Le Cloud Computing est un nouveau paradigme qui fournit des ressources informatiques sous forme de services à la demande via internet fondé sur le modèle de facturation pay-per-use. Il est de plus en plus utilisé pour le déploiement et l’exécution des processus métier en général et des processus métier à base de services (SBPs) en particulier. Les environnements cloud sont généralement très dynamiques. À cet effet, il devient indispensable de s’appuyer sur des agents intelligents appelés gestionnaires autonomiques (AMs), qui permettent de rendre les SBPs capables de se gérer de façon autonome afin de faire face aux changements dynamiques induits parle cloud. Cependant, les solutions existantes sont limitées à l’utilisation soit d’un AM centralisé, soit d’un AM par service pour gérer un SBP. Il est évident que la deuxième solution représente un gaspillage d’AMs et peut conduire à la prise de décisions de gestion contradictoires, tandis que la première solution peut conduire à des goulots d’étranglement au niveau de la gestion du SBP. Par conséquent, il est essentiel de trouver le nombre optimal d’AMs qui seront utilisés pour gérer un SBP afin de minimiser leur nombre tout en évitant les goulots d’étranglement. De plus, en raison de l’hétérogénéité des ressources cloud et de la diversité de la qualité de service (QoS) requise par les SBPs, l’allocation des ressources cloud pour ces AMs peut entraîner des coûts de calcul et de communication élevés et/ou une QoS inférieure à celle exigée. Pour cela, il est également essentiel de trouver l’allocation optimale des ressources cloud pour les AMs qui seront utilisés pour gérer un SBP afin de minimiser les coûts tout en maintenant les exigences de QoS. Dans ce travail, nous proposons un modèle d’optimisation déterministe pour chacun de ces deux problèmes. En outre, en raison du temps nécessaire pour résoudre ces problèmes qui croît de manière exponentielle avec la taille du problème, nous proposons des algorithmes quasi-optimaux qui permettent d’obtenir de bonnes solutions dans un temps raisonnable / Cloud Computing is a new paradigm that provides computing resources as a service over the internet in a pay-per-use model. It is increasingly used for hosting and executing business processes in general and service-based business processes (SBPs) in particular. Cloud environments are usually highly dynamic. Hence, executing these SBPs requires autonomic management to cope with the changes of cloud environments implies the usage of a number of controlling devices, referred to as Autonomic Managers (AMs). However, existing solutions are limited to use either a centralized AM or an AM per service for managing a whole SBP. It is obvious that the latter solution is resource consuming and may lead to conflicting management decisions, while the former one may lead to management bottlenecks. An important problem in this context, deals with finding the optimal number of AMs for the management of an SBP, minimizing costs in terms of number of AMs while at the same time avoiding management bottlenecks and ensuring good management performance. Moreover, due to the heterogeneity of cloud resources and the diversity of the required quality of service (QoS) of SBPs, the allocation of cloud resources to these AMs may result in high computing costs and an increase in the communication overheads and/or lower QoS. It is also crucial to find an optimal allocation of cloud resources to the AMs, minimizing costs while at the same time maintaining the QoS requirements. To address these challenges, in this work, we propose a deterministic optimization model for each problem. Furthermore, due to the amount of time needed to solve these problems that grows exponentially with the size of the problem, we propose near-optimal algorithms that provide good solutions in reasonable time

