Les exigences qui s'appliquent aux composants logiciels et aux logiciels embarqués justifient l'utilisation des meilleures techniques disponibles pour garantir la qualité des spécifications et conserver cette qualité lors du développement du code. Les méthodes formelles, et parmi elles la méthode B, permettent d'atteindre ce niveau de qualité. Cependant, ces méthodes utilisent des notations et des concepts spécifiques, qui génèrent souvent une faible lisibilité et une difficulté d'intégration dans les processus de développement et de certification. Ainsi, proposer des environnements de spécification, de développement de programmes et de logiciels, combinant des méthodes formelles et des méthodes semi-formelles largement utilisées dans les projets industriels, en l'occurrence B et UML, s'avère d'une grande importance. Notre intérêt porte précisément sur la méthode B qui est une méthode formelle utilisée pour modéliser des systèmes et prouver l'exactitude de leur conception par raffinements successifs. Mais les spécifications formelles sont difficiles à lire quand elles ne sont pas accompagnées d'une documentation. Cette lisibilité est essentielle pour une bonne compréhension de la spécification, notamment dans des phases de validation ou de certification. Aujourd'hui, en B, cette documentation est fournie sous forme de texte, avec, quelquefois, des schémas explicitant certaines caractéristiques du système. L'objectif de ce travail de thèse est de mettre en relation des spécifications en B avec des diagrammes UML, qui constituent un standard de facto dans le monde industriel et dont le caractère graphique améliore la lisibilité. Nous avons axé notre processus de dérivation de diagrammes de classes à partir de spécifications B autour d'une technique d'ingénierie inverse guidée par un ensemble de correspondances structurelles et sémantiques spécifiées à un méta-niveau. Quant à la dérivation de diagrammes d'états/transitions, elle a été orientée vers une technique d'abstraction de graphes d'accessibilité construits par une exploration exhaustive du comportement de la spécification.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

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Au cours de la dernière décennie, l'utilisation croissante de nombreuses nouvelles technologies comme des systèmes de livraison contrôlée a incité un développement empirique coûteux de systèmes nouveaux et efficaces. Pour faciliter une conception plus raisonnable et une optimisation, faisant face à l'ensemble de possibilités existantes, n'importe quelle solution qui pourrait semi-automatiser le développement de produits apporteraient l'aide précieuse aux utilisateurs (des scientifiques de formulation et des éducateurs). Ceci faciliterait l'importance essentielle de choisir les matériels justes pour l'application correcte. Dans cette thèse, un projet à long terme concernant une génie inverse est proposé, commençant d'une propriété d'utilisation finale (libération contrôlée), la cible mondiale est de développer une méthodologie de conception de produit qui nous permet de déterminer les caractéristiques optimales d'une formulation à préparer: les phases, la composition, le type d'interface, la taille et la distribution d'objets actuels, l'équilibre de phase, la diffusion dans des phases et le caractère évolutionnaire du matériel. Dans la considération d'un exemple de commodité de système structuré et dispersé: des émulsions fortement concentrées, le problème de design a été décomposé dans un ordre hiérachique de sous-problèmes ou des boîtes, combinant les modèles constitutifs qui évaluent le transport de masse de principe actif comme une fonction de paramètres de formulation et des techniques assistées par ordinateur comme la modélisation moléculaire pour le volume/surface de molécules, ou des modèles d'UNIFAC pour des prédictions d'équilibre aussi bien que pour des évaluations de viscosités de mélange. Un ultérieur design de factoriel d'expériences virtuelles a permis d'obtenir une description quantitative de la sortie selon les paramètres modèles et une analyse composante principale a évalué l'importance des variables. En utilisant une cartographie basée sur trois tensio-actifs (pour SPAN 80, PGPR et BRIJ 93), quatre huiles (dodecane, hexadecane, isopropyl myristate et isopropyl palmitate) et l'acide mandelic comme le principe actif, le modèle ab initio physicochimique a été expérimentalement validé. Les résultats montrent que le modèle mécaniste systématiquement prévoit la diffusion du principe actif d'émulsions à un moyen récepteur dans des parfaites 'sink' conditions. Cette approche de génie inverse a montré pour être d'intérêt très élevé dans le domaine de formulation en permettant des études préliminaires examinantes rapides et robustes sur une large gamme de composants aussi bien que des outils de prédiction précis et rigoureux optimiser la sortie contrôlée d'un système identifié. Il est souhaitable de mettre en œuvre ces extensions à d'autre systèmes semblables / In the past decade, the growing use of numerous novel technologies as controlled-delivery systems has prompted a costly trial-and-error development of new and effective systems. In order to facilitate a more rational design and optimization, facing the set