L'interopérabilité entre les systèmes a été identifiée comme un problème majeur auquel sont confrontées les entreprises lorsqu’ils ont le besoin de collaborer avec d'autres organisations et de participer au sein d’un réseau d’entreprises. Pour atteindre une qualité d'interopérabilité supérieure et garantir une collaboration efficace, un certain nombre d'Exigences d'Interopérabilité (EI) doivent être satisfaites. Ainsi, l'interopérabilité doit être vérifiée et continuellement améliorée. L’Analyse de l’Interopérabilité (ANIN) est une manière de vérifier l’interopérabilité des systèmes. Cependant, en général, la notion « d’exigence » est implicite et présentée sous forme de critères d'évaluation dans les approches ANIN. Il a également été identifié que les interdépendances entre les EI ne sont pas explicitement définies. En effet, leurs interdépendances doivent être prises en compte car elles peuvent aider à identifier les impacts sur l'ensemble du système. De plus, la majorité des approches ANIN sont manuelles, ce qui est un processus laborieux et long qui dépend souvent des connaissances « subjectives » des experts. Dans ce contexte, cette recherche propose un Système d'Analyse de l'Interopérabilité basé sur la Connaissance (SAIC) pour soutenir la prise de décision au sein des entreprises en réseau. Une méthodologie « Design Science Research » (DSR) a été adoptée pour mener à bien la contribution proposée. Premièrement, une approche basée sur l’ingénierie des exigences a été adaptée pour obtenir des EI pertinentes, établir un lien entre les EI obtenues et les composantes du système concerné et définir les interdépendances entre les EI. Pour conceptualiser formellement les connaissances sur l’ANIN, en englobant l'ensemble des EI, les problèmes et solutions d'interopérabilité ainsi que leurs relations, nous avons proposé l’Ontologie de l'Analyse de l'Interopérabilité (OAI). Une approche d'Ingénierie Système basée sur des Modèles a été appliquée pour définir les concepts de l'ontologie. Un prototype du SAIC utilisant l'OAI comme modèle de connaissance a été développé sur une plate-forme Java. L'outil résultant peut exploiter les connaissances sur l'interopérabilité et les informations provenant de la situation actuelle des systèmes évalués pour identifier les problèmes et améliorations potentiels. La contribution proposée a été évaluée grâce à une étude de cas basée sur une véritable entreprise en réseau / Enterprise systems’ interoperability has been identified as a significant issue faced by enterprises, which need to collaborate with other companies and participate within Networked Enterprises. To achieve a higher quality of interoperability and ensure an effective collaboration, a certain number of Interoperability Requirements (IRs) should be satisfied. Thus, interoperability should be verified and continuously improved. A manner for verifying the enterprise systems’ interoperability is through the Interoperability Assessment (INAS). However, in general, the notion of “requirement” is implicit and presented as Interoperability Evaluation Criterion (IEC) in the INAS approaches. It also has been identified that the IEC interdependencies are not explicitly defined. Indeed, their interdependencies should be considered as they can support the identification of impacts on the overall system. Further, the majority of the INAS approaches are manual-conducted, which is a laborious and time-consuming process and in many times depends on the “subjective” knowledge of experts, which can be expensive in time and money when hiring external consultants. In this context, this research proposes a Knowledge-Based Interoperability Assessment System (KBIAS) for supporting decision-making within Networked Enterprises. A Design Science Research (DSR) methodology has been adopted for conducting the work. First, A Requirement Engineering (RE) approach has been adapted to elicit and define relevant IRs, which are father related with system’s components. Such IRs are used as IEC during the INAS process. To formally conceptualise the knowledge about the INAS (subsuming the set of IRs, interoperability problems and solutions), we proposed the Ontology of Interoperability Assessment (OIA). A Model-Based System Engineering approach has been applied for defining and organising the concepts of the proposed ontology. A prototype of the KBIAS using the OIA as its knowledge model has been developed in a Java platform. The developed tool can exploit the knowledge about interoperability issues and information from the as-is situation of the assessed systems for identifying potential problems and improvements. The contribution proposed in this research has been evaluated through a case study based on a real Networked Enterprise

