Dans les années 90, la commission européenne a sollicité la mise au point d’un système de contrôle commande et de signalisation ferroviaire commun à tous les réseaux des états membres : le système ERTMS « European Railway Traffic Management System ». Il s’agit d’un système réparti complexe dont le déploiement complet est long et coûteux. L’objectif global consiste à diminuer les coûts de validation et de certification liés à la mise en œuvre de ce nouveau système en Europe. La problématique scientifique réside dans la modélisation formelle de la spécification afin de permettre la génération automatique des scénarios de test. Les verrous scientifiques, traités dans cette thèse, sont liés d’une part à la transformation de modèle semi-formel en modèle formel en préservant les propriétés structurelles et fonctionnelles des constituants réactifs du système réparti, et d’autre part à la couverture des tests générés automatiquement. Les constituants sont sous la forme de boîte noire. L’objectif consiste à tester ces derniers à travers la spécification ERTMS. Nous avons développé une approche de modélisation basée sur le couplage de modèles semi-formels (UML) et de modèles formels (Réseaux de Petri). Ce couplage se fait à travers une technique de transformation de modèles. Nous avons développé ensuite une méthode de génération automatique de scénarios de test de conformité à partir des modèles en réseaux de Petri. Les scénarios de test ont été considérés comme une séquence de franchissement filtrée puis réduite du réseau de Petri interprété représentant la spécification. Ces scénarios ont été exécutés sur notre plateforme de simulation ERTMS / European Union set up a European rail traffic management system “ERTMS” to ensure, with high level of safety, train operation on different European networks. As the full deployment of this system is long and expensive, evolutions are necessary and raise other technological challenges. The goal is to determine how to use ERTMS specifications to produce test scenarios. This work presents methods, models and tools dedicated to the generation of test scenarios for the validation of ERTMS components based on functional requirements. The development of ERTMS system requires adequate methods for Modelling and evaluating its behavior. Evaluation and certification of the system can be done by generating test scenarios applying formal methods. The Unified Modelling Language (UML) is a widely accepted Modelling standard in industry. However, it is a semi-formal language and it does not allow verification of system behavior. In this case, formal models like Petri Net can be used. These methods are used in order to formalize ERTMS specification. Tests scenarios are generated on the basis of Petri net models. One scenario is considered like a firing sequence in the reachability graph of the Petri net. Then, test scenarios are applied on ERTMS platform simulator in order to check the components and to give test verdicts. Finally, the approach, developed in this document, has been applied to ERTMS components in order to demonstrate the validation and certification costs reduction and also to minimize the upgrade and retrofit constraints and validation cost

Grâce à sa promesse de réduire les efforts de développement et maintenance du logiciel, l’Ingénierie Dirigée par les Modèles (IDM) attire de plus en plus les acteurs industriels. En effet, elle a été adoptée avec succès dans plusieurs domaines tels que le génie civil, l’industrie automobile et la modernisation de logiciels.Toutefois, la taille croissante des modèles utilisés nécessite de concevoir des solutions passant à l’échelle afin de les traiter (transformer), et stocker (persister) de manière efficace. Une façon de pallier cette problématique est d’utiliser les systèmes et les bases de données répartis. D’une part, les paradigmes de programmation distribuée tels que MapReduce et Pregel peuvent simplifier la distribution de transformations des modèles (TM). Et d’autre part, l’avènement des base de données NoSQL permet le stockage efficace des modèles d’une manière distribuée. Dans le cadre de cette thèse, nous proposons une approche pour la transformation ainsi que pour la persistance de grands modèles.Nous nous basons d’un côté, sur le haut niveau d’abstraction fourni par les langages déclaratifs (relationnels) de transformation et d’un autre côté, sur la sémantique bien définie des paradigmes existants de programmation distribués, afin de livrer un moteur distribué de TM. La distribution est implicite et la syntaxe du langage n’est pas modifiée (aucune primitive de parallélisation n’est ajoutée). Nous étendons cette solution avec un algorithme efficace de distribution de modèles qui se base sur l’analyse statique des transformations et sur résultats récents sur le partitionnement équilibré des graphes. Nous avons appliqué notre approche à ATL, un langage relationnel de TM et MapReduce, un paradigme de programmation distribué. Finalement, nous proposons une solution pour stocker des modèles à l’aide de bases de données NoSQL, en particulier au travers d’un cadre d’applications de persistance répartie. / Model-Driven Engineering (MDE) is gaining ground in industrial environments, thanks to its promise of lowering software development and maintenance effort. It