Nos travaux se situent au croisement de trois domaines : la sûreté de fonctionnement, l'analysefonctionnelle et l'ingénierie des modèles. Dans l'objectif d'assister les analyses préliminaires desrisques, nous avons proposé d'exploiter les modèles issus de l'analyse fonctionnelle de l'avion. Cesmodèles décrivent les dépendances entre les fonctions qui doivent être réalisées durant une phasede vol. Pour exploiter ces modèles, nous avons introduit la notion d'efficacité qui mesure ledegré de contribution d'une fonction à la réalisation nominale d'une phase de vol. Cette notionest utile pour les analyses de risques car elle permet de formaliser divers cas dedysfonctionnements des fonctions et pour évaluer le niveau de dégradation d'une phase de vol encas de dysfonctionnement d'une ou plusieurs fonctions. Nous avons proposé d'annoter les modèlesissus de l'analyse fonctionnelle avec des informations relatives à l'efficacité des fonctions et à leursdysfonctionnements possibles. En suivant les principes de la transformation de modèles, nousavons étudié les moyens de produire le plus automatiquement possible des modèles utiles auxanalyses de risques à partir des modèles annotés. Les modèles produits sont décrits avec lelangage AltaRica, ils peuvent être analysés avec les outils associés à ce langage afin d'évaluerl'effet du dysfonctionnement de fonctions de l'avion ou de rechercher les combinaisons dedysfonctionnements les plus critiques. L'approche proposée a été appliquée pour analyser lesrisques associés aux fonctions utiles lors du décollage d'un avion.

Face à la complexité inhérente des logiciels multitâches, une approche prometteuse est l'automatisation des développements. En pratique, cette automatisation se concrétise par des générateurs capables de produire des applications logicielles s'exécutant sur des plates-formes d'exécution multitâche (par exemple des systèmes d'exploitation multitâches). De tels générateurs constituent alors des ingénieries génératives dirigées par les modèles de ces plates-formes. Aujourd'hui, ces ingénieries décrivent implicitement ces plates-formes dans les générateurs eux-mêmes. Ces générateurs sont alors efficaces pour un ensemble de préoccupations homogènes, figées et répétitives. Dans le cas des systèmes multitâches, les besoins sont certes répétitifs, cependant, ils sont majoritairement hétérogènes et évolutifs. Les ingénieries mise en œuvre doivent alors être adaptables et flexibles. Pour y parvenir, cette étude consiste à modéliser explicitement les plates-formes logicielles d'exécution en entrée des générateurs afin de les capitaliser et de les réutiliser. Pour cela, elle définit un motif dédié à la modélisation des plates-formes logicielles d'exécution, une extension au langage UML destiné à la modélisation des plates-formes logicielles d'exécution multitâche (le profil Software Resource Modeling) et un style architecturale de transformation de modèle intégrant ces modèles de plates-formes explicites. Les deux premières contributions constituent l'extension UML de l'Object Management Group pour la modélisation et l'analyse des systèmes embarqués temps réel (MARTE).

Dans cette thèse, nous nous intéressons au problème de l'interaction des processus multiples nécessaires à la réalisation d'un projet d'ingénierie.<br />L'approche retenue repose sur l'idée qu'il existe une solution générique aux problèmes d'ingénierie. Notre proposition est de formaliser cette solution pour permettre de l'adapter ensuite à des domaines d'activités et à des projets précis par des opérations de transformation de modèles. Pour cela, nous nous reposons sur les concepts de l'IDM et les appliquons dans le cadre de l'ingénierie système. Les étapes de notre proposition sont :<br />• la formalisation d'un processus générique à partir d'un standard de l'ingénierie système (EIA-632) sous la forme d'un modèle SPEM/UML,<br />• sa spécialisation pour l'adapter au contexte d'application d'un projet,<br />• son enrichissement pour en préparer l'exploitation et la conduite. La formalisation des processus est la base d'une démarche nouvelle d'application de l'ingénierie système.<br />Cette démarche assure une cohérence globale et locale dans l'organisation et le déroulement des projets. En se reposant sur des règles de bonnes pratiques issues des standards internationaux elle s'assure d'un comportement global cohérent du projet. En laissant les acteurs du projet libres d'adapter leurs pratiques à leur environnement de travail elle permet à chacun de travailler de manière optimale avec l'assurance que les processus spécifiques qu'il emploie s'insèrent au mieux dans le projet.<br />La démarche que nous proposons répond à la problématique d'application concrète des processus d'ingénierie système posée par l'industrie et, plus généralement, à celle de l'amélioration continue des méthodes et des produits.

