La conception des systèmes de contrôle-commande souffre souvent des problèmes de communication et d’interprétation des spécifications entre les différents intervenants provenant souvent de domaines techniques très variés. Afin de cadrer la conception de ces systèmes, plusieurs démarches ont été proposées dans la littérature. Parmi elles, la démarche dite mixte (ascendante/descendante), qui voit la conception réalisée en deux phases. Dans la première phase (ascendante), un modèle du système est défini à partir d’un ensemble de composants standardisés. Ce modèle subit, dans la deuxième phase (descendante), plusieurs raffinages et transformations pour obtenir des modèles plus concrets (codes,applicatifs, etc.). Afin de garantir la qualité des systèmes conçus par cette démarche, nous proposons dans cette thèse, deux approches de vérification formelle basées sur le Model-Checking. La première approche porte sur la vérification des composants standardisés et permet la vérification d’une chaîne de contrôle-commande élémentaire complète. La deuxième approche consiste en la vérification des modèles d’architecture (P&ID) utilisés pour la génération des programmes de contrôle-commande. Cette dernière est basée sur la définition d’un style architectural en Alloy pour la norme ANSI/ISA-5.1. Pour supporter les deux approches, deux flots de vérification formelle semi-automatisés basés sur les concepts de l’IDM ont été proposés. L’intégration des méthodes formelles dans un contexte industriel est facilitée, ainsi, par la génération automatique des modèles formels à partir des modèles de conception maîtrisés par les concepteurs métiers. Nos deux approches ont été validées sur un cas industriel concret concernant un système de gestion de fluide embarqué dans un navire. / The design of control-command systems often suffers from problems of communication and interpretation of specifications between the various designers, frequently coming from a wide range of technical fields. In order to address the design of these systems, several methods have been proposed in the literature. Among them, the so-called mixed method (bottom-up/top-down), which sees the design realized in two steps. In the first step (bottom-up), a model of the system is defined from a set of standardized components. This model undergoes, in the second (top-down) step, several refinements and transformations to obtain more concrete models (codes, applications, etc.). To guarantee the quality of the systems designed according to this method, we propose two formal verification approaches,based on Model-Checking, in this thesis. The first approach concerns the verification of standardized components and allows the verification of a complete elementary control-command chain. The second one consists in verifying the model of architecture (P&ID) used for the generation of control programs.The latter is based on the definition of an architectural style in Alloy for the ANSI/ISA-5.1 standard. To support both approaches, two formal semi-automated verification flows based on Model-Driven Engineering have been proposed. This integration of formal methods in an industrial context is facilitated by the automatic generation of formal models from design models carried out by business designers. Our two approaches have been validated on a concrete industrial case of a fluid management system embedded in a ship.

L'automatisation de la génération des artefacts textuels à partir des modèles est une étape critique dans l'Ingénierie Dirigée par les Modèles (IDM). C'est une transformation de modèles utile pour générer le code source, sérialiser les modèles dans de stockages persistents, générer les rapports ou encore la documentation. Parmi les différents paradigmes de transformation de modèle-au-texte, la génération de code basée sur les templates (TBCG) est la plus utilisée en IDM. La TBCG est une technique de génération qui produit du code à partir des spécifications de haut niveau appelées templates. Compte tenu de la diversité des outils et des approches, il est nécessaire de classifier et de comparer les techniques de TBCG existantes afin d'apporter un soutien approprié aux développeurs. L'objectif de ce mémoire est de mieux comprendre les caractéristiques des techniques de TBCG, identifier les tendances dans la recherche, et