L'ingénierie des systèmes d'information propose de nombreuses méthodes et modèles produit et processus pour concevoir efficacement des systèmes d'information. Cependant, les modèles de processus définis ne correspondent pas forcément aux contraintes et spécificités des organisations. De plus, différents points de vue (activité, produit, décision, contexte, stratégie) sont pris en compte dans la modélisation et la méta-modélisation des processus d'ingénierie de systèmes d'information, mais ceux-ci sont définis indépendamment les uns des autres. De par leur nombre et leur manque de flexibilité, les modèles de processus existants sont difficilement adaptables par les ingénieurs des méthodes pour prendre en compte les spécificités des organisations. Cette thèse propose une méthode permettant aux ingénieurs des méthodes de définir leurs propres méta-modèles de processus en tenant compte des contraintes et spécificités des organisations. Cette méthode est guidée par un graphe conceptuel comprenant l'ensemble des concepts pour la méta-modélisation des processus. Les méta-modèles créés prennent en compte les différents points de vue. De plus, la construction des méta-modèles de processus est basée sur l'imitation de patrons génériques et de patrons de domaine. La méthode a été outillée et expérimentée auprès d'experts en ingénierie des systèmes d'information.

Les patrons d'ingénierie ont été introduits afin de capitaliser et de réutiliser des savoirs et savoir-faire. Dans l'ingénierie logicielle, leur usage est aujourd'hui reconnu, à tous les niveaux (analyse, conception, ...), comme un gage de qualité. Outre une solution, un patron comporte également de nombreuses informations, en langage naturel, décrivant des contraintes et/ou variantes. Dans cette thèse, nous nous intéressons à l'activité de réutilisation des patrons (que nous appelons « imitation ») d'analyse ou de conception pour lesquels la solution est donnée sous la forme de spécifications orientées objet. L'imitation consiste en une adaptation et une intégration de cette solution par l'ingénieur d'applications qui tiennent compte des autres informations contenues dans le patron. Ainsi, nous dégageons trois axes que nous considérons comme les piliers d'une bonne imitation : la complétude, la variabilité et la généricité des solutions.<br />Nous proposons une nouvelle forme de définition des solutions qui s'appuie sur l'utilisation de plusieurs vues (fonctionnelle, dynamique et statique) ainsi que sur l'utilisation d'un méta-modèle permettant d'une part d'exprimer à partir de la vue fonctionnelle, la variabilité de la solution (fonctionnalités obligatoires, facultatives, optionnelles ou alternatives) et d'autre part d'exprimer l' « essence » de la solution sous la forme de propriétés génériques définissant les bornes des adaptations permises lors de l'imitation. Un processus d'imitation dédié ainsi qu'un premier outillage basé sur l'approche IDM (Ingénierie Dirigée par les Modèles) sont également proposés aux ingénieurs d'applications.

Ce travail de recherche est centré sur une proposition pour l'intégration de différents formalismes dans la modélisation soit de modèles de méthodes orientées objets, soit de modèles de systèmes d'information. Pour remplir cet objectif nous avons établi et expérimenté un méta-modèle. Une originalité de notre méta-modèle est son organisation en vues pour décrire des modèles selon des aspects statiques, dynamiques mais aussi semi-formels, formels et informels. Nos propositions sont précédées d'une étude de différents langages et formalismes qui caractérisent les approches actuelles de modélisation. Ce cadre de méta-modélisation est étendu pour favoriser une multi-modélisation de systèmes. D'une manière classique, la multi-modélisation est limitée à l'utilisation de diagrammes complémentaires pour décrire un système. Nous complétons cette forme de multi-modélisation par une étude de relations nécessaires entre différents fragments de modèles décrits avec des formalismes variés : semi-formels, formels ou informels. Pour concrétiser notre proposition nous avons réalisé un premier prototype d'atelier pour illustrer et expérimenter les services que nous attendons d'un atelier de modélisation adapté à des modélisations plus rigoureuses de systèmes d'information. Ce prototype est en réalité un générateur d'ateliers de modélisation basé sur l'utilisation de trois logiciels différents de type générateur d'éditeurs graphiques, générateur d'éditeurs syntaxiques et éditeur paramètre de documents structurés. Notre prototype a été utilisé dans plusieurs situations : méta-modélisation de sous-ensembles des méthodes OMT et OOA, proposition d'un noyau de référentiel de comparaison de modèles de méthodes, multi-modélisation d'un système d'information spécifique (modèle STORM d'applications multimédias) et guidage d'une multi-modélisation au travers d'un canevas standard de dossier de spécifications de systèmes.

