Les systèmes de contrôle-commande importants pour la sûreté de fonctionnement doivent répondre à un certain nombre d’exigences, au premier rang desquelles se trouvent les exigences réglementaires, édictées par les autorités nationales et complétées par un ensemble de recommandations pratiques et de textes normatifs. Les exigences de ce domaine sont peu formalisées, les relations de traçabilité, et par conséquent l'organisation des exigences de ce vaste domaine est souvent implicite. Enfin, les passerelles entre contextes nationaux différents sont très peu développées. Les travaux de cette thèse se situent dans ce contexte industriel en partenariat avec EDF R&D et au sein du projet CONNEXION regroupant les acteurs majeurs du contrôle-commande nucléaire français. Les contributions de la thèse s'articulent autour de l'approche INCREMENT (Intrumentation aNd Control regulatory REquirement Modeling Environment) qui adresse les deux premiers challenges présentés, et en particulier : (1) la formalisation du domaine où nous proposons à la fois une description du domaine et un métamodèle permettant une capitalisation et une vue globale d'un référentiel d'exigences, (2) une base outillée pour l'acquisition automatique de documents, un environnement graphique pour la manipulation de modèles et l'apport de techniques de recherche d'information pour la traçabilité des exigences, (3) une approche originale avec une hybridation entre modélisation et recherche d'information pour une amélioration de la traçabilité des exigences. Le métamodèle proposé et ses outils sont utilisés dans l'industrie dans le projet CONNEXION. Notre approche hybride a permis dans nos expérimentations de réduire, en moyenne, la taille de ces espaces de 65% comparé aux approches standard de recherche d'information, sans en dégrader le contenu. / Instrumentation and Control (I&C) Systems important to safety must conform to their requirements, where regulatory requirements are first class entities, written by national safety authorities and completed using a set of national recommendation guides or standards. The global domain knowledge is scattered, not formalized and traceability links and the organization within the domain are implicit. Bridges between different national practices are not developed, whereas the understanding of requirements and practices variability concerns becomes a significant industrial issue. The thesis sets up in an industrial context with EDF R&D and the CONNEXION project that gathered the French nuclear I&C industry. Its contributions are defined around the INCREMENT approach (Instrumentation aNd Control Regulatory Requirement Modeling Environment) that addresses the two first challenges previously introduced. In particular, they consist in: (1) the domain formalization itself by the proposal of a metamodel that allows a high level capitalization of a requirements corpus as well as its organization, (2) a tool-support basis to gather partial knowledge from the textual documents, manipulate such models that conform to the proposed metamodel, and Information retrieval techniques to support better requirements traceability, (3) the proposal of an original hybrid approach, mixing both metamodeling and information retrieval, and combine them in a mutual beneficial joint use. The metamodel and its tool support are used in the industrial context of the CONNEXION project. Where information retrieval techniques for requirements traceability suffer from large sets of false positives limitations, our hybrid approach allowed us to reduce this noise and the size of the candidate links research space by a mean of 65% without decreasing their global quality.