of existing possibilities, any solution that could semiautomate the product development would bring precious help to the users (formulation scientists and educators). This would facilitate the essential importance of choosing the right materials for the correct application. In this thesis, a long-term project concerning a reverse engineering is proposed, starting from a final usage property (controlled release), the global target is to develop a product design methodology which allows us to determine the optimal features of a formulation to prepare: phases in presence, composition, interface type, size and distribution of current objects, phase equilibrium, diffusion within phases and evolutionary character of the material. Considering a convenience example of structured-dispersed system: highly concentrated emulsions, the design problem has been decomposed into a hierarchical sequence of subproblems or boxes, combining constitutive models that estimate the active ingredient mass transport as a function of formulation parameters and computer-aided techniques such as molecular modeling for volume/area of molecules, or UNIFAC models for equilibria predictions as well as for mixture viscosities estimations. A subsequent full factorial design of virtual experiments has allowed to obtain a quantitative description of the release depending on the model parameters, and a principal component analysis has assessed the importance of the variables. Using a cartography focused on three surfactants (SPAN 80, PGPR and BRIJ 93), four oils (dodecane, hexadecane, isopropyl myristate and isopropyl palmitate) and mandelic acid as an active ingredient, the ab-initio physicochemical model has been experimentally validated. Results show that the mechanistic model consistently predicts the diffusion of the active ingredient from emulsions to a release medium in perfect sink conditions. This reverse engineering approach is showing to be of very high interest in the domain of formulation by allowing fast and robust screening preliminary studies on a broad range of components as well as precise and rigorous prediction tools to optimize controlled release from an identified system. It is fully recommended to implement its extensions to other similar disperse systems

Récemment, la technologie de micro-fabrication par polymérisation à Deux-Photons (TPP), dérivée de l'absorption à deux-photons, a attiré l'attention de chacun en raison de ses possibilités de fabrication de microstructures tridimensionnelles (3D) de formes très diverses et complexes. Selon mon analyse des recherches actuelles, les thématiques ont graduellement évoluées depuis la fabrication de dispositifs aussi petits que possible vers des thèmes relatifs à son opérationnalité tels que la qualité et/ou l'efficacité du procédé de fabrication. Cette thèse propose une démarche d'intégration pour la création et la simulation de fabrication de modèles de micro-produits pour leur micro-fabrication TPP, tant du point de vue de la Conception Assistée par Ordinateur que de la Fabrication Assistée par Ordinateur (CAO/FAO).<br /> Une analyse des caractéristiques principales de la TPP est proposée pour mettre en évidence ses capacités de fabrication. Selon les résultats de cette analyse et l'incorporation des contraintes de forme des microstructures et de leurs contraintes fonctionnelles, on montre que le modèle numérique de tels objets doit pouvoir décrire des objets de type « non-variété ». Par la prise en considération de cette contrainte et en comblant les manques des approches en vigueur, on propose une démarche intégrée de préparation de modèles « non-variétés » pour un produit créé par un bureau d'études. Le modèle CAO importé à partir d'un fichier STEP est facettisé selon les variétés des sous-domaines polyédriques formant le polyèdre de type « non-variété ». De manière similaire, pour un produit existant, son modèle numérique peut être obtenu par une approche de type ingénierie inverse. Cependant, la plupart des approches existantes reconstruisent seulement les formes des objets sans tenir compte de leurs couleurs intrinsèques. Pour cette raison, un processus intégré de numérisation est développé dans cette thèse afin de produire des modèles 3D colorés.<br /> Afin d'éviter la destruction de la microstructure causée par une « sur-polymérisation » et des tailles de voxels incohérentes provoqués par des différences de réflexion de la lumière, un processus de découpage en tranches bidimensionnelles et une planification adaptée des trajectoires sont développés en utilisant les possibilités 3D de l'équipement de fabrication. Ainsi, l'efficacité du procédé de fabrication peut être augmentée par la mise en œuvre des deux processus ci-dessus. De plus, pour améliorer la rigidité de la microstructure, deux méthodes ont été développées à partir des concepts de soudure et de double épaisseur pour renforcer les raccordements entre les domaines élémentaires de la microstructure et augmenter son épaisseur de paroi, respectivement.<br /> En conclusion, pour démontrer l'efficacité de l'approche proposée, plusieurs modèles numériques de microstructures incluant des modèles « non-variétés » ont été fabriqués selon la démarche de préparation de modèles et le schéma d'intégration proposés.