has been adopted with success in producing software for several domains like civil engineering, car manufacturing and modernization of legacy software systems. As the models that need to be handled in model-driven engineering grow in scale, it became necessary to design scalable algorithms for model transformation (MT) as well as well-suitable persistence frameworks. One way to cope with these issues is to exploit the wide availability of distributed clusters in the Cloud for the distributed execution of model transformations and their persistence. On one hand, programming models such as MapReduce and Pregel may simplify the development of distributed model transformations. On the other hand, the availability of different categories of NoSQL databases may help to store efficiently the models. However, because of the dense interconnectivity of models and the complexity of transformation logics, scalability in distributed model processing is challenging. In this thesis, we propose our approach for scalable model transformation and persistence. We exploit the high-level of abstraction of relational MT languages and the well-defined semantics of existing distributed programming models to provide a relational model transformation engine with implicit distributed execution. The syntax of the MT language is not modified and no primitive for distribution is added. Hence developers are not required to have any acquaintance with distributed programming.We extend this approach with an efficient model distribution algorithm, based on the analysis of relational model transformation and recent results on balanced partitioning of streaming graphs. We applied our approach to a popular MT language, ATL, on top of a well-known distributed programming model, MapReduce. Finally, we propose a multi-persistence backend for manipulating and storing models in NoSQL databases according to the modeling scenario. Especially, we focus on decentralized model persistence for distributed model transformations.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:05:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4450.pdf: 5302294 bytes, checksum: a12e396d985ac3fe2e63b38cc999decf (MD5) Previous issue date: 2012-07-04 / Universidade Federal de Minas Gerais / Aspect-Oriented programming was created to modularize the so-called crosscutting concerns . Crosscutting concerns have some properties that cannot be fully modularized with the object-oriented paradigm. After that, aspect-oriented frameworks were created in order to make reuse of different concern codes easier. Among these frameworks, Crosscutting Frameworks are aspect-oriented frameworks specifically created for crosscutting concern code modularization, for instance, persistence, distribution, concurrency and business rules. Currently, these frameworks are usually distributed as source code and must be reused by extending classes, aspects and methods. Reusing these frameworks in code-level require application developers to worry about implementation issues, that affects understandability, productivity and quality of final software. In this thesis, the objective is to raise abstraction level by applying a new model-driven approach for crosscutting framework reuse, which also allows reusability during earlier development phases. Experiments were conducted in order to compare the productivity of the proposed process with the conventional reuse technique, which is based on source-code edition. It was identified that the proposed process has advantages during the reuse activity, however, no advantages were detected while maintaining an application coupled to a crosscutting framework. / A programação orientada a aspectos foi criada para permitir a modularização de um tipo de interesse de software denominado de interesse transversal , que não pode ser completamente modularizado com paradigmas como o orientado a objetos. Com o uso do paradigma orientado a aspectos, vários pesquisadores começaram a pesquisar como determinados interesses transversais poderiam ser modularizados de formas genéricas para aumentar suas possibilidades de reúso, fazendo surgir Frameworks Orientados a Aspectos e também o termo Frameworks Transversais. Framework Transversal é um tipo de framework orientado a aspectos que tem o objetivo de permitir o reúso de código de interesses transversais, como persistência, distribuição, concorrência ou regras de negócio. Em geral, esses frameworks são disponibilizados na forma de código-fonte e devem ser reusados por meio da edição de código. Realizar o reúso neste nível faz com que engenheiros de aplicação tenham que se preocupar com detalhes da implementação do framework, afetando o entendimento, a produtividade e a qualidade do software final. Neste trabalho, o objetivo é elevar o nível de abstração do processo de reúso de frameworks transversais, propondo um processo dirigido por modelos que permite iniciar o processo de reúso nas fases antecedentes à implementação. Experimentos foram realizados para comparar o tempo de aplicar no novo processo com o processo de edição de código-fonte. Foi identificado que o novo processo possui vantagens em diminuir o tempo para reusar os frameworks, porém, não foram encontradas vantagens durante a manutenção de aplicações acopladas a frameworks transversais.

