous proposons de nouvelles techniques pour l’analyse de diagnosticabilité de fautes permanentes et intermittentes dans le cadre de vérification par model-checking. Ainsi, la performance des techniques de model-checking et des outils associés peut être exploitée pour traiter des questions de diagnostic. / This PhD thesis deals with fault diagnosis of discrete-event systems modeled as finite state automata with some extensions to bounded Petri net models. The developed contributions can be classified regarding two pioneering approaches from the literature: the diagnoser-based technique and the twin-plant based technique. Regarding the diagnoser-based technique, we propose a new diagnoser variant with some interesting features that allow us to reformulate a necessary and sufficient condition for diagnosability of permanent faults and propose a systematic procedure for checking such a condition without building any intermediate model. An on-the-fly algorithm, for simultaneously constructing the diagnoser and verifying diagnosability is then developed. The established diagnoser is then extended to deal with fault diagnosis of intermittent faults. A Hybrid version (in the sense of combining enumerative and symbolic representations) of our diagnoser is also established in order to deal with fault diagnosis of labeled bounded Petri nets. The developed approaches are implemented in dedicated tools and evaluated through benchmarks with respect to the reference approaches in the domain.Regarding twin-plant based technique, our contribution consists in elaborating a model-checking framework that extends the Cimatti’s work for the actual verification of various diagnosability concepts pertaining to permanent and intermittent failures based on the twin-plant structure. The main idea is to reformulate and express the diagnosability issues as temporal logics and then to tackle them using the model-checking engines.

Avec l'évolution des techniques de reconfiguration partielle pour les systèmes embarqués, le besoin d'un modèle de description capable de représenter ces comportements émerge. La plupart des outils disponibles sur le marché, tant académiques qu'industriels, ne prennent pas en compte la modélisation des systèmes à structure dynamique. L'émergence de la modélisation à évènements discrets, notamment Discrete Event System Specification (DEVS), propose des outils formels pour représenter et simuler des modèles. DEVS propose déjà des extensions capable de prendre en compte la modélisation à structure dynamique. Néanmoins, les possibilités offertes par ces extensions rencontrent certaines limites. En particulier, elles ne proposent pas de moyen de gérer l'aspect contexte des composants. De plus, les formalismes existants n'ont pas intégré l'approche ingénierie système. L'ingénierie système met en place des procédures intéressantes, notamment l'architecture dirigée par les modèles, qui propose de séparer la description du système de sa plateforme d'exécution. Un modèle spécifique à une plateforme est ainsi la résultante d'un modèle de description de la plateforme combiné avec un modèle d'application indépendant de toute plateforme. Pour répondre à ces besoins, nous proposons un formalisme de description de modèles prenant en compte ces deux aspects : la modélisation à structure dynamique, et l'ingénierie système. Ce formalisme est basé sur DEVS, et nommé Partially Reconfigurable Discrete Event System Specification (PRDEVS). PRDEVS permet de représenter les modèles à structure dynamique indépendamment de la plateforme de simulation. L'approche présentée peut être appliquée à différents types de cibles, tels le logiciel et le matériel reconfigurable. Cette thèse présente des mises en oeuvre du formalisme abstrait sur ces deux types de plateformes, démontrant ainsi sa capacité à être déployé sur des plateformes réelles. / As partially reconfigurable technologies develop for embedded systems, the need for a proper model to describe its behavior emerges. Most academic and industrial tools available on the market does not address dynamic structure modeling. The arising of discrete-event modeling, in particular, Discrete Event System Specification (DEVS), propose formal tools for representing and simulating models. DEVS has already extension which handles the dynamic structure modeling. However, the capacities of these existing formalism have limitations. Notably, they do not address the components context aspect. Also, the existing formalisms have not integrated the system engineering approach. System engineering brings beneficial procedures, notably modeldriven architecture which proposes to separate the system description from its execution target. A platform-specific model is formed from a platformdescription model coupled with a platform independent model. To address these needs, we propose a model description formalism which takes into consideration these two aspects: dynamic structure modeling and system engineering. This formalism is based on DEVS and called Partially Reconfigurable Discrete Event System Specification (PRDEVS). PRDEVS allows to represent dynamic-structure models independently from the simulation platform. The presented approach can be applied to different types of targets, such as software and reconfigurable hardware. This thesis addresses these two kinds of platforms, demonstrating the suitability of the abstract formalism to actual platforms.

