Nos travaux s'inscrivent dans le cadre des recherches menées sur les EIAH (Environnements Informatiques pour l'Apprentissage Humain) dans le projet Interaction et Connaissance du LIUM. Ce projet a suscité le développement de Diagram, un EIAH dédié à l'apprentissage des concepts de la modélisation orientée objet. Dans cette thèse, nous nous intéressons à l'analyse des réponses de l'apprenant lors de l'activité de modélisation de construction d'un diagramme de classes UML à partir de spécifications textuelles. En l'absence de résolveur pédagogique dans ce contexte, nous proposons une méthode d'analyse automatique des diagrammes de l'apprenant. Nous présentons un outil de diagnostic basé sur la comparaison et l'appariement des constituants de plusieurs diagrammes. Cette proposition s'inspire des concepts et des techniques d'appariement de modèles et se concentre principalement sur les aspects structurels des modèles à apparier. La méthode permet d'exprimer en sortie des appariements et des différences entre le diagramme de l'apprenant et un diagramme de référence construit par un expert. La méthode est instanciée sous forme d'un composant logiciel intégré à Diagram, nommé ACDC (Automatic Class Diagrams Comparator). Les résultats d'ACDC (les différences relevées) sont traités dans Diagram pour la production de rétroactions pédagogiques synchrones destinées à l'apprenant. La pertinence et la qualité des résultats produits par ACDC ont été évaluées en dehors de Diagram sur un corpus de diagrammes collectés dans des situations réelles d'apprentissage. Une expérimentation de Diagram (après l'intégration d'ACDC) a été menée fin 2008 avec des étudiants de l'Université du Maine.

Nous nous intéressons au problème du dimensionnement et du placement optimal de locaux sur une surface donnée (on trouve aussi allocation spatiale), de type logements familiaux, bureaux ou équipements collectifs... Nous présentons une nouvelle approche de logiciel de CAO en architecture qui part de l'expression du besoin fonctionnel en termes de contraintes sur les locaux. La grande originalité de ce travail est de proposer un modèle de placement a trois niveaux : fonctionnel, topologique et numérique. Dans une seconde étape, le logiciel ARCHiPLAN que nous avons développé, énumère toutes les solutions topologiquement différentes, sans présumer pour autant de dimensions finales précises. Ces solutions correspondent à l'étape d'esquisses qu'effectue un architecte en phase de conception préliminaire a partir du cahier des charges fonctionnel (programme). L'architecte peut ensuite « naviguer » dans cet espace de solutions topologiques, en faible nombre, et en choisir certaines pour une étude plus poussée. Pour chaque solution topologique, la meilleure solution dimensionnelle est trouvée au regard de critères de coûts, de surfaces utiles, de trame ou autres. Cette approche, qui combine la programmation orientée objet et les techniques de programmation par contraintes, a l'avantage d'éviter le problème récurrent de l'explosion combinatoire grâce a ce modèle a trois niveaux, tout en se rapprochant de la pratique du concepteur du domaine par une méthode fonctionnelle et progressive. Le logiciel ARCHiPLAN a prouve sa robustesse, sa pertinence et sa souplesse en conception ainsi que sa rapidite sur de nombreux exemples.