Face à un environnement métier très dynamique, les entreprises expriment un grand besoin de gestion de leurs processus métiers de point de vue métier. Il existe trois types d’approche de gestion sensible aux changements de l’environnement métier : à savoir les approches impératives, déclaratives et hybrides. Les approches déclaratives sont très flexibles. Cependant, elles sont très couteuses en termes de temps. En contre partie, les approches impératives sont très efficaces mais trop rigide. Les approches hybrides, à leur tour, essaient de concilier entre les approches impératives et déclaratives afin d’augmenter le niveau concurrentiel des entreprises. Néanmoins, elles nécessitent un effort d’alignement entre la logique métier et la logique du processus. En outre, nous constatons que certaines approches ne sont pas faisables en pratique puisqu’ils n’utilisent pas les standards des processus.De plus, l’efficacité et la flexibilité sont antagonistes. Par conséquent, dans cette thèse, nous nous intéressons à la gestion sensible au métier visant à : (1) concilier les techniques déclaratives et les techniques impératives en une approche hybride pour tirer profit de leurs avantages, (2) préserver les standards des processus, et (3) minimiser l'effort des concepteurs. Nous avons ainsi proposé une nouvelle approche hybride pour la gestion des processus métiers. Nous avons modélisé la gestion d’un processus métier par un processus de gestion connecté au premier qui permet de le superviser et le configurer. Ce processus de gestion est généré grâce à une modélisation sémantique des relations entre les processus métiers, les services et l’environnement métier. Nous avons également implémenté cette approche et l'évaluer en comparaison avec les approches existantes de gestion sensible aux changements de l'environnement métier / Continuous business environment changes urge companies to adapt their processes from a business environment point of view. Indeed, companies struggle to find a balance between adapting their processes and keeping competitiveness. While the imperative nature of business processes is too rigid to adapt them at run-time, the declarative one of the purely rule based business processes is, however, very time consuming. Hybrid approaches in turn try to reconcile between these approaches aiming to reach the market requirements. Nevertheless, they also need an effort for aligning business logic and process logic. Therefore, in this thesis, we focus on business environment-aware management of service-based business processes aiming at conciliating imperative and declarative approaches. Our challenge is to develop a hybrid management approach that preserves industry standards to describe and to manage SBPs as well as minimizes designers’ efforts. Based on a semantic modeling of business environment, business processes as well as their relationships, and a control dependency analysis of business processes, we are able to synthesize a controller, itself modeled as a process, connected to the business process to be monitored and configured at run-time. We also validated the feasibility of our management approach by implementing the framework Business Environment-Aware Management for Service-based Business processes (BEAM4SBP). Experimentations show the efficiency of our approach with respect to other BEAM approaches

Les services web gagnent de l'importance en tant que cadre facilitant l'intégration d'applications au sein et en dehors des frontières des entreprises. Il est accepté que la description d'un service ne devrait pas seulement inclure l'interface, mais aussi le protocole métier supporté par le service. Dans le cadre de ce travail, nous avons formalisé la catégorie des protocoles incluant des contraintes de temps (appelés protocoles temporisés) et étudié l'impact du temps sur l'analyse de compatibilité et de remplaçabilité. Nous avons formalisé les contraintes suivantes : les contraintes Clnvoke définissent des fenêtres de disponibilités tandis que les contraintes Mlnvoke définissent des délais d'expiration. Nous avons étendu les techniques pour l'analyse de compatibilité et de remplaçabilité entre protocoles temporisés à l'aide d'un mapping préservant la sémantique entre les protocoles temporisés et les automates temporisés, ce qui a défini la classe des automates temporisés de protocoles (PTA). Les PTA possèdent des transitions silencieuses qui ne peuvent pas être supprimées en général, et pourtant ils sont fermés par calcul du complément, ce qui rend décidable les différents types d'analyse de compatibilité et de remplaçabilité. Enfin, nous avons mis en oeuvre notre approche dans le cadre du projet ServiceMosaic, une plate-forme pour la gestion du cycle de vie des services web.

Toute organisation doit aujourd'hui être capable de s'adapter de plus en plus vite aux évolutions stratégiques, organisationnelles et techniques. Pour cela, elle doit pouvoir identifier, modéliser, simuler, exécuter, optimiser et faire évoluer ses processus métier en fonction de ces changements. L'approche BPM (Business Process Management) propose des langages, des méthodes et des outils pour la modélisation, l'exécution et l'optimisation des processus. Mais l'étape de modélisation reste lourde à mettre en œuvre, couteuse, souvent effectuée par un expert analyste métier et donc peu consensuelle. Par opposition, la méthode ISEA est une approche participative dans laquelle les différents acteurs fonctionnels d'un processus métier conçoivent ensemble, de façon simple, ludique et rapide, une représentation des processus consensuelle et évolutive. Cette méthode est basée sur le cycle de vie traditionnel de gestion des processus métier, mais introduit 4 phases originales : l'identification, la simulation, l'évaluation et l'amélioration. Ces phases sont basées sur des outils de gestion de la qualité et utilisent un jeu de rôles (serious game) pour rendre la modélisation de processus plus attractive et collaborative. Le résultat est un modèle de processus simple et organisationnellement optimisé que nous transformons ensuite dans un modèle BPMN par une approche de type IDM. / Nowadays, organizations have to be flexible enough to allow adjustments to new circumstances, users' requirements, respecting environmental constraints and technological evolution. Business process management (BPM) technologies provides the base that enables to adapt, optimize and evolve the business. However modeling can be hard and costly, often done by business analyst experts. In contrast, ISEA Method is a collaborative approach that lets functional actors of a process design together in a fun, fast and simple way a consensual and evolved process representation. ISEA Method is based on the traditional BPM life cycle, but introduces four original phases: Identification, Simulation, Evaluation, Amelioration These phases are supported by quality process improvement tools and use a role-playing game (serious game) in order to stimulate people and modeling in a collaborative way. The result is a “basic” and optimized process representation that we convert in a BPMN model by using the IDM approach .

