La gouvernance des systèmes d'information (GSI) relève la responsabilité des dirigeants de l'entreprise. La GSI est une organisation pour la prise de décision et répond aux préoccupations importantes des directeurs de systèmes d'information (DSI), pour assurer, dans le temps, les évolutions nécessaires du système d'information (SI), et lui permettre de répondre à des besoins de limitation des risques, de conformité réglementaire, de création de valeur ou d'alignement. Comme un grand nombre d'activités des organisations, la GSI doit trouver une réponse outillée par l'intermédiaire des applications du SI. Bien que ces outils existent, ils ne sont jamais développés en considérant les activités de la GSI dans leur ensemble. Nous répondons à ce manque de considération par la conceptualisation de la GSI. Nous avons ainsi proposé REFGOUV (modèle de REFérence pour la GOUVernance). Il construit l'architecture des concepts de la GSI. PROGOUV (modèle des PROcessus de GOUVernance) est notre deuxième proposition conceptuelle : il permet de construire le cadre dynamique pour la manipulation des concepts de REFGOUV. La force de notre approche est qu'elle intègre un cycle de gouvernance comme un processus décisionnel et intentionnel qui se base sur l'analyse des écarts entre une situation de gouvernance prévue et une situation constatée. Les décisions y ont un impact endogène sur le portefeuille des projets SI et les objectifs de la gouvernance. Cette recherche a été validée par plusieurs études : le cas PAPCAR illustre un exemple d'application de REFGOUV et PROGOUV à une situation d'entreprise. Une deuxième étude a porté sur la confrontation du pouvoir de représentation conceptuelle de REFGOUV par rapport à ceux de CobiT, ITIL et COSO. Il ressort de cette étude que REFGOUV a la capacité, non seulement d'implémenter les concepts de ces référentiels de gouvernance, mais aussi de les étendre. Cette thèse permet ainsi de capitaliser et de structurer la connaissance du domaine de la GSI et d'envisager la construction d'un SI intégré, aligné avec les activités de gouvernance des SI.

Le cadre prescrit de l'ingénierie système, avant tout centré sur les systèmes techniques, doit évoluer pour permettre de prendre en compte dès la phase de spécification système les interactions critiques des systèmes homme-machine tels que le système de maintenance aéronautique. L'objectif est d'assurer que le comportement de ce type de système, dépendant des synergies entre les différentes interactions qui prennent place entre les constituants techniques et humains, soit maintenu dans un domaine de performances acceptables. La démarche d'intégration des facteurs humains en Ingénierie Système consiste alors à s'intéresser à la performance globale des diverses interfaces des systèmes homme-machine. Ces interfaces sont le siège d'interactions émergeantes complexes, dont certaines sont recherchées pour faciliter la performance globale visée et la résilience face à un environnement perturbateur non anticipé, et d'autres construites pour finaliser le système en regard de sa mission. Le paradigme exploré par nos travaux se fonde sur la possibilité de faire inter-opérer des modèles de processus physiologiques avec des modèles de processus techniques en spécification d'interaction homme-machine, en combinant un cadre de Modélisation Système avec celui Mathématique et Computationnel de la Physiologie Intégrative. Notre travail se focalise sur la spécification d'exigences physico-physiologiques d'une interaction de perception visuelle, modélisées avec SysML, pour que l'opérateur humain perçoive bien les propriétés symboliques "affordées" par les objets techniques qu'il doit maintenir dans des contextes opérationnels variables. Les résultats de ces travaux de spécification nous amène à proposer une nouvelle organisation d'une ingénierie système support de maintenance basée sur les modèles / Current Systems Engineering framework must evolve in order to take into account the critical interactions of human-machine systems since the specification phase. The objective is to ensure that the behavior of such systems is kept within an accepted domain of performances whatever is the context of use. Those performances depend on the synergies of the different interactions that take place between technical and human systems when operating a common object. Human Factors Integration in Systems Engineering also known as Human Systems Integration implies to start working on the overall performance of all the interfaces of a human-machine system. These different interfaces exhibit emerging complex interactions. Some of them are inquired to ease the whole system performances and facilitate system resilience capabilities within disruptive unanticipated environment. Other ones are designed to finalize the system mission according to the purpose of its context of use. The paradigm we have explored in our work is based on the hypothesis of possible inter-operations between physiological and technical processes for human-machine interaction specification by coupling a System Modeling Framework with the Mathematical Theory of Integrative Physiology one. Our work focuses on the physical and physiological requirements specification (modeled with SysML) of a visual perceptive interaction for human to perceive right the meaning of symbolic properties technical objects afford when they are being maintained in variable contextualized situations. Our specification work results lead us to propose a Model-Based Support Systems Engineering organization

