Un développement d'un système débute par la constitution, dans la phase de spécification des besoins, d'un cahier des charges dans lequel un ensemble de scénarios d'utilisation du système est défini avec les contraintes auxquelles il doit obéir, dans lequel chaque scénario est un simple exemple d'exécution du système à concevoir. Une fois que tous les scénarios sont précisés, on obtient une description complète des interactions entre les composants. Toutefois, cette spécification n'est pas directement implémentable, car il est difficile, surtout pour les systèmes les plus complexes, d'apercevoir le comportement d'un système dans sa globalité directement à partir des scénarios. C'est pour cela que ces derniers sont souvent intégrés à d'autres modèles, utilisés dans la conception détaillée, qu'on appelle "les modèles de comportement", en particulier les machines à états [Harel 87] qui permettent de passer de la vue partielle à la vue globale du système afin de répondre à différents problèmes comme la validation du comportement ou la détection des inconsistances au sein du système. Notre thèse a pour but, d'une part, de recenser et étudier différents langages de scénarios, particulièrement les diagrammes de séquences UML et les diagrammes MSC's, et d'autre part de proposer une méthode se synthèse automatique permettant de générer des modèles exécutables à évènements discrets DEVS [Zeigler 76] à partir d'une base de scénarios décrivant le comportement fonctionnel du système. Les modèles obtenus sont déterministes et avec une sémantique formelle qui garantit une interprétation unique de chaque élément des modèles. / A development of a system begins with the constitution, in the phase of requirements analysis, a specification in which a set of scenarios describing the behavior of the system is defined with the constraints that it must obey, where each scenario is a partial representation of the system behavior. However, this specification is not directly implementable, because it is difficult, especially for more complex systems, to observe the global behavior of a system directly from scenario. That is why they are often integrated with other models used in the detailed design, called "behavioral models", in particular State Machines [Harel 87], who allow to move from partial to global view of the system in order to answer different problems such as validation of the behavior or the detection of system inconsistencies. Our thesis aims, firstly, to study different languages of scenarios, especially UML sequence diagrams, and MSC's (Message Sequence Charts), and secondly to propose an automatic synthesis method who generate executable discrete event DEVS models [Zeigler 76] from scenarios describing the desired behavior of a system. The resulting models are executable and deterministic with a formal semantics that ensures a unique interpretation of each element of models. The use of final models simulation traces, taking into account the coverage of the simulation compared to the number of states and transitions visited, allow validating the behavior.

Ce travail de thèse porte sur l'étude des systèmes complexes par une démarche de modélisation et simulation (M&S). La plupart des questionnements sur ces systèmes nécessitent de prendre en compte plusieurs points de vue simultanément. Il faut alors considérer des phénomènes évoluant à des échelles (temporelles et spatiales) et des niveaux de résolutions (de microscopique à macroscopique) différents. De plus, l'expertise nécessaire pour décrire le système vient en général de plusieurs domaines scientifiques. Les défis sont alors de concilier ces points de vues hétérogènes, et d'intégrer l'existant de chaque domaine (formalismes et logiciels de simulation) tout en restant dans le cadre rigoureux de la démarche de M&S. Pour répondre à ces défis, nous mobilisons à la fois des notions de modélisation multi-niveau (intégration de représentations micro/macro), de modélisation hybride (intégration de formalismes discrets/continus), de simulation parallèle, et d'ingénierie logicielle (interopérabilité logiciel, et ingénierie dirigée par les modèles). Nous nous inscrivons dans la continuité des travaux de M&S existants autour de l'approche AA4MM et du formalisme DEVS. Nous étudions en effet dans cette thèse en quoi ces approches sont complémentaires et permettent, une fois combinées dans une démarche d'Ingénierie Dirigée par les Modèles (IDM), de répondre aux défis de la M&S des systèmes complexes. Notre contribution est double. Nous proposons d'une part les spécifications opérationnelles de l'intergiciel de co-simulation MECSYCO permettant de simuler en parallèle un modèle de manière rigoureuse et complètement décentralisée. D'autre part, nous proposons une approche d'IDM permettant de décrire de manière non-ambiguë des modèles, puis de systématiser leur implémentation dans MECSYCO. Nous évaluons les propriétés de notre approche à travers plusieurs preuves de concept portant sur la M&S du trafic autoroutier et sur la résolution numérique d'un système d'équations différentielles / This thesis is focused on the study of complex systems through a modeling and simulation (M&S) process. Most questions about such systems requiere to take simultaneously account of several points of view. Phenomena evolving at different (temporal and spatial) scales and at different levels of resolution (from micro to macro) have to be considered. Moreover, several expert skills belonging to different scientific fields are needed. The challenges are then to reconcile these heterogeneous points of view, and to integrate each domain tools (formalisms and simulation software) within the rigorous framework of the M&S process. In order to solve these issues, we mobilise notions from multi-level modeling, hybrid modeling, parallel simulation and software engineering. Regarding these fields, we study the complementarity of the AA4MM approach and the DEVS formalism into the scope of the model-driven engineering (MDE) approach. Our contribution is twofold. We propose the operational specifications of the MECSYCO co-simulation middleware enabling the parallel simulation of complex systems models in a rigorous and decentralized way. We also define an MDE approach enabling the non-ambiguous description of complex systems models and their automatic implementation in MECSYCO. We show the properties of our approach with several proofs of concept