La validation des systèmes critiques réalistes nécessite d'être capable de modéliser et de vérifier formellement des données complexes, du parallélisme asynchrone, et du temps-réel simultanément. Des langages de haut-niveau, comme ceux qui héritent des fondations théoriques des algèbres de processus, ont une syntaxe concise et une grande expressivité pour représenter ces aspects. Cependant, ils disposent de peu d'outils logiciels permettant d'appliquer des algorithmes efficaces du model-checking. Néanmoins, de tels outils existent pour des modèles graphiques, de niveau plus bas, tels que les automates temporisés (par exemple Uppaal) et les réseaux de Petri temporisés (par exemple Tina). Les modèles intermédiaires sont un moyen pour combler le fossé qui sépare les langages des modèles graphiques. Par exemple, NTIF (New Technology Intermediate Format) a été proposé pour représenter des processus séquentiels non-temporisés qui manipulent des données complexes. Dans cette thèse, nous proposons un nouveau modèle nommé ATLANTIF, qui enrichit NTIF de constructions temps-réel et de compositions parallèles de processus séquentiels. Leur synchronisation est exprimée d'une manière simple et intuitive par la nouvelle notion de synchroniseur. Nous montrons qu'ATLANTIF est capable d'exprimer les constructions principales des langages de haut niveau. Nous présentons aussi des traducteurs d'ATLANTIF vers des automates temporisés (pour la vérification avec Uppaal) et vers des réseaux de Petri temporisés (pour la vérification avec Tina). Ainsi, ATLANTIF étend la classe des systèmes qui peuvent en pratique être vérifiés formellement, ce que nous illustrons par un exemple.

<p>The unchangeable need of securing and locating parts during different manufacturing processes turned the fixtures to key elements in many part production industries. The iterations between design engineers and manufacturing planners because of late collision detection of the part/fixtures with robots cost a lot of time and money. The lead-time can be reduced by developing tools and/or methods for early verification of the fixtures during the simultaneous engineering phase. Different aspects of fixture designing, modeling and simulating is investigated as a base step to recognize the best practice work to do fixture planning in Process Simulate integrated PLM environment. The aim of the project is to use Process Simulate to design and validate modular fixtures at the same time and in a single environment. It also aims to investigate the possibility of adding kinematics, sensors, and actuating signals to the fixtures and utilize them to model the fixture behavior in a larger simulation study. The project narrows down its focus on the fixtures designed for robotic applications specifically in Automotive Body in White lines without losing generality. The document type stated at the title page and in the header of this page is master thesis work.</p>

The unchangeable need of securing and locating parts during different manufacturing processes turned the fixtures to key elements in many part production industries. The iterations between design engineers and manufacturing planners because of late collision detection of the part/fixtures with robots cost a lot of time and money. The lead-time can be reduced by developing tools and/or methods for early verification of the fixtures during the simultaneous engineering phase. Different aspects of fixture designing, modeling and simulating is investigated as a base step to recognize the best practice work to do fixture planning in Process Simulate integrated PLM environment. The aim of the project is to use Process Simulate to design and validate modular fixtures at the same time and in a single environment. It also aims to investigate the possibility of adding kinematics, sensors, and actuating signals to the fixtures and utilize them to model the fixture behavior in a larger simulation study. The project narrows down its focus on the fixtures designed for robotic applications specifically in Automotive Body in White lines without losing generality. The document type stated at the title page and in the header of this page is master thesis work.

CE MEMOIRE EST COMPOSE DE TROIS CHAPITRES. LE PREMIER POSE LE PROBLEME DE LA SPECIFICATION DES SYSTEMES DE COMMANDE COMPLEXES FORMES D'UN ENSEMBLE D'AUTOMATISMES COMMUNICANTS. APRES AVOIR INTRODUIT LES RESEAUX DE PETRI EN TANT QU'OUTIL FORMEL POUR LA SPECIFICATION, IL EST MONTRE QUE CET OUTIL N'EST PAS CONTRADICTOIRE AVEC UNE APPROCHE STRUCTUREE. QUELQUES REGLES DE STRUCTURATION SONT PROPOSEES. CETTE DEMARCHE EST ILLUSTREE PAR UN EXEMPLE CONCRET. LE SECOND CHAPITRE MONTRE COMMENT UNE SPECIFICATION STRUCTUREE PEUT ETRE VALIDEE. LE TROISIEME CHAPITRE PROPOSE UN LANGAGE DE SPECIFICATION ADAPTE A LA DESCRIPTION STRUCTUREE D'AUTOMATISMES INTERCONNECTES. CE LANGAGE EST FONDE SUR L'UTILISATION DES RESEAUX DE PETRI. UN LOGICIEL D'ANALYSE SYNTAXIQUE ET SEMANTIQUE A ETE DEVELOPPE SUR MICROCALCULATEUR EN LANGAGE PASCAL. CE LOGICIEL TRADUIT LA SPECIFICATION EN TABLES ET EST CONCU DE FACON A PERMETTRE LE TELECHARGEMENT D'AUTOMATES PROGRAMMABLES SPECIALISES