La Business Intelligence (BI) se définit comme l'ensemble des technologies permettant de traiter, valoriser et présenter les données à des fins de compréhension et de décision. Elle donne aux dirigeants une visibilité sur la performance de leur entreprise afin d'améliorer la capacité de celle-ci à réagir plus rapidement que ses concurrents face à de nouvelles opportunités ou aux risques du marché. La BI s'appuie sur un système d'information spécifique appelé Système d'Information Décisionnel (SID), par opposition aux systèmes d'informations transactionnels. Les SID comportent plusieurs composants qui se résumaient autrefois en un entrepôt de données. Un entrepôt de données est une collection de données intégrées et historisées qui sont utilisées pour la prise de décisions stratégiques au moyen de techniques de traitement analytiques. La majeure partie des outils existants pour le développement des entrepôts de données se focalise sur la structure de stockage des données. L'intérêt est principalement porté à la définition de modèles « en étoile » ou « en flocons », d'intégrer des données provenant de sources hétérogènes, plus que de s'interroger sur les exigences des experts métiers. Considérer les exigences des experts métiers permettrait de développer des SID offrant une meilleure fiabilité dans la prise de décision. Par ailleurs, peu d'approches dirigées par les exigences sont proposées pour la conception des SID. Dans une approche d'ingénierie des exigences pour les SID, le principal but n'est pas de savoir « où » les données doivent être stockées mais « comment » elles devraient être structurées et « pourquoi » elles sont nécessaires. Le « pourquoi » n'est souvent pas connu et encore moins rattaché au « quoi ». Pourtant la prise en compte du « pourquoi » permettrait de justifier le choix des informations opérationnelles ‘justes nécessaires', modélisées et utilisées pour l'aide à la décision. En conséquence, la principale question de recherche à laquelle s'intéresse cette thèse est « comment spécifier les exigences des décideurs pour un système d'information décisionnel qui fournit l'information la plus adéquate». L'élément central de contribution de cette thèse est une méthode d'IE adaptée à un environnement décisionnel. Cette méthode comporte des modèles de produits et un processus qui guide la découverte des exigences et la conception du SID. Ce travail de recherche a également contribué à la définition d'une problématique qui touche directement les exigences du monde industriel et complète les recherches de la communauté scientifique, sa validation et sa résolution par la proposition d'une démarche méthodologique et un ensemble de quatre méta-modèles, quatre modèles et deux modèles complémentaires. La méthode proposée est nommé CADWE (Computer Aided Data Warehouse Engineering). Cette méthode exploite différentes sources pour découvrir les exigences d'un SID : les buts stratégiques de l'organisation, les objectifs stratégiques et tactiques des décideurs, les données des SI opérationnels existants et une base de composants réutilisables intentionnels et opérationnels. A partir de l'ensemble de ces ressources, le processus génère les schémas multidimensionnels du système cible. L'ensemble des éléments cités est le produit de l'implantation du SID. Le processus de la méthode CADWE se décompose en quatre phases qui ont pour but de (1) identifier les buts stratégiques, (2) exprimer les objectifs, (3) découvrir les exigences informationnelles et (4) définir le schéma multidimensionnel. Ce processus fait apparaitre que différents types d'exigences, rattachées à un SID, peuvent être recensées. Les exigences du SID peuvent être de quatre types : Les exigences stratégiques reliées à la stratégie de l'organisation, les exigences tactiques reliées à une perspective, les exigences opérationnalisables reliées à l'information recherchée et les exigences système reliées au système à concevoir. Ces quatre types d'exigences sont répertoriés en deux niveaux : Le niveau intentionnel et le niveau opérationnel. Enfin, la méthode proposée est illustrée au moyen d'une étude de cas industrielle.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

La présente thèse porte sur la collaboration dans la conception d'un système dans un cadre Ingénierie Système (IS) et plus spécifiquement, nous nous sommes intéressés à la phase de définition des besoins du système ou processus d'Ingénierie des exigences, qui est la toute première phase dans l'Ingénierie Système. L'Ingénierie des Exigences est un processus assez complexe au cours duquel les exigences qu'un système doit satisfaire sont définies à partir de besoins provenant des différentes parties prenantes concernées de près ou de loin par la réalisation du système. Nous faisons la distinction entre le besoin qui est la perception qu'un utilisateur final a du système et l'exigence qui est la vision en termes techniques qu'un concepteur ou un développeur a du système. Le processus d'élicitation des besoins et de leur transformation en exigences techniques est un travail assez critique et demande l'implication de toutes les parties prenantes. Sur la base de ce constat, nous avons adopte une approche collaborative pour traiter la complexité de ce processus. Etant donne la nature du problème, nous avons distingue deux domaines de définition de nos travaux : l'Ingénierie des Exigences à travers l'Elicitation des Exigences et la Collaboration. Nous avons ainsi adopte une démarche dans laquelle nous faisons la distinction entre les problèmes d'Ingénierie et ceux de la collaboration. Nous proposons une méthodologie pour l'Elicitation Collaborative des exigences qui distingue deux types de processus : les processus d'Ingénierie des exigences et les processus de collaboration. Les processus de collaboration sont définis à l'aide de l'Ingénierie de la Collaboration en s'appuyant sur les taches d'Ingénierie identifiées aux travers de processus d'Ingénierie fournis par des normes, en l'occurrence la norme EIA-632. Des expérimentations de notre méthodologie ont été réalises avec des étudiants en utilisant l'outil ThinkTank de GroupSystems et un prototype de spécification c ollaborative des exigences appelé SPECJ que nous avons développé.