Face à la complexité des logiciels multitâches, liée aux contextes économique et concurrentiel très pressants, la portabilité des applications et la réutilisabilité des processus de déploiement sont devenues un enjeu majeur. L'ingénierie dirigée par les modèles est une approche qui aspire répondre à ces besoins en séparant les préoccupations fonctionnelles des systèmes multitâches de leurs préoccupations techniques, tout en maintenant la relation entre eux. En pratique, cela se concrétise par des transformations de modèles capables de spécialiser les modèles pour des plates-formes cibles. Actuellement, les préoccupations spécifiques à ces plates-formes sont décrites implicitement dans les transformations eux même. Par conséquence, ces transformations ne sont pas réutilisables et ne permettent pas de répondre aux besoins hétérogènes et évolutifs qui caractérisent les systèmes multitâches. Notre objectif est alors d'appliquer le principe de séparation de préoccupation au niveau même de la transformation des modèles, une démarche qui garantie la portabilité des modèles et la réutilisabilité des processus de transformation.Pour cela, cette étude propose premièrement une modélisation comportementale détaillée des plates-formes d'exécutions logicielles. Cette modélisation permet d'extraire les préoccupations spécifiques à une plate-forme de la transformation de modèle et les capturer dans un modèle détaillé indépendant et réutilisable. Dans un second temps, en se basant sur ces modèles, elle présente un processus générique de développement des systèmes concurrents multitâches. L'originalité de cette approche réside dans une véritable séparation des préoccupations entre trois acteurs à savoir le développeur des chaînes de transformation, qui spécifient une transformation de modèle générique, les fournisseurs des plates-formes qui fournissent des modèles détaillés de leurs plates-formes et le concepteur des applications multitâche qui modélise le système. A la fin de cette étude, une évaluation de cette approche permet de montrer une réduction dans le coût de déploiement des applications sur plusieurs plates-formes sans impliquer un surcoût de performance.

Les travaux présentés dans ce mémoire de thèse s'intéressent à la génération et à la mise en œuvre de séquences de test pour le test de conformité de contrôleurs logiques. Dans le cadre de ces travaux, le Grafcet (IEC 60848 (2002)), langage de spécification graphique utilisé dans un contexte industriel, a été retenu comme modèle de spécification. Les contrôleurs logiques principalement considérés dans ces travaux sont les automates programmables industriels (API). Afin de valider la mise en œuvre du test de conformité pour des systèmes de contrôle/commande critiques, les travaux présentés proposent: - Une formalisation du langage de spécification Grafcet. En effet, l'application des méthodes usuelles de vérification et de validation nécessitent la connaissance du comportement à partir de modèles formels. Cependant, dans un contexte industriel, les modèles utilisés pour la description des spécifications fonctionnelles sont choisis en fonction de leur pouvoir d'expression et de leur facilité d'utilisation, mais ne disposent que rarement d'une sémantique formelle. - Une étude de la mise en œuvre de séquences de test et l'analyse des verdicts obtenus lors du changement simultané de plusieurs entrées logiques. Une campagne d'expérimentation a permis de quantifier, pour différentes configurations de l'implantation, le taux de verdicts erronés dus à ces changements simultanés. - Une définition du critère de SIC-testabilité d'une implantation. Ce critère, déterminé à partir de la spécification Grafcet, définit l'aptitude d'une implantation à être testée sans erreur de verdict. La génération automatique de séquences de test minimisant le risque de verdict erroné est ensuite étudiée.

