Many companies use product families in order to offer product variants that appeal to different market segments while minimizing costs. Because the market demand is generally not uniform for all possible product variants, during the design phase a decision must be made as to which variants will be offered and how many. This thesis presents a new approach to solving this problem. The product is defined in terms of performance parameters. The market demand is captured in a preference model and applied to these parameters in order to represent the total potential market. The number and placement of the product variants are optimized in order to maximize percentage of the potential market that they span. This method is applied to a family of mountain bikes and a family of flow-regulating disks used in industrial applications. These examples show that usage of this method can result in a significant increase in potential market and a significant reduction in production costs.

Užsakovams pritaikytų gaminių projektavimo procesas šiuo metu yra paplitęs mašinų gamyboje ir kitose pramonės šakose. Šio proceso metu gaminio konstrukcija keičiama atsižvelgiant į užsakovo poreikius. Tokie gaminiai yra metalo ir medžio apdirbimo staklės, liftai, eskalatoriai, kranai, sunkvežimiai ir pan. Nors pritaikytas pagal poreikius gaminys yra brangesnis už serijiniu būdu padarytus gaminius, tačiau jis žymiai pigesnis už vienetinius gaminius. Mašinų ir įrenginių konstrukcijos projektams sudaryti iš sudedamųjų dalių yra naudojami gaminio konfigūravimo metodai. Šių metodų pagrindinis trūkumas yra tas, kad papildyti gaminio konfigūravimo modelį yra sudėtinga. Kuriant naujus gaminių konstrukcijų variantus yra naudojamos tik modelyje esančios sudedamosios dalys, bet nenumatomas būdas kurti naują konstrukcijos projektą iš labiausiai panašios modelyje esančios gaminio konstrukcijos. Nepakankamai įvertinama, kad gaminio konfigūravimo modelis dažnai keičiamas ir tobulinamas. Taip pat reikalinga galimybė gaminio konfigūravimo modelyje kurti naujas sudedamąsias dalis, plečiant gaminių pasiūlą ir atsiradus naujiems užsakovų poreikiams. Šio darbo tikslas – sukurti gaminio konstrukcijos variantų sudarymo ir parinkimo metodą, kurį taikant būtų greičiau ir lengviau kuriami nauji gaminio konstrukcijos modelio variantai naudojant sudedamąsias dalis, jų savybes ir galimų ryšių tarp sudedamųjų dalių ribojimus. Siekiant tikslo, buvo sprendžiami šie uždaviniai: ištirti esamus gaminio... [toliau žr. visą tekstą] / In modern business of machine manufacturing, there is a growing tendency towards design of custom tailored products. The construction of the product usually is changed during the customization according to the requirements of the customer. The examples of such products are refrigerators, metal and wood processing machines, elevators, escalators, hoisting cranes, trucks, etc. Customizable products of this type are more expensive than mass or batch produced ones, but they are much less expensive than one-off or small batch production. The product configuration methods are used for creating construction variants. These methods contain two main phases: initially a set of all available variants of product construction are modeled, later a specific product variant is selected with respect to the customer’s criteria. This set of all product variants is further called the product configuration model. If there is no such construction variant that meets customer’s requirements in the product configuration model created in advance, then the new variant has to be designed and included into the configuration model. The aim of this work is to develop the method for defining variants of product’s construction. Using this method, new variants of product construction model should be created faster and easier, being composed from the constituent parts, their properties, and constraints defining relations of the parts. Following tasks were accomplished in this work: to analyze the existing... [to full text]