Un large éventail de nouvelles applications met l’accent sur la nécessité de disposer de modèles de processus métier capables de manipuler des données imprécises ou incertaines. Du fait de la présence de données probabilistes, les comportements externes de tels processus métier sont non markoviens. Peu de travaux dans la littérature se sont intéressés à la vérification de tels systèmes. Ce travail de thèse étudie les questions de modélisation et d’analyse de ce type de processus métier. Il utilise comme modèle formel pour décrire les comportements des processus métier un système de transitions étiquetées dans lequel les transitions sont gardées par des conditions définies sur une base de données probabiliste. Il propose ensuite une approche de décomposition de ces processus qui permet de tester la relation de simulation entre processus dans ce contexte. Une analyse de complexité révèle que le problème de test de simulation est dans 2-EXPTIME, et qu’il est EXPTIME-difficile en termes de complexité d’expression, alors que du point de vue de la complexité en termes des données, il n’engendre pas de surcoût supplémentaire par rapport au coût de l’évaluation de requêtes booléennes sur des bases de données probabilistes. L’approche proposée est ensuite étendue pour permettre la vérification de propriétés exprimées dans les logiques P-LTL et P-CTL. Finalement, un prototype, nommé ‘PRODUS’, a été implémenté et utilisé dans le cadre d’une application liée aux systèmes d’information géographiques pour montrer la faisabilité de l’approche proposée. / There is a wide range of new applications that stress the need for business process models that are able to handle imprecise data. This thesis studies the underlying modelling and analysis issues. It uses as formal model to describe process behaviours a labelled transitions system in which transitions are guarded by conditions defined over a probabilistic database. To tackle verification problems, we decompose this model to a set of traditional automata associated with probabilities named as world-partition automata. Next, this thesis presents an approach for testing probabilistic simulation preorder in this context. A complexity analysis reveals that the problem is in 2-exptime, and is exptime-hard, w.r.t. expression complexity while it matches probabilistic query evaluation w.r.t. data-complexity. Then P-LTL and P-CTL model checking methods are studied to verify this model. In this context, the complexity of P-LTL and P-CTL model checking is in exptime. Finally a prototype called ”PRODUS” which is a modeling and verification tool is introduced and we model a realistic scenario in the domain of GIS (graphical information system) by using our approach.

L'orientation service occupe de plus en plus une place importante dans la structuration des systèmes complexes. La conception et le développement d'applications évoluent progressivement d'un modèle traditionnel vers un modèle plus dynamique orienté services où la réutilisation et l'adaptabilité jouent un rôle important. Dans cette thèse, nous proposons une étude portant sur la conception et le développement d'applications par composition de services. Nous décrivons un environnement de partage de services : DyCoSe. Il consiste en un écosystème coopératif où les entreprises membres, organisées en communautés, partagent un consensus global représentant les fonctionnalités métier récurrentes et les propriétés non fonctionnelles communes. La composition d'applications dans DyCoSe repose sur une architecture à trois niveaux combinant à la fois une démarche descendante et une autre ascendante. La démarche descendante permet de décrire l'application à travers une interaction de composants haut niveau et de la raffiner en une ou plusieurs orchestrations de services. La démarche ascendante projette les caractéristiques de l'infrastructure réseau sous-jacente au niveau services. Un processus d'instanciation visant à réaliser une application composite est détaillé. Il formalise le choix des services, selon un ensemble de contraintes données, comme un problème d'optimisation de coûts. Deux solutions au problème d'instanciation sont étudiées. Une solution globale tient compte de l'ensemble des services disponibles dans l'écosystème et une solution locale favorise les services de certaines communautés. Un algorithme génétique est décrit comme implémentation de l'instanciation globale. Une simulation stochastique de l'environnement DyCoSe est proposée. Elle permet d'étudier les possibilités d'instanciation d'une application donnée dans un environnement où la disponibilité des services n'est pas garantie. Elle permet d'étudier aussi, le taux de réussite de l'exécution d'une instance d'une application donnée.

