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).

En dépit de ses treize diagrammes, le langage UML (Unified Modeling Language) normalisé par l'OMG (Object Management Group) n'offre aucune facilité particulière pour appréhender convenablement la phase de traitement des exigences qui démarre le cycle de développement d'un système temps réel. La normalisation de SysML et des diagrammes d'exigences ouvre des perspectives qui ne sauraient faire oublier le manque de support méthodologique dont souffrent UML et SysML. Fort de ce constat, les travaux exposés dans ce mémoire contribuent au développement d'un volet " méthodologie " pour des profils UML temps réel qui couvrent les phases amont (traitement des d'exigences - analyse - conception) du cycle de développement des systèmes temps réel et distribués en donnant une place prépondérante à la vérification formelle des exigences temporelles. La méthodologie proposée est instanciée sur le profil TURTLE (Timed UML and RT-LOTOS Environment). Les exigences non-fonctionnelles temporelles sont décrites au moyen de diagrammes d'exigences SysML étendus par un langage visuel de type " chronogrammes " (TRDD = Timing Requirement Description Diagram). La formulation d'exigences temporelles sert de point de départ à la génération automatique d'observateurs dédiés à la vérification de ces exigences. Décrites par des méta-modèles UML et des définitions formelles, les contributions présentées dans ce mémoire ont vocation à être utilisées hors du périmètre de TURTLE. L'approche proposée a été appliquée à la vérification de protocoles de communication de groupes sécurisée (projet RNRT-SAFECAST).

Les travaux développés dans cette thèse visent à assister le processus d'ingénierie des exigences temporelles pour les systèmes complexes à contraintes de temps. Nos contributions portent sur trois volets : la spécification des exigences, la modélisation du comportement et la vérification. Pour le volet spécification, une nouvelle classification des exigences temporelles les plus communément utilisées a été proposée. Ensuite, afin de cadrer l'utilisateur durant l'expression des exigences, une grammaire de spécification à base de motifs prédéfinis en langage naturel est développée. Les exigences générées sont syntaxiquement précises et correctes quand elles sont prises individuellement, néanmoins cela ne garantie pas la cohérence de l'ensemble des exigences exprimées. Ainsi, nous avons développé des mécanismes capables de détecter certains types d'incohérences entre les exigences temporelles. Pour le volet modélisation du comportement, nous avons proposé un algorithme de transformation des state-machine avec des annotations temporelles en des automates temporisés. L'idée étant de manipuler une notation assez intuitive et de générer automatiquement des modèles formels qui se prêtent à la vérification. Finalement, pour le volet vérification, nous avons adopté une technique de vérification à base d'observateurs et qui repose sur le model-checking. Concrètement, nous avons élaboré une base de patterns d'observation (ou observateurs) ; chacun des patterns développés est relatif à un type d'exigence temporelle dans la nouvelle classification. Ainsi, la vérification est réduite à une analyse d'accessibilité des états correspondants à la violation de l'exigence associée

Les travaux développés dans cette thèse visent à assister le processus d’ingénierie des exigences temporelles pour les systèmes complexes à contraintes de temps. Nos contributions portent sur trois volets : la spécification des exigences, la modélisation du comportement et la vérification. Pour le volet spécification, une nouvelle classification des exigences temporelles les plus communément utilisées a été proposée. Ensuite, afin de cadrer l’utilisateur durant l’expression des exigences, une grammaire de spécification à base de motifs prédéfinis en langage naturel est développée. Les exigences générées sont syntaxiquement précises et correctes quand elles sont prises individuellement, néanmoins cela ne garantie pas la cohérence de l’ensemble des exigences exprimées. Ainsi, nous avons développé des mécanismes capables de détecter certains types d’incohérences entre les exigences temporelles. Pour le volet modélisation du comportement, nous avons proposé un algorithme de transformation des state-machine avec des annotations temporelles en des automates temporisés. L’idée étant de manipuler une notation assez intuitive et de générer automatiquement des modèles formels qui se prêtent à la vérification. Finalement, pour le volet vérification, nous avons adopté une technique de vérification à base d’observateurs et qui repose sur le model-checking. Concrètement, nous avons élaboré une base de patterns d’observation (ou observateurs) ; chacun des patterns développés est relatif à un type d’exigence temporelle dans la nouvelle classification. Ainsi, la vérification est réduite à une analyse d’accessibilité des états correspondants à la violation de l’exigence associée / The work developed in this thesis aims to assist the engineering process of temporal requirements for time-constrained complex systems. Our contributions concern three phases: the specification, the behaviour modelling and the verification. For the specification of temporal requirements, a new temporal properties typology taking into account all the common requirements one may meet when dealing with requirements specification, is introduced. Then, to facilitate the expression, we have proposed a structured English grammar. Nevertheless, even if each requirement taken individually is correct, we have no guarantee that a set of temporal properties one may express is consistent. Here we have proposed an algorithm based on graph theory techniques to check the consistency of temporal requirements sets. For the behaviour modelling, we have proposed an algorithm for transforming UML State Machine with time annotations into Timed Automata (TA). The idea is to allow the user manipulating a quite intuitive notation (UML SM diagramsduring the modelling phase and thereby, automatically generate formal models (TA) that could be used directly by the verification process. Finally, for the verification phase, we have adopted an observer-based technique. Actually, we have developed a repository of observation patterns where each pattern is relative to a particular temporal requirement class in our classification. Thereby, the verification process is reduced to a reachability analysis of the observers’ KO states relatives to the requirements’ violation