L'ingénierie des systèmes complexes et systèmes de systèmes conduit souvent à des activités de modélisation (MA) complexes. Les problèmes soulevés par les MA sont notamment : comprendre le contexte dans lequel elles sont exécutées, comprendre l'impact sur les cycles de vie des modèles qu'elles produisent, et finalement trouver une approche pour les maîtriser. L'objectif principal de cette thèse est d'élaborer une approche formelle pour adresser ce problème. Dans cette thèse, après avoir étudié les travaux connexes en ingénierie système et plus spécifiquement ceux qui portent sur la co-ingénierie du système à faire (le produit) et du système pour faire (le projet), nous développons une méthodologie nommée MODEF pour traiter ce problème. MODEF consiste en: (1) Caractériser les MA comme un système et plus généralement une fédération de systèmes. (2) Construire de manière itérative une architecture de ce système via la modélisation du contenu conceptuel des modèles produits par MA et leur cycle de vie, les tâches réalisées au sein des MA et leurs effets sur ces cycles de vie. (3) Spécifier les attentes sur ces cycles de vie. (4) Analyser les modèles (des MA) par rapport à ces attentes (et éventuellement les contraintes sur les tâches) pour vérifier jusqu'à quel point elles sont atteignables via la synthèse des points (ou états) acceptables. D'un point de vue pratique, l'exploitation des résultats de l'analyse permet de contrôler le déroulement des tâches de modélisation à partir de la mise en évidence de leur impact sur les modèles qu'elles produisent. En effet, cette exploitation fournit des données pertinentes sur la façon dont les MA se déroulent et se dérouleraient de bout en bout. A partir de ces informations, il est possible de prendre des mesures préventives ou correctives. Nous illustrons cela à l'aide de deux cas d'étude (le fonctionnement d'un supermarché et la modélisation de la couverture fonctionnelle d'un système). D'un point de vue théorique, les sémantiques formelles des modèles des MA et le formalisme des attentes sont d'abord données. Ensuite, les algorithmes d'analyse et d'exploitation sont présentés. Cette approche est brièvement comparée avec des approches de vérification des modèles et de synthèse de systèmes. Enfin, deux facilitateurs de la mise en œuvre de MODEF sont présentés. Le premier est une implémentation modulaire des blocs de base de MODEF. Le second est une architecture fédérée (FA) des modèles visant à faciliter la réutilisation des modèles formels en pratique. La formalisation de FA est faite dans le cadre de la théorie des catégories. De ce fait, afin de construire un lien entre abstraction et implémentation, des structures de données et algorithmes de base sont proposés pour utiliser FA en pratique. Différentes perspectives sur les composantes de MODEF concluent ce travail. / The engineering of complex systems and systems of systems often leads to complex modelling activities (MA). Some challenges exhibited by MA are: understanding the context where they are carried out and their impacts on the lifecycles of models they produce, and ultimately providing a support for mastering them. How to address these challenges with a formal approach is the central challenge of this thesis. In this thesis, after discussing the related works from systems engineering in general and the co-engineering of the system to be made (product) and the system for make (project) systems specifically, we position and develop a methodology named MODEF, that aims to master the operation of MA. MODEF consists in: (1) characterizing MA as a system (and more globally as a federation of systems) in its own right; (2) iteratively architecting this system through: the modelling of the conceptual content of the models produced by MA and their life cycles, the tasks carried out within MA and their effects on these life cycles; (3) specifying the expectations over these life cycles and; (4) analysing models (of MA) against expectations (and possibly tasks constraints) - to check how far expectations are achievable - via the synthesis of the acceptable behaviours. On a practical perspective, the exploitation of the results of the analysis allows figuring out what could happen with the modelling tasks and their impacts on the whole state of models they handle. We show on two case studies (the operation of a supermarket and the modelling of the functional coverage of a system) how this exploitation provides insightful data on how the system is end-to-end operated and how it can behave. Based on this information, it is possible to take some preventive or corrective actions on how the MA are carried out. On the foundational perspective, the formal semantics of three kinds of involved models and the expectations formalism are first discussed. Then the analysis and exploitation algorithms are presented. Finally this approach is roughly compared with model checking and systems synthesis approaches. Last but not least, two enablers whose first objectives are to ease the implementation of MODEF are presented. The first one is a modular implementation of MODEF's buildings blocks. The second one is a federated architecture (FA) of models which aims to ease working with formal models in practice. Despite the fact that FA is formalised within the abstract framework of category theory, an attempt to bridge the gap between abstraction and implementation is sketched via some basic data structures and base algorithms. Several perspectives related to the different components of MODEF conclude this work.