Business process models are an important source of information for the development of information systems. However, changes in the environment can a ect the way business processes are performed. In order to obtain models that re ect the changes it is necessary to continuously check between model and reality. Good business processes need to be up-to-date and automated to represent the organizational environment. Thus, it is of paramount importance to represent adequately variability in Business Process Models. Representing and con guring business processes variability for a speci c organization allows the proper execution of processes. In addition, dynamic environment calls for exible con guration processes that can meet stakeholders' goals. However, selecting a con guration for business process is a challenging activity. Even though current approaches allow the representation of variability of business process models, the selection of business variants in a given context remains a challenging issue. In this proposal, we advocate the use of Non-Functional Requirements (NFR) and context-awareness information to drive the con guration of process models at run-time. We propose a model-driven business process con- guration approach called Business process Variability Con guration with Contexts and NFRs (BVCCoN), approach that keeps the variability representation, con guration knowledge and contextual information separated from the business process models. We illustrate the BVCCoN model and process through examples. The evaluation of our proposal is based on a simulation assessment. / Submitted by João Arthur Martins (joao.arthur@ufpe.br) on 2015-03-12T18:46:21Z No. of bitstreams: 2 Tese Emanuel Santos.pdf: 4118681 bytes, checksum: f565640ea4362fd5c2f2c8f9197b9e47 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-12T18:46:21Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Tese Emanuel Santos.pdf: 4118681 bytes, checksum: f565640ea4362fd5c2f2c8f9197b9e47 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2013-05-10 / Modelos de processos de neg ocios s~ao uma importante fonte de informa c~ao para o desenvolvimento de sistemas de informa c~ao. No entanto, as mudan cas no ambiente podem afetar a forma como os processos de neg ocios s~ao realizados. A m de obter modelos que re etem as mudan cas e necess ario o alinhamento entre o modelo e a realidade. Processos de neg ocios bons precisam ser atualizados e automatizados para representar o ambiente organizacional. Assim, e de suma import^ancia representar adequadamente a variabilidade em Modelos de Processo de Neg ocio. Representar e con gurar a variabilidade em processos de neg ocio de uma organiza c~ao espec ca permite a execu c~ao adequada dos processos. Al em disso, o ambiente din^amico exige processos de con gura c~ao ex veis que possam atender os objetivos das partes interessadas. No entanto, selecionando uma con gura c~ao para o processo de neg ocio e uma atividade desa adora. Mesmo que as abordagens atuais permitam a representa c~ao da variabilidade dos modelos de processos de neg ocios, a sele c~ao de variantes de neg ocios em um determinado contexto continua a ser uma quest~ao a ser explorada. Nesta proposta, defendemos o uso de Requisitos N~ao Funcionais (RNF) e informa c~oes de contexto para conduzir a con gura c~ao de modelos de processos em tempo de execu c~ao. Propomos uma abordagem orientada a modelos para a con gura c~ao de processos de neg ocios chamada BVCCoN, a abordagem mant em a representa c~ao variabilidade, conhecimentos de con gura c~ao e informa c~ao contextual separados dos modelos de processos de neg ocios. A avalia c~ao da proposta baseia-se numa an alise de simula c~ao, assim como uma compara c~ao com algumas outras obras relevantes.

Les modèles sont de plus en plus utilisés que ce soit pour la description d’un point de vue d’un système complexe ou pour l’échange d’information. Cependant, le partage d’information, le transfert d’information d’un modèle à un autre est aujourd’hui une problématique liée à l’interopérabilité des systèmes. Cette problématique peut être abordée selon trois approches : intégrée (tous les modèles identiques), unifiée (tous les modèles font référence à un modèle pivot), fédérée (pas de règles précises sur les modèles). Bien que des standards existent, ils sont rarement respectés avec rigueur. L’approche fédérée semble par conséquent l’approche la plus réaliste. Cependant, cette approche est complexe car les différents modèles, bien que comportant des concepts communs, peuvent avoir une structure et un vocabulaire très hétérogène pour décrire le même concept. Par conséquent, il faut identifier les concepts communs des différents modèles avant de définir les règles de transformation permettant de passer d’un format à un autre. Cette thèse propose une méthodologie permettant d’atteindre ces objectifs, elle se base d’une part sur la proposition d’un méta-méta-modèle permettant d’unifier la description de la structure des modèles, i.e. le méta-modèle, et d’autre part sur le calcul de distance entre chaque élément des modèles qui permettront de déduire les règles de transformation. Cette mesure de distance reflète la distance à la fois syntaxique, écritures différentes d’un même terme, ainsi que sémantique liée à l’utilisation de synonyme. La recherche de synonyme est basée sur l’utilisation de base de connaissance, représentée sous forme d’ontologie, tel que WordNet. / The models are increasingly used both for the description of a view of a complex system or for information exchange. However, to share the information, transferring information from one model to another is an issue related to the interoperability of systems now. This problem can be approached in three ways: integrated (all identical models), unified (all models refer to a pivot model), federated (no specific rules on the models). Although standards exist, they are rarely respected rigorously. The federated approach therefore seems to be the most realistic approach. However, because of the different models, this approach is complicated. Models can have a very heterogeneous structure and different vocabulary to describe the same concept. Therefore, we must identify the common concepts of different models before defining the transformation rules for transforming from one format to another. This thesis proposes a methodology to achieve these goals. It is partly based on the proposal of a meta-meta-model (to unify the description of the model structure), i.e. the meta-model, and secondly calculating the distance between each element of models to deduce the transformation rules. This distance reflecting both syntactic distance (words occurrence) and semantic relation that related to the synonymous. Researching synonym relation is based on the use of knowledge base, represented as ontology, such as WordNet.