Les organisations subissent de fréquents changements. Pour rester compétitives, leurs<br />processus d'entreprise et leur système d'information doivent évoluer de concert, ce qui n'est<br />pas aisé. Bien souvent, l'évolution se fait de manière séparée voire divergente. Or, une rupture<br />de la relation d'alignement entre système et processus entraîne une baisse de la performance<br />de l'organisation. L'organisation a donc besoin de maîtriser l'évolution conjointe du système<br />et des processus, ce qui suppose de savoir si le système et les processus gèrent la même<br />information ou permettent d'atteindre les mêmes buts, pour pouvoir ensuite corriger le<br />système ou les processus. Les directeurs de systèmes d'information considèrent le problème<br />de l'alignement comme leur priorité absolue mais ils admettent qu'il reste encore mal posé et,<br />a fortiori, mal résolu.<br />De nombreux chercheurs s'intéressent au problème de l'alignement, le plus souvent sous<br />l'angle de l'alignement de la politique du développement du système d'information sur la<br />politique de développement de l'entreprise (alignement stratégique). Nous proposons de nous<br />écarter de cette vision réductrice en abordant le problème de l'alignement, de façon<br />rigoureuse et formelle, dans un contexte d'évolution qui correspond à la réalité quotidienne<br />des organisations et permet de mieux comprendre les enjeux et les concepts de l'ingénierie de<br />l'alignement.<br />Cette thèse apporte des réponses au problème de l'alignement et de son maintien au cours du<br />temps. Nous définissons précisément et formellement les concepts nécessaires à la mesure, à<br />la correction et à l'évolution de l'alignement entre un système et des processus d'entreprise.<br />Ainsi, nous proposons dix métriques permettant d'évaluer différents aspects complémentaires<br />de la relation d'alignement. Ces métriques sont bâties sur l'utilisation de modèles pour<br />représenter le système et les processus d'entreprise et la définition de deux types de liens<br />entre les concepts de ces modèles.<br />Nous proposons également une méthode, la méthode ACEM (Alignment Correction and<br />Evolution Method), pour corriger l'alignement et faire évoluer conjointement le système et les<br />processus d'entreprise. Cette méthode matérialise la relation d'alignement à un niveau<br />intentionnel par le biais d'un modèle pivot. Elle guide les ingénieurs d'alignement dans la<br />réalisation des différentes étapes du processus tout en leur laissant une grande liberté de<br />choix. L'ingénieur fait évoluer le modèle pivot en exprimant explicitement les exigences<br />d'évolution sous forme d'opérateurs d'écart.<br />Ces métriques et ces opérateurs doivent pouvoir être utilisés dans des contextes variés. C'est<br />pourquoi nous les avons définis à un niveau générique, indépendamment de tout méta-modèle<br />spécifique. Des processus permettent de les générer de façon rigoureuse et aisée pour des<br />méta-modèles particuliers sans faire appel aux connaissances des ingénieurs ou aux<br />particularités d'un projet ou d'une méthode.

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.