In modern business of machine manufacturing, there is a growing tendency towards design of custom tailored products. The construction of the product usually is changed during the customization according to the requirements of the customer. The examples of such products are refrigerators, metal and wood processing machines, elevators, escalators, hoisting cranes, trucks, etc. Customizable products of this type are more expensive than mass or batch produced ones, but they are much less expensive than one-off or small batch production. The product configuration methods are used for creating construction variants. These methods contain two main phases: initially a set of all available variants of product construction are modeled, later a specific product variant is selected with respect to the customer’s criteria. This set of all product variants is further called the product configuration model. If there is no such construction variant that meets customer’s requirements in the product configuration model created in advance, then the new variant has to be designed and included into the configuration model. The aim of this work is to develop the method for defining variants of product’s construction. Using this method, new variants of product construction model should be created faster and easier, being composed from the constituent parts, their properties, and constraints defining relations of the parts. Following tasks were accomplished in this work: to analyze the existing... [to full text] / Užsakovams pritaikytų gaminių projektavimo procesas šiuo metu yra paplitęs mašinų gamyboje ir kitose pramonės šakose. Šio proceso metu gaminio konstrukcija keičiama atsižvelgiant į užsakovo poreikius. Tokie gaminiai yra metalo ir medžio apdirbimo staklės, liftai, eskalatoriai, kranai, sunkvežimiai ir pan. Nors pritaikytas pagal poreikius gaminys yra brangesnis už serijiniu būdu padarytus gaminius, tačiau jis žymiai pigesnis už vienetinius gaminius. Mašinų ir įrenginių konstrukcijos projektams sudaryti iš sudedamųjų dalių yra naudojami gaminio konfigūravimo metodai. Šių metodų pagrindinis trūkumas yra tas, kad papildyti gaminio konfigūravimo modelį yra sudėtinga. Kuriant naujus gaminių konstrukcijų variantus yra naudojamos tik modelyje esančios sudedamosios dalys, bet nenumatomas būdas kurti naują konstrukcijos projektą iš labiausiai panašios modelyje esančios gaminio konstrukcijos. Nepakankamai įvertinama, kad gaminio konfigūravimo modelis dažnai keičiamas ir tobulinamas. Taip pat reikalinga galimybė gaminio konfigūravimo modelyje kurti naujas sudedamąsias dalis, plečiant gaminių pasiūlą ir atsiradus naujiems užsakovų poreikiams. Šio darbo tikslas – sukurti gaminio konstrukcijos variantų sudarymo ir parinkimo metodą, kurį taikant būtų greičiau ir lengviau kuriami nauji gaminio konstrukcijos modelio variantai naudojant sudedamąsias dalis, jų savybes ir galimų ryšių tarp sudedamųjų dalių ribojimus. Siekiant tikslo, buvo sprendžiami šie uždaviniai: ištirti esamus gaminio... [toliau žr. visą tekstą]

L'ingénierie des lignes de produits logiciels (Software Product Line Engineering-SPLE en Anglais) est une discipline qui met en œuvre des principes de réutilisation pour le développement efficace de familles de produits. Une famille de produits logiciels est un ensemble de logiciels similaires, ayant des fonctionnalités communes, mais néanmoins différents selon divers aspects; nous parlerons des différentes variantes d'un logiciel. L'utilisation d'une ligne de produit permet de développer les nouveaux produits d'une famille plus vite et d'augmenter la qualité de chacun d'eux. Ces avantages sont liés au fait que les éléments communs aux membres d'une même famille (besoin, architecture, code source, etc.) sont réutilisés et adaptés. Créer de toutes pièces une ligne de produits est une tâche difficile, coûteuse et longue. L'idée sous-jacente à ce travail est qu'une ligne de produits peut être créée par la réingénierie de logiciels similaires (de la même famille) existants, qui ont été préalablement développés de manière ad-hoc. Dans ce contexte, la contribution de cette thèse est triple. La première contribution est la proposition d'une approche pour l'identification des liens de traçabilité entre les caractéristiques (features) d'une application et les parties du code source qui les implémentent, et ce pour toutes les variantes d'une application. Ces liens sont utiles pour générer (dériver) de nouveaux logiciels par la sélection de leurs caractéristiques. L'approche proposée est principalement basée sur l'amélioration de la technique conventionnelle de recherche d'information (Information Retrieval –IR en Anglais) et des approches les plus récentes dans ce