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.

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. / The works presented in this PhD thesis deal with the generation and implementation of test sequences for conformance test of logic controllers. Within these works, Grafcet (IEC 60848 (2002)), graphical specification language used in industry, has been selected as the specification model. Logic controllers mainly considered in these works are Programmable Logic Controllers (PLC). In order to validate the carrying out of conformance test of critical control systems, this thesis presents: - A formalization of the Grafcet specification language. Indeed, to apply usual verification and validation methods, the behavior is required to be expressed through formal models. However, in industry, the models used to describe functional specifications are chosen for their expression power and usability, but these models rarely have a formal semantics. - A study of test sequences execution and analysis of obtained verdicts when several logical inputs are changed simultaneously. Series of experimentation have permitted to quantify, for different configurations of the implantation under test, the rate of erroneous verdicts due to these simultaneous changes. - A definition of the SIC-testability criterion for an implantation. This criterion, determined on the Grafect specification defines the ability of an implementation to be tested without any erroneous verdict. Automatic generation of test sequences that minimize the risk of erroneous verdict is then studied.

There is an obstacle in the process of business model operationalization due to different perspectives between strategic- and business-view and the realizing designer’s and engineer’s view. While ideation and key patterns are designed from business-view, process designers and engineers are responsible for the implementation. This transition is complex and there are often iterations needed, although the services which are designed in different companies are often quite similar. Due to a lack of methodical assistance, cross-company scaling effects cannot be used and project efforts for realization of digital service-dominant business models remain high for each company. This article provides a concept for transforming generic service-dominant digital business models into conceptual process models including the involved resources. It covers various aspects of the business model and connects value proposition with required data, processes and resources. In this manner it can enable cross-company scaling effects for the conception of service-dominant digital business models.:1 Structured Abstract 2 Keywords 3 Author Details 4 Acknowledgements 5 Article Classification 6 Contents 6a Introduction 6b Methodological approach 6c Key insights 6d Discussion and conclusions 7 References / Ein Hindernis bei der Operationalisierung von Geschäftsmodellen sind die unterschiedlichen Perspektiven zwischen der strategischen und geschäftlichen Sichtweise und der Sichtweise der realisierenden Designer und Ingenieure. Während Geschäftsideen und Muster maßgeblich aus der Unternehmenssicht entworfen werden, sind Prozessdesigner und Ingenieure für die Umsetzung verantwortlich. Dieser Übergang ist komplex und oftmals mit vielen Iterationen verbunden, obwohl sich die entworfenen Dienstleistungen in verschiedenen Unternehmen ähneln. Aufgrund mangelnder methodischer Unterstützung können unternehmensübergreifende Skalierungseffekte nicht genutzt werden und der Projektaufwand für die Realisierung digitaler dienstleistungsdominierter Geschäftsmodelle bleibt für jedes Unternehmen hoch. Dieser Beitrag liefert ein Konzept zur Transformation von generischen dienstleistungsdominierten digitalen Geschäftsmodellen in konzeptionelle Prozessmodelle unter Einbeziehung der beteiligten Ressourcen. Es deckt verschiedene Aspekte des Geschäftsmodells ab und verbindet das Wertversprechen mit den erforderlichen Daten, Prozessen und Ressourcen. Auf diese Weise können unternehmensübergreifende Skalierungseffekte bei der Konzeption von dienstleistungsdominierten digitalen Geschäftsmodellen realisiert werden.:1 Structured Abstract 2 Keywords 3 Author Details 4 Acknowledgements 5 Article Classification 6 Contents 6a Introduction 6b Methodological approach 6c Key insights 6d Discussion and conclusions 7 References

