Les équations mathématiques constituent un formalisme essentiel pour la science. Le dimensionnement doit pouvoir s'appuyer sur ce formalisme, et disposer d'une méthode performante. En se fondant sur une analyse de la place du dimensionnement au sein des entreprises, des outils existants et des méthodes de développement logiciel, cette thèse présente une méthodologie et une technologie à base de composants d'aide au dimensionnement automatisé en ingénierie. Quelques cas industriels de dimensionnement de dispositifs électromécaniques servent à illustrer la méthode utilisée ainsi que le traitement de modèles à l'aide d'équations différentielles et implicites. Les expériences menées au cours de ce travail conduisent à estimer que le dimensionnement, dans les services de conception, peut se faire à partir de modèles mathématiquement formalisés en utilisant cette méthodologie. La technologie développée semble mûre pour fournir l'aide adéquate.

Les architectures logicielles sont centrales vis-à-vis des processus logiciels de construction des applications. Les langages de description d'architectures (ADLs) représentent la solution la plus adaptée pour définir de telles architectures. Toutefois, les concepts de ces ADLs sont en règle générale figés et leurs utilisations ne répond pas nécessairement aux différentes préoccupations des processus logiciels. De plus, leur aspect syntaxique ne facilite pas la coopération des différents acteurs de processus logiciels. Notre proposition, CODeX, fournit un cadre de travail pour méta-modéliser des ADLs. Ces méta-modèles permettent de définir les concepts liés aux architectures nécessaires à un processus logiciel. Dans le but de structurer les ADLs ainsi définis et de permettre la collaboration des différents acteurs d'un processus logiciel, les méta-modèles sont définis en mettant en œuvre la séparation des préoccupations architecturales d'un processus logiciel. Cette séparation définit l'organisation des différents concepts d'un ADL. Un outillage complément de ce cadre de travail permet de produire automatiquement, sur la base du méta-modèle d'un ADL, l'environnement associé pour la manipulation des architectures logicielles. Ce dernier est architecturé autour d'une représentation réifiée des architectures logicielles. Cette représentation suit la séparation des préoccupations définie dans le méta-modèle et permet d'offrir à chaque acteur d'un processus logiciel une vue dédiée sur l'architecture d'une application.

L'adaptation dynamique permet de modifier une application en cours d'exécution en fonction des fluctuations de son environnement et des changements des exigences des utilisateurs. De nombreux travaux ont proposé des méthodes et mécanismes pour adapter une application centralisée. Mais, le cas des applications distribuées a été beaucoup moins abordé. En particulier, la distribution du système d'adaptation lui-même est très peu envisagée. Nous proposons dans cette thèse une approche visant à définir une architecture logicielle à base de composants pour permettre la gestion distribuée et coordonnée de l'adaptation dynamique d'applications. Nous définissons un modèle d'architecture logicielle de systèmes d'adaptation qui permet la variabilité des configurations du système et qui inclut des mécanismes spécialisables pour assurer la coordination. Le domaine d'application choisi pour illustrer notre approche d'adaptation est la gestion de données répliquées. Dans ce domaine, nous avons développé un prototype pour la construction de systèmes d'adaptation distribués d'une part, et de systèmes de réplication d'autre part. Le prototype, qui se base sur le modèle de composants Fractal, nous a permis de mener des expérimentations d'adaptation distribuée sur un système de réplication de données en milieu médical pour le suivi d'un patient à domicile.

Le problème abordé dans cette thèse concerne la productionautomatique de données de test permettant de prouver des propriétés de programmes. Nous nous situons ainsi à mi-chemin entre le domaine du test et celui de la vérification de programmes. Les travaux dans le domaine du test ont conduit à des outils semi-automatiques d'utilisation simple, mais qui reposent sur des hypothèses difficilement vérifiables en pratique. Dans le domaine de la vérification, des outils basés sur des méthodes formelles ont été développés, mais ils nécessitent un utilisateur expert dans les techniques de preuve utilisées par l'outil. Cette situation est due aux problèmes d'indécidabilité engendrés par la puissance des formalismes traités. La thèse que nous présentons est qu'il est possible de développer des méthodes formelles automatiques pour prouver des propriétés de programmes, à condition de considérer des formalismes restreints. Notre principale contribution est une nouvelle approche pour la vérification de programmes, intégrant les techniques de test et d'analyse statique. Nous proposons une méthode formelle de génération de jeux de test finis complets permettant de prouver qu'un programme vérifie une propriété donnée. Cette méthode utilise le texte du programme et de la propriété, qui doivent appartenir à certaines classes de programmes (ou de propriétés). Ces classes sont représentées par des hiérarchies de schémas, qui peuvent être vues comme modélisant des hypothèses de test. Tout programme appartenant à un de nos schémas et passant le jeu de test avec succès vérifie la propriété testée. Pour une propriété donnée, notre méthode est complètement automatique et ne nécessite donc aucune compétence particulière de l'utilisateur. Nous avons implanté cette méthode dans un prototype (traitant un langage fonctionnel restreint), pour le cas de propriétés s'exprimant en termes de longueurs de listes.

