Les travaux présentés dans ce manuscrit ont pour objectif la conception d'une plate-forme de<br />conception de logiciels métiers dérivés des logiciels Flux. Ces recherches ont été menées en<br />partenariat avec la société Cedrat. Les logiciels de simulation sont de plus en plus complexes et donc<br />nécessitent une conception de plus en plus structurée. C'est pourquoi les développeurs s'appuient sur<br />de nouveaux concepts développés dans le domaine du génie logiciel. L'exploration de ces idées a<br />permis d'évaluer les avancées possibles tout en tenant compte de nos contraintes. Ainsi, ce manuscrit<br />présente les trois grandes phases de notre démarche de conception : La modélisation de nos<br />applications grâce à de nouveaux concepts de méta modélisation, la génération du code et l'exécution<br />de l'application grâce à l'interprétation des modèles créés. La présentation d'exemples validant notre<br />démarche fait l'objet de la dernière partie de ce manuscrit. La description dynamique de nos<br />applications via un modèle de données présente une solution en terme de temps de développement et<br />de modularité. Elle nous permet d'offrir rapidement, sur la base du logiciel généraliste Flux, un<br />ensemble de logiciels de simulation numérique spécialisés par métier plus facile d'accès et adapté aux utilisateurs

Le développement de systèmes logiciels implique l'intégration de différents langages pour modéliser l'organisation et le comportement des composants d'une application. De plus, s'il existe des modèles de processus décrivant les différentes activités pour passer d'une spécification à une réalisation, il n'existe pas de processus général expliquant comment relier de façon rationnelle langages et activités. Par ailleurs, l'Ingénierie Dirigée par les Modèles propose des concepts et des outils pour spécifier et combiner différents langages; ceci en introduisant les concepts de méta­modèles comme moyen pour spécifier des langages, et de transformation de modèles pour les mettre en relation. Un exemple de métamodèle est donné par le standard SPEM (Software Process Engineering Metamodel) dédié à la modélisation de processus de développement logiciel.Dans ce contexte, la thèse propose de tirer profit des éléments précédents pour élaborer des processus de développements spécifiques et orientés modèles conformes à un schéma conceptuel dérivé du schéma de SPEM dans lequel des activités d'un processus peuvent exploiter des métamodèles et des transformations. Un guide méthodologique pour aborder l'ingénierie de processus spécifiques complète le schéma proposé. Les intérêts de la proposition résident alors dans une meilleure capitalisation des connaissances pour un domaine ainsi qu'une réduction des efforts de développement. Finalement, la thèse propose d'élaborer de tels processus spécifiques pour des applications logicielles relevant du domaine des Systèmes à Évènements Discrets.

Lors de la conception d'un frein, le confort et le bien-être du consommateur font partie des critères principaux. En effet, les instabilités de crissement, qui engendrent une des pollutions acoustiques les plus importantes, représentent un challenge actuel pour la communauté scientifique et les industriels du domaine. Dans le cadre de cette thèse, nous nous sommes intéressés à la mise en évidence du caractère variable du crissement, observé pour deux systèmes de freinage d'un même véhicule, grâce à des plans d'expériences, expérimental et numérique. Pour être représentatif d'une famille de structures, il est désormais indéniable qu'il faille prendre en compte les variabilités observées sur de multiples paramètres liés au système étudié dès la phase de conception. L'enrichissement des simulations déterministes actuelles nécessite la mise en place d'outils non déterministes rapides et respectant le conservatisme des solutions étudiées. Pour ce faire, nous avons contribué au développement de méthodes numériques dédiées à la propagation des données floues dans le cas des graphes de coalescence, à la détermination des positions d'équilibre de corps en contact frottant à partir d'une méthode de régulation basée sur la logique floue. Cette solution permet d'appliquer une technique de projection pour réduire le coût numérique en utilisant des bases modales des composants réanalysées par un développement homotopique.

Les Matrices de Comparaison de Produits (MCP) sont largement répandues sur le web. Elles fournissent une représentation simple des caractéristiques d'un ensemble de produits. Cependant, le manque de formalisation et la grande diversité des MCP rendent difficile le développement de logiciels pour traiter ces matrices. Dans cette thèse, nous développons deux approches complémentaires pour la formalisation de MCP. La première consiste en une description précise de la structure et la sémantique d'une MCP sous la forme d'un meta-modèle. Nous proposons aussi une transformation automatique d'une MCP vers un modèle de MCP conforme au meta-modèle. La seconde approche consiste à synthétiser des modèles de caractéristiques attribués à partir d'une classe de MCP. Grâce nos contributions, nous proposons une approche générique et extensible pour la formalisation et l'exploitation de MCP. / Product Comparison Matrices (PCMs) abound on the Web. They provide a simple representation of the characteristics of a set of products. However, the lack of formalization and the large diversity of PCMs challenges the development of software for processing these matrices. In this thesis, we develop two complementary approaches for the formalisation of PCMs. The first one consists in a precise description of the structure and semantics of PCMs in the form of a metamodel. We also propose an automated transformation from PCMs to PCM models conformant to the metamodel. The second one consists in synthesizing attributed feature models from a class of PCMs. With our contributions, we propose a generic and extensible approach for the formalization and exploitation of PCMs.