L'alignement stratégique des Systèmes d'Information (SI) existe lorsque les buts de l'entreprise sont en harmonie, en correspondance, avec les processus métier et les systèmes qui les supportent. Comme le montrent différents rapports, la problématique de l'alignement du SI avec la stratégie représente une des principales préoccupations des Directions des SI depuis une dizaine d'années. C'est une préoccupation importante au sujet de laquelle les entreprises s'attendent à plus de maturité de la pratique. En effet, même s'il est possible de construire des SI performants et de définir la stratégie de l'entreprise, il est indispensable que ces deux ensembles soient alignés afin d'optimiser la performance de l'entreprise. Si l'intérêt de l'alignement est largement reconnu, sa mise en œuvre reste trop souvent limitée. La méthode proposée, INSTAL (INtentional STrategic ALignment), s'intéresse à une nouvelle situation d'ingénierie des SI, qui ne correspond ni au cycle de vie traditionnel en ingénierie des exigences (avec une propagation des exigences sur la solution), ni à une mise en correspondance d'exigences, mais à une situation différente dans laquelle on s'adresse à un ensemble d'éléments liés que l'on cherche à faire évoluer ensemble (coévolution). L'évolution est déclenchée par le changement de modèle du business (stratégie) ou l'analyse des SI et des processus métier (niveau opérationnel). La méthode proposée pour cette nouvelle situation d'ingénierie des SI propose une modélisation de l'ensemble des éléments liés et guide la démarche de modélisation, d'analyse, et d'évolution de l'alignement stratégique. Contrairement aux autres approches, qui représentent l'alignement stratégique en termes de dépendances entre des buts ou des éléments individuels, ce sont les intentions d'alignement partagées par les deux niveaux à aligner (stratégique et opérationnel) qui représentent ici l'alignement stratégique. Ceci est une caractéristique tout à fait distinctive de la méthode INSTAL, dont l'originalité réside dans cette modélisation explicite de l'alignement. La modélisation de la méthode INSTAL permet (1) de modéliser l'alignement en termes d'intentions partagées par les éléments à aligner dans un modèle pivot, (2) de définir des liens d'alignement complexes entre les intentions d'alignement et les éléments existants de l'entreprise en précisant le rôle joué par chaque élément dans le lien, et enfin (3) de définir des métriques et mesures qui complètent les liens d'alignement. INSTAL propose une démarche méthodologique qui guide l'évolution de l'alignement stratégique en prenant en compte de nouvelles exigences d'alignement et en analysant l'alignement actuel (As-Is) (i.e. les modèles pivot, les liens d'alignement et les métriques / mesures). L'analyse du As-Is permet de découvrir des exigences d'évolution du niveau opérationnel (du SI et des processus métier) nécessaires à la mise en place d'une situation To- Be "mieux" alignée. Cette recherche a été validée à travers plusieurs cas d'études dont celui d'une entité de la Banque De Détail France du groupe BNP Paribas, qui a financé cette thèse.

Ce mémoire de thèse d'habilitation présente une synthèse des travaux de recherche et le projet de Camille Salinesi dans le domaine de l'Ingénierie des Exigences.

