Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Le développement de spécifications formelles correctes pour des systèmes et logiciels commence par l’analyse et la compréhension des besoins du client. Entre ces besoins décrits en langage naturel et leur spécification définie dans un langage formel précis, un écart existe et rend la tâche de développement de plus en plus difficile à accomplir. Nous sommes face à deux mondes distincts. Ce travail de thèse a pour objectif d’expliciter et d’établir des interactions entre ces deux mondes et de les faire évoluer en même temps. Par interaction, nous désignons les liens, les échanges et les activités se déroulant entre les différents documents. Parmi ces activités, nous présentons la validation comme un processus rigoureux qui démarre dès l’analyse des besoins et continue tout au long de l’élaboration de leur spécification formelle. Au fur et à mesure du développement, des choix sont effectués et les retours des outils de vérification et de validation permettent de détecter des lacunes aussi bien dans les besoins que dans la spécification. L’évolution des deux mondes est décrite via l’introduction d’un nouveau besoin dans un système existant et à travers l’application de patrons de développement. Ces patrons gèrent à la fois les besoins et la spécification formelle associée ; ils sont élaborés à partir de la description de la forme des besoins. Ils facilitent la tâche de développement et aident à éviter les risques d’oublis. Quel que soit le choix, des questions se posent tout au long du développement et permettent de déceler des lacunes, oublis ou ambiguïtés dans l’existant. / The development of correct formal specifications for systems and software begins with the analysis and understanding of client requirements. Between these requirements described in natural language and their specification defined in a specific formal language, a gap exists and makes the task of development more and more difficult to accomplish. We are facing two different worlds. This thesis aims to clarify and establish interactions between these two worlds and to evolve them together. By interaction, we mean all the links, exchanges and activities taking place between the different documents. Among these activities, we present the validation as a rigorous process that starts from the requirements analysis and continues throughout the development of their formal specification. As development progresses, choices are made and feedbacks from verification and validation tools can detect shortcomings in requirements as well as in the specification. The evolution of the two worlds is described via the introduction of a new requirement into an existing system and through the application of development patterns. These patterns manage both the requirements and their associated formal specifications ; they are elaborated from the description of the form of the requirements in the client document. They facilitate the task of development and help to avoid the risk of oversights. Whatever the choice, the proposed approach is guided by questions accompanying the evolution of the whole system and makes it possible to detect imperfections, omissions or ambiguities in the existing.

La présente thèse porte sur la collaboration dans la conception d'un système dans un cadre Ingénierie Système (IS) et plus spécifiquement, nous nous sommes intéressés à la phase de définition des besoins du système ou processus d'Ingénierie des exigences, qui est la toute première phase dans l'Ingénierie Système. L'Ingénierie des Exigences est un processus assez complexe au cours duquel les exigences qu'un système doit satisfaire sont définies à partir de besoins provenant des différentes parties prenantes concernées de près ou de loin par la réalisation du système. Nous faisons la distinction entre le besoin qui est la perception qu'un utilisateur final a du système et l'exigence qui est la vision en termes techniques qu'un concepteur ou un développeur a du système. Le processus d'élicitation des besoins et de leur transformation en exigences techniques est un travail assez critique et demande l'implication de toutes les parties prenantes. Sur la base de ce constat, nous avons adopte une approche collaborative pour traiter la complexité de ce processus. Etant donne la nature du problème, nous avons distingue deux domaines de définition de nos travaux : l'Ingénierie des Exigences à travers l'Elicitation des Exigences et la Collaboration. Nous avons ainsi adopte une démarche dans laquelle nous faisons la distinction entre les problèmes d'Ingénierie et ceux de la collaboration. Nous proposons une méthodologie pour l'Elicitation Collaborative des exigences qui distingue deux types de processus : les processus d'Ingénierie des exigences et les processus de collaboration. Les processus de collaboration sont définis à l'aide de l'Ingénierie de la Collaboration en s'appuyant sur les taches d'Ingénierie identifiées aux travers de processus d'Ingénierie fournis par des normes, en l'occurrence la norme EIA-632. Des expérimentations de notre méthodologie ont été réalises avec des étudiants en utilisant l'outil ThinkTank de GroupSystems et un prototype de spécification c ollaborative des exigences appelé SPECJ que nous avons développé.