Dans un monde où les personnes et les objets sont de plus en plus connectés et localisés, l’information géographique (IG) est très présente dans notre quotidien et sa prise en compte dans les systèmes d'information (SI) de gestion devient incontournable. Les particuliers et les entreprises la mobilisent de manière croissante pour se repérer dans l’espace, accéder à diverses données statistiques géo-référencées, planifier des déplacements, etc.Les développements actuels sur les systèmes mobiles par exemple, impliquent de facto une dimension spatio-temporelle (ST), souvent réservée aux SI géographiques (SIG). Par conséquent, de nombreux systèmes logiciels sont amenés à entretenir une relation très étroite et précise avec le monde réel afin d'ouvrir de nouveaux champs d'applications comme les villes intelligentes, les usines du futur ou une nouvelle génération de systèmes de logistique.L'ampleur de cette évolution est majeure puisqu'en termes de données, au moins 80% sont concernées (http://www.esrifrance.fr/sig1.aspx). Cependant, un analyste est souvent confronté à des difficultés pour capturer des exigences d'une manière générale, rendant nécessaire une approche organisée et plus systématique. C'est dans ce contexte que nous orientons notre étude vers le domaine de l'ingénierie des exigences (IE) pour mieux construire un raisonnement qui prend en compte la dimension ST. C'est une étape clé dans le développement de telles exigences dans un projet d'évolution de SI de gestion.Le cadre proposé intègre des contributions dans les domaines de l'IE et de la géomatique. En ce sens, nous avons retenu particulièrement la méthode KAOS qui propose une approche d'IE orientée buts et outillée avec un logiciel nommé "Objectiver". Dans un premier temps, nous proposons une extension de la méthodologie KAOS à la dimension spatio-temporelle. KAOS répond déjà aux questions du "POURQUOI", du "COMMENT", du "QUOI" et du "QUI". Nous abordons dans notre recherche plus précisément, les questions du "QUAND "et du "OÙ". Nous utilisons pour ceci deux axes de recherche : d'une part nous explorons la dualité dimensions spatiales/temporelles, afin de transposer à la dimension spatiale des techniques d'IE déjà définies. D'autre part, nous prenons en considération des notations largement utilisées dans les SIG, et ce, afin de les intégrer dans les primitives d'IE et faciliter ainsi la capture d'exigences spatio-temporelles. Nous avons réalisé un prototype à l'aide de l'outil "Objectiver". Cependant, les résultats présentés restent applicables à d'autres méthodes et outils.Afin de pousser le plus possible l'évolution d'un système existant, nous proposons dans un deuxième temps, d'examiner plus spécifiquement des stratégies ouvertes d'intégration, exploitant ainsi des briques ouvertes en matière de données et/ou de services pour répondre à des besoins géomatiques identifiés. Nous pensons aux utilisateurs de ces SI qui doivent pouvoir intégrer des aspects spatiaux et temporels au sein de leurs règles de gestion ou règles métier.Se pose alors la question "comment identifier les aspects ST des règles métier par un processus d'IE ?" qui nous amène à réfléchir sur la construction d'un SI de gestion, qui soit capable de séparer la vue métier de la vue système. Nous montrons plus spécifiquement comment les règles métiers peuvent être identifiées sur la base d'aspects spatio-temporels. Nous avons outillé notre contribution et nous l'illustrons à travers une étude de cas réelle de fusion de deux universités. Ensuite, nous montrons à travers cette même étude de cas comment déployer de telles règles dans les composants les plus appropriés en veillant à garantir une architecture ouverte. / In a world where people and objects are increasingly connected and localized, geographic information (GI) is very present in our daily life and its inclusion in the management information systems becomes essential. Individuals and enterprises mobilize increasingly to orient themselves in space, access to various statistical data georeferenced, plan travel...Current developments on mobile systems, for example, involve a space-time dimension, often reserved for geographic information systems (GIS). Therefore, many software systems are required to maintain a very