domaine. Cette amélioration est liée à deux facteurs. Le premier facteur est l'exploitation des informations liées aux éléments communs ou variables des caractéristiques et du code source des produits logiciels analysés. Le deuxième facteur concerne l'exploitation des similarités et des dépendances entre les éléments du code source. Les résultats que nous avons obtenus par expérimentation confirment l'efficacité de notre approche. Dans la deuxième contribution, nous appliquons nos résultats précédents (contribution no 1) à l'analyse d'impact (Change Impact Analysis –CIA en Anglais). Nous proposons un algorithme permettant à un gestionnaire de ligne de produit ou de produit de détecter quelles les caractéristiques (choix de configuration du logiciel) impactées par une modification du code. Cet algorithme améliore les résultats les plus récents dans ce domaine en permettant de mesurer à quel degré la réalisation d'une caractéristique est impactée par une modification. Dans la troisième contribution nous exploitons à nouveau ces liens de traçabilité (contribution No 1) pour proposer une approche permettant de satisfaire deux objectifs. Le premier concerne l'extraction de l'architecture de la ligne de produits. Nous proposons un ensemble d'algorithmes pour identifier les points de variabilité architecturale à travers l'identification des points de variabilité au niveau des caractéristiques. Le deuxième objectif concerne l'identification des liens de traçabilité entre les caractéristiques et les éléments de l'architecture de la ligne de produits. Les résultats de l'expérimentation montre que l'efficacité de notre approche dépend de l'ensemble des configurations de caractéristiques utilisé (disponibles via les variantes de produits analysés). / Software Product Line Engineering (SPLE) is a software engineering discipline providing methods to promote systematic software reuse for developing short time-to-market and quality products in a cost-efficient way. SPLE leverages what Software Product Line (SPL) members have in common and manages what varies among them. The idea behind SPLE is to builds core assets consisting of all reusable software artifacts (such as requirements, architecture, components, etc.) that can be leveraged to develop SPL's products in a prescribed way. Creating these core assets is driven by features provided by SPL products.Unfortunately, building SPL core assets from scratch is a costly task and requires a long time which leads to increasing time-to-market and up-front investment. To reduce these costs, existing similar product variants developed by ad-hoc reuse should be re-engineered to build SPLs. In this context, our thesis proposes three contributions. Firstly, we proposed an approach to recover traceability links between features and their implementing source code in a collection of product variants. This helps to understand source code of product variants and facilitate new product derivation from SPL's core assets. The proposed approach is based on Information Retrieval (IR) for recovering such traceability links. In our experimental evaluation, we showed that our approach outperforms the conventional application of IR as well as the most recent and relevant work on the subject. Secondly, we proposed an approach, based on traceability links recovered in the first contribution, to study feature-level Change Impact Analysis (CIA) for changes made to source code of features of product variants. This approach helps to conduct change management from a SPL's manager point of view. This allows him to decide which change strategy should be executed, as there is often more than one change that can solve the same problem. In our experimental evaluation, we proved the effectiveness of our approach in terms of the most used metrics on the subject. Finally, based on traceability recovered in the first contribution, we proposed an approach to contribute for building Software Product Line Architecture (SPLA) and linking its elements with features. Our focus is to identify mandatory components and variation points of components. Therefore, we proposed a set of algorithms to identify this commonality and variability across a given collection of product variants. According to the experimental evaluation, the efficiency of these algorithms mainly depends on the available product configurations.