Lors de la conception d’un frein, le confort et le bien-être du consommateur font partie des critères principaux. En effet, les instabilités de crissement, qui engendrent une des pollutions acoustiques les plus importantes, représentent un challenge actuel pour la communauté scientifique et les industriels du domaine. Dans le cadre de cette thèse, nous nous sommes intéressés à la mise en évidence du caractère variable du crissement, observé pour deux systèmes de freinage d’un même véhicule, grâce à des plans d’expériences, expérimental et numérique. Pour être représentatif d’une famille de structures, il est désormais indéniable qu’il faille prendre en compte les variabilités observées sur de multiples paramètres liés au système étudié dès la phase de conception. L’enrichissement des simulations déterministes actuelles nécessite la mise en place d’outils non déterministes rapides et respectant le conservatisme des solutions étudiées. Pour ce faire, nous avons contribué au développement de méthodes numériques dédiées à la propagation des données floues dans le cas des graphes de coalescence, à la détermination des positions d’équilibre de corps en contact frottant à partir d’une méthode de régulation basée sur la logique floue. Cette solution permet d’appliquer une technique de projection pour réduire le coût numérique en utilisant des bases modales des composants réanalysées par un développement homotopique. / During a brake design, consumer comfort and well-being are the main criteria. Indeed, squeal instabilities, that produce main acoustic pollution, represent a current challenge in the scientific community and for industrials. In this thesis, we interest first in the highlight of the variability of squeal, observed for two brake systems of a same vehicle, thanks to experimental and numerical designs of experiments. To be representative of a structure family, it is now undeniable that we must take into account variability observed in various parameters of the studied system, from the design phase. To enrich existing deterministic simulations, quick non deterministic tools must be established, respecting the studied solutions conservatism. For this, we have contributed to the development of numerical methods to propagate fuzzy data in the case of diagram of coalescence, to determine the equilibrium position of frictional contact bodies with a fuzzy logic controller. This solution allows to apply a projection technique for reducing the computational cost. The modal bases of components are reanalyzed by homotopy perturbation.

Le développement de systèmes logiciels implique l'intégration de différents langages pour modéliser l'organisation et le comportement des composants d'une application. De plus, s'il existe des modèles de processus décrivant les différentes activités pour passer d'une spécification à une réalisation, il n'existe pas de processus général expliquant comment relier de façon rationnelle langages et activités. Par ailleurs, l'Ingénierie Dirigée par les Modèles propose des concepts et des outils pour spécifier et combiner différents langages; ceci en introduisant les concepts de méta­modèles comme moyen pour spécifier des langages, et de transformation de modèles pour les mettre en relation. Un exemple de métamodèle est donné par le standard SPEM (Software Process Engineering Metamodel) dédié à la modélisation de processus de développement logiciel.Dans ce contexte, la thèse propose de tirer profit des éléments précédents pour élaborer des processus de développements spécifiques et orientés modèles conformes à un schéma conceptuel dérivé du schéma de SPEM dans lequel des activités d'un processus peuvent exploiter des métamodèles et des transformations. Un guide méthodologique pour aborder l'ingénierie de processus spécifiques complète le schéma proposé. Les intérêts de la proposition résident alors dans une meilleure capitalisation des connaissances pour un domaine ainsi qu'une réduction des efforts de développement. Finalement, la thèse propose d'élaborer de tels processus spécifiques pour des applications logicielles relevant du domaine des Systèmes à Évènements Discrets. / Software development usually requires the usage and integration of different modeling languages for modeling the behavior and the organization of the application's components. There are many process models describing the different activities of software development but there is no generic process that explains how to relate these languages to the activities. In this context, Model Driven Engineering offers concepts and tools to specify and to combine different languages with meta­ models for specifying languages and model transformations to put together various meta-models. An example of such a meta-model is given by SPEM (Software Process Engineering Metamodel) which serves as a modeling language for describing software development processes.The thesis proposes to take advantage of the preceding concepts to define specific model-drivendevelopment processes; this by defining a conceptual scheme, derived from SPEM, in which the activities of a process use meta-models and transformations. From this scheme, the components of a specific process are identified what leads to a methodological approach for the engineering of domain specific processes. Thus, the major benefits of the approach are: knowledge capitalization and a reduction of development efforts. Finally, the thesis applies this proposition to derive aspecific software engineering process dedicated to the design of Discrete Event Systems.