close relationship and precise with the real world to open up new fields of application such as smart cities, factories of the future or a new generation of logistics systems.The magnitude of this change is major since in terms of data, at least 80% are concerned (http://www.esrifrance.fr/sig1.aspx). However, an analyst often faces difficulties in capturing requirements in general, necessitating an organized and systematic approach. It is in this context that we direct our study to the field of requirements engineering (RE) to better build an argument that takes into account the space-time dimension. This is a key step in the development of such requirements in a management information system development project.The proposed framework includes contributions in the fields of RE and geomatics. In this sense, we have particularly caught the KAOS method that offers a goal oriented requirements engineering approach and equipped with a software named "Objectiver".First, we propose an extension of the KAOS methodology in the space-time dimension. KAOS already answered the questions of "WHY", the "HOW", the "WHAT" and the "WHO". We approach our research specifically, the issues of "WHEN" and "WHERE". We use this for two lines of research : one explores the duality between space and time dimensions in order to transpose the spatial dimension of requirements engineering techniques already defined. On the other hand, we consider notations widely used in GIS, and to integrate them in primitive requirements engineering and thus facilitate the capture of space-time requirements. We made a prototype using the tool "Objectiver". However, the results presented are applicable to other methods and tools.To push as much as possible the performance of an existing system, we propose as a second step, to examine more specifically the open integration strategies and operating bricks started in data and/or services to meet geomatics to identified needs. We believe the users of these information systems must be able to integrate space-time aspects in their management rules or business rules.This raises the question "how to identify the space-time aspects of business rules by a RE process ?" Which brings us to reflect on the construction of a management information system that is capable of separating the business view and the system view. We show specifically how business rules can be identified on the basis of space-time aspects. We have equipped our contribution and illustrate through a real case study of merger of two universities. Next, we show through this same case study how to deploy such rules in the most appropriate components ensuring secure an open architecture.

Les systèmes de contrôle-commande importants pour la sûreté de fonctionnement doivent répondre à un certain nombre d'exigences, au premier rang desquelles se trouvent les exigences réglementaires, édictées par les autorités nationales et complétées par un ensemble de recommandations pratiques et de textes normatifs. Les exigences de ce domaine sont peu formalisées, les relations de traçabilité, et par conséquent l'organisation des exigences de ce vaste domaine est souvent implicite. Enfin, les passerelles entre contextes nationaux différents sont très peu développées. Les travaux de cette thèse se situent dans ce contexte industriel en partenariat avec EDF R&D et au sein du projet CONNEXION regroupant les acteurs majeurs du contrôle-commande nucléaire français. Les contributions de la thèse s'articulent autour de l'approche INCREMENT (Intrumentation aNd Control regulatory REquirement Modeling Environment) qui adresse les deux premiers challenges présentés, et en particulier : (1) la formalisation du domaine où nous proposons à la fois une description du domaine et un métamodèle permettant une capitalisation et une vue globale d'un référentiel d'exigences, (2) une base outillée pour l'acquisition automatique de documents, un environnement graphique pour la manipulation de modèles et l'apport de techniques de recherche d'information pour la traçabilité des exigences, (3) une approche originale avec une hybridation entre modélisation et recherche d'information pour une amélioration de la traçabilité des exigences. Le métamodèle proposé et ses outils sont utilisés dans l'industrie dans le projet CONNEXION. Notre approche hybride a permis dans nos expérimentations de réduire, en moyenne, la taille de ces espaces de 65% comparé aux approches standard de recherche d'information, sans en dégrader le contenu.