éxaminer l'importance du rôle de l'IDM par rapport à cette approche. J'évalue également l'expressivité, la performance et la mise à l'échelle des outils associés selon une série de modèles. Je propose une étude systématique de cartographie de la littérature qui décrit une intéressante vue d'ensemble de la TBCG et une étude comparitive des outils de la TBCG pour mieux guider les dévloppeurs dans leur choix. Cette étude montre que les outils basés sur les modèles offrent plus d'expressivité tandis que les outils basés sur le code sont les plus performants. Enfin, Xtend2 offre le meilleur compromis entre l'expressivité et la performance. / A critical step in model-driven engineering (MDE) is the automatic synthesis of a textual artifact from models. This is a very useful model transformation to generate application code, to serialize the model in persistent storage, generate documentation or reports. Among the various model-to-text transformation paradigms, Template-Based Code Generation (TBCG) is the most popular in MDE. TBCG is a synthesis technique that produces code from high-level specifications, called templates. It is a popular technique in MDE given that they both emphasize abstraction and automation. Given the diversity of tools and approaches, it is necessary to classify and compare existing TBCG techniques to provide appropriate support to developers. The goal of this thesis is to better understand the characteristics of TBCG techniques, identify research trends, and assess the importance of the role of MDE in this code synthesis approach. We also evaluate the expressiveness, performance and scalability of the associated tools based on a range of models that implement critical patterns. To this end, we conduct a systematic mapping study of the literature that paints an interesting overview of TBCG and a comparative study on TBCG tools to better guide developers in their choices. This study shows that model-based tools offer more expressiveness whereas code-based tools performed much faster. Xtend2 offers the best compromise between the expressiveness and the performance.

Les Revues Systématiques (RS) offrent une méthode rigoureuse pour identifier et analyser les résultats dans la littérature relatifs à un sujet d'intérêt particulier. La réalisation d'une RS est connue pour être une tâche demandant beaucoup de temps et de travail qui nécessite un protocole bien documenté avec plusieurs itérations. Il suit un processus systématique pour atteindre des résultats reproductibles, objectifs et complets. Les outils qui permettent d'automatiser certaines tâches du processus sont d'une grande valeur pour les chercheurs. Cependant, d'importantes fonctionnalités liées à la réalisation de RS de manière collaborative et itérative font encore défaut dans les outils existants. Dans ce mémoire, nous présentons ReLiS, un outil pour installer et configurer automatiquement des projets RS à réaliser de manière collaborative et itérative en ligne. Le développement de ReLiS suit une approche de développement basée sur les modèles. Il dispose d'un éditeur de modèle spécifique au domaine adapté aux chercheurs qui réalisent des RS et d'une architecture qui permet l'installation progressive et la (re)configuration de plusieurs projets SR en cours de réalisation. / Systematic Reviews (SR) provide a rigorous method to find and analyze the literature evidence relating to a particular topic of interest. Conducting SR is known to be an effort intensive and time-consuming endeavor that requires a properly documented protocol and several iterations to setup right. It follows a systematic process to achieve repeatable, unbiased and complete outcomes. Tools that help automate some tasks of the process are of tremendous value for researchers. However, important features related the conduction of SR in a collaborative and iterative way are still lacking in existing tools. In this thesis we present ReLiS, a tool to automatically install and configure SR projects to conduct them collaboratively and iteratively on the cloud. ReLiS is engineered following a model-driven development approach. It features a domain-specific modeling editor tailored for researchers who perform SR and an architecture that enables on-the-fly installation and (re)configuration of multiple concurrently running SR projects.