Un Système de Systèmes (SdS ou System of Systems - SoS) est un système complexe résultant de l'assemblage de composants existant ou à créer, de nature hétérogène (e.g. des systèmes techniques ou socio techniques appelés sous-systèmes, dispositifs techniques, acteurs ou organisations, ou encore des infrastructures plus ou moins complexes pouvant être perçues comme des SdS). Cet assemblage est nécessaire à ces composants pour agir et interagir avec d'autres composants afin de réaliser une mission commune, éventuellement limitée dans le temps et qu'aucun de ces composants ne pourrait réaliser seul. De fait, un SdS possède des caractéristiques particulières comme l'hétérogénéité, la possible émergence de propriétés et de comportements durant les interactions entre les composants et à leurs interfaces, la préservation de l'autonomie managériale et opérationnelle de ces composants, la répartition géographique de ces composants, un cycle de vie particulier, etc. L'Ingénierie Système (IS ou Systems Engineering - SE) propose et promeut un ensemble de concepts, de processus maintenant standardisés, l'usage incontournable de modèles (on parle alors de Model Based Systems Engineering – MBSE) et de bonnes pratiques pour concevoir et réaliser des systèmes complexes. Du fait de ses caractéristiques particulières, la conception et le développement d'un SdS (SoS Engineering - SoSE) est elle-même particulière même si elle emprunte à l'IS nombre de traits communs. En effet, le choix et l'assemblage des composants, leurs besoins en termes d'interfaces pour faciliter leurs interactions entre eux et avec l'environnement du SdS, les propriétés et comportements émergents entres autres caractéristiques, impliquent des efforts de la part des personnes en charge d'un SdS. Il faut alors, pour les aider dans leurs tâches, conceptualiser et développer des langages, méthodes et outils supports. Le SoSE a en effet des besoins particuliers de modélisation, de vérification, de validation de modèles. Il nécessite également de disposer de moyens de simulation et d'évaluation du comportement global du SdS et de ses propriétés, par exemple, lorsqu'il doit faire face à des événements redoutés (e.g. ajout, modification ou retrait d'un composants, évolution de la mission, etc.). Le but est que ces personnes puissent progresser en confiance et leur donner les moyens de fournir des modèles de SdS avec lesquels l'analyse des propriétés du SdS devient possible, avant même d'alimenter les activités de décision et d'optimisation en cours de conception du SdS. Ce travail s'intéresse à une propriété importante pour les SdS et leurs composants : l'interopérabilité. Elle est vue ici comme une exigence sommative des capacités et des capabilités des composants à être et rester compatibles, à inter opérer efficacement, à rester autonome pendant l'interaction et à la réversibilité de la relation d'interaction lorsque celle-ci s'achève. L'interopérabilité garantit donc ou, à défaut, maximise la capacité d'un composant à travailler sans perte et harmonieusement avec un autre composant, dans différentes situations et avec un niveau de performance attendu, tout en respectant un ensemble d'autres exigences venant des parties prenantes impliquées ou concernées par le SdS visé.Cette thèse consiste à formaliser et à développer une méthode pour accompagner la modélisation, la vérification de modèles et l'analyse de l'interopérabilité dans un SdS. En conséquence elle repose sur 1) un ensemble de concepts et de relations entre ces concepts pour décrire un SdS et la propriété d'interopérabilité, 2) des langages spécifiques de modélisation (DSML) pour manipuler ces concepts et relations et donc créer des « modèles » de SdS, 3) d'un processus opératoire et 4) d'outils de modélisation, de vérification des modèles, de simulation du comportement et d'évaluation de l'interopérabilité et de son influence sur la performance, la stabilité et l'intégrité du SdS en cours de fonctionnement. / A System of Systems (SdS) is a complex system which is seen as a group of, in most cases, existing and heterogeneous entities (e.g. technical systems or socio-technical called subsystems, actors or organizations or even complex infrastructures that can be considered as SoS) assembled together in order to interact, during a timeframe to produce some kind of capabilities, products or services and to achieve a global mission that a system alone cannot fulfill. Moreover, the SoS has some particular characteristics such as: Operational Independence and Managerial Independence (autonomy), Evolutionary Development, Emergent Behavior, Geographic distribution, Connectivity and Diversity etc. The systems engineering (SE) provides and promotes a set of concepts, principles, processes, standards, an essential use of models (Model Based Systems Engineering - MBSE)and a good practice to design and conduct complex