L’Ingénierie Dirigée par les Modèles (IDM) est une méthode de développement logicielle ayant pour but d’améliorer la productivité et la qualité logicielle en utilisant les modèles comme artefacts de premiers plans durant le processus développement. Dans cette approche, les modèles sont typiquement utilisés pour représenter des vues abstraites d’un système, manipuler des données, valider des propriétés, et sont finalement transformés en ressources applicatives (code, documentation, tests, etc). Bien que les techniques d’IDM aient montré des résultats positifs lors de leurs intégrations dans des processus industriels, les études montrent que la mise à l’échelle des solutions existantes est un des freins majeurs à l’adoption de l’IDM dans l’industrie. Ces problématiques sont particulièrement importantes dans le cadre d’approches génératives, qui nécessitent des techniques efficaces de stockage, requêtage, et transformation de grands modèles typiquement construits dans un contexte mono-utilisateur. Plusieurs solutions de persistance, requêtage, et transformations basées sur des bases de données relationnelles ou NoSQL ont été proposées pour améliorer le passage à l’échelle, mais ces dernières sont souvent basées sur une seule sérialisation model/base de données, adaptée à une activité de modélisation particulière, mais peu efficace pour d’autres cas d’utilisation. Par exemple, une sérialisation en graphe est optimisée pour calculer des chemins de navigations complexes,mais n’est pas adaptée pour accéder à des valeurs atomiques de manière répétée. De plus, les frameworks de modélisations existants ont été initialement développés pour gérer des activités simples, et leurs APIs n’ont pas évolué pour gérer les modèles de grande taille, limitant les performances des outils actuels. Dans cette thèse nous présentons une nouvelle infrastructure de modélisation ayant pour but de résoudre les problèmes de passage à l’échelle en proposant (i) un framework de persistance permettant de choisir la représentation bas niveau la plus adaptée à un cas d’utilisation, (ii) une solution de requêtage efficace qui délègue les navigations complexes à la base de données stockant le modèle,bénéficiant de ses optimisations bas niveau et améliorant significativement les performances en terme de temps d’exécution et consommation mémoire, et (iii) une approche de transformation de modèles qui calcule directement les transformations au niveau de la base de données. Nos solutions sont construites en utilisant des standards OMG tels que UML et OCL, et sont intégrées dans les solutions de modélisations majeures telles que ATL ou EMF. / The Model Driven Engineering (MDE) paradigm is a softwaredevelopment method that aims to improve productivity and software quality by using models as primary artifacts in all the aspects of software engineering processes. In this approach, models are typically used to represent abstract views of a system, manipulate data, validate properties, and are finally transformed to application artifacts (code, documentation, tests, etc). Among other MDE-based approaches, automatic model generation processes such as Model Driven Reverse Engineering are a family of approaches that rely on existing modeling techniques and languages to automatically create and validate models representing existing artifact. Model extraction tasks are typically performed by a modeler, and produce a set of views that ease the understanding of the system under study. While MDE techniques have shown positive results when integrated in industrial processes, the existing studies also report that scalability of current solutions is one of the key issues that prevent a wider adoption of MDE techniques in the industry. This isparticularly true in the context of generative approaches, that require efficient techniques to store, query, and transform very large models typically built in a single-user context. Several persistence, query, and transformation solutions based on relational and NoSQL databases have been proposed to achieve scalability, but they often rely on a single model-to-database mapping, which suits a specific modeling activity, but may not be optimized for other use cases. For example a graph-based representation is optimized to compute complex navigation paths, but may not be the best solution for repeated atomic accesses. In addition, low-level modeling framework were originally developed to handle simple modeling activities (such as manual model edition), and their APIs have not evolved to handle large models, limiting the benefits of advance storage mechanisms. In this thesis we present a novel modeling infrastructure that aims to tackle scalability issues by providing (i) a new persistence framework that allows to choose the appropriate model-to-database mapping according to a given modeling scenario, (ii) an efficient query approach that delegates complex computation to the underlying database, benefiting of its native optimization and reducing drastically memory consumption and execution time, and (iii) a model transformation solution that directly computes transformations in the database. Our solutions are built on top of OMG standards such as UML and OCL, and are integrated with the de-facto standard modeling solutions such as EMF and ATL.