Désormais, les clients ne se satisfont plus seulement d’une offre diversifiée de produits mais ils demandent à être partie prenante pendant les processus de développement et de configuration afin d’obtenir des produits le plus personnalisés possible en regard de leurs attentes. La contribution des clients à ces processus conduit à des changements dans l’organisation de la conception, dans le modèle de gestion de l'entreprise, la définition du produit. Tout d'abord, nous présentons le modèle de conception en configuration personnalisée nommé Auser. Nous décrivons tout d’abord les fondamentaux théoriques du modèle de conception en configuration pour personnalisation orientée utilisateur. Dans le deuxième chapitre, la méthode de conception est étudiée, y compris la description formelle des entités décrivant le produit, la construction de l'ontologie ainsi que la modélisation par fonctions, composants et services. Le troisième chapitre présente la configuration de modèle de produit personnalisé par l'utilisateur final du robot industriel. Ces utilisateurs peuvent spécifier les objectifs et contraintes de la mise en œuvre des robots industriels par le biais des paramètres et attributs. / In today's market, obtaining a variety of products through configuration design has become increasingly common. However, with the development of the market, customers have not only satisfied the company offering a variety of products, and more demands on participating in the process of configuration design by themselves, so that they can obtain fully personalized products. Customer participation leads to the changes of design process, company's management model, etc. Based on the above problem, this thesis takes industrial robot as an example, and studies the management issues related to the customer involved in the design, in order to address the contradiction between product diversification, personalized requirements and the long design cycle and high manufacturing costs. Firstly, Auser-customized configuration design pattern is presented. The theory source of user-customized configuration design pattern is introduced, and then the related concepts are expounded. The corresponding business mode of user-customized configuration design pattern is given, and the key technologies to realize business mode is studied. System dynamics models were established for user-customized configuration design business mode and for traditional business mode of industrial robots by Anylogic simulation software. Secondly, the component-based theory and method are studied, including the formal description of things, ontology representation, componentization and servitization. On this basis, the componentization description model is established for the product parts. And the model is represented as service-component. Next, the formation process and extension method of service-component are introduced. An example of industrial robot components modeling is analyzed, includingestablishing industrial robot domain ontology by protégé, describing, instantiating and extensing components. Thirdly, the industrial robot user-customized configuration design template is constructed, and users can obtain the industrial robot meeting constraints through parameters setting; The kinematics and dynamics analysis on template is taken by Simscape model, and the dynamic parameters is analyzed, and the finite element analysis on template is taken by ANSYS, including statics analysis and modal analysis. The parameters flow process in template is analyzed. Then taking industrial robot user-customized configuration design using configuration template as an example, the configuration template is analyzed in application. Fourthly, the internal algorithm of user-customized configuration design is researched. Platform-based and user-leading user-customized configuration design process is constructed, and then the internal algorithm to keep the design running smoothly is studied, including the degree of freedom determination, fuzzy demand calculation, and service-component configuration and the configuration program evaluation. A case analysis is also taken for the internal algorithm Finally, on the basis of the previous section, the prototype system design of the open design platform is taken. Based on system requirements analysis and system design, the main pages of the platform are designed, and the key functions are introduced .

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal. / Plusieurs modèles de maintenance exigent que les changements soient faits et documentés dans les spécifications des besoins et soient par la suite propagés vers le code source à travers les modè­les d'analyse et de conception. Ces modèles supposent donc un haut niveau de traçabilité comme facteur clé de maintenabilité. Cette traçabilité ne peut être obtenue sans une approche transforma­tionnelle au développement des logiciels. Cette thèse a pour objectif de fournir une approche transformationnelle pour supporter l' ingénie­rie des besoins à l'aide des scénarios et pour appliquer les patrons de conception au moyen d'algorithmes et de processus. Le langage unifié de modélisation (Unified Modeling Language, UML) a été adopté comme notation de modélisation. Dans le support de l'ingénierie des besoins, nous proposons, premièrement, un algorithme incrémental pour la synthèse des spécifications dynamiques à partir des scénarios. Cet algorithme prend comme entrée un ensemble de diagrammes de collaboration d'UML et produit en sortie les diagrammes d'états-transitions d'UML de tous les objets collaborant dans les scénarios d'entrée. En outre cet algorithme permet la vérification de la cohérence et de la complétude des scénarios. Deuxièmement, un autre algorithme est conçu pour la génération d'un prototype de l'interface usager (IU) à partir de la spécification des scénarios. Les scénarios sont acquis sous forme de dia­grammes de collaboration enrichis par des informations de l'IU. Ce prototype de l'IU peut être exécuté par un constructeur d'IU ce qui permet non seulement la validation des scénarios avec les utilisateurs mais aussi sa personnalisation et son raffinement éventuel. L'application automatique des patrons de conception est réalisée par une nouvelle approche pour le raffinement successif des modèles (en format UML) statiques et dynamiques de conception. Ces raffinements successifs sont basés sur des schémas de raffinement. Un schéma de raffinement est composé de deux compartiments. Le premier compartiment décrit le modèle abstrait de con­ception, et le deuxième compartiment montre le modèle détaillé correspondant après l'application d'un patron de conception. Nous proposons aussi un catalogue de schémas de micro-raffinement qui permettent non seulement de décrire un schéma de raffinement mais aussi de prouver sa vali­dité. / Several maintenance models suggest that changes be done and docurnented in the requirernents specification and subsequently propagated through the analysis and design models to the source code. These models require all a high level of traceability. Such traceability can only be obtained by a transformational approach to software development. The objective of this thesis is to provide a transformational approach for supporting requirernents engineering based on scenarios and for applying design patterns by rneans of algorithms and pro­cesses. The Unified Modeling Language (UML) was adopted as the notational framework. For supporting requirements engineering, we propose first an incrernental algorithm for synthesiz­ing behavioral specifications frorn scenarios. This algorithrn generates from a given set of UML collaboration diagrams the UML statechart diagrams of all the abjects involved. Moreover, this algorithm allows for the verification of consistency and cornpleteness of the input scenarios. Secondly, another algorithm is designed to generate a user interface (UI) prototype from scenar­ios. Scenarios are acquired in the form of UML collaboration diagrams, which are enriched with UI information. This UI prototype can be executed in a UI builder environment for the validation of the scenarios by the users, for customization, and for further refinernent. The automatic application of design patterns is achieved by a new approach to the stepwise refine­ment of static and dynamic design models represented as UML diagrams. Refinement is based on refinement schemas which are cornposed of two compartments. The first compartrnent describes the abstract design model, whereas the second compartment shows the corresponding detailed rnodel after application of one design pattern. We also propose a catalogue of smaller transforma­tions called micro-refinement schernas. These micro-refinernent schernas are proven to be correct and can be used to compose correct refinernent schemas.