Les travaux présentés dans ce mémoire sont relatifs à l'élaboration formelle de la commande d'un Système à Évènements Discrets (SED) logique à partir des exigences exprimées dans le cahier des charges. La méthode proposée est basée sur la résolution de manière littérale d'un système d'équations représentant ces exigences.<br />Le cadre mathématique, support de ces travaux, est l'algèbre de Boole des fonctions booléennes. Ce cadre mathématique a été retenu pour les raisons suivantes :<br />- Dans le cas particulier des SED logiques non temporisés, toute loi de commande peut être décrite à l'aide de fonctions booléennes.<br />- Les exigences exposées dans un cahier des charges peuvent être formalisées sous forme de relations entre des fonctions booléennes.<br />- Les résultats obtenus dans le cadre de cette thèse nous permettent de déterminer automatiquement quelles sont les fonctions booléennes qui satisfont le système d'équations entre fonctions booléennes représentant ces exigences.<br />La méthode proposée permet au concepteur d'exprimer les exigences dans des formalismes différents. Il a également la possibilité de fixer la forme de la solution qu'il souhaite obtenir ou de ne réaliser la synthèse que sur une partie du modèle.<br />Le chapitre 2 de ce mémoire est consacré à la présentation des résultats mathématiques que nous avons établis pour pouvoir résoudre un système d'équations à n inconnues dans toute structure d'algèbre de Boole. <br />L'approche de synthèse est détaillée au chapitre 3 au travers du traitement de 3 exemples de taille et de complexité croissantes. Nous montrons comment les exigences exprimées dans un cahier des charges peuvent être formalisées sous forme de relations entre des fonctions booléennes. La résolution du système d'équations est réalisée automatiquement grâce à une maquette informatique développée au LURPA.

Cette thèse traite de l'évaluation des apports de l'introduction de nouvelles technologies de l'information et de la communication (NTIC), les technologies d'IDentification par Radio-Fréquences (RFID), dans le milieu de la Santé.Un premier objectif a naturellement consisté en la description des particularités de la production de soins et de l'organisation hospitalière, ainsi que des problématiques associées à la mise en place de systèmes RFID dans un contexte plus général et une présentation des outils permettant de répondre à ces problématiques.Suivent deux cas d'application issus du projet MISTRALS (Mutualisation Informatique des Systèmes Technologiques pour le Recherche phArmaceutique et La Santé) que sont les tumorothèques et la production de chimiothérapies.La partie "générique" des impacts des technologies mènent à la proposition d'une approche descriptive adaptée au problème. Les apports des technologies permettent d'inventorier les boîtes de cryotubes stockées à très basse température rapidement et précisément. Cette observation nous a poussés à définir et étudier des possibilités de la mise en place de l'activité de concaténation de ces boîtes. Cette activité et une approche d'optimisation la concernant sont intégrées à un outil de simulation par évènements discrets.L'intérêt des objets communicants est également pluriel dans la production des chimiothérapies. Outre les apports logistiques, les RFID permettent d'acquérir des données fiables pour paramétrer les profils et la performance des ressources humaines. Nous déterminons une approche de génération d'ordonnancements intégrant la gestion des compétences et l'intégrons à une simulation à évènements discrets.

L'étude d'un système à l'aide de simulations informatiques à événements discrets implique plusieurs activités: spéci cation du modèle conceptuel, description de l'architecture logicielle du modèle, développement des logiciels, scénarisation de la simulation, instrumentation, plani cation d'expérimentation, con guration des ressources de calcul, exécution, post-traitement et analyse, validation et de véri cation (V&V). De nombreux éléments logiciels sont requis pour remplir toutes ces activités. Toutefois, il est fréquent de créer un nouveau simulateur à partir de rien quand on commence une étude à l'aide de simulation. Dans ce cas il est nécessaire de développer de multiples outils prenant en charge les activités de la simulation. Cette thèse aborde le dé de la création de nouveaux simulateurs tout en réutilisant des modèles et des outils provenant d'autres simulateurs. En e et, la réutilisation de logiciel augmente la abilité, est moins sujette aux erreurs, permet une meilleure utilisation des expertises complémentaires, améliore la conformité aux normes, et accélère le développement. La réutilisation de logiciels peut être appliquée à toutes les activités de la simulation. Plusieurs problèmes doivent être résolus pour tirer pleinement pro t de la réutilisation. Dans cette thèse, nous abordons trois questions principales: Tout d'abord, nous étudions les solutions pratiques de réutilisation permettant de combiner un ensemble choisi d'éléments logiciels utiles pour la modélisation et la simulation, en incluant aussi bien les modèles, les moteurs de simulation, les algorithmes et les outils; Deuxièmement, nous nous concentrons sur les questions liées à l'instrumentation; Troisièmement, nous étudions le problème de l'intégration d'éléments logiciels provenant d'autres simulateurs dans un nouveau simulateur. Pour atteindre ces objectifs, nous étudions des techniques avancées de du génie logiciel, tels que le génie logiciel à base de composants (CBSE) et la programmation orientée aspect, sur lesquels nous construisons une solution originale pour la modélisation et la simulation à l'aide de multiples couches réutilisables. Nous avons développé un prototype d'architecture logicielle qui prouve la faisabilité de cette solution.