Le corps de ce travail concerne la modélisation des systèmes à événements discrets. Il s'intéresse par ailleurs en quasi exclusivité à la gestion des contraintes de temps de séjour. Mes travaux de thèse ont comporté la constitution du cahier des charges en amont et les applications en aval d'un outil de modélisation des exigences temporelles : Les Réseaux de Petri P-temporels. L'ensemble de mes travaux de recherche a été développé dans le but d'asseoir l'utilisation de cet outil. Un premier axe a été de positionner l'outil par rapport à ceux de l'état de l'art. Une deuxième tâche a été de prouver un certains nombre de propriétés mathématiques dans l'optique de permettre des applications industrielles efficaces. Au delà de la stricte recherche de propriété, l'extension du champ applicatif, vers le domaine du ferroviaire par exemple, a pris une part très importante. Une troisième activité a débouché sur la caractérisation des limites du modèle et la proposition d'extension fonctionnelle ou de rapprochement de l'outil de modélisation vers des modèles existants. Ce modèle concerne donc les Systèmes à Evénements Discrets où l'on rencontre des contraintes de temps de séjour maximum dans un état donné. C'est le cas de la galvanoplastie qui a été le premier support applicatif. Très rapidement, le champ des applications potentielles de l'outil a été élargi par des publications dans les domaines de l'industrie alimentaire. Les travaux se sont par ailleurs concentrés sur la partie commande, en supposant que la séquence des opérations avait déjà été fixée. Ils ont été appuyés par le travail de master de recherche de M.F. Karoui en 2004 (deux conférences ont été publiées dans la suite de son mémoire). Par ailleurs, l'expertise en supervision qui se trouvait au sein de l'équipe Système à Evénement Discret a été valorisée par le stage de master de T. Lecuru sur la supervision des ateliers automobiles en 2003. Ce travail a pris une autre ampleur avec la thèse de Jerbi Nabil sur la commande des ateliers à contraintes de temps soutenue en 2006 (3 publications de revue). Il se poursuit avec la thèse de Annis Mhalla. En 2006, F. Defossez soutient un master dans le domaine ferroviaire sur la gestion des exigences temporelles de sécurité. Ce dernier va s'inscrire en troisième année de thèse et a déjà publié 5 conférences. Ce travail ouvre un champ très important pour l'outil de modélisation que je porte. Par exmple, cela a amné la participation à un projet Européen. Ce projet SELCAT qui s'intéresse au passage à niveau et qui s'est terminé en juin 2008. Il se prolongera dans un projet national ANR accepté qui débutera autour de janvier 2009. En parallèle, un projet spécifique ayant trait aux outils de modélisation sur les chantiers est en cours avec la SNCF. Enfin, la thèse de Hedi Dhouibi a été l'occasion de proposer un nouveau modèle capable de généraliser certaines propriétés des Réseaux de Pétri P-temporels à des systèmes où le paramètre critique est différent du temps. Une validation industrielle sur des données réelles a pu être effectuée (soutenance en 2005). Elle fait l'objet de trois publications de revues internationales (acceptation en 2008).

La concurrence impose aux entreprises des contraintes de plus en plus élevées en termes de qualité des produits. Elles sont soumises à des exigences de plus en plus contraignantes. Ainsi, pour ces entreprises modernes, le succès implique de produire le meilleur produit, au plus bas prix, juste à temps. L'INCOSE (Association Internationale de l'Ingénierie Système) a émit le slogan " faster, Better, and Cheaper ". Dans ce contexte, la gestion conjointe des produits et des processus de production est devenue une nécessité. Le développement de produits doit impérativement tenir compte des souhaits et des demandes des clients, cela dans un temps très court dépendant du marché. Ainsi notre travail rentre dans le contexte d'intégration des processus d'ingénierie système dans le cadre de l'industrie manufacturière et plus principalement la gestion du cycle de vie du produit connu sous l'appellation PLM (product Lifecycle management). Le travail a été orienté selon trois axes. Le premier a porté sur l'application de concepts et de normes d'ingénierie système à la production manufacturière et plus précisément sur les processus recommandés par la norme EIA 632 largement utilisée, notamment dans l'aéronautique et le spatial. Le deuxième axe a porté sur la possibilité de lier les processus concernant le produit final et les produits capacitants ou contributeurs (Enabling Products). Les travaux sont orientés sur l'adoption du concept PLM comme une technique pour assurer ce besoin de lien. Le troisième axe, qui est un prolongement des deux précédents, a pour objectif de développer le processus de gestion des évolutions des exigences et leurs impacts sur le système de production et autres produits capacitants (maintenance, retrait, etc.). L'approche qui considère ces trois axes est illustrée sur une étude de cas. Ce travail a permis l'applicabilité des concepts et des normes ingénierie systèmes à l'industrie manufacturière et offre un cadre générique pour des extensions éventuelle s. Une partie de ces extensions a été traitée au niveau de l'intégration du changement d'exigences dans le PLM.