Dans les sciences expérimentales telles que les sciences de l'aliment, les données jouent un rôle essentiel, puisque les théories du domaine sont fondées sur les données expérimentales, leur exploitation et leur analyse. Cependant, l'état de l'art montre que les données expérimentales disponibles sont souvent partielles, éparpillées sur des supports variés, ou sans modèle mathématique sous-jacent établi. Une autre source d'information est également disponible : les connaissances expertes, toutefois pas toujours formalisées sur des supports écrits. Les connaissances expertes peuvent exprimer des points de vue différents, potentiellement conflictuels s'ils visent des objectifs divergents. Un défi majeur est donc d'intégrer ces données et ces connaissances et de développer des méthodes permettant de les utiliser pour l'aide à la décision. Ce mémoire présente un ensemble de stratégies et méthodes complémentaires définies et développées pour, ensemble, traiter cette problématique. Il aborde trois thèmes de recherche : l'intégration de formalismes hétérogènes, les méthodes prédictives et l'argumentation pour l'aide à la décision.

Les travaux de recherche exposés dans ce mémoire se positionnent dans le domaine de la conception sécuritaire. Cette thèse s’intéresse plus particulièrement à rendre opérationnelle la méthode IRAD (Innovative Risk Assessment Design), qui intègre la sécurité de manière systématique tout au long du processus de conception. Dans cet objectif, nous proposons dans un premier temps de formaliser un type de retour d’expérience (les rapports d’accident) qui détaille les faits liés aux éléments d’une situation de travail et à des événements qui ont mené à un accident. Ensuite, nous proposons deux démarches complémentaires de reconception sécuritaire: une démarche d’ingénierie inverse fonctionnelle pour la sécurité (FRES) et une démarche de réingénierie fonctionnelle pour la sécurité (FR2ES). FRES permet d’extraire les connaissances à la fois sur l’accident et sur la conception du système impliqué dans l’accident. Elle permet ensuite d’évaluer le niveau de sécurité du système par l’estimation d’un indicateur de sécurité dépendant notamment du type de risque identifié. Cet indicateur est utilisé comme paramètre d’aide à la décision lors de la phase de reconception du système. La deuxième démarche, FR2ES, permet de définir les objectifs de sécurité liés à chaque phase de la conception dans le but d’éliminer ou de réduire un risque donné. Les solutions les plus sécuritaires possibles sont ensuite obtenues d’une part en intégrant ces objectifs de sécurité dans le processus de reconception et d’autre part à l’aide de l’indicateur de sécurité appliqué aux solutions proposées. Enfin, l’applicabilité de ces démarches a été démontrée sur deux types de liaisons tracteurs-outils, l’arbre de transmission à cardans et la liaison trois points - systèmes permettant d’atteler les outils aux tracteurs et de les motoriser. / The research presented in this thesis is positioned in the field of design for safety. This thesis is particularly interested in operationalizing the IRAD (Innovative Risk Assessment Design) method, which integrates safety systematically throughout the design process. For this purpose, in first step, we propose to formalize a type of experience feedback (accident reports) detailing the facts relating to the elements of a working situation and the events that led to an accident. In the next step, we propose two complementary approaches to redesign for safety: functional reverse engineering for safety (FRES) and functional re-engineering for safety (FR2ES). FRES is used to extract knowledge on both the accident and the design of the system involved in the accident. This approach allows assessing the safety level of the system by estimating a safety indicator depending on the type of identified risk. This indicator is used as a parameter for decision support during the redesign of the system. FR2ES defines the safety objectives related to each phase of the design in order to eliminate or reduce a given risk. The safest solutions are then obtained, on the one hand, by incorporating these safety objectives in the redesign process and, on the other hand, by using the safety indicator applied to the proposed solutions. Finally, the applicability of these approaches is demonstrated on two types of tractor-implement hitches: the power take off shaft and the three point hitch systems.