Avec la plupart des méthodes formelles, un premier modèle peut être raffiné formellement en plusieurs étapes, jusqu'à ce que le raffinement final contienne assez de détails pour une implémentation. Ce premier modèle est généralement construit à partir de la description des besoins obtenue dans la phase d'analyse des exigences. Cette transition de la phase des exigences à la phase de spécification formelle est l'une des étapes les plus délicates dans la chaîne de développement formel. En fait, la construction de ce modèle initial exige un niveau élevé de compétence et beaucoup de pratique, d'autant qu'il n'existe pas de processus bien défini pour aider les concepteurs. Parallèlement à ce problème, il s'avère également que les exigences non-fonctionnelles sont largement marginalisées dans le processus de développement logiciel. Les pratiques industrielles actuelles consistent généralement à spécifier seulement les exigences fonctionnelles durant les premières phases de ce processus et à laisser la prise en compte des exigences non-fonctionnelles au niveau de l'implémentation. Pour surmonter ces problèmes, la thèse vise à définir un couplage entre un modèle d'exigences exprimé en SysML/KAOS et des spécifications formelles abstraites, tout en garantissant une distinction entre les exigences fonctionnelles et non-fonctionnelles dès la phase d'analyse des exigences. Pour cela, la thèse propose tout d'abord deux approches différentes (l'une dédiée au B classique et l'autre à Event-B) dans lesquelles des modèles formels abstraits sont construits progressivement à partir du modèle de buts fonctionnels SysML/KAOS. La thèse se focalise par la suite sur l'approche dédiée à Event-B afin de la compléter et l'enrichir en se servant de deux autres modèles SysML/KAOS qui décrivent les buts non-fonctionnels et leurs impacts sur les buts fonctionnels. Nous présentons différentes manières permettant d'injecter ces buts non-fonctionnels et leurs impacts dans les modèles abstraits Event-B déjà obtenus. Des liens de correspondance entre les buts non-fonctionnels et les différents éléments Event-B sont également établis afin de faciliter la gestion de l'évolution de ces buts. Les différentes approches proposées dans cette thèse ont été appliquées pour la spécification du composant de localisation qui est une partie critique d'un système de transport terrestre. L'approche dédiée à Event-B est implémentée dans l'outil SysKAOS2EventB, permettant ainsi de générer une architecture de raffinement Event-B à partir d'un modèle de buts fonctionnels SysML/KAOS. Cette mise en œuvre s'appuie principalement sur les technologies de transformation de modèles à modèles

La sécurité-innocuité est une propriété émergente des systèmes critiques de sécurité (SCS), notamment les systèmes ferroviaires. Cet aspect émergent complexifie leur processus du développement et nécessite un raisonnement judicieux permettant de diminuer les dangers. Cette thèse propose une approche ontologique qui intègre les activités de sécurité dès les premières phases de conception des SCS. Ce cadre structuré offre une harmonisation sémantique entre les domaines impliqués, tels que l'ingénierie de sécurité et l'Ingénierie des Exigences Dirigée par les Buts (IEDB). La logique métier intégrée dans cette approche est validée par des cas d'étude ferroviaires d'accidents réels et d'une mission télé-opérée. Dans un premier temps, nous avons proposé une ontologie d'analyse dysfonctionnelle appelée DAO et fondée sur l'ontologie de haut niveau UFO. DAO considère les aspects sociaux-techniques et environnementaux des SCS et intègre les différents types de fautes et de propriétés cognitives liés respectivement aux défaillances techniques et aux erreurs humaines. Le modèle conceptuel de DAO est exprimé en OntoUML et formalisé en langage OWL afin de fournir un support de raisonnement. Ensuite, un pont sémantique est établi entre les mesures de sécurité, les buts de sécurité et les exigences de sécurité par le développement d'une ontologie de gestion de sécurité orientée-but, appelée GOSMO. La gestion des décisions de sécurité s’appuie sur la réinterprétation du modèle de contrôle d'accès Or-Bac d'un point de vue sécurité-innocuité. Afin d'assurer la cohérence globale des exigences, GOSMO permet de structurer la gestion des évolutions des exigences et leur traçabilité. / Safety is an emergent property of safety critical systems (SCS), including railway systems. This emergent aspect exacerbates their development process and requires a thorough reasoning to reduce hazards. This thesis proposes an ontological approach