Abstract There is a broad consensus in the software engineering (SE) research community that understanding system desiderata and design creativity is critical for the success of software projects. This has motivated a plethora of research in SE to improve requirements engineering (RE) processes. However, little research has investigated the relationship between the way desiderata are presented (i.e., framed) and creative design performance. This dissertation, therefore, examines the effects of more formal presentations of desiderata on design creativity. The research was conducted in three phases. The first consisted of summarizing the available literature on cognitive biases in SE to build a comprehensive body of knowledge, understand the current state of research, and identify the relevant literature to position and delineate subsequent investigations involving the framing effect and fixation. This research phase also investigated how creativity is conceptualized (i.e., understood, assessed and improved) in SE by exploring the perceptual differences and similarities between SE researchers and practitioners. In the second phase, two controlled experiments were conducted to investigate the impact of framing desiderata first as requirements (in general) and then as prioritized requirements on design creativity (i.e., the originality and practicality of a design). The third phase involved a protocol study to explore the underlying cognitive mechanisms that may explain why framing desiderata as formal requirements affects creativity. The empirical evidence from the second and third phases was interpreted together to propose a theoretical framework that explains the effect of specification formality on design creativity. While the results of the experiments show that specification formality is negatively related to design creativity (i.e., desiderata framed as requirements or prioritized requirements result in designs that are less creative), the findings from the protocol study indicate that the negative relationship between specification formality and design creativity is mediated by fixation (i.e., more formal presentation of desiderata induces fixation and hinders critical thinking). Overall, the results of this dissertation suggest that more formal and structured presentations of desiderata cause requirements fixation—the tendency to attribute undue confidence and importance to desiderata presented as formal requirements statements—that affects design creativity, and thus undermines software engineering success. / Tiivistelmä Ohjelmistotuotannon tutkijoiden keskuudessa on laaja yksimielisyys järjestelmän tarpeiden ja suunnittelun luovuuden ymmärtämisen kriittisyydestä ohjelmistoprojektien menestyksessä. Tämä on motivoinut monia ohjelmistotuotannon vaatimusmäärittelyprosessien parantamiseen liittyviä tutkimuksia. Harvassa on tarkasteltu tarpeiden esitystavan (eli muotoilun) ja luovan suunnittelun lopputuloksen välistä yhteyttä. Tässä väitöskirjassa tarkastellaan tarpeiden muodollisempien esitystapojen vaikutuksia suunnittelun luovuuteen. Tutkimus oli kolmivaiheinen. Ensin referoitiin ohjelmistotuotannossa kognitiivisiin harhoihin liittyvä kirjallisuus kartoittamaan nykytutkimuksen tila ja merkityksellinen kirjallisuus myöhempien, kehysvaikutuksen ja fiksaation sisältävien tutkimusten sijoittamiseen ja rajaamiseen. Lisäksi tarkasteltiin luovuuden käsitteellistämistä (eli ymmärrettävyyttä, arviointia ja parantamista) tutkimalla katsannollisia eroja ja yhtäläisyyksiä tutkijoiden ja ammattilaisten välillä. Toisessa vaiheessa tehtiin kaksi kontrolloitua koetta tarpeiden muotoilun vaikutuksien tutkimiseksi, ensin vaatimuksina (yleisesti) ja sitten tärkeysjärjestykseen laitettuina vaatimuksina suhteessa suunnittelun luovuuteen (eli omaperäisyyteen ja käytännöllisyyteen). Lopuksi, protokollatutkimuksella selvitettiin taustalla olevia kognitiivisia mekanismeja selittämään syitä muodollisina vaatimuksina esitettyjen tarpeiden vaikutuksista luovuuteen. Toisesta ja kolmannesta vaiheesta saatujen empiiristen aineistojen tulkittiin yhdessä muodostavan teoreettisen viitekehyksen, joka selittää määrittelyn muodollisuuden vaikutusta suunnittelun luovuuteen. Vaikka kokeiden tulokset osoittavat määrittelyjen muodollisuuden vaikuttavan negatiivisesti suunnittelun luovuuteen (eli tarpeiden muotoilu vaatimuksina tai priorisoituina vaatimuksina vähentää suunnitelmien luovuutta), protokollatutkimuksen tulokset viittaavat fiksaation vaikuttavan negatiiviseen yhteyteen määrittelyjen muodollisuuden ja suunnittelun luovuuden välillä (eli tarpeiden muodollisempi esitystapa aiheuttaa fiksaatiota ja vaikeuttaa kriittistä ajattelua). Kaiken kaikkiaan, väitöskirjan tulokset esittävät muodollisempien ja strukturoidumpien tarpeiden esitystapojen aiheuttavan vaatimusten fiksaatiota, taipumusta pitää luottamusta ja tärkeyttä tarpeiden muodollisten vaatimusten ilmaisun ansioina, joka vaikuttaa suunnittelun luovuuteen heikentäen ohjelmistotuotannon menestymisen mahdollisuutta.