Récemment, les ontologies ont été largement adoptées par différentes entreprises dans divers domaines. Elles sontdevenues des composantes centrales dans bon nombre d'applications. Ces modèles conceptualisent l'univers du discours auxmoyens de concepts primitifs et parfois redondants (calculés à partir de concepts primitifs). Au début, la relation entreontologies et base de données a été faiblement couplée. Avec l'explosion des données sémantiques, des solutions depersistance assurant une haute performance des applications ont été proposées. En conséquence, un nouveau type de base dedonnées, appelée base de données à base ontologique (BDBO) a vu le jour. Plusieurs types de BDBO ont été proposés, ilsutilisent différents SGBD. Chaque BDBO possède sa propre architecture et ses modèles de stockage dédiés à la persistancedes ontologies et de ses instances. A ce stade, la relation entre les bases de données et les ontologies devient fortementcouplée. En conséquence, plusieurs études de recherche ont été proposées sur la phase de conception physique des BDBO.Les phases conceptuelle et logique n'ont été que partiellement traitées. Afin de garantir un succès similaire au celui connupar les bases de données relationnelles, les BDBO doivent être accompagnées par des méthodologies de conception et desoutils traitant les différentes étapes du cycle de vie d'une base de données. Une telle méthodologie devrait identifier laredondance intégrée dans l'ontologie. Nos travaux proposent une méthodologie de conception dédiée aux bases de données àbase ontologique incluant les principales phases du cycle de vie du développement d'une base de données : conceptuel,logique, physique ainsi que la phase de déploiement. La phase de conception logique est réalisée grâce à l'incorporation desdépendances entre les concepts ontologiques. Ces dépendances sont semblables au principe des dépendances fonctionnellesdéfinies pour les bases de données relationnelles. En raison de la diversité des architectures des BDBO et la variété desmodèles de stockage utilisés pour stocker et gérer les données ontologiques, nous proposons une approche de déploiement àla carte. Pour valider notre proposition, une implémentation de notre approche dans un environnement de BDBO sousOntoDB est proposée. Enfin, dans le but d'accompagner l'utilisateur pendant le processus de conception, un outil d'aide à laconception des bases de données à partir d'une ontologie conceptuelle est présenté

Nous avons défini et réalisé avec l'approche MuVarch un environnement de (méta-)modélisation orientée vers la représentation multi-vues des architectures embarquées hétérogènes (de type "smartphone" par exemple). En plus de la vue architecturale de base, support de toutes les autres, on considère les vues "performance", "consommation", "température", ainsi que la vue fonctionnelle "applicative" pour fournir des scénarios comportementaux de fonctionnement de la plate-forme. Il était important de savoir décrire en MuVarch comment les vues se raccrochent à la vue de base architecturale, et comment elle se relient également entre elles (relation entre consommation énergétique et température par exemple). L'objectif ultime est d'utiliser ce framework multi-vues et les différentes informations apportées par chacune, pour savoir supporter des politiques alternatives de mapping/allocation des tâches applicatives sur les ressources de l'architecture (la définition de ces politiques restant extérieure à nos travaux de thèse). La représentation adéquate de cette relation d'allocation forme donc un des aspects importants de nos travaux. / We introduced and realized with our MuVarch approach an heterogeneous (meta)modeling environment for multi-view representation of heterogeneous embedded architectures (of "smartphone" type for instance). In addition to the backbone architectural view supporting others, we considered performance, power, and thermal view. We introduced also the functional applicative view, to provide typical use cases for the architecture. It was important to describe in MuVarch our various views would connect to the basic one, and how they would mutually relate together as well (how temperature depends on power consumption for instance). The global objective was to let the framework consider alternative mapping/allocation strategies for applicative tasks on architectural resources (although the definition of such strategies themselves was out of the scope). The appropriate form of such an allocation relation, which may be quite involved, was thus an important aspect of this thesis.