that integrates safety activities from the early design stages of SCS. This structured framework provides a semantic harmonization between the involved domains, such as safety engineering and Goal Oriented Requirements Engineering (GORE). The business logic integrated in this approach is validated by real rail accident scenarios and a remotely operated task. At first, we proposed a dysfunctional analysis ontology called DAO and based on the high-level ontology UFO. DAO considers the socio-technical and environmental aspects of SCS and integrates the different types of faults and cognitive properties that are respectively related to technical failures and human errors. The DAO conceptual model is expressed in OntoUML and formalized in OWL language in order to provide a reasoning support. Then, a semantic bridge is established between safety measures, safety goals and safety requirements through the development of a goal-oriented security management ontology, called GOSMO. The management of safety decisions is based on the reinterpretation of the Or-Bac access control model from a safety point of view. In order to ensure the overall consistency of requirements, GOSMO allows structuring the management of requirements changes and their traceability

La complexité des systèmes conçus actuellement devient de plus en plus importante. En effet,afin de rester compétitives, les entreprises concevant des systèmes cherchent à leur rajouter de plus en plusde fonctionnalités. Cette compétitivité introduit aussi une demande de réactivité lors de la conception desystèmes, pour que le système puisse évoluer lors de sa conception et suivre les demandes du marché.Un des éléments identifiés comme empêchant ou diminuant cette capacité à concevoir de manière flexibledes systèmes complexes concerne les spécifications des systèmes, et en particulier l’utilisation de la languenaturelle pour spécifier les systèmes. Tout d’abord, la langue naturelle est intrinsèquement ambiguë et celarisque donc de créer des non-conformités si client et fournisseur d’un système ne sont pas d’accord sur lesens de sa spécification. De plus, la langue naturelle est difficile à traiter automatiquement, par exemple, onpeut difficilement déterminer avec un programme informatique que deux exigences en langue naturelle secontredisent. Cependant, la langue naturelle reste indispensable dans les spécifications que nous étudions,car elle reste un moyen de communication pratique et très répandu.Nous cherchons à compléter ces exigences en langue naturelle avec des éléments permettant à la fois de lesrendre moins ambiguës et de faciliter les traitements automatiques. Ces éléments peuvent faire partie demodèles (d’architecture par exemple) et permettent de définir le lexique et la syntaxe utilisés dans lesexigences. Nous avons testé les principes proposés sur des spécifications industrielles réelles et développéun prototype logiciel permettant de réaliser des tests sur une spécification dotée de ces éléments de syntaxeet de lexique. / Systems are becoming more and more complex, because to stay competitive, companies whichdesign systems search to add more and more functionalities to them. Additionally, this competition impliesthat the design of systems needs to be reactive, so that the system is able to evolve during its conception andfollow the needs of the market.This capacity to design flexibly complex systems is hindered or even prevented by various variouselements, with one of them being the system specifications. In particular, the use of natural language tospecify systems have several drawbacks. First, natural language is inherently ambiguous and this can leadsto non-conformity if customer and supplier of a system disagree on the meaning of its specification.Additionally, natural language is hard to process automatically : for example, it is hard to determine, usingonly a computer program, that two natural language requirements contradict each other. However, naturallanguage is currently unavoidable in the specifications we studied, because it remains very practical, and itis the most common way to communicate.We aim to complete these natural language requirements with elements which allow to make them lessambiguous and facilitate automatic processing. These elements can be parts of models (architectural modelsfor example) and allow to define the vocabulary and the syntax of the requirements. We experimented theproposed principles on real industrial specifications and we developped a software prototype allowing totest a specification enhanced with these vocabulary and syntax elements.