A partir d'une réflexion conceptuelle et méthodologique pour un réel couplage des automates cellulaires et des modèles multi-agents, le modèle de simulation VisualSimores a été conçu pour répondre, en partie, aux problématiques de simulation de la mobilité résidentielle en milieu urbain. L'intérêt majeur de cette approche réside dans la mise en exergue, dans une perspective d'aide à la décision en aménagement et urbanisme, des rapports qu'entretiennent entre eux, deux phénomènes séparément observables : la mobilité résidentielle des ménages d'une part et les changements urbains d'autre part. La difficulté de l'exercice apparaît immédiatement : il s'agit de cerner les liens qui, à certains types de ménages font correspondre des catégories de logements et vise versa. Plus largement, il s'agit d'identifier les logiques selon lesquelles les ménages expriment et concrétisent leur choix résidentiels. Dans cette perspective, et en raison de la nature complexe du système urbain, la combinaison d'un modèle d'automates cellulaires contraint par un modèle bayésien du comportement des ménages et le paradigme multi agents se révèle plus appropriée.

Les systèmes informatiques jouent un rôle essentiel dans la vie actuelle, et leurs erreurs peuvent avoir des conséquences dramatiques. Il existe des méthodes formelles permettant d'assurer qu'un système informatique est fiable. La méthode formelle utilisée dans cette thèse est appelée complétion d'automates d'arbres et permet d'analyser les systèmes à nombre d'états infini. Dans cette représentation, les états du système sont représentés par des termes et les ensembles d'états par des automates d'arbres. L'ensemble des comportements possibles d'un système est calculé grâce à l'application successive d'un système de réécriture modélisant le comportement du système vérifié. On garantit la fiabilité d'un système en vérifiant qu'un comportement interdit n'est pas présent dans l'ensemble des états accessibles. Mais cet ensemble n'est pas toujours calculable, et nous devons alors calculer une sur-approximation calculable de cet ensemble. Mais cette approximation peut s'avérer trop grossière et reconnaître de faux contre-exemples. La première contribution de cette thèse consiste alors à caractériser, par des formules logiques et de manière automatique, ce qu'est une "bonne" sur-approximation : une approximation représentant un sur-ensemble des configurations accessibles, et qui soit suffisamment précise pour ne pas reconnaître de faux contre-exemples. Résoudre ces formules conduit alors automatiquement à une sur-approximation concluante si elle existe, sans avoir recours à aucun paramétrage manuel. Le second problème de la complétion d'automates d'arbres est le passage à l'échelle, autrement dit le temps de calcul parfois élevé du calcul de complétion quand on s'attaque à des problèmes de la vie courante. Dans la vérification de programmes Java utilisant la complétion d'automates d'arbres, cette explosion peut être due à l'utilisation d'entiers de Peano. L'idée de notre seconde contribution est alors d'évaluer directement le résultat d'une opération arithmétique. D'une façon plus générale, il s'agit d'intégrer les éléments d'un domaine infini dans un automate d'arbres. En s'inspirant de méthodes issues de l'interprétation abstraite, cette thèse intègre des treillis abstraits dans les automates d'arbres, constituant alors un nouveau type d'automates. Les opérations sur le domaine infini représenté sont calculées en une seule étape d'évaluation plutôt que d'appliquer de nombreuses règles de réécriture. Nous avons alors adapté la complétion d'automates d'arbres à ce nouveau type d'automate, et la généricité du nouvel algorithme permet de brancher de nombreux treillis abstraits. Cette technique a été implémentée dans un outil appelé TimbukLTA, et cette implémentation permet de démontrer l'efficacité de cette technique.

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.

Ces dernières années ont vu l'émergence d'architectures orientées services (SOA) conçues pour faciliter la création, l'exposition, l'interconnexion et la réutilisation d'applications à base de services. Les services Web sont la réalisation la plus importante de cette architecture SOA. Ce sont des applications auto descriptives et modulaires fournissant un modèle simple de programmation et de déploiement d'applications. La composition de services Web, en particulier l'orchestration, est au coeur de l'ingénierie à base de services (SOC pour Service Oriented Computing) puisque elle supporte la construction de nouveaux services composés à partir de services de base. De son côté, WS-BPEL (ou BPEL) s'est imposé depuis 2005 comme le langage standard d'orchestration de services Web. Cette thèse de Doctorat s'articule autour du test fonctionnel de l'orchestration de services décrite en langage BPEL, qui consiste à établir la conformité de l'implantation d'un service composé par rapport à sa spécification. Nos activités de recherche ont été motivées par les caractéristiques spécifiques de la composition de services surtout celle décrite en BPEL, et par la nécessité d'automatisation des tests. L'objectif de cette thèse est double : d'une part, proposer une modélisation formelle de l'orchestration de services, et d'autre part, proposer une méthode de test complète de l'orchestration de services, allant de la modélisation formelle de l'orchestration à l'exécution des tests, incluant la génération automatique de cas de test. Notre modèle formel (appelé WS-TEFSM) permet de décrire une grande partie de BPEL et prend en considération les propriétés temporelles de la composition de service. La modélisation formelle est la première phase de notre approche de test. Par conséquent, nous utilisons le modèle formel résultant pour la génération de cas de test satisfaisant un ensemble d'objectifs de test. L'automatisation de la génération de cas de test a été mise en oeuvre par l'implémentation d'une stratégie efficace d'exploration partielle de l'espace d'états (i.e. Hit-Or-Jump) dans le simulateur IF. Pour se focaliser seulement sur les erreurs potentielles du service orchestrateur (service composé), nous proposons une approche de test boîte grise consistant à simuler les services partenaires de cet orchestrateur. Nous avons abordé ces problématiques à la fois d'un point de vue théorique et pratique. En plus de la proposition d'une modélisation formelle de l'orchestration de services et d'un algorithme de génération de cas de test temporisés, nous avons implémenté ces deux concepts en développant deux prototypes. BPEL2IF permet de transformer une orchestration de services décrite en BPEL en une spécification formelle à base d'automates temporisés (spécification IF). TestGen-IF permet de dériver automatiquement des cas de test temporisés. Enfin, pour valider notre démarche, nous avons appliqué notre approche de test à des cas d'études de taille réelle.