Abstract Background: Confirmation bias is the tendency to search for evidence that confirms a person’s preconceptions. Confirmation bias among software testers is their tendency to validate the correct functioning of the program rather than testing it to reveal errors. Psychology literature suggests that time pressure may promote confirmation bias because time pressure impedes analytical processing of the task at hand. Time pressure is perceived negatively for its effects in software engineering (SE), therefore, its effect on confirmation bias may exacerbate software quality. Objective: We aim to examine confirmation bias among software testers. Additionally, we examine the effect of time pressure on confirmation bias and how time pressure affects the testers’ perception of the performance. We also question what other antecedents to confirmation bias exist in software testing and how they lead to it. Method: We first examined the state of the art research on cognitive biases in SE using systematic mapping. Then, we empirically examined the feasibility of using students in further experiments. An experiment with 42 students (novice professionals) investigated the manifestation of confirmation bias and whether time pressure promotes it. Another experiment with 87 novice professionals examined the perception of the performance of software testers under time pressure. A grounded theory study based on the interview-data of 12 practitioners explored other antecedents to confirmation bias in software testing and how they lead to it. Results: Time pressure emerged as a major antecedent to confirmation bias in the grounded theory. Testers prefer to validate the correct functioning of the program under time pressure. However, time pressure could not significantly promote confirmation bias among testers. Software testers significantly manifest confirmation bias irrespective of time pressure. The perception of performance is also sustained irrespective of time pressure. Conclusion: Testers should develop self-awareness of confirmation bias and improve their perception of performance to improve their actual testing. In the industry, automated testing may alleviate confirmation bias due to time pressure by rapidly executing the test suites. / Tiivistelmä Tausta: Vahvistusharha tarkoittaa taipumusta hakea ennakko-odotuksia vahvistavaa todistusaineistoa. Ohjelmistotestaajien vahvistusharha tarkoittaa taipumusta varmistaa ohjelmiston oikea toiminta mieluummin kuin hakea siitä virheitä. Psykologinen tutkimus esittää, että aikataulupaine voi lisätä vahvistusharhaa heikentämällä työn analyyttista tarkastelua. Aikataulupainetta pidetään ohjelmistotekniikan soveltamiseen kielteisesti vaikuttavana asiana, minkä johdosta sen vaikutus vahvistusharhaan voi heikentää ohjelmiston laatua. Tavoite: Tarkastelimme ohjelmistotestaajien vahvistusharhaa tutkimalla aikataulupaineen vaikutusta vahvistusharhaan ja testaajien käsitykseen testauksen tehokkuudesta. Lisäksi kysymme, mitkä muut tekijät johtavat ohjelmistotestauksen vahvistusharhaan, ja millä tavoin. Menetelmä: Ensiksi tarkastelimme ohjelmistotekniikan kognitiivisten harhojen viimeisintä tutkimusta systemaattista kirjallisuuskartoituksella. Sitten tutkimme kokeellisesti, miten yliopisto-opiskelijat soveltuvat käytettäväksi tutkimusjoukkona vahvistusharhan kokeellisessa tutkimuksessa. Kokeellinen tutkimus, johon osallistui 42 opiskelijaa (aloittelevaa ammattilaista), tarkasteli vahvistusharhan lisääntymistä aikataulupaineen vaikutuksesta. Toinen kokeellinen tutkimus, johon osallistui 87 aloittelevaa ammattilaista, tarkasteli ohjelmistotestaajien käsitystä testauksen tehokkuudesta aikataulupaineen alla. Kahdeltatoista ammattilaiselta haastattelemalla kerätystä tutkimusaineistosta tarkasteltiin ankkuroidun teorian menetelmällä muiden mahdollisten tekijöiden vaikutusta vahvistusharhaan. Tulokset: Ankkuroidussa teoriassa aikataulupaine osoittautui merkittäväksi vahvistusharhan tekijäksi. Ammattimaiset ohjelmistotestaajat haluavat mieluummin validoida ohjelmiston oikean toiminnan aikataulupaineessa. Toisessa kokeellisessa tutkimuksessa aikataulupaine ei kuitenkaan lisännyt merkittävästi testaajien vahvistusharhaa, vaan testaajien vahvistusharha ilmeni merkittävästi aikataulupaineista riippumatta. Myös käsitys työn tehokkuudesta säilyi riippumatta aikataulupaineesta. Johtopäätös: Ohjelmistotestaajien on syytä kehittää tietoisuuttaan vahvistusharhasta ja parantaa käsitystään työn tehokkuudesta parantaakseen testaustyötä. Teollisuudessa automaattinen testaus voi lieventää aikataulupaineen aiheuttamaa vahvistusharhaa nopeuttamalla testisarjoja.