Au cours de ces dernières années, la sécurité des Systèmes d'Information (SI) est devenue une préoccupation importante, qui doit être prise en compte dans toutes les phases du développement du SI, y compris dans la phase initiale de l'ingénierie des exigences (IE). Prendre en considération la sécurité durant les premières phases du développement des SI permet aux développeurs d'envisager les menaces, leurs conséquences et les contre-mesures avant qu'un système soit mis en place. Les exigences de sécurité sont connues pour être "les plus difficiles des types d’exigences", et potentiellement celles qui causent le plus de risque si elles ne sont pas correctes. De plus, les ingénieurs en exigences ne sont pas principalement intéressés à, ou formés sur la sécurité. Leur connaissance tacite de la sécurité et leur connaissance primitive sur le domaine pour lequel ils élucident des exigences de sécurité rendent les exigences de sécurité résultantes pauvres et trop génériques. Cette thèse explore l'approche de l’élucidation des exigences fondée sur la réutilisation de connaissances explicites. Tout d'abord, la thèse propose une étude cartographique systématique et exhaustive de la littérature sur la réutilisation des connaissances dans l'ingénierie des exigences de sécurité identifiant les différentes formes de connaissances. Suivi par un examen et une classification des ontologies de sécurité comme étant la principale forme de réutilisation. Dans la deuxième partie, AMAN-DA est présentée. AMAN-DA est la méthode développée dans cette thèse. Elle permet l’élucidation des exigences de sécurité d'un système d'information spécifique à un domaine particulier en réutilisant des connaissances encapsulées dans des ontologies de domaine et de sécurité. En outre, la thèse présente les différents éléments d'AMAN-DA : (I) une ontologie de sécurité noyau, (II) une ontologie de domaine multi-niveau, (iii) des modèles syntaxique de buts et d’exigences de sécurité, (IV) un ensemble de règles et de mécanismes nécessaires d'explorer et de réutiliser la connaissance encapsulée dans les ontologies et de produire des spécifications d’exigences de sécurité. La dernière partie rapporte l'évaluation de la méthode. AMAN-DA a été implémenté dans un prototype d'outil. Sa faisabilité a été évaluée et appliquée dans les études de cas de trois domaines différents (maritimes, applications web, et de vente). La facilité d'utilisation et l’utilisabilité de la méthode et de son outil ont également été évaluées dans une expérience contrôlée. L'expérience a révélé que la méthode est bénéfique pour l’élucidation des exigences de sécurité spécifiques aux domaines, et l'outil convivial et facile à utiliser. / In recent years, security in Information Systems (IS) has become an important issue that needs to be taken into account in all stages of IS development, including the early phase of Requirement Engineering (RE). Considering security during early stages of IS development allows IS developers to envisage threats, their consequences and countermeasures before a system is in place. Security requirements are known to be “the most difficult of requirements types”, and potentially the ones causing the greatest risk if they are not correct. Moreover, requirements engineers are not primarily interested in, or knowledgeable about, security. Their tacit knowledge about security and their primitive knowledge about the domain for which they elicit security requirements make the resulting security requirements poor and too generic. This thesis explores the approach of eliciting requirements based on the reuse of explicit knowledge. First, the thesis proposes an extensive systematic mapping study of the literature on the reuse of knowledge in security requirements engineering identifying the different knowledge forms. This is followed by a review and classification of security ontologies as the main reuse form. In the second part, AMAN-DA is presented. AMAN-DA is the method developed in this thesis. It allows the elicitation of domain-specific security requirements of an information system by reusing knowledge encapsulated in domain and security ontologies. Besides that, the thesis presents the different elements of AMANDA: (I) a core security ontology, (II) a multi-level domain ontology, (III) security goals and requirements’ syntactic models, (IV) a set of rules and mechanisms necessary to explore and reuse the encapsulated knowledge of the ontologies and produce security requirements specifications. The last part reports the evaluation of the method. AMAN-DA was implemented in a prototype tool. Its feasibility was evaluated and applied in case studies of three different domains (maritime, web applications, and sales). The ease of use and the usability of the method and its tool were also evaluated in a controlled experiment. The experiment revealed that the method is beneficial for the elicitation of domain specific security requirements, and that the tool is friendly and easy to use.