La majeure partie des travaux sur les problèmes d'ordonnancement se placent dans le contexte où les ressources sont disponibles en permanence. Ce qui en réalité n'est pas toujours le cas. Nous nous plaçons dans le contexte d'indisponibilités connues ; nous nous intéressons plus particulièrement aux problèmes de type job shop avec des périodes d'indisponibilité flexibles et des tâches pouvant éventuellement être interrompues par les périodes d'indisponibilité. L'intégration de ces contraintes rend les problèmes d'ordonnancement nettement plus difficiles à résoudre. La flexibilité que nous considérons peut être relative à au moins l'un des points suivants : déplacement de la période d'indisponibilité dans une fenêtre de temps, modification de la durée de la période d'indisponibilité, interruption d'une tâche par une période d'indisponibilité, ensuite reprise avec une éventuelle pénalité.Dans cette thèse, nous avons proposé des modèles mathématiques pour le problème. En plus de la résolution des problèmes considérés, le but de ces modélisations est de permettre d'analyser l'impact des différentes contraintes et d'évaluer la qualité des méthodes approchées que nous proposons. Ces dernières permettent de construire très rapidement un ordonnancement en se basant sur des règles de priorité. Les solutions sont aussi utilisées pour notre approche basée sur la génération de colonnes. Cette approche s'adapte bien à différents fonctions objectif et permet d'intégrer relativement facilement plusieurs contraintes. De nombreuses expérimentations ont été menées pour valider les méthodes proposées.