[ES] La relevancia de la opinión de los ciudadanos ha aumentado en la última década. Hoy, muchas administraciones gubernamentales han establecido procesos de participación pública como uno más de los pilares necesarios para tomar una decisión sobre varios aspectos críticos de la gobernanza. Las iniciativas de participación electrónica facilitan a los ciudadanos el acceso a dichos procesos. En la actualidad, no existe una definición de campo clara y aceptada debido a la gran diversidad de propuestas teóricas y la naturaleza interdisciplinaria de las iniciativas. Se han propuesto varios marcos y aplicaciones de participación electrónica desarrollados ad-hoc para responder a una iniciativa específica. Sin embargo, todavía no se ha desarrollado una propuesta metodológica que cubra de forma integral todo el proceso de e-Participación y que, además, esté soportado por una herramienta software. Esta tesis revisa la literatura actual en el campo de la e-Participación mediante un mapeo sistemático del trabajo de investigación junto con algunas propuestas anteriores relevantes en el área, con el ánimo de proporcionar una guía conceptual de los componentes de la e-Participación. Esta revisión analiza los hallazgos y agrupa los resultados con el fin de estructurar un marco conceptual de e-Participación al que denominamos ePfw, un marco para ayudar a la definición e implementación de procesos e-Participación. ePfw modela todos los componentes, etapas, actividades y flujos de información que ocurren en un proceso de e-Participación. ePfw incorpora un metamodelo que muestra una perspectiva estructural en la que se especifican las propiedades de las entidades que participan en los procesos de e-Participación. Además, se presenta una evaluación de la completitud y funcionalidad de ePfwTool, una herramienta de soporte para el marco ePfw, la cual ha sido evaluada por usuarios expertos en e-Participación, mostrando los resultados obtenidos. Por otra parte, y dado que es necesario crear un entorno confiable para que los ciudadanos elijan participar en los procesos de e-Participación, esta tesis analiza los factores que influyen directamente en la confianza en las iniciativas de e-Participación a través de una investigación empírica. El estudio se realiza en los ciudadanos de la ciudad de Valencia (España) y analiza los factores predominantes que influyen en el procedimiento, la tecnología y el riesgo percibido o beneficios de la e-Participación electrónica. Los resultados obtenidos se exponen a través de modelos creados y sintetizados con la herramienta SmartPLS. Finalmente, se ha enriquecido marco ePfw con la incorporación de los factores de confianza analizados. / [CA] La rellevància de l'opinió dels ciutadans ha augmentat en l'última dècada. Avui, moltes administracions governamentals han establit processos de partici-pació pública com un més dels pilars necessaris per prendre una decisió sobre diversos aspectes crítics de la governança. Les iniciatives de participació elec-trònica faciliten als ciutadans l'accés a aquests processos. En l'actualitat, no existeix una definició de camp clara i acceptada causa de la gran diversitat de propostes teòriques i la naturalesa interdisciplinària de les iniciatives. S'han proposat diversos marcs i aplicacions de participació electrònica desenvolupats ad hoc per respondre a una iniciativa específica. No obstant això, encara no s'ha desenvolupat una proposta metodològica que cobrisca de forma integral tot el procés d'una d'e-Participació i que, a més, estigui suportat per una eina. Aquesta tesi revisa la literatura actual en el camp de la e-Participació mitjançant un mapatge sistemàtic de la feina d'investigació juntament amb algunes propostes anteriors rellevants en l'àrea, amb l'ànim de proporcionar una guia conceptual dels components de la e-Participació. Aquesta revisió analitza les troballes i agrupa els resultats que permeten estructurar un marc