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.

L’objet de la thèse est la modélisation de systèmes hétérogènes intégrant différents domaines de la physique et à signaux mixtes, numériques et analogiques (AMS). Une étude approfondie de différentes techniques d’extraction et de calibration de modèles comportementaux de composants analogiques à différents niveaux d’abstraction et de précision est présentée. Cette étude a mis en lumière trois approches principales qui ont été validées par la modélisation de plusieurs applications issues de divers domaines: un amplificateur faible bruit (LNA), un capteur chimique basé sur des ondes acoustiques de surface (SAW), le développement à plusieurs niveaux d’abstraction d’un capteur CMOS vidéo, et son intégration dans une plateforme industrielle. Les outils développés sont basés sur les extensions AMS du standard IEEE 1666 SystemC mais les techniques proposées sont facilement transposables à d’autres langages tels que VHDL-AMS ou Verilog-AMS utilisés en conception de dispositifs mixtes. / The thesis objective is the modeling of heterogeneous systems. Such systems integrate different physical domains (mechanical, chemical, optical or magnetic) therefore integrate analog and mixed- signal (AMS) parts. The aim is to provide a methodology based on high-level modeling for assisting both the design and the verification of AMS systems. A study on different techniques for extracting behavioral models of analog devices at different abstraction levels and computational weights is presented. Three approaches are identified and regrouped in three techniques. These techniques have been validated through the virtual prototyping of different applications issued from different domains: a low noise amplifier (LNA), a surface acoustic wave-based (SAW) chemical sensor, a CMOS video sensor with models developed at different abstraction levels and their integration within an industrial platform. The flows developed are based on the AMS extensions of the SystemC (IEEE 1666) standard but the methodologies can be implemented using other Analog Hardware Description Languages (VHDL-AMS, Verilog-AMS) typically used for mixed-signal microelectronics design.

Le but essentiel de la thèse est de développer une ontologie juridique bien fondée pour l'utiliser dans le raisonnement à base des règles. Pour cela, une approche middle-out, collaborative et modulaire est proposée ou des ontologies fondationnelles et core ont été réutilisées pour simplifier le développement de l'ontologie. L’ontologie résultante est adoptée dans une approche homogène a base des ontologies pour formaliser la liste des règles juridiques du code pénal en utilisant le langage logique SWRL. / This thesis analyses the problem of building well-founded domain ontologies for reasoning and decision support purposes. Specifically, it discusses the building of legal ontologies for rule-based reasoning. In fact, building well-founded legal domain ontologies is considered as a difficult and complex process due to the complexity of the legal domain and the lack of methodologies. For this purpose, a novel middle-out approach called MIROCL is proposed. MIROCL tends to enhance the building process of well-founded domain ontologies by incorporating several support processes such as reuse, modularization, integration and learning. MIROCL is a novel modular middle-out approach for building well-founded domain ontologies. By applying the modularization process, a multi-layered modular architecture of the ontology is outlined. Thus, the intended ontology will be composed of four modules located at different abstraction levels. These modules are, from the most abstract to the most specific, UOM(Upper Ontology Module), COM(Core Ontology Module), DOM(Domain Ontology Module) and DSOM(Domain-Specific Ontology Module). The middle-out strategy is composed of two complementary strategies: top-down and bottom-up. The top-down tends to apply ODCM (Ontology-Driven Conceptual Modeling) and ontology reuse starting from the most abstract categories for building UOM and COM. Meanwhile, the bottom-up starts from textual resources, by applying ontology learning process, in order to extract the most specific categories for building DOM and DSOM. After building the different modules, an integration process is performed for composing the whole ontology. The MIROCL approach is applied in the criminal domain for modeling legal norms. A well-founded legal domain ontology called CriMOnto (Criminal Modular Ontology) is obtained. Therefore, CriMOnto has been used for modeling the procedural aspect of the legal norms by the integration with a logic rule language (SWRL). Finally, an hybrid approach is applied for building a rule-based system called CORBS. This system is grounded on CriMOnto and the set of formalized rules.