Face à la complexité des logiciels multitâches, liée aux contextes économique et concurrentiel très pressants, la portabilité des applications et la réutilisabilité des processus de déploiement sont devenues un enjeu majeur. L'ingénierie dirigée par les modèles est une approche qui aspire répondre à ces besoins en séparant les préoccupations fonctionnelles des systèmes multitâches de leurs préoccupations techniques, tout en maintenant la relation entre eux. En pratique, cela se concrétise par des transformations de modèles capables de spécialiser les modèles pour des plates-formes cibles. Actuellement, les préoccupations spécifiques à ces plates-formes sont décrites implicitement dans les transformations eux même. Par conséquence, ces transformations ne sont pas réutilisables et ne permettent pas de répondre aux besoins hétérogènes et évolutifs qui caractérisent les systèmes multitâches. Notre objectif est alors d'appliquer le principe de séparation de préoccupation au niveau même de la transformation des modèles, une démarche qui garantie la portabilité des modèles et la réutilisabilité des processus de transformation.Pour cela, cette étude propose premièrement une modélisation comportementale détaillée des plates-formes d'exécutions logicielles. Cette modélisation permet d'extraire les préoccupations spécifiques à une plate-forme de la transformation de modèle et les capturer dans un modèle détaillé indépendant et réutilisable. Dans un second temps, en se basant sur ces modèles, elle présente un processus générique de développement des systèmes concurrents multitâches. L'originalité de cette approche réside dans une véritable séparation des préoccupations entre trois acteurs à savoir le développeur des chaînes de transformation, qui spécifient une transformation de modèle générique, les fournisseurs des plates-formes qui fournissent des modèles détaillés de leurs plates-formes et le concepteur des applications multitâche qui modélise le système. A la fin de cette étude, une évaluation de cette approche permet de montrer une réduction dans le coût de déploiement des applications sur plusieurs plates-formes sans impliquer un surcoût de performance. / Given the complexity of multitasked software, linked to very pressing economic and competitive contexts, application portability and deployment process reusability has become a major issue. The model driven engineering is an approach that aspires to meet these needs by separating functional concerns of multitasking systems from their technical concerns, while maintaining the relationship between them. In practice, this takes the form of model transformations that specializes models for target platforms. Currently, concerns specific to these platforms are described implicitly in the transformations themselves. Consequently, these transformations are not reusable and do not meet the heterogeneous evolutionary needs that characterize multitasking systems. Our objective is then to apply the principle of separation of concern even at the level of transformation models, an approach that guarantees portability and reusability of models transformation process.To do this, this study provides first a detailed behavioral modeling of software execution platform. This modeling allows to extract specific concerns from model transformation and to capture them in a detailed platform model independent and reusable. In a second step, based on these models, it presents a generic process for developing concurrent systems. The originality of this approach is a true separation of concerns between three actors: the developer of transformation tool, who specifies a generic model transformation, platform providers that provide detailed models of their platforms and the multitasked system designer that models the system. At the end of this study, an evaluation of this approach shows a reduction in the cost of deploying applications on multiple platforms without incurring an additional cost of performance.