Les lignes de produits logicielles constituent une approche permettant de construire et de maintenir une famille de produits logiciels similaires mettant en œuvre des principes de réutilisation. Ces principes favorisent la réduction de l'effort de développement et de maintenance, raccourcissent le temps de mise sur le marché et améliorent la qualité globale du logiciel. La migration de produits logiciels similaires vers une ligne de produits demande de comprendre leurs similitudes et leurs différences qui s'expriment sous forme de caractéristiques (features) offertes. Dans cette thèse, nous nous intéressons au problème de la construction d'une ligne de produits à partir du code source de ses produits et de certains artefacts complémentaires comme les diagrammes de cas d'utilisation, quand ils existent. Nous proposons des contributions sur l'une des étapes principales dans cette construction, qui consiste à extraire et à organiser un modèle de caractéristiques (feature model) dans un mode automatisé. La première contribution consiste à extraire des caractéristiques dans le code source de variantes de logiciels écrits dans le paradigme objet. Trois techniques sont mises en œuvre pour parvenir à cet objectif : l'Analyse Formelle de Concepts, l'Indexation Sémantique Latente et l'analyse des dépendances structurelles dans le code. Elles exploitent les parties communes et variables au niveau du code source. La seconde contribution s'attache à documenter une caractéristique extraite par un nom et une description. Elle exploite le code source mais également les diagrammes de cas d'utilisation, qui contiennent, en plus de l'organisation logique des fonctionnalités externes, des descriptions textuelles de ces mêmes fonctionnalités. En plus des techniques précédentes, elle s'appuie sur l'Analyse Relationnelle de Concepts afin de former des groupes d'entités d'après leurs relations. Dans la troisième contribution, nous proposons une approche visant à organiser les caractéristiques, une fois documentées, dans un modèle de caractéristiques. Ce modèle de caractéristiques est un arbre étiqueté par des opérations et muni d'expressions logiques qui met en valeur les caractéristiques obligatoires, les caractéristiques optionnelles, des groupes de caractéristiques (groupes ET, OU, OU exclusif), et des contraintes complémentaires textuelles sous forme d'implication ou d'exclusion mutuelle. Ce modèle est obtenu par analyse d'une structure obtenue par Analyse Formelle de Concepts appliquée à la description des variantes par les caractéristiques. L'approche est validée sur trois cas d'étude principaux : ArgoUML-SPL, Health complaint-SPL et Mobile media. Ces cas d'études sont déjà des lignes de produits constituées. Nous considérons plusieurs produits issus de ces lignes comme s'ils étaient des variantes de logiciels, nous appliquons notre approche, puis nous évaluons son efficacité par comparaison entre les modèles de caractéristiques extraits automatiquement et les modèles de caractéristiques initiaux (conçus par les développeurs des lignes de produits analysées). / The idea of Software Product Line (SPL) approach is to manage a family of similar software products in a reuse-based way. Reuse avoids repetitions, which helps reduce development/maintenance effort, shorten time-to-market and improve overall quality of software. To migrate from existing software product variants into SPL, one has to understand how they are similar and how they differ one from another. Companies often develop a set of software variants that share some features and differ in other ones to meet specific requirements. To exploit existing software variants and build a software product line, a feature model must be built as a first step. To do so, it is necessary to extract mandatory and optional features in addition to associate each feature with its name. Then, it is important to organize the mined and documented features into a feature model. In this context, our thesis proposes three contributions.Thus, we propose, in this dissertation as a first contribution a new approach to mine features from the object-oriented source code of a set of software variants based on Formal Concept Analysis, code dependency and Latent Semantic Indexing. The novelty of our approach is that it exploits commonality and variability across software variants, at source code level, to run Information Retrieval methods in an efficient way. The second contribution consists in documenting the mined feature implementations based on Formal Concept Analysis, Latent Semantic Indexing and Relational Concept Analysis. We propose a complementary approach, which aims to document the mined feature implementations by giving names and descriptions, based on the feature implementations and use-case diagrams of software variants. The novelty of our approach is that it exploits commonality and variability across software variants, at feature implementations and use-cases levels, to run Information Retrieval methods in an efficient way. In the third contribution, we propose an automatic approach to organize the mined documented features into a feature model. Features are organized in a tree which highlights mandatory features, optional features and feature groups (and, or, xor groups). The feature model is completed with requirement and mutual exclusion constraints. We rely on Formal Concept Analysis and software configurations to mine a unique and consistent feature model. To validate our approach, we applied it on three case studies: ArgoUML-SPL, Health complaint-SPL, Mobile media software product variants. The results of this evaluation validate the relevance and the performance of our proposal as most of the features and its constraints were correctly identified.