Récemment, les ontologies ont été largement adoptées par différentes entreprises dans divers domaines. Elles sontdevenues des composantes centrales dans bon nombre d'applications. Ces modèles conceptualisent l'univers du discours auxmoyens de concepts primitifs et parfois redondants (calculés à partir de concepts primitifs). Au début, la relation entreontologies et base de données a été faiblement couplée. Avec l'explosion des données sémantiques, des solutions depersistance assurant une haute performance des applications ont été proposées. En conséquence, un nouveau type de base dedonnées, appelée base de données à base ontologique (BDBO) a vu le jour. Plusieurs types de BDBO ont été proposés, ilsutilisent différents SGBD. Chaque BDBO possède sa propre architecture et ses modèles de stockage dédiés à la persistancedes ontologies et de ses instances. A ce stade, la relation entre les bases de données et les ontologies devient fortementcouplée. En conséquence, plusieurs études de recherche ont été proposées sur la phase de conception physique des BDBO.Les phases conceptuelle et logique n'ont été que partiellement traitées. Afin de garantir un succès similaire au celui connupar les bases de données relationnelles, les BDBO doivent être accompagnées par des méthodologies de conception et desoutils traitant les différentes étapes du cycle de vie d'une base de données. Une telle méthodologie devrait identifier laredondance intégrée dans l'ontologie. Nos travaux proposent une méthodologie de conception dédiée aux bases de données àbase ontologique incluant les principales phases du cycle de vie du développement d'une base de données : conceptuel,logique, physique ainsi que la phase de déploiement. La phase de conception logique est réalisée grâce à l'incorporation desdépendances entre les concepts ontologiques. Ces dépendances sont semblables au principe des dépendances fonctionnellesdéfinies pour les bases de données relationnelles. En raison de la diversité des architectures des BDBO et la variété desmodèles de stockage utilisés pour stocker et gérer les données ontologiques, nous proposons une approche de déploiement àla carte. Pour valider notre proposition, une implémentation de notre approche dans un environnement de BDBO sousOntoDB est proposée. Enfin, dans le but d'accompagner l'utilisateur pendant le processus de conception, un outil d'aide à laconception des bases de données à partir d'une ontologie conceptuelle est présenté / Recently, ontologies have been widely adopted by small, medium and large companies in various domains. Theyhave become central components in many applications. These models conceptualize the universe of discourse by means ofprimitive and sometimes redundant concepts (derived from primitive concepts). At first, the relationship between ontologiesand database was loosely coupled. With the explosion of semantic data, persistence solutions providing high performanceapplications have been proposed. As a consequence, a new type of database, called ontology-based database (OBDB) isborn. Several types of OBDB have been proposed including different architectures of the target DBMS and storage modelsfor ontologies and their instances. At this stage, the relationship between databases and ontologies becomes strongly coupled.As a result, several research studies have been proposed on the physical design phase of OBDB. Conceptual and logicalphases were only partially treated. To ensure similar success to that known by relational databases, OBDB must beaccompanied by design methodologies and tools dealing with the different stages of the life cycle of a database. Such amethodology should identify the redundancy built into the ontology. In our work, we propose a design methodologydedicated to ontology-based databases including the main phases of the lifecycle of the database development: conceptual,logical and physical as well as the deployment phase. The logical design phase is performed thanks to the incorporation ofdependencies between concepts and properties of the ontologies. These dependencies are quite similar to the functionaldependencies in traditional databases. Due to the diversity of the OBDB architectures and the variety of the used storagemodels (triplet, horizontal, etc.) to store and manage ontological data, we propose a deployment ‘à la carte. To validate ourproposal, an implementation of our approach in an OBDB environment on OntoDB is proposed. Finally, in order to supportthe user during the design process, a tool for designing databases from a conceptual ontology is presented.