Les logiciels récents sont de plus en plus complexes en terme de leur développement et gestions associés. Pour adresser cette complexité, un approche fondé sur les composant a vu le jour qui vise une meilleure ingénierie des logiciels. En particulier, une approche à composants structure les logiciels comme un assemblage dynamique des composants qui doivent être déployés et gérés à l'exécution, en continu. Pour ce deploiement et cette gestion, nous avons adopté une approche fondée sur une architecture logicielle explicite de composants. Cette approche, communément appelée " gestion basée sur l'architecture ", a évolué de premières solutions ad-hoc vers des infrastructures génériques fondées sur des modèles de composants réflexifs. Une de ces infrastructures est la plateforme JADE. JADE vise à gérer autonomiquement des systèmes distribués complexes. Basé sur un modèle de composants réflexifs, JADE capture l'architecture logicielle complète des systèmes distribués, incluant non seulement les applications distribuées hébergées mais aussi les systèmes distribués qui les hébergent". En particulier, cette architecture réifie en continue certains aspects de l'exécution des systèmes distribués, tels que les défaillances de nœuds ou les caractéristiques de performance. Utilisant cette architecture réifiée, les gestionnaires autonomes observent et réagissent selon les changements de conditions. Chaque réaction de gestionnaires automatiques a pour but de planifier une reconfiguration de l'architecture en réponse à un changement des conditions d'exécution. Par exemple, un gestionnaire d'auto-réparation observant la défaillance d'un nœud aurait pour but de reconstruire, sur un autre nœud, la partie perdue du système distribué. Un gestionnaire d'auto-protection observerait une intrusion et planifierait la reconfiguration du système distribué pour isoler les composants compromis. Un gestionnaire d'auto-optimisation pourrait observer une disponibilité en baisse d'un serveur répliqué et planifier d'augmenter cette réplication cardinale des composants serveurs. Au coeur de cette gestion autonomique fournie par JADE se trouve le déploiement des composants. En effet, la plupart des reconfigurations de l'architecture de systèmes distribués s'appuient sur l'aptitude à instancier des composants sur des nœuds distants. Plus précisément, une fois que les gestionnaires autonomes ont générés un plan de reconfiguration du système distribué, l'exécution effective du plan est automatiquement distribuée, essentiellement par création et suppression de composants ainsi que leur édition de liens. La création et la suppression de composants requièrent une gestion locale des composants sur chaque nœud du système distribué. Cette gestion locale nécessite une infrastructure distribuée pour trouver, installer, charger et supprimer les composants. Le travail présenté dans cette thèse est le socle de JADE, fournissant les capacités de déploiement avancé dans un environnement distribué. En particulier, nous avons traité ce défi via une conception récursive où l'implémentation de composants a été modélisée par des composants. Cette approche fournie un déploiement uniforme qui suit les principes basés sur l'architecture. En particulier, nous pouvons déployer non seulement des composants d'applications mais aussi des composants " middleware ". De plus, au-delà du déploiement de composants normaux, nous pouvons également déployer des logiciels " legacy " qui sont gérés uniformément par JADE. En plus de fournir le socle du déploiement de JADE, ce travail a montré que le modèle de composant réflexif utilisé par JADE (appelé FRACTAL) a besoin d'être étendu pour capter les implémentations et leur spécificité. Bien que conçu spécifiquement pour FRACTAL et JADE, ces extensions présetent une applicabilité bien plus large, elles s'appliquent en effet à la plupart des modèles de composant courant. En effet, la plupart de ces modèles se focalisent sur l'assemblage fonctionnel de composants et ne proposent rien ou peu sur le déploiement des composants. Ce travail a également montré que l'architecture autonomique basée sur l'architecture a des besoins dynamiques spécifiques en terme de déploiement qui rend difficile la ré-utilisation de plateformes existantes pour la gestion dynamique de composants, tels que OSGI. Sur la base d'OSGi, cette thèse a expérimenté plusieurs conceptions et prototypes qui ont été utilisé avec succès, mais dont ultimement les limites sont apparues. Ces limites sont liées à une tension fondamentale entre les conceptions architecturales de JADE et OSGI. Une nouvelle conception et un nouveau prototype ont montré la faisabilité de supporter notre FRACTAL étendu sur la plateforme JAVA, servant de fondation à la gestion autonomique de systèmes distribués complexes fondée sur l'architecture.

In this dissertation, we present Procedural Object-Oriented Code (POC). POC is the aftermath of the software development activity that involves state of the art object-oriented languages, without employing object-oriented analysis and design. Huge classes, absence of abstractions for domain entities, and shallow inheritance hierarchies are hallmark design defects of procedural object-oriented code. POC also consists of scattered code appearing not only due to the absence of aspects, but it also manifests scattered code appearing due to the non-abstracted domain enti- ties i.e., domain entities that do not have their proper object-oriented classes. The non-abstracted domain logic hinders mining useful crosscutting concerns related to aspects in POC. Confronted with the absence of object-oriented design and the difficulty of mining aspects in POC, we studied it from two perspectives. First, we improve aspect mining techniques by classifying various crosscutting concerns identified in POC with a two-pronged approach: Firstly, the approach identifies and groups crosscutting concerns present in a software system: aspects as well as non-abstracted domain logic. Crosscutting concerns pertaining to non- abstracted domain entities are identified and extracted through their usage of appli- cation domain entity data. Secondly, a new metric called spread-out is introduced to quantify the divulgence of diverse crosscutting concerns. Second, we studied the problem of object identification in procedural object- oriented code. We present a semi-automatic, tool-assisted approach for restructuring POC into an improved object-oriented design. The approach identifies principal classes in POC. These principal classes are then used to extract object-oriented abstractions using Formal Concept Analysis lattices. This is achieved by providing three different concept lattices, namely fundamental, association, and interactions views. We developed tools to validate the approaches presented in the thesis. The approaches are validated on a recently developed industrial application. The appli- cation is used to run blood plasma analysis automatons. The results of our approach are promising.