Les technologies RFID présentent des avantages non négligeables en comparaison aux technologies d'identification actuelles. Cependant, l'intégration de ces technologies dans les chaînes logistiques implique souvent des coûts élevés. Ainsi, les entreprises doivent conduire des analyses poussées pour évaluer l'impact des RFID sur le fonctionnement et l'économie des chaînes logistiques et décider de l'intégration ou non de ces technologies.Dans cette thèse nous nous concentrons sur la modélisation et l'analyse de l'introduction des technologies RFID dans les chaînes logistiques. Nous présentons d'abord une information générale sur les technologies RFID. Nous analysons ensuite la littérature sur l'intégration des RFID dans les chaînes logistiques en focalisant sur les défis et les avantages liés à l'intégration de ces technologies. Nous développons deux approches (analytique et par simulation) afin d'évaluer les impacts qualitatifs et quantitatifs des technologies RFID sur le fonctionnement et le profit des chaînes logistiques. Nous développons aussi une analyse du retour sur investissement (ROI), pour comparer les revenus obtenus à l'aide des technologies RFID avec les coûts associés à leur intégration. D'autre part, nous nous intéressons à l'amélioration des avantages de RFID dans les chaînes logistiques. Nous comparons les impacts de l'intégration de différentes RFID dans les chaînes logistiques par un remplacement simple des technologies d'identification actuelles et par la réorganisation des chaînes logistiques utilisant les nouvelles possibilités des technologies RFID. Les résultats obtenus dans ce travail mettent en évidence des perspectives intéressantes pour des études futures. L'originalité de cette étude est que nous comparons les impacts de plusieurs technologies RFID en les intégrant aux systèmes actuels et en reconstruisant des chaînes logistique grâce aux possibilités offertes par des technologies RFID. Notre modèle de simulation à événements discrets peut être utilisé comme un outil d'aide à la décision pour les sociétés qui visent à intégrer des technologies RFID.L'originalité de cette étude est que nous comparons les impacts de plusieurs technologies RFID en les intégrant aux systèmes actuels et en reconstruisant des chaînes logistique par les possibilités offertes par des technologies RFID. Notre simulation peut être utilisée comme un outil d'aide à la décision pour les sociétés qui considèrent l'intégration de technologies RFID.

Cette thèse traite de l'évaluation des apports de l'introduction de nouvelles technologies de l'information et de la communication (NTIC), les technologies d'IDentification par Radio-Fréquences (RFID), dans le milieu de la Santé.Un premier objectif a naturellement consisté en la description des particularités de la production de soins et de l'organisation hospitalière, ainsi que des problématiques associées à la mise en place de systèmes RFID dans un contexte plus général et une présentation des outils permettant de répondre à ces problématiques.Suivent deux cas d'application issus du projet MISTRALS (Mutualisation Informatique des Systèmes Technologiques pour le Recherche phArmaceutique et La Santé) que sont les tumorothèques et la production de chimiothérapies.La partie "générique" des impacts des technologies mènent à la proposition d'une approche descriptive adaptée au problème. Les apports des technologies permettent d'inventorier les boîtes de cryotubes stockées à très basse température rapidement et précisément. Cette observation nous a poussés à définir et étudier des possibilités de la mise en place de l'activité de concaténation de ces boîtes. Cette activité et une approche d'optimisation la concernant sont intégrées à un outil de simulation par évènements discrets.L'intérêt des objets communicants est également pluriel dans la production des chimiothérapies. Outre les apports logistiques, les RFID permettent d'acquérir des données fiables pour paramétrer les profils et la performance des ressources humaines. Nous déterminons une approche de génération d'ordonnancements intégrant la gestion des compétences et l'intégrons à une simulation à évènements discrets. / This thesis aims at evaluating the impacts of Radio-Frequency Identification (RFID) within a healthcare context.The first parts of this dissertation describe the particularities of health-production systems, the problematic of introducing RFID technologies within a general context, and present the tools that can be used to answer questions related to implementing new information and communication technologies within hospitals.Two use cases are developed. They concern tumour-banks (and more generally biobanks) and chemotherapies production systems.The generic impacts of RFID technologies led us proposing an adapted descriptive approach.Technologies allow fast and acute inventories, even concerning cryotubes containing biological samples that are stored at very low temperatures. This observation led us to define and study the possibilities for re-organizing these particular stocks. This activity and a specific optimization approach are included in a discrete-event simulation tool.Several improvements can also be raised through the use of auto-communicating devices within a chemotherapy production system. We focus on using real-time data to estimate the evolution of competency of the human resources concocting cytotoxics. We describe an optimization approach for scheduling the production of chemotherapies considering the resources performance level, and include this tool within a dedicated discrete-event simulation model.