La gestion de l'évolution des processus métier exige une compréhension approfondie des cause des changements, de leurs niveaux d'application ainsi que de leurs impacts sur le reste du système. Dans cette thèse, nous proposons une approche de gestion et de contrôle de l'éolution des processus métier permettant d'analyser ces changements et de comprendre leurs impacts. Cela assistera les concepteurs et les chargés de l'évolution des processus métier à établir une évaluation a priori de l'impact pour réduire les risques et les coûts liés à ces changements et d'améliorer le service et la qualité des processus métier. Ce travail consiste à proposer un ensemble de contributions permettant une vérification de la cohérence et de la conformité des modèles de processus métier après chaque changement, mais aussi d'établir une éaluation a priori de l'impact structurel et qualificatif des modifications. Les différentes approches proposées sont en cours d'expérimentation et de validation à travers le développement d'une plate-forme basée sur l'environnement Eclipse

Toute organisation doit aujourd'hui être capable de s'adapter de plus en plus vite aux évolutions stratégiques, organisationnelles et techniques. Pour cela, elle doit pouvoir identifier, modéliser, simuler, exécuter, optimiser et faire évoluer ses processus métier en fonction de ces changements. L'approche BPM (Business Process Management) propose des langages, des méthodes et des outils pour la modélisation, l'exécution et l'optimisation des processus. Mais l'étape de modélisation reste lourde à mettre en œuvre, couteuse, souvent effectuée par un expert analyste métier et donc peu consensuelle. Par opposition, la méthode ISEA est une approche participative dans laquelle les différents acteurs fonctionnels d'un processus métier conçoivent ensemble, de façon simple, ludique et rapide, une représentation des processus consensuelle et évolutive. Cette méthode est basée sur le cycle de vie traditionnel de gestion des processus métier, mais introduit 4 phases originales : l'identification, la simulation, l'évaluation et l'amélioration. Ces phases sont basées sur des outils de gestion de la qualité et utilisent un jeu de rôles (serious game) pour rendre la modélisation de processus plus attractive et collaborative. Le résultat est un modèle de processus simple et organisationnellement optimisé que nous transformons ensuite dans un modèle BPMN par une approche de type IDM.