systems. However, even if the System of Systems Engineering (SoSE) shares some common features with the SE, SoS characteristics, assembling, interfacing and interactions between its entities, induce an additional effort, required from the persons responsible of the SoS, over the SE. Therefore, and in order to help these persons in their tasks, it is necessary to conceptualize and develop languages, methods and tolls supports. The SoSE has special needs in terms of modeling and models' verification and validation. Moreover, it requires to have means to simulate and evaluate the global behavior of the SoS and its properties, for example, when it has to face dangerous events (e.g. adding, removing or modifying a component, mission's evolution etc.). The aim is to help designers and engineers to progress in confidence by giving them the means to have SoS models with which the analysis of the SoS properties becomes possible. In this work, a particular attention is given to an important property of the SoS and its components: the interoperability. It is seen here as a summative requirement of components capacities and capabilities to remain compatible, to interoperate and to remain autonomous during the interactions and reversible after it. The interoperability guarantees or, by default, maximizes the capacity of a component to work, harmoniously and without any loss, with another component, in various situations and with an expected level of performance while respecting a set of requirements (stakeholders involved or concerned by the SoS).This thesis consists in formalizing and developing a method to support modeling, model's verification and the analysis of the interoperability in a SoS. Therefore, it is based on 1) a set of concepts and relationships between these concepts to describe a SoS as well as the interoperability property, 2) Domain Specific Modeling Languages (DSMLs) to manipulate these concepts and relationships and thus creating a SoS' model, 3) an operating process and 4) a modeling and verification tools, simulating behavior and evaluation of the interoperability and its impact on the SoS performance, stability and integrity while it is operating.

La modélisation informatique et la simulation sont des activités de plus en plus répandues lors de la conception de systèmes complexes et critiques tels que ceux embarqués dans les avions. Une proposition pour la conception et réalisation d'abstractions compatibles avec les objectifs de simulation est présentée basés sur la théorie de l'informatique, le contrôle et le système des concepts d'ingénierie. Il adresse deux problèmes fondamentaux de fidélité dans la simulation, c'est-à-dire, pour une spécification du système et quelques propriétés d'intérêt, comment extraire des abstractions pour définir une architecture de produit de simulation et jusqu'où quel point le comportement du modèle de simulation représente la spécification du système. Une notion générale de cette fidélité de la simulation, tant architecturale et comportementale, est expliquée dans les notions du cadre expérimental et discuté dans le contexte des abstractions de modélisation et des relations d'inclusion. Une approche semi-formelle basée sur l'ontologie pour construire et définir l'architecture de produit de simulation est proposée et démontrée sur une étude d'échelle industrielle. Une approche formelle basée sur le jeu théorique et méthode formelle est proposée pour différentes classes de modèles des systèmes et des simulations avec un développement d'outils de prototype et cas des études. Les problèmes dans la recherche et implémentation de ce cadre de fidélité sont discutées particulièrement dans un contexte industriel. / In using Modeling and Simulation for the system Verification & Validation activities, often the difficulty is finding and implementing consistent abstractions to model the system being simulated with respect to the simulation requirements. A proposition for the unified design and implementation of modeling abstractions consistent with the simulation objectives based on the computer science, control and system engineering concepts is presented. It addresses two fundamental problems of fidelity in simulation, namely, for a given system specification and some properties of interest, how to extract modeling abstractions to define a simulation product architecture and how far does the behaviour of the simulation model represents the system specification. A general notion of this simulation fidelity, both architectural and behavioural, in system verification and validation is explained in the established notions of the experimental frame and discussed in the context of modeling abstractions and inclusion relations. A semi-formal ontology based domain model approach to build and define the simulation product architecture is proposed with a real industrial scale study. A formal approach based on game theoretic quantitative system refinement notions is proposed for different class of system and simulation models with a prototype tool development and case studies. Challenges in research and implementation of this formal and semi-formal fidelity framework especially in an industrial context are discussed.