L'interopérabilité revêt un enjeu majeur pour l'industrie et son absence peut être vue comme un des principaux freins à un travail collaboratif, et plus particulièrement dans les processus collaboratifs aussi bien publics (inter-entreprises) que privé (intra-entreprise). Il parait donc pertinent d'analyser et de détecter d'éventuels manques ou défauts d'interopérabilité dans des entreprises impliquées dans un processus collaboratif. Les recherches en interopérabilité ont montré l'intérêt de mesurer et d'évaluer l'interopérabilité avec la proposition de cadres et de modèles de maturité dans le but d'éviter d'éventuels problèmes d'interopérabilité. Cependant, des approches de détection et d'anticipation de problèmes d'interopérabilité n'existent pas à notre connaissance. Les travaux de recherche proposés dans cette thèse se développent dans un contexte d'ingénierie de processus guidée par les modèles et se proposent d'utiliser des techniques de vérification formelle pour détecter différents types de problèmes ou de pré-somption de problèmes d'interopérabilité. Ceci implique, dans un premier temps, de définir les besoins particuliers en interopérabilité devant être pris en compte dans un contexte colla-boratif. Dans un second temps, il est nécessaire de formaliser ces besoins en un ensemble d'exigences d'interopérabilité, de manière aussi formelle que possible. Ceci a abouti à quatre classes d'exigences d'interopérabilité respectant le cycle de vie d'un processus collaboratif : les exigences de compatibilité, les exigences d'interopération, les exigences d'autonomie et les exigences de réversibilité. Enfin, ces exigences doivent être vérifiées en se référant aux modèles du ou des processus étudiés.

L'introduction des nouvelles technologies de l'information et de la communication dans les systèmes automatisés entraîne un accroissement de la complexité des fonctions qu'ils supportent. Cet accroissement de la complexité a un impact sur la sécurité des systèmes. En effet, leurs propriétés ne sont plus réductibles aux propriétés de leurs constituants pris isolément mais émergent d'un réseau d'interactions entre ces constituants qui peut être à l'origine de comportements néfastes et difficiles à prévoir. <br />Notre conviction est que le développement sûr de ces systèmes doit combiner des approches pragmatiques orientées " système ", qui tiennent compte du facteur d'échelle réel d'une automatisation pour appréhender le fonctionnement global du système et son architecture, avec des approches plus formelles qui permettent de s'assurer que les propriétés intrinsèques des constituants contribuent efficacement au respect des exigences " système " formulées par les utilisateurs. <br />Le travail présenté dans ce mémoire définit donc une approche méthodologique basée sur le formalisme SysML (System Modeling Language) permettant l'identification, la formalisation et la structuration d'exigences globales relatives à un système, puis leur projection, sous forme de propriétés invariantes, sur une architecture de composants. La vérification des exigences de sécurité, repose alors, d'une part, sur un raffinement prouvé (par theroem proving) des exigences " système " permettant d'établir leur équivalence avec un ensemble de propriétés intrinsèques relatives à chacun des composants, et d'autre part, sur la vérification formelle (par model checking) de ces propriétés intrinsèques.