Modern manufacturing systems seem to be shifting from mass production to mass customisation, which means that systems must be able to manage changes in customer demands and requirements, new technology as well as environmental demands. This in turn leads to an increase in product variants that need to be assembled. To handle this issue, well designed and presented information is vital for assembly workers to perform effective and accurate assembly tasks. In this thesis the main focus has been to find factors that affect human performance in manual assembly. A literature review was made on the subject of manufacturing and usability as well as basic cognitive abilities used to utilise information, such as memory. This investigation identified applicable factors for assessing human cognitive performance within the research field of manufacturing. The thesis further investigates how some of these factors are handled in manual assembly, using case studies as well as observational studies. The results show that how material and information are presented to the assembler needs to be considered in order to have a positive effect on the assembly operation. In addition, a full factorial experimental study was conducted to investigate different ways of presenting material and information at the workstation while using mixed assembly mode with product variants. The material presentation factor involved the use of a material rack compared to using an unstructured kit as well as a structured kit and the information presentation factor involved using a text and number instruction compared to a photograph instruction. The results showed that using a kit is favourable compared to the traditional material rack, especially when using a structured kit combined with photographic instruction. Furthermore, the use of unstructured kits can lead to better productivity and reduced perceived workload, compared to a material rack. Although they are perhaps not as good as using a structured kit, they most likely bring a lower cost, such as man-hour consumption and space requirements. However, the number of components in an unstructured kit needs to be considered in order to keep it on a manageable level. As a conclusion, several scenarios were developed in order to understand how different assembly settings can be used in order to improve human performance at the assembly workstation.

Une Ligne de Produits Logiciels (LPL) supporte la gestion d’une famille de logiciels. Cette approche se caractérise par une réutilisation systématique des artefacts communs qui réduit le coût et le temps de mise sur le marché et augmente la qualité des logiciels. Cependant, une LPL exige un investissement initial coûteux. Certaines organisations qui ne peuvent pas faire face à un tel investissement, utilisent le « Clone-and-own » C&O pour construire et faire évoluer des familles de logiciels. Cependant, l'efficacité de cette pratique se dégrade proportionnellement à la croissance de la famille de produits, qui devient difficile à maintenir. Dans cette thèse, nous proposons une approche hybride qui utilise à la fois une LPL et l'approche C&O pour faire évoluer une famille de produits logiciels. Un mécanisme automatique d’identification des correspondances entre les « features » caractérisant les produits et les artéfacts logiciels, permet la migration des variantes de produits développées en C&O dans une LPL. L’originalité de ce travail est alors d’aider à la dérivation de nouveaux produits en proposant différents scenarii d’opérations C&O à effectuer pour dériver un nouveau produit à partir des features requis. Le développeur peut alors réduire ces possibilités en exprimant ses préférences (e.g. produits, artefacts) et en utilisant les estimations de coûts sur les opérations que nous proposons. Les nouveaux produits ainsi construits sont alors facilement intégrés dans la LPL. Nous avons étayé cette thèse en développant le framework SUCCEED (SUpporting Clone-and-own with Cost-EstimatEd Derivation) et l’avons appliqué à une étude de cas sur des familles de portails web. / A Software Product Line (SPL) manages commonalities and variability of a related software products family. This approach is characterized by a systematic reuse that reduces development cost and time to market and increases software quality. However, building an SPL requires an initial expensive investment. Therefore, organizations that are not able to deal with such an up-front investment, tend to develop a family of software products using simple and intuitive practices. Clone-and-own (C&O) is an approach adopted widely by software developers to construct new product variants from existing ones. However, the efficiency of this practice degrades proportionally to the growth of the family of products in concern, that becomes difficult to manage. In this dissertation, we propose a hybrid approach that utilizes both SPL and C&O to develop and evolve a family of software products. An automatic mechanism of identification of the correspondences between the features of the products and the software artifacts, allows the migration of the product variants developed in C&O in an SPL The originality of this work is then to help the derivation of new products by proposing different scenarios of C&O operations to be performed to derive a new product from the required features. The developer can then reduce these possibilities by expressing her preferences (e.g. products, artifacts) and using the proposed cost estimations on the operations. We realized our approach by developing SUCCEED, a framework for SUpporting Clone-and-own with Cost-EstimatEd Derivation. We validate our works on a case study of families of web portals.