A la différence de la conception numérique, la conception analogique souffre d’un réel retard au niveau de la solution logicielle qui permet une conception à la fois rapide et fiable. Le dimensionnement de circuits analogiques exige en effet un nombre assez élevé de simulations et de vérifications et dépend beaucoup de l’expertise du concepteur. Pour pallier à ce retard, des outils de conception automatique basés sur des algorithmes d’optimisation locale et globale sont développés. Ces outils restent encore immatures car ils n’offrent que des réponses partielles aux questions du dimensionnement, alors que l’obtention d’un dimensionnement optimal d’un circuit analogique en un temps raisonnable reste toujours un enjeu majeur. La réduction du temps de conception de circuits analogiques intégrés nécessite la mise en place de méthodologies permettant une conception systématique et automatisable sur certaines étapes. Dans le cadre de cette thèse, nous avons travaillé suivant trois approches. Il s’agit d’abord de l’approche méthodologique. A ce niveau nous préconisons une approche hiérarchique descendante « top-down ». Cette dernière consiste à partitionner le système à dimensionner en sous blocs de fonctions élémentaires dont les spécifications sont directement héritées des spécifications du niveau système. Ensuite, nous avons cherché à réduire le temps de conception à travers l’exploration de solutions optimales à l’aide des algorithmes hybrides. Nous avons cherché à profiter de la rapidité de la recherche globale et de la précision de la recherche locale. L’intérêt des algorithmes de recherche hybride réside dans le fait qu’ils permettent d’effectuer une exploration efficace de l’espace de conception du circuit sans avoir besoin d’une connaissance préalable d’un dimensionnement initial. Ce qui peut être très intéressant pour un concepteur débutant. Enfin, nous avons travaillé sur l’accélération du temps des simulations en proposant l’utilisation des méta-modèles. Ceux-ci présentent un temps de simulation beaucoup plus réduit que celui des simulations des modèles électriques. Les méta-modèles sont obtenus automatiquement depuis une extraction des résultats des simulations électriques. / Contrary to digital design, analog design suffers from a real delay in the software solution that enables fast and reliable design. In this PhD, three approaches are proposed. The first is the methodological approach. At this level we recommend a "top-down" hierarchical approach. It consists of partitioning the system to size into sub-blocks of elementary functions whose specifications are directly inherited from the system level specification. Next, we aimed to reduce design time through the exploration of optimal solutions using hybrid algorithms. We attempted to take advantage of the rapid global search and local search accuracy. The interest of hybrid search algorithms is that they allow to conduct effective exploration of the design space of the circuit without the need for prior knowledge of an initial design. This can be very useful for a beginner designer. Finally, we worked on the acceleration of time simulations proposing the use of meta-models which present a more reduced time than electrical simulation models. Meta-models are obtained automatically from extracting results of electrical simulations.

Nos recherches s'inscrivent dans le domaine des EIAH (Environnements Informatiques pour l'Apprentissage Humain). Nous considérons ici les EIAH au sens large : s'ils concernent principalement les environnements informatiques explicitement destinés à favoriser l'apprentissage humain, nous revendiquons que les systèmes s'adressant aux enseignants pour les aider dans leur tâche d'enseignement relèvent également des EIAH. Au sein de ce domaine pluridisciplinaire, nos contributions se situent en informatique, avec une démarche proche de celle proposée par l'ingénierie dirigée par les modèles, même si nos recherches sont enrichies par l'apport d'autres disciplines. Le cœur de nos travaux concerne l'ingénierie des profils d'apprenants, que nous abordons sous l'angle de la réutilisation de profils d'apprenants pour les exploiter dans une optique de personnalisation, en cherchant à adopter une approche unifiée. Plus précisément, nous cherchons à trouver les moyens de permettre à des acteurs, éventuellement différents de leurs créateurs, de réutiliser des profils d'apprenants dans le but de proposer des exploitations mutualisées des profils à travers des activités personnalisées, adaptées aux besoins des enseignants, dans une démarche générique permettant de considérer différents niveaux scolaires et universitaires, ainsi que les disciplines les plus variées. Nous avons abordé cette problématique en proposant des méta-modèles, modèles et processus qui traitent la plupart des étapes du cycle de vie des profils d'apprenants que nous avons spécifié. Nous avons mis en œuvre ces différents modèles théoriques de façon opérationnelle dans des outils unifiés, qui, malgré la généricité de l'approche, prennent en compte les spécificités des apprenants d'une part et des différents utilisateurs d'autre part. Nous avons également explicité comment se fait cette articulation entre généricité des modèles et spécificités des besoins. Pour permettre aux différents acteurs de l'apprentissage de gérer les profils d'apprenants existants dans toute leur diversité, nous avons proposé et opérationnalisé le langage de modélisation de profils PMDLe, ainsi que plusieurs extensions (sPMDLe, pPMDLe, cPMDLe, vPMDLe, rPMDLe) qui l'étendent en permettant diverses actions sur les profils respectant ce langage (transformations de profils, définition de contraintes sur profils PMDLe, de vues sur profils, de représentations d'éléments de profils). Afin d'identifier les activités permettant d'exploiter toute la richesse des profils d'apprenants, nous avons établi une typologie des activités sur les profils destinées tant aux apprenants qu'aux autres acteurs de l'apprentissage, une typologie des activités papier-crayon et une typologie des activités logicielles personnalisables. Nous avons également développé deux modules destinés à mettre en œuvre les activités identifiées dans ces typologies, l'un pour travailler sur les profils d'apprenants, et l'autre pour proposer des activités pédagogiques papier-crayon et logicielles personnalisées en fonction des profils d'apprenants. Pour personnaliser les activités proposées aux apprenants, à partir de leurs profils, tout en tenant compte des besoins des enseignants, nous avons défini et mis en œuvre deux modèles de personnalisation : PERSUA2 propose une personnalisation unifiée des activités pédagogiques et PERSUMAP propose une personnalisation unifiée multi-aspects des activités sur les profils d'apprenants. Nous pensons que l'ensemble de nos contributions, qui s'imbriquent les unes aux autres pour former un ensemble cohérent, constituent une avancée dans les recherches en EIAH, tant par les modèles et leurs mises en œuvre eux-mêmes, que par les concepts qu'ils sous-tendent qui peuvent être appliqués à d'autres contextes, voire à d'autres domaines.