Les hôpitaux sont confrontés à des contraintes économiques fortes et à des exigences de plus en plus élevées en termes de qualité et de sécurité des soins. La prise en charge médicamenteuse est également soumise à ces contraintes d'autant qu'elle relève d'un processus complexe pluriprofessionnel et présentant également des enjeux économiques et sociétaux importants. Afin de répondre à ces difficultés, une solution pourrait être la réorganisation des processus et la relocalisation des ressources grâce aux démarches d'amélioration de processus issues du génie industriel. Le Lean, une approche d'amélioration des processus métiers mise au point dans les années 90 par les chercheurs du Massachussetts Institute of Technology, consiste à optimiser la valeur pour le patient tout en minimisant les gaspillages et en recherchant l'excellence opérationnelle à travers l'amélioration continue. Des résultats encourageants consécutifs à l'utilisation de cette approche en milieu hospitalier ont déjà été rapportés. Cependant, une analyse approfondie de la littérature a montré qu'aucune des démarches Lean décrites dans la littérature n'était construite de manière à fournir un support méthodologique robuste permettant d'entreprendre une démarche Lean pour l'amélioration des processus métiers à l'hôpital. Face à ce constat, nous proposons une méthode Lean pour l'amélioration des processus métier, structurée et adaptée au milieu hospitalier, basée sur une triangulation entre données de la littérature, entretiens semi-dirigés et un cas d'étude. Cette méthode a été validée sur le site de l'hôpital Antoine Béclère lors d'un projet d'amélioration du processus de prise en charge médicamenteuse. Son application a entre autre permis d'améliorer la qualité, la sécurité et l'efficience de la prise en charge médicamenteuse en Médecine Adulte Polyvalente. / Hospitals are facing strong economic constraints and increasing requirements in terms of quality and safety of care. Medication management, a complex and multi-professional process with major economic and social issues, is also subject to these constraints. To address these difficulties, a solution could be to reorganize processes and relocate resources through the use of industrial engineering Business Process Improvement approaches. Lean is a Business Process Improvement approach developed in the 90s by researchers of the Massachusetts Institute of Technology. It aims at maximizing the value for the patient while minimizing waste and seeking operational excellence through continuous improvement. Many encouraging results related to the use of this approach in hospitals have been reported. However, a thorough analysis of the literature showed that none of the Lean approaches described in the literature was structured to provide sufficient methodological to perform a Lean journey aiming at improving business process in hospitals. This is why we propose a Lean method to improve business processes in hospitals based on a triangulation between literature data, semi-structured interviews and a case study. This method was tested and validated in the Antoine Béclère hospital where quality, safety and efficiency of the medication management process in a medicine unit were improved.

Motivé par le besoin de la « Conception par Réutilisation », les modèles de processus configurables ont été proposés pour représenter de manière générique des modèles de processus similaires. Ils doivent être configurés en fonction des besoins d’une organisation en sélectionnant des options. Comme les modèles de processus configurables peuvent être larges et complexes, leur configuration sans assistance est sans doute une tâche difficile, longue et source d'erreurs.De plus, les organisations adoptent de plus en plus des environnements Cloud pour déployer et exécuter leurs processus afin de bénéficier de ressources dynamiques à la demande. Néanmoins, en l'absence d'une description explicite et formelle de la perspective de ressources dans les processus métier existants, la correction de la gestion des ressources du Cloud ne peut pas être vérifiée.Dans cette thèse, nous visons à (i) fournir de l’assistance et de l’aide à la configuration aux analystes avec des options correctes, et (ii) améliorer le support de la spécification et de la vérification des ressources Cloud dans les processus métier. Pour ce faire, nous proposons une approche formelle pour aider à la configuration étape par étape en considérant des contraintes structurelles et métier. Nous proposons ensuite une approche comportementale pour la vérification de la configuration tout en réduisant le problème bien connu de l'explosion d'espace d'état. Ce travail permet d'extraire les options de configuration sans blocage d’un seul coup. Enfin, nous proposons une spécification formelle pour le comportement d'allocation des ressources Cloud dans les modèles de processus métier. Cette spécification est utilisée pour valider et vérifier la cohérence de l'allocation des ressources Cloud en fonction des besoins des utilisateurs et des capacités des ressources / Motivated by the need for the “Design by Reuse”, Configurable process models are proposed to represent in a generic manner similar process models. They need to be configured according to an organization needs by selecting design options. As the configurable process models may be large and complex, their configuration with no assistance is undoubtedly a difficult, time-consuming and error-prone task.Moreover, organizations are increasingly adopting cloud environments for deploying and executing their processes to benefit from dynamically scalable resources on demand. Nevertheless, due to the lack of an explicit and formal description of the resource perspective in the existing business processes, the correctness of Cloud resources management cannot be verified.In this thesis, we target to (i) provide guidance and assistance to the analysts in process model configuration with correct options, and to (ii) improve the support of Cloud resource specification and verification in business processes. To do so, we propose a formal approach for assisting the configuration step-by-step with respect to structural and business domain constraints. We thereafter propose a behavioral approach for configuration verification while reducing the well-known state space explosion problem. This work allows to extract configuration choices that satisfy the deadlock-freeness property at one time. Finally, we propose a formal specification for Cloud resource allocation behavior in business process models. This specification is used to formally validate and check the consistency of the Cloud resource allocation in process models according to user requirements and resource capabilities