La mécatronique est définie par l'utilisation simultanée et en étroite symbiose de la mécanique, de l'électronique, de l'informatique,... pour concevoir et produire de produits toujours plus innovants. Cette approche doit s'accompagner aujourd'hui de la garantie de sûreté de fonctionnement (SdF) des systèmes conçus. Or, la fiabilité, élément déterminant de la SdF, est relativement peu maîtrisée dans le développement des systèmes mécatroniques. Nous avons développé une méthodologie globale permettant de modéliser et d'évaluer la fiabilité prévisionnelle, expérimentale et opérationnelle des systèmes mécatroniques. C'est un outil d'aide à la décision dans les différentes phases des cycles de développement et de vie du système mécatronique, en valorisant l'évaluation quantitative de la fiabilité. La fiabilité prévisionnelle est calculée à partir du modèle Réseaux de Petri Stochastiques Déterministes (RdPSD) du système mécatronique, qui prend en considération la modélisation fonctionnelle, la modélisation dysfonctionnelle (à l'aide d'une analyse AMDE, AD,...) et les recueils des données pour chaque composant. Les fiabilités expérimentale et opérationnelle sont déterminées à l'aide de la méthode d'estimation bayésienne BRM qui tient compte des données obtenues lors des essais et issues du REX. Un exemple d'application sur l'antiblocage des roues (ABS) illustre cette méthodologie globale d'estimation de la fiabilité.

Le développement des technologies de l'information et de la communication que connait notre siècle a grandement facilité les pratiques d'échanges d'informations au sein des chaînes logistiques. Ces pratiques ont pu ainsi évoluer vers de nouvelles formes de collaborations entre entreprises, telles que le Partage d'Informations (PI) et le Vendor Managed Inventory (VMI). Le VMI est un mécanisme de coordination dans lequel le fournisseur a la responsabilité de la gestion des stocks de son client. Ce mécanisme repose sur plusieurs principes parmi lesquels un partage d'informations très développé entre les parties qui s'y engagent. Le PI et le VMI sont adoptés par les entreprises pour permettre une augmentation des profits et une réduction des coûts. Toutefois, leurs résultats sont mitigés et nécessitent encore un approfondissement de leur compréhension. La contribution de cette thèse se situe dans l'analyse des impacts de ces mécanismes sur des chaînes logistiques où tous les maillons sont des entreprises de production dont les efficacités peuvent être différentes. Pour ce faire, plusieurs scénarios ont été étudiés sur des chaînes logistiques constituées de trois échelons, chaque échelon peut appartenir à quatre classes d'efficacité. Ces chaînes peuvent répondre à deux types de demande du marché final ; une demande stable ou une demande variable. De plus, plusieurs mécanismes de coordination sont étudiés : les mécanismes de gestion standard, de partage d'informations entre deux échelons, de partage d'informations entre trois échelons, de VMI entre deux échelons, puis de VMI étendu aux trois échelons. L'outil utilisé pour mener ces expérimentations est le logiciel de simulation à évènements discrets Arena. L'interprétation des résultats a montré que le mécanisme de coordination avec partage d'informations n'a pas eu d'amélioration très significative sur les résultats. En effet, puisque les entreprises ont des capacités de production finies, la disponibilité de l'information n'a pas permis d'obtenir des résultats différents. Le VMI, de son côté, a pu réaliser des réductions des stocks et des coûts de la chaîne logistique. Ces réductions ont été plus importantes chez les chaînes logistiques dont les maillons sont de faibles efficacités. Chez ces dernières, ce sont les deux parties concernées par le VMI (le fournisseur et le donneur d'ordres) qui ont tiré des avantages du VMI. Chez les chaînes logistiques constituées de maillons de haute efficacité, le VMI a permis une réduction des coûts moins importante, car ces chaînes logistiques sont déjà de performance élevée. Pour celles ci, c'est le client qui a tiré profit du VMI, alors que le fournisseur VMI a subi une augmentation des coûts suite à l'augmentation de la fréquence de transport qu'a impliqué ce mécanisme.