L'alignement stratégique des Systèmes d'Information (SI) existe lorsque les buts de l'entreprise sont en harmonie, en correspondance, avec les processus métier et les systèmes qui les supportent. Comme le montrent différents rapports, la problématique de l'alignement du SI avec la stratégie représente une des principales préoccupations des Directions des SI depuis une dizaine d'années. C'est une préoccupation importante au sujet de laquelle les entreprises s'attendent à plus de maturité de la pratique. En effet, même s'il est possible de construire des SI performants et de définir la stratégie de l'entreprise, il est indispensable que ces deux ensembles soient alignés afin d'optimiser la performance de l'entreprise. Si l'intérêt de l'alignement est largement reconnu, sa mise en œuvre reste trop souvent limitée. La méthode proposée, INSTAL (INtentional STrategic ALignment), s'intéresse à une nouvelle situation d'ingénierie des SI, qui ne correspond ni au cycle de vie traditionnel en ingénierie des exigences (avec une propagation des exigences sur la solution), ni à une mise en correspondance d'exigences, mais à une situation différente dans laquelle on s'adresse à un ensemble d'éléments liés que l'on cherche à faire évoluer ensemble (coévolution). L'évolution est déclenchée par le changement de modèle du business (stratégie) ou l'analyse des SI et des processus métier (niveau opérationnel). La méthode proposée pour cette nouvelle situation d'ingénierie des SI propose une modélisation de l'ensemble des éléments liés et guide la démarche de modélisation, d'analyse, et d'évolution de l'alignement stratégique. Contrairement aux autres approches, qui représentent l'alignement stratégique en termes de dépendances entre des buts ou des éléments individuels, ce sont les intentions d'alignement partagées par les deux niveaux à aligner (stratégique et opérationnel) qui représentent ici l'alignement stratégique. Ceci est une caractéristique tout à fait distinctive de la méthode INSTAL, dont l'originalité réside dans cette modélisation explicite de l'alignement. La modélisation de la méthode INSTAL permet (1) de modéliser l'alignement en termes d'intentions partagées par les éléments à aligner dans un modèle pivot, (2) de définir des liens d'alignement complexes entre les intentions d'alignement et les éléments existants de l'entreprise en précisant le rôle joué par chaque élément dans le lien, et enfin (3) de définir des métriques et mesures qui complètent les liens d'alignement. INSTAL propose une démarche méthodologique qui guide l'évolution de l'alignement stratégique en prenant en compte de nouvelles exigences d'alignement et en analysant l'alignement actuel (As-Is) (i.e. les modèles pivot, les liens d'alignement et les métriques / mesures). L'analyse du As-Is permet de découvrir des exigences d'évolution du niveau opérationnel (du SI et des processus métier) nécessaires à la mise en place d'une situation To- Be "mieux" alignée. Cette recherche a été validée à travers plusieurs cas d'études dont celui d'une entité de la Banque De Détail France du groupe BNP Paribas, qui a financé cette thèse.

Notre thèse a pour objectif d’analyser et de commenter les deux premiers livres de Jacques Lavigne (1919-1999), philosophe québécois peu connu. Considéré par plusieurs comme le « premier de nos philosophes », nous considérons essentiel de faire connaître la pensée de cet auteur. Dans son premier livre, L’inquiétude humaine, Lavigne aborde le rapport de l’homme à l’inquiétude et l’influence de ce rapport sur le développement de la société. Pour ce faire, Lavigne analyse certaines « médiations symboliques », ce terme recouvrant les éléments par lesquels l’homme interprète le monde et lui donne un sens. Le second livre, L’objectivité, ses conditions instinctuelles et affectives, tente de comprendre les mécanismes d’institution du sujet qui soit écartent ce dernier de l’inquiétude et l’installent dans l’illusion, soit l’aident à accéder à une posture humble et objective face au réel. Le questionnement ultime de Lavigne concerne les exigences psychiques de l’avènement d’un sujet authentique.

Notre thèse a pour objectif d’analyser et de commenter les deux premiers livres de Jacques Lavigne (1919-1999), philosophe québécois peu connu. Considéré par plusieurs comme le « premier de nos philosophes », nous considérons essentiel de faire connaître la pensée de cet auteur. Dans son premier livre, L’inquiétude humaine, Lavigne aborde le rapport de l’homme à l’inquiétude et l’influence de ce rapport sur le développement de la société. Pour ce faire, Lavigne analyse certaines « médiations symboliques », ce terme recouvrant les éléments par lesquels l’homme interprète le monde et lui donne un sens. Le second livre, L’objectivité, ses conditions instinctuelles et affectives, tente de comprendre les mécanismes d’institution du sujet qui soit écartent ce dernier de l’inquiétude et l’installent dans l’illusion, soit l’aident à accéder à une posture humble et objective face au réel. Le questionnement ultime de Lavigne concerne les exigences psychiques de l’avènement d’un sujet authentique.