Errors made during requirements development of dependable systems are very expensive to fix later in the lifecycle, and can result in minor to catastrophic failures. Discovering and documenting potential abnormal situations and irregular user behavior that can interrupt normal system interaction is of tremendous importance in the context of dependable systems development. Exceptions that are not identified during requirements elicitation might eventually lead to an incomplete system specification during analysis, and ultimately to an implementation that lacks certain functionality, or even behaves in an unreliable way. / This thesis introduces a model-driven requirement development process that systematically guides the developer to consider reliability and safety concerns of dependable reactive systems. Our Dependability-Oriented Requirements Engineering Process (DREP) comprises of five phases: requirements elicitation, requirements specification, dependability assessment, dependability-based refinement, and requirements summary. / Our approach extends use case-based elicitation with ideas from the exception handling world. It leads the developer to explore exceptional situations arising in the environment that change user goals and service-related exceptional situations that threaten to fail user goals. The process requires the developer to specify means that detect such situations, to define the recovery measures that attempt to continue to provide service in a dependable manner, to offer degraded services where applicable or to ensure system and user safety. The need for exceptional modes of operation is also taken into account. The notions of dependability are integrated in activity diagrams and communication diagrams, which are used as specification models. / We also propose a probabilistic extension of statecharts to formally model the interaction requirements defined in the use cases. The formalism, DA-Charts, allows a modeller to use success and failure probabilities to model the unreliable behaviour of the environment. Subsequently, the model can be probabilistically analyzed to determine achievable reliability and safety of the system interactions. A visual modelling environment for DA-Charts supporting automatic probability analysis has been implemented. / We show that the proposed methodology leads to notable improvement in system dependability by applying our work to three case studies: the Elevator Control System, the 407 Express Toll Route System, and the Crisis Management System. / Lorsque l'on développe des systèmes fiables, les erreurs ou oublis qui pourraient éventuellement se glisser dans la spécification du système peuvent avoir des conséquences néfastes, et pas seulement du point de vue monétaire. / Il est par conséquent impératif de découvrir et d'analyser toute situation anormale ou comportement irrégulier d'un utilisateur du système qui pourrait interrompre le fonctionnement et les interactions habituelles du système. Une telle exception, qui n'aurait pas été découverte pendant la phase d'analyse des besoins, produirait une spécification de l'application à développer contenant des lacunes, ce qui, à la fin, causerait une implémentation de l'application à laquelle il manquerait des fonctionnalitées, ou qui se comporterait d'une manière peu fiable. / Cette thèse présente un processus de développement orienté modèle qui mène le développeur à prêter une attention particulière à la sûreté et à la fiabilité du système en développement. Notre approche, nommée DREP, est constituée de cinq phases: la découverte des besoins, la spécification des besoins, l'évaluation de la fiabilité, le raffinement, et le résumé des besoins. / Notre phase de découverte des besoins se base sur les cas d'utilisation. Elle mène le développeur à considérer des situations exceptionnelles qui pourraient surgir dans l'environnement et changer les buts des utilisateurs du système. Le développeur est également poussé à réfléchir aux situations qui pourrait empêcher le système de fournir un service avec succès. Dans ces cas, DREP demande au développeur de spécifier les démarches à suivre pour traiter cette situation, si possible en continuant à fournir le service demandé, ou à défaut, en fournissant un service diminué, ou simplement en s'assurent que le système s'arrête sans causer de dommage. DREP intègre également la notion de modes exceptionnels d'opération du système. / DREP propose des extensions au diagrammes d'activités et de communication d'UML pour permettre au développeur d'exprimer la fiabilité dans les modèles de spécification du système. Une extension des diagrammes d'états intégrant les probabilités permet de modéliser les pannes qui pourraient surgir dans l'environnement. Un outil d'analyse permet ensuite de déterminer la sûreté et la fiabilité atteignable du système. / On démontre que notre approche génère des spécifications de systèmes plus fiables avec trois cas d'études: un contrôleur d'ascenseur, un système de collecte de payage d'autoroute, et un système de gestion de crises.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.86598 |
| Date | January 2010 |
| Creators | Mustafiz, Sadaf |
| Contributors | Jorg Andreas Kienzle (Internal/Supervisor) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Doctor of Philosophy (School of Computer Science) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
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