Une fois déposé, un sédiment est affecté au cours de son enfouissement par un ensemble de processus, regroupé sous le terme diagenèse, le transformant parfois légèrement ou bien suffisamment pour le rendre méconnaissable. Ces modifications ont des conséquences sur les propriétés pétrophysiques qui peuvent être positives ou négatives, c'est-à-dire les améliorer ou bien les détériorer. Une voie alternative de représentation numérique des processus, affranchie de l'utilisation des réactions physico-chimiques, a été adoptée et développée en mimant le déplacement du ou des fluides diagénétiques. Cette méthode s'appuie sur le principe d'un automate cellulaire et permet de simplifier les phénomènes sans sacrifier le résultat et permet de représenter les phénomènes diagénétiques à une échelle fine. Les paramètres sont essentiellement numériques ou mathématiques et nécessitent d'être mieux compris et renseignés à partir de données réelles issues d'études d'affleurements et du travail analytique effectué. La représentation des phénomènes de dolomitisation de faible profondeur suivie d'une phase de dédolomitisation a été dans un premier temps effectuée. Le secteur concerne une portion de la série carbonatée de l'Urgonien (Barrémien-Aptien), localisée dans le massif du Vercors en France. Ce travail a été réalisé à l'échelle de la section afin de reproduire les géométries complexes associées aux phénomènes diagénétiques et de respecter les proportions mesurées en dolomite. De plus, la dolomitisation a été simulée selon trois modèles d'écoulement. En effet, la dédolomitisation étant omniprésente, plusieurs hypothèses sur le mécanisme de dolomitisation ont été énoncées et testées. Plusieurs phases de dolomitisation per ascensum ont été également simulées sur des séries du Lias appartenant aux formations du groupe des Calcaire Gris, localisées au nord-est de l'Italie. Ces fluides diagénétiques empruntent le réseau de fracturation comme vecteur et affectent préférentiellement les lithologies les plus micritisées. Cette étude a permis de mettre en évidence la propagation des phénomènes à l'échelle de l'affleurement.

Ce travail de thèse traite de la modélisation et du contrôle des maladies infectieuses à l’aide des automates cellulaires. Nous nous sommes d’abord focalisés sur l’étude d’un modèle de type SEIR. Nous avons pu monter d’une part qu’un voisinage fixe pouvait entrainer une sous-évaluation de l’incidence et de la prévalence et d’autre part que sa structure a un impact direct sur la structure de la distribution de la maladie. Nous nous sommes intéressés également la propagation des maladies vectorielles à travers un modèle de type SIRS-SI multi-hôtes dans un environnement hétérogène.Les hôtes y étaient caractérisés par leur niveau de compétence et l’environnement par la variation du taux de reproduction et de mortalité. Son application à la maladie de Chagas, nous a permis de montrer que l’hétérogénéité de l’habitat et la diversité des hôtes contribuaient à faire baisser l’infection. Cependant l’un des principaux résultats de notre travail à été la formulation du nombre de reproduction spatiale grâce à deux matrices qui représentent les coefficients d’interactions entre les différentes cellules du réseau. / This PhD thesis considers the general problem of epidemiological modelling and control using cellular automata approach.We first focused on the study of the SEIR model. On the one hand, we have shown that the traditionnal neighborhood contribute to underestimate the incidence and prevalence of infection disease. On the other hand, it appeared that the spatial distribution of the cells in the lattice have a real impact on the disease spreading. The second study concerns the transmission of the vector-borne disease in heterogeneous landscape with host community. We considered a SIRS-SI with various level of competence at witch the environnment heterogeneity has been characterized by the variation of the birth flow and the death rate. We simulated the Chagas disease spreading and shown that the heterogeneity of habitat and host diversity contribute to decrease the infection. One of the most important results of our work, was the proposition of the spatial reproduction number expression based on two matrices that represent the interaction factors between the cells in the lattice.