conceptual de e-Participació al qual denominem ePfw, un marc per ajudar a la definició i im-plementació de processos e-Participació. ePfw modela tots els components, etapes, activitats i fluxos d'informació que tenen lloc en un procés de e-Participació. ePfw incorpora un metamodel que mostra una perspectiva estructural en què s'especifiquen les propietats de les entitats que participen en els processos de e-Participació. A més, es presenta una avaluació de la completesa i funcionalitat de ePfwTool, una eina de suport per al marc ePfw, la qual ha sigut avaluada per usuaris experts en e-Participació, mostrant els resultats obtinguts. D'altra banda, i atés que és necessari crear un entorn de confiança perquè els ciutadans trien participar en els processos de e-Participació, aquesta tesi analitza els factors que influeixen directament en la confiança en les iniciatives de e-Participació a través d'una investigació empírica. L'estudi es realitza en els ciutadans de la ciutat de València (Espanya) i analitza els factors predominants que influeixen en el procediment, la tecnologia i el risc percebut o beneficis de la e-Participació. Els resultats obtinguts s'exposen a través de models creats i sintetitzats amb l'eina SmartPLS. Finalment, s'ha enriquit marc ePfw amb la incorporació dels factors de confiança analitzats. / [EN] The relevance of the opinion of citizens has increased in the last decade. Many government administrations have now introduced public participation processes as a necessary part of making decisions on critical aspects of governance. Although electronic participation initiatives provide citizens with access to these processes. Currently, there is no clear and accepted definition of the field due to the great diversity of theoretical proposals and the interdisciplinary nature of the initiatives. Various e-Participation frameworks and applications developed ad-hoc have been proposed to respond to a specific initiative. However, a methodological proposal has not yet been developed that covers the entire e-Participation process supported by a software tool. This thesis reviews the current literature in the field of e-Participation through a systematic mapping of the research work together with some previous relevant proposals for the area, with the aim of providing a conceptual guide to the components of e-Participation. This review analyzes the findings and groups the results in order to structure a conceptual framework for e-Participation which we call ePfw, a framework to assist in the definition and implementation of e-Participation processes. ePfw can model all the components, stages, activities and information flows that occur in an e-Participation process. ePfw incorporates a metamodel that shows a structural perspective in which the properties of the entities that participate in the e-Participation processes are specified. An assessment of the completeness and functionality of ePfwTool, a support tool for the ePfw framework, is also described and has been evaluated by various e-Participation experts, showing the results obtained. Given that there is a need to create a reliable environment for citizens to choose to participate in e-Participation processes, this thesis analyzes through empirical research the factors that directly influence trust in e-Participation initiatives. The study is carried out on the citizens in the city of Valencia (Spain) and analyzes the predominant factors that influence the procedure, the technology involved and the perceived risks and benefits of e-Participation. The results obtained are explained through models created and synthesized with the SmartPLS tool. Finally, the ePfw framework was improved by incorporating the trust factors analyzed. / Santamaría Philco, AA. (2020). Un marco de soporte para el ciclo de vida de la eParticipación enriquecido con gestión de confianza [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/158691