Les travaux présentés dans ce manuscrit s’appliquent au domaine de la gestion de crise française, et notamment à la phase de réponse qui suit un évènement majeur, comme une crue ou un accident industriel. Suite à l’évènement, des cellules de crise sont activées pour prévenir et traiter les conséquences de la crise. Elles font face, dans l’urgence, à de nombreuses difficultés. Les parties-prenantes sont nombreuses, autonomes et hétérogènes, la coexistence de plans d’urgence engendre des contradictions et des effets en cascade se nourrissent des interconnexions entre réseaux. Ces constats arrivent alors que les données disponibles sur les réseaux informatiques ne cessent de se multiplier. Elles sont, par exemple, émises par des capteurs de mesures, sur des réseaux sociaux, ou par des bénévoles. Ces données sont l’occasion de concevoir un système d’information capable de les collecter pour les interpréter en un ensemble d’information formalisé, utilisable en cellule de crise. Pour réussir, les défis liés aux 4Vs du Big data doivent être relevés en limitant le Volume, unifiant (la Variété) et améliorant la Véracité des données et des informations manipulées, tout en suivant la dynamique (Vélocité) de la crise en cours. Nos états de l’art sur les différentes parties de l’architecture recherchée nous ont permis de définir un tel système d’information. Ce dernier est aujourd’hui capable de (i) recevoir plusieurs types d’évènements émis de sources de données connues ou inconnues, (ii) d’utiliser des règles d’interprétations directement déduites de règles métiers réelles et (iii) de formaliser l’ensemble des informations utiles aux parties-prenantes. Son architecture fait partie des architectures orientées évènements, et coexiste avec l’architecture orientée services du logiciel développé par le laboratoire Centre de Génie Industriel (CGI). Le système d’information ainsi implémenté a pu être éprouvé sur un scénario de crue majeure en Loire Moyenne, élaboré par deux Services de Prévision des Crues (SPC) français. Le modèle décrivant la situation de crise courante, obtenu par le système d’information proposé, peut être utilisé pour (i) déduire un processus de réponse à la crise, (ii) détecter des imprévus ou (iii) mettre à jour une représentation de la situation en cellule de crise. / The present work is applied to the field of French crisis management, and specifically to the crisis response phase which follows a major event, like a flood or an industrial accident. In the aftermath of the event, crisis cells are activated to prevent and deal with the consequences of the crisis. They face, in a hurry, many difficulties. The stakeholders are numerous, autonomous and heterogeneous, the coexistence of contingency plans favours contradictions and the interconnections of networks promotes cascading effects. These observations arise as the volume of data available continues to grow. They come, for example, from sensors, social media or volunteers on the crisis theatre. It is an occasion to design an information system able to collect the available data to interpret them and obtain information suited to the crisis cells. To succeed, it will have to manage the 4Vs of Big Data: the Volume, the Variety and Veracity of data and information, while following the dynamic (velocity) of the current crisis. Our literature review on the different parts of this architecture enables us to define such an information system able to (i) receive different types of events emitted from data sources both known and unknown, (ii) to use interpretation rules directly deduced from official business rules and (iii) to structure the information that will be used by the stake-holders. Its architecture is event-driven and coexists with the service oriented architecture of the software developed by the CGI laboratory. The implemented system has been tested on the scenario of a 1/100 per year flood elaborated by two French forecasting centres. The model describing the current crisis situation, deduced by the proposed information system, can be used to (i) deduce a crisis response process, (ii) to detect unexpected situations, and (iii) to update a COP suited to the decision-makers.