Parmi les approches de génie logiciel, l'Ingénierie Dirigée par les Modèles (IDM) vise à fournir un cadre qui permet de s'attaquer à la complexité croissante du développement des logiciels dans un paradigme unificateur : elle conçoit l'intégralité du cycle de vie du logiciel comme un processus de production, de raffinement itératif et d'intégration de modèles.<br />Les travaux de cette thèse se placent dans cette mouvance. Nous nous intéressons particulièrement à la problématique de la gestion de la complexité et de la diversité de domaines métier impliqués dans les applications de grande taille, et nous proposons de l'approcher sous une optique IDM.<br />Un domaine est un champ d'expertise, potentiellement partagé par de multiples applications. La connaissance et le savoir-faire développé au sein de ce domaine deviennent des atouts majeurs. Cette expertise peut être formalisée, et surtout réutilisé, sous la forme d'un langage de modélisation dédié, un Domain Specific Language (DSL).<br />Nous proposons une démarche basée sur la description d'un système par divers modèles exprimés dans des langages de modélisation dédiés différents. La composition de modèles permet de modéliser des applications complexes couvrant plusieurs domaines simultanément.<br />L'originalité de notre démarche est que, d'une part, chaque DSL est spécifié par un méta-modèle suffisamment précis pour pouvoir construire, de façon semi-automatique, une machine virtuelle spécialisée du domaine ; c'est cette machine virtuelle qui permet l'exécution des modèles associés. D'autre part, il est possible de composer ces méta-modèles pour définir de nouveaux domaines plus complexes. La composition de méta-modèles permet d'améliorer la modularité, d'obtenir de taux de réutilisation plus importants, et surtout d'obtenir des fonctionnalités plus vastes et sophistiquées que celles des domaines composés.

La récente introduction de l'approche à services a relancé la technologie des workflow. Cette technologie utilise le concept de modèle de procédé pour coordonner et automatiser la réalisation d'un ensemble de tâches. Ce patron de construction d'applications par assemblage de briques logicielles en utilisant un modèle de procédé fournit un mécanisme qui simplifie la spécification et l'évolution des applications orientées procédé. Cette thèse s'intéresse à la conception, la spécification et l'exécution d'applications orientées procédé en général, et plus particulièrement à l'orchestration de services. Nous partons de la technologie workflow comme base de notre canevas FOCAS et nous proposons de suivre une approche d'ingénierie dirigée par les modèles (IDM) pour la spécification abstraite d'une orchestration. Dans FOCAS, la description abstraite de l'application est découplée des services (ou applications) supportant son exécution. Cette description permet d'abord, une indépendance vers la technologie utilisée pour l'implémentation de services, ainsi qu'une liaison dynamique à l'exécution aux services disponibles. Nous proposons également des mécanismes permettant d'étendre notre canevas dans différents domaines ainsi que pour supporter des aspects non-fonctionnels. L'outillage supportant notre approche a été implémenté et validé par son utilisation dans les projets européens ITEA : S4ALL et SODA, et pour la réalisation d'une plateforme complète d'orchestration repartie et dynamique.