Le génie logiciel a pour but de créer des outils logiciels qui permettent de résoudre des problèmes particuliers d’une façon facile et efficace. À cet égard, l’ingénierie dirigée par les modèles (IDM), facilite la création d’outils logiciels, en modélisant et transformant systématiquement des modèles. À cette fin, l’IDM s’appuie sur des workbenches de langage : des environnements de développement intégré (IDE) pour modéliser des langages, concevoir des modèles, les exécuter et les vérifier. Mais l’utilisation des outils est loin d’être efficace. Les activités de l’IDM typiques, telles que la création d’un langage de domaine dédié ou créer une transformation de modèles, sont des activités complexes qui exigent des opérations souvent répétitives. Par conséquent, le temps de développement augmentate inutilement. Le but de ce mémoire est de proposer une approche qui augmente la productivité des modélisateurs dans leurs activités quotidiennes en automatisant le plus possible les tâches à faire dans les outils IDM. Je propose une solution utilisant l’IDM où l’utilisateur définit un flux de travail qui peut être paramétré lors de l’exécution. Cette solution est implémentée dans un IDE pour la modélisation graphique. À l’aide de deux évaluations empiriques, je montre que la productivité des utilisateurs est augmentée et amééliorée. / Software engineering aims to create software tools that allow people to solve particular problems in an easy and efficient way. In this regard, Model-driven engineering (MDE) enables to generate software tools, by systematically modeling and transforming models. In order to do this, MDE relies on language workbenches: Integrated Development Environment (IDE) for engineering modeling languages, designing models executing them and verifying them. However, the usability of these tools is far from efficient. Common MDE activities, such as creating a domain-specific language or developing a model transformation, are nontrivial and often require repetitive tasks. This results in unnecessary risings of development time. The goal of this thesis is to increase the productivity of modelers in their daily activities by automating the tasks performed in current MDE tools. I propose an MDE-based solution where the user defines a reusable workflow that can be parameterized at run-time and executed. This solution is implemented in an IDE for graphical modeling. I also performed two empirical evaluations in which the users’ productivity is improved.

Zunehmende Vernetzung und gesteigerte Flexibilität in Planungs- und Produktionsprozessen sind die notwendigen Antworten auf die gesteigerten Anforderungen an die Industrie in Bezug auf Agilität und Einführung von Mehrwertdiensten. Dafür ist eine stärkere Digitalisierung aller Prozesse und Vernetzung mit den Informationshaushalten von Partnern notwendig. Heutige Informationssysteme sind jedoch nicht in der Lage, die Anforderungen eines solchen integrierten, verteilten Informationsraums zu erfüllen. Ein vielversprechender Kandidat ist jedoch Linked Data, das aus dem Bereich des Semantic Web stammt. Aus diesem Ansatz wurde Linked Enterprise Data entwickelt, welches die Werkzeuge und Prozesse so erweitert, dass ein für die Industrie nutzbarer und flexibler Informationsraum entsteht. Kernkonzept dabei ist, dass die Informationen aus den Spezialwerkzeugen auf eine semantische Ebene gehoben, direkt auf Datenebene verknüpft und für Abfragen sicher bereitgestellt werden. Dazu kommt die Erfüllung industrieller Anforderungen durch die Bereitstellung des Revisionierungswerkzeugs R43ples, der Integration mit OPC UA über OPCUA2LD, der Anknüpfung an industrielle Systeme (z.B. an COMOS), einer Möglichkeit zur Modelltransformation mit SPARQL sowie feingranularen Informationsabsicherung eines SPARQL-Endpunkts. / Increasing collaboration in production networks and increased flexibility in planning and production processes are responses to the increased demands on industry regarding agility and the introduction of value-added services. A solution is the digitalisation of all processes and a deeper connectivity to the information resources of partners. However, today’s information systems are not able to meet the requirements of such an integrated, distributed information space. A promising candidate is Linked Data, which comes from the Semantic Web area. Based on this approach, Linked Enterprise Data was developed, which expands the existing tools and processes. Thus, an information space can be created that is usable and flexible for the industry. The core idea is to raise information from legacy tools to a semantic level, link them directly on the data level even across organizational boundaries, and make them securely available for queries. This includes the fulfillment of industrial requirements by the provision of the revision tool R43ples, the integration with OPC UA via OPCUA2LD, the connection to industrial systems (for example to COMOS), a possibility for model transformation with SPARQL as well as fine granular information protection of a SPARQL endpoint.