L'industrie automobile des systèmes embarqués critiques est confrontée de nos jours à une complexité croissante, tandis que les coûts, les performances en termes d'intelligence, les caractéristiques, les capacités et les délais de commercialisation de leurs produits sont constamment remises en question. Face à cela, l'objectif principal pour les constructeurs et fournisseurs automobiles devient désormais de contrôler la qualité et la fiabilité des systèmes mécatroniques et embarqués. L'existence de normes internationales comme le HIS Automotive SPICE et l’ISO26262 est une contrainte supplémentaire qu'ils doivent prendre en compte s’ils veulent atteindre cet objectif. De plus, assurer la bonne gestion de la sécurité et la qualité du produit ne suffit pas: il est essentiel de veiller à ce que nous produisons un système qui n'est pas seulement sécuritaire et bien, mais aussi que nous produisons le bon système. Cela induit donc une plus grande prise en compte des exigences.Dans cette thèse, nous traitons le challenge du développement des systèmes embarqués automobiles suivant l’Ingénierie Dirigée par les Modèles (IDM) qui répondent aux exigences des utilisateurs et des standards du domaine et qui permettent de maîtriser davantage la qualité des produits développés. Le problème à résoudre a été abordé sur plusieurs phases qui sont ensuite utilisés conjointement. En premier, nous définissons un métamodèle fusionnant les approches orienté qualité produit et qualité processus selon respectivement les normes ISO26262 et SPICE. Puis, dans un but de certification, nous proposons une méthodologie générique basée sur ce métamodèle commun où une évaluation du processus de développement induite par l’HIS standard ainsi qu’une évaluation de la sécurité fonctionnelle induite par l’ISO2626 sont simultanément effectuées. Ce résultat est traduit au travers de la définition d'un framework outillé où nous appliquons la méthode d'évaluation propre au standard SPICE. En deuxième phase, nous définissons un métamodèle pour gérer les actifs de sécurité concernant ces normes automobiles au niveau produit. Ce métamodèle définit comment capturer les exigences et l’architecture d’un système de telle manière qu'ils puissent être traçables entre eux et également traçables depuis des documents de spécifications d’origine. Enfin, une approche à base de modèle où l'interaction des modèles de processus et le produit est géré afin de répondre aux besoins identifiés dans la première phase est développé pour soutenir la gestion de projet. L'approche utilise la modélisation des processus et leur mesure pour améliorer le contrôle et le suivi de projet et de réduire par la même les coûts et les fréquences de replanification.Les avantages de la contribution sont démontrés sur une application pilote automobile, validant ainsi le travail de recherche au vue des faiblesses identifiées préalablement dans le contexte. / The embedded safety-critical systems industry is facing an exponential increase in the complexity and variety of systems and devices while costs, performance in terms of intelligence, features, capacities and time to market are constantly challenged. The main objective for automotive manufacturers and suppliers is now becoming the control of quality and the dependability of embedded and mechatronic systems. The existence of internationally recognized standards such as the Automotive SPICE and ISO26262 is a further constraint that must be managed to meet this objective. Nevertheless, ensuring sound management of safety and viewpoints is insufficient. It is also essential to ensure that we produce a system that is not only compliant and well-defined, but also that we produce the “right” system. Therefore, this leads to greater consideration of the requirements.In this thesis, we address the challenge of development of automotive embedded systems following the model-driven engineering paradigm that meet the user needs and the regulatory constraints of the domain and that further mastered the quality of developed product. We resolve the problem in many steps which are subsequently used jointly. In the first phase, we define a merging approach which embodies a product quality and process quality approaches regarding the ISO26262 and SPICE standards following the model-driven engineering paradigm. Then, in a certification assessment purpose, we propose a generic methodology where an HIS assessment and a functional safety audit is simultaneously performed without altering their original meanings. This commitment results into the definition of a tooled framework where we apply the SPICE assessment method to the common metamodel defined from the merging work. In a second phase, we define a metamodel for manage safety assets regarding these automotive standards at product level. This metamodel defines how the requirements and architecture of a system can be captured in such a way that they can be traceable from each other and from origin specifications documents. Finally, a model-based approach where the interaction of process and product models is managed to address requirements identified in the precedent phases is developed to support project management. The approach uses process modeling and measurement to improve the control and the monitoring of project and to reduce the cost and frequency of re-planning.The benefits of the contribution are demonstrated on an ongoing automotive pilot application, thereby validating the research work against the weaknesses identified prealably in the context.