La séparation des préoccupations permet de considérer les sous-systèmes en isolation tout en conservant une vision globale du système. La variabilité des domaines impliqués implique donc (i) un effort de composition des méta-modèles hétérogènes représentant ces domaines, (ii) une gestion de la cohérence inter-domaine des modèles produits en isolation et (iii) une gestion de la multiplicité des cibles atteignables dans l'espace des solutions de chacun des domaines. Pour relever ces défis, nous présentons dans cette thèse une approche couvrant trois contributions appliquées sur le cas de la visualisation de données :- une approche de composition respectant l'isolation des domaines en tirant profit des méthodes d'intégration des Architectures Orientées Services (SOA). Les méta-modèles sont encapsulés dans des services, exposant le comportement pertinent via une interface à destination des experts du domaine ;- un moteur de règles métiers qui assure la gestion des interactions entre domaines et permet de détecter les incohérences inter-domaine et de faire remonter aux experts les informations nécessaires à leur résolution ;- une modélisation de la variabilité des produits par caractérisation qui permet de concrétiser les sous-systèmes vers des artefacts concrets.Pour valider l'approche, nous quantifions (i) le surcoût de l'encapsulation en service des domaines, (ii) l'impact de l'externalisation des interactions entre domaines, (iii) l'effort que les experts et l'intégrateur doivent fournir. Enfin, une expérience utilisateur mesure le gain lors de la concrétisation du système et son impact sur la satisfaction vis à vis des visualisations résultantes. / The growing complexity of software engineering leads to the use of separation of concerns, i.e. enable to consider manageable sub-systems while keeping an overview of the whole system. The domain variability involved in these system design imply : (i) to compose multiple heterogeneous metamodels dedicated to each domain, (ii) to handle cross-domain consistency of the model produced in isolation, (iii) and to tame the multiplicity of concrete artefact available in the solution space of each domain. To adress these challenges, we offer in this thesis an approach encompassing three contributions :- an isolation-compliant composition which benefits from Service Oriented Architecture (SOA) integration. Each domain metamodel is embedded in a service exposing the rele- vant behavior through an interface designed and used by domain experts ; - a business rule engine handling the interaction between domains and detecting cross-domain incon- sistency to provide relevant feedback to resolve it ;- a feature-based characterization of the products variability allowing to concretize each sub-system toward concrete artifacts. The contributions are applied on the sensor data visualization use case.We validate (i) the need for domain isolation preservation on a dashboard design project, then we quantify (ii) the overhead of the service encapsulation, (iii) the impact of the externalization of domain interactions, (iv) the effort required from the experts and the integrator. Finally, we proceed to a user experiment to measure the gain during the concretization of a sub-system, and the impact on the user satisfaction on the resulting visualisation widgets.

La complexité de l'utilisation des systèmes d'aide à la conception coopérative dans le<br />domaine du bâtiment résulte de la complexité même du travail coopératif (difficultés de<br />traçabilité des actions, non-disposition sur chaque document de l'ensemble des<br />informations requises pour accomplir une tâche donnée, problèmes de coordination,<br />‘discontinuité' des données, etc.). En considérant cet état de fait, nous proposons une étude<br />des activités liées au travail de groupe dans le cadre de projets de conception de bâtiments,<br />et plus spécifiquement dans le domaine du bois qui nécessite une importante coopération<br />entre les concepteurs. Cette étude présente ensuite le concept de projet numérique déduit de<br />l'analyse du modèle des IFC ‘Industry Foundation Classes' et de l'approche de coopération<br />basée sur l'utilisation de la maquette numérique dans les secteurs de l'industrie automobile<br />et aéronautique. En effet, l'échange des données basé sur l'utilisation des objets<br />interopérables constitue une approche nouvelle à approfondir dans le domaine du bâtiment.<br />Ainsi, afin de concevoir un environnement virtuel coopératif regroupant ces notions<br />étudiées, nous proposons un modèle tenant compte des informations sémantiques relatives<br />aux ouvrages échangés par les acteurs. Nous avons mis en œuvre celui-ci dans une<br />interface d'un système coopératif. Cet outil prototype offre une représentation graphique<br />d'un contexte coopératif de projet favorisant l'organisation et le regroupement des<br />informations nécessaires à la conception de bâtiments.