Les méthodes et les environnements de programmation adaptés aux machines mono-processeur traditionnelles s'avèrent inutilisables avec les machines parallèles à mémoire distribuée, car ils ne permettent pas d'en maîtriser le parallélisme. À ce jour, l'utilisation de ces machines demeure donc très limitée, car les programmeurs sont en général assez réticents à l'idée de devoir y porter manuellement leurs applications. De nombreuses recherches actuelles visent à simplifier le développement des applications parallèles pour ce type de machine. Le travail effectué au cours de cette thèse s'inscrit dans le cadre du développement et de l'expérimentation de l'environnement EPEE (Environnement Parallèle d'exécution de Eiffel). EPEE constitue un cadre conceptuel pour la conception et la mise en oeuvre de composants logiciels parallèles réutilisables à l'aide des mécanismes de la programmation par objets. Nous avons caractérisé les objets pouvant être distribués et exploités en parallèle dans lénvironnement EPEE, et proposé des schémas conceptuels permettant de développer de tels objets en insistant sur les points clés mis en avant dans les techniques modernes de génie logiciel, à savoir la maîtrise de la complexité (résolue par la modularisation, l'encapsulation, l'héritage), et la maintenabilité (corrective et évolutive). Nous avons ensuite appliqué ces schémas conceptuels pour développer une bibliothèque parallèle de démonstration. Cette bibliothèque expérimentale, baptisée Paladin, est dédiée au calcul d'algèbre linéaire sur machines parallèles à mémoire distribuée. Elle est en outre extensible, d'un emploi aisé, performante et portable. Ces caractéristiques confirment la viabilité de l'approche consistant à utiliser les mécanismes de la programmation par objets pour construire des bibliothèques pour machines parallèles.

Les échanges d'information basés sur des nouvelles technologies d'information et de communication (NTIC) offrent des avantages stratégiques aux entreprises. Les pratiques effectives de ces NTIC ne sont cependant que peu connues, de même que leurs impacts sur la performance. L'objectif de la thèse est de présenter, dans le cas de l'échange de données informatisé (EDI), un modèle de recherche permettant une analyse causale entre les pratiques de cette NTIC et la performance. La méthodologie utilisée est de type mixte : une phase qualitative basée sur des études de cas d'entreprises et une phase quantitative, basée sur un modèle d'équations structurelles traité par LISREL. Les résultats montrent que, dans un contexte logistique, les capacités intrinsèques de l'EDI sont insuffisantes pour parvenir à une amélioration de la performance. Celle-ci peut cependant être atteinte lorsque ces capacités sont alignées sur des processus de gestion simples et routiniers, nécessitant peu de coordination organisationnelle.

L'électronique dans les voitures devient de plus en plus complexe et représente plus de 30% du coût global d'une voiture. Par exemple, dans une BMW série 5 modèle 2008, on peut trouver jusqu'à 80 calculateurs électroniques communiquant ensemble et représentant aux alentours de 10 millions de lignes de code logiciel. Face à cette montée en complexité, les constructeurs et équipementiers électroniques de l'automobile s'intéressent de plus en plus à des méthodes efficaces de développement, vérification et validation de modules électroniques. Plus précisément, ils focalisent leurs efforts sur la partie logicielle de ces modules puisqu'elle est à l'origine de plus de 80% des problèmes détectés sur ces produits. Dans ce contexte, nous avons mené un travail de recherche dont l'objectif est de proposer une approche globale d'amélioration de la qualité des logiciels embarqués dans les véhicules. Notre recherche part d'un audit des processus et outils actuellement utilisés dans l'industrie électronique automobile. Cet audit a permis d'identifier des leviers potentiels d'amélioration de la qualité logicielle. En se basant sur les résultats de l'audit et en tenant compte de la littérature dans le domaine de la qualité logicielle, nous avons proposé une approche globale de conception de cas de test pour les produits logiciels. En effet, nous avons développé une plateforme de génération automatique de tests pour un produit logiciel. Cette plateforme consiste à modéliser les spécifications du produit logiciel pour le simuler lors de tests, à se focaliser sur les tests critiques (ayant une forte probabilité de détecter des défauts) et à piloter la génération automatique des tests par des critères de qualité ; telles que la couverture du code et de la spécification mais aussi le coût des tests. La génération de tests critiques est rendue possible par la définition de profils d'utilisation réelle par produit logiciel, ainsi que par la réutilisation des défauts et des tests capitalisés sur des anciens projets. En plus des aspects algorithmiques du test logiciel, notre approche prend en compte des aspects organisationnels tels que la gestion des connaissances et des compétences et la gestion de projet logiciel. Notre approche a été mise en œuvre sur deux cas d'étude réels d'un équipementier électronique automobile, disposant de données de tests historiques. Les résultats de nos expérimentations révèlent des gains de qualité significatifs : plus de défauts sont trouvés plus tôt et en moins de temps.