Initié en 2009, le projet MISE 2.0 (deuxième itération du projet Mediation Information System Engineering) s’articule autour d’une approche BPM (pour Business Process Management) et d’une vision MDE (pour Model-Driven Engineering). La réalisation d’une démarche BPM classique au sein d’une organisation nécessite de recueillir une connaissance couvrant à la fois les aspects structurel, informationnel et fonctionnel afin de définir des modèles de processus caractéristiques du comportement de l’organisation. Concernant le projet MISE 2.0, l’approche BPM considérée concerne un ensemble d’organisations collaboratives. Quant à la composante MDE, elle est destinée à faciliter l’automatisation des différentes étapes de la démarche : i) Recueil de la connaissance (caractérisation de la situation) : Il s’agit de collecter les information concernant la situation collaborative considérée, ii) Déduction de la cartographie de processus collaboratifs (définition de la solution) : il s’agit de définit les processus collaboratifs adaptés à la situation collaboratives caractérisée au niveau précedent and iii) Déploiement du SI de médiation (implémentation de la solution) : il s’agit d’implémenter le SI de médiation sous la forme d’une plateforme informatique capable d’orchestrer les processus collaboratif définis. La problématique scientifique relève des deux transitions entre ces trois niveaux d’abstractions : la première transition est prise en charge au niveau abstrait de la démarche MISE 2.0 alors que la seconde est traitée au niveau concret. Les travaux de thèse dont il est ici question se focalisent sur le niveau abstrait : déduction d’une cartographie de processus collaboratifs satisfaisant la situation collaborative considérée. Ce type d’objectif relève généralement d’activités entièrement manuelles qui nécessitent une importante quantité de travail afin d’obtenir les modèles de processus escomptés. Les travaux de recherches présentés ambitionnent d’automatiser cette démarche. Le principe est le suivant : (i) recueil, sous la forme de modèles, de la connaissance nécessaire à la caractérisation de la situation collaborative (informations sur les partenaires, les fonctions qu’ils partagent et leurs objectifs), (ii) déduction de la connaissance complémentaire relative à la dynamique collaborative qui pourrait satisfaire ces objectifs selon les moyens disponibles (cette phase s’appuie sur un métamodèle collaboratif, sur l’ontologie associée et sur des règles de transformation) et (iii) structuration de cette connaissance générée sous la forme d’une cartographie de processus collaboratifs (grâce à des algorithmes dédiés). / MISE 2.0 (for Mediation Information System Engineering, second iteration) project has been launched in 2009. The MISE 2.0 engineering approach is based on BPM (Business Process Management) and MDE (Model-Driven Engineering). Running a regular BPM approach on a specific organization consists in gathering structural, informational, and functional knowledge in order to design cartography of processes covering the behavior of the modeled organization. Regarding the MISE 2.0 project the BPM approach concerns a set of organizations and MDE helps in automatizing the different steps: i) Knowledge gathering (situation layer): collect information concerning the collaborative situation, ii) Processes cartography design (solution layer): design the processes according to the knowledge gathered and iii) MIS deployment (implementation layer): implement an IT structure able to run the processes cartography. Both the transitions between these layers are the hard-points of this approach: The first gap is managed at the abstract level of MISE 2.0 while the second one is managed at the concrete level of MISE 2.0. The current PhD is focused on the first issue: designing a relevant processes cartography from the modeled collaborative situation. However, this is usually a manual activity, which requires a large amount of work to draw the processes and their links. The current research works aim at building such collaborative process cartography in an automated manner. Our principles are (i) to gather the essential and minimum initial collaborative knowledge (e.g. partners, shared functions and collaborative objectives) in models, ii) to deduce the missing knowledge with the help of a collaborative metamodel, an associated ontology and transformation rules and iii) to structure the deduced knowledge in a collaborative process cartography thanks to dedicated algorithms.