Le but de ce rapport est de présenter une méthode globale de développement à partir de spécifications informelles, depuis la modélisation graphique des exigences temporelles d'un système ferroviaire critique jusqu'à une implantation systématique au moyen de méthodes formelles. Nous proposons d'utiliser ici les réseaux de Petri temporels pour décrire le comportement attendu du logiciel de contrôle-commande à construire.Tout d'abord nous construisons un modèle des exigences p-temporel prenant en compte toutes les contraintes que doit vérifier le système. Nous proposons des outils et des méthodes capables de valider et de vérifier ce modèle. Ensuite, il s'agit de construire un modèle de processus solution en réseau de Petri t-temporel. Ce modèle illustre des exigences techniques relatives à un choix technologique ou architectural. L'objectif est double : tout d'abord il est nécessaire de vérifier la traçabilité des exigences ; ensuite, il faut vérifier que l'ensemble des exigences sources sont bien implémentées dans la solution préconisée et dans sa mise en oeuvre. Enfin, nous proposons une approche visant à transformer de façon systématique le modèle de processus en machine abstraite $B$ afin de poursuivre une procédure formelle $B$ classique. Finalement, le cas d'étude du passage à niveau, composant critique dans le domaine de la sécurité ferroviaire est décrit

L'intérêt de l'alignement est largement reconnu aussi bien par le monde académique qu'industriel. Néanmoins, l'alignement ne peut pas être considéré comme une fin en soi si le métier est en perpétuelle évolution. Le challenge est donc de préserver la relation d'alignement après la mise en œuvre du changement. On parle d'évolution de l'alignement ou de co-évolution. Le défi de la co-évolution est encore plus grand quand on considère le grand nombre de systèmes hérités dont le cycle d'évolution n'est pas le même que celui des exigences métier. Le challenge est donc de préserver la relation d'alignement tout en trouvant le scénario d'évolution le mieux adapté à la situation de l'organisation et de son système d'information. La méthode DEEVA proposée s'inscrit dans ce contexte et explore deux disciplines à savoir " l'ingénierie des exigences " et " l'ingénierie de logiciels " et tire avantage de leur interaction afin de s'attaquer à un problème complexe tel que celui de l'ingénierie de l'alignement. La méthode DEEVA s'inscrit dans un contexte de changement qui mène l'organisation d'une situation existante vers une situation future et l'enrichit avec le processus de co-évolution constitué de trois étapes : (i) le diagnostic de l'alignement en se basant sur une modélisation explicite des liens d'alignement entre les perspectives stratégique et opérationnelle. Ce diagnostic permet de capturer le non alignement, (ii) la capture et la spécification du changement ainsi que l'anticipation des évolutions requises et la simulation bien en amont de leurs impacts et (iii) la décision parmi une panoplie de choix TI pour mettre en œuvre le changement de manière à préserver la relation d'alignement. La méthode DEEVA apporte des éléments de solution à un problème complexe tel que celui de l'ingénierie de l'alignement en proposant et utilisant un ensemble de classifications. Ces classification permettent de décomposer les problèmes liés à la capture du non alignement et la spécification des exigences d'évolution ainsi que leur conduite jusqu'au choix du scénario technique de leur implémentation. Ceci a permis d'avancer dans le raisonnement et de progresser vers la résolution d'un problème complexe et touchant à plusieurs axes. Le processus DEEVA se base sur un ensemble de directives guidant les ingénieurs dans l'exercice de la co-évolution. Ces directives sont à peu près 30% interactives et 70% algorithmiques et se basent sur un ensemble de règles et de techniques qui renforcent le guidage et rendent l'approche plus systématique. Ces règles se basent sur les différentes classifications proposées. Cette recherche a été validée par l'application de la méthode proposée à un projet complexe de taille réelle concernant la transformation et la refonte du SI de l'enseigne textile du Groupement des Mousquetaires qui a financé cette thèse.