Cette thèse se situe dans le contexte de l’importante mutation stratégique qu’opère l’Industrie européenne face à l’émergence de nouveaux Marchés. Une caractéristique majeure de ces nouveaux Marchés est la grande variabilité des besoins clients. Cette mutation remplace le produit manufacturé, au coeur des stratégies Métier, par ses services d’accompagnement, en réponse aux nouvelles exigences des clients. Ainsi, les processus Métier, initialement pensés,construits et pilotés autour du produit, doivent aujourd’hui être revus et complétés de manière à intégrer les services. C’est cette question que veut traiter la thèse, à travers une proposition d’architecture d’ingénierie des services dirigée par les modèles, supportée par un environnement logiciel appelé SLMToolBox qui permet la semi automatisation d’une partie de la gestion du cycle de vie d’un service (modélisation, simulation et évaluation de performances). Ce travail de recherche était dans le cadre de projet MSEE, un projet européen de recherche et développement en collaboration avec 18 partenaires de 9 pays européen. Le but de ce projet est de faire évoluer le concept de SSME (Service Science Management and Engineering) vers des systèmes de production et des usines du futur, i.e. d'un point de vue méthodologique, pour adapter, modifier et étendre les concepts de SSME pour les rendre applicables à des entreprises traditionnellement orientées vers une production orientée produit et d'un point de vue implantation, d'instancier les architectures et les plateformes orientées vers les services liés au futur internet pour des systèmes globaux de production de services.La thèse à apporter plusieurs résultats (MDSEA, Etended Actigram Star EA*, Transformation de modèle, simulation, et SLMToolBox) pour répondre aux besoins de servitization. / In today’s world of business, manufacturers are facing many challenges. Business strategiesivare changing and manufacturers are entering new markets and striving to meet new andchanging customer needs. Manufacturers are outsourcing more components and services tosuppliers around the world, restructuring their internal operating and information systems, andre-engineering production processes to eliminate waste and lower costs. They are changingthe nature of their organizations by partnering with other companies in complex supply chainsand business networks that now extend globally. Manufacturing is being redefined by changesin market place and how companies react to them. As a result, many manufacturers wanted tomake the shift to services as a solution, but they find themselves trapped in the world ofproducts. At the end of the nineties, the concept of Service in Manufacturing appeared and theevolution from an economy of products towards an economy of services surrounding productsbecame more and more important in manufacturing. The process of creating value by addingservices to a tangible product has first been called “servitization”. Based on the problematic ofServitization and service system engineering and in order to reduce effort and time in servicesystem engineering, this thesis (as being part of the MSEE project) contributed in thedevelopment of solutions. The contribution of the thesis’s result can be classified into relatedand connected pillars. The first pillar is the participation in the development of the ModelDriven Service Engineering Architecture (MDSEA) which permits Virtual ManufacturingEnterprises (VME) to model their service systems (AS-IS and TO-BE models) starting frommodeling the system from business experts angle and then adding more details to reach thedevelopers and technical experts angle. The second pillar is the development of a modelingand simulation tool, the SLMToolBox. This tool is a partial implementation of MDSEA andits name Service Lifecycle Management ToolBox implies a role in the service’s lifecycle. Thethird pillar is the development of a DEVS graphical editor and simulator integrated in theSLMToolBox.

Cette thèse propose une approche d’ingénierie consistant à paralléliser des simulateurs DEVS existants, sans être obligé de modifier les algorithmes de l’implémentation initiale, mais en injectant des composants additionnels adaptés au protocole de communication intercomposants en vigueur. Les algorithmes de simulation de ces nouveaux composants appelés « Manteaux », sont définis. Une démarche d’ingénierie permettant de systématiser le passage d’une implémentation à sa contrepartie parallèle et distribuée est ensuite proposée. Cette démarche s’appuie sur les principes de méta modélisation et de transformation de modèles inspirés de l’Ingénierie Dirigée par les Modèles (IDM). Sa généricité en garantit la réutilisabilité avec tout simulateur séquentiel DEVS. / This thesis proposes an engineering approach to parallelize existing DEVS simulators without having to modify the algorithms of the initial implementation, but by injecting additional components suitable for inter-component communication protocol into force. The simulation algorithms of these new components called "Coats" are defined.An engineering approach to systematize the passage from one implementation to its counterpart parallel and distributed is then proposed. This approach is based on metamodeling and models transformation principles inspired of Model Driven Engineering (MDE). Its genericity guarantees the reusability with any sequential DEVS simulator.