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L' « Ingénierie Système Basée sur les Modèles » (ISBM), est une approche d'Ingénierie Système dans laquelle la modélisation est le support de toutes les activités d'ingénierie. Elle est plébiscitée par les industriels comme étant une manière de satisfaire le besoin de prise en compte de la complexité croissante des systèmes, pour lesquels les pratiques d'Ingénierie Systèmes centrées sur les documents arrivent à leurs limites. Cependant, de nombreux retours d'expérience sur la transition vers l'ISBM soulignent la forte courbe d'apprentissage nécessaire à sa mise en œuvre, ainsi que la difficulté pour les ingénieurs de se l'approprier. Dans ce contexte, la contribution de ce manuscrit vise à faciliter l'adoption de l'ISBM par la valorisation des actifs d'ingénierie. Elle cherche à systématiser la capitalisation et la réutilisation de savoir-faire en utilisant le concept de « patron », dont le rôle et le périmètre sont définis dans le cadre de l'ISBM. De manière à accompagner la montée en maturité des processus de capitalisation et de réutilisation au sein d'une entreprise, elle introduit une échelle de maturité permettant d'évaluer une situation d'ingénierie de manière à cibler les efforts à fournir. La contribution porte également sur la formalisation de niveaux d'abstraction des patrons capitalisés et de mécanismes de transition entre ces niveaux d'abstraction. Sur cette base, elle formalise les processus de l'approche « Minage-Maturation-Implémentation de Patrons » (MMIP), dont l'objectif est d'être un guide pour les ingénieurs dans la capitalisation et la réutilisation d'actifs d'ingénierie. La contribution a été éprouvée sur un cas d'étude, dans le cadre d'un nouveau projet industriel au sein de Safran Electrical & Power. L'objectif était de démontrer l'existence de patrons techniques, de les formaliser et de les réutiliser dans un contexte d'ISBM.
Pour arriver à gérer les changements fréquents des exigences des clients, des produits de plus en plus complexes et faire face à une concurrence de plus en plus dure, les organisations cherchent sans cesse à améliorer l'utilisation de leur portefeuille de connaissances.On remarque ainsi, que depuis une quinzaine d'années, bon nombre d'entre elles ont commencé à structurer leur démarche de gestion des connaissances. Ces démarches ont pour but de résoudre un ou plusieurs des problèmes suivants : le départ en retraite de cadres qui détiennent une connaissance critique, le partage de bonnes pratiques développées par une unité de production, la stimulation de l'innovation d'un centre de recherche, etc. Dans la réalité, la mise en place effective de ces initiatives soulève de nombreux problèmes liés tantôt à la nature tacite de la connaissance, à l'existence de barrières culturelles qu'à l'adoption d'un système logiciel de gestion des connaissances. Cette thèse se situe dans le cadre général de la gestion des connaissances lors du processus de conception de produits. Nous nous intéressons en particulier aux problématiques de la capitalisation et de la réutilisation des connaissances dans le processus de conception collaborative et routinière à l'aide d'un système logiciel de gestion des connaissances. L'objectif principal de cette thèse est de proposer un Système de Gestion des Connaissances (SGC) pour la capitalisation et la réutilisation des connaissances, fondé sur une approche organisationnelle et le paradigme des Systèmes Multi-Agents (SMA). Le choix des SMA est naturel car il permet la modélisation et l'implémentation des SGC comme des systèmes distribués où des acteurs différents (les acteurs métiers), agissent de manière autonome pour atteindre un but précis et interagissent afin de réaliser un but commun. Nous proposons une modélisation de système de gestion des connaissances (SGC) qui s'appuie sur la méthodologie ASPECS dédiée à l'analyse, la conception et le déploiement de systèmes complexes. Cette démarche d'analyse et de conception permet de mettre en évidence les objectifs d'un SGC et les principaux mécanismes de son fonctionnement. Parmi les activités d'ASPECS, l'identification des besoins se fait par une approche orientée buts qui permet la modélisation des objectifs du SGC ainsi que les acteurs impliqués et leurs dépendances.La contribution de cette thèse est composée de deux parties. La première consiste en l'analyse du domaine de la gestion des connaissances en ayant à l'esprit l'objectif de développer un SGC basé sur une approche organisationnelle qui met l'accent sur les aspects sociaux et coopératifs du processus de conception et qui gère la réutilisation des connaissances. La deuxième partie vise à la conception d'un SMA sous la forme d'un collecticiel mettant en œuvre notre approche de réutilisation des connaissances au fil de l'eau.
Aujourd'hui, les industriels cherchent de nouvelles approches qui permettent aux concepteurs d'adapter efficacement les systèmes de fabrication face à un environnement incertain et perturbant. Le concept de la reconfiguration des systèmes de fabrication est proposé afin de trouver des solutions face à l'occurrence d'aléas au sein d'un système manufacturier complexe. Dans la littérature, l'intégration de la reconfiguration dès la phase de conception dans le cadre de l'ingénierie système en suivant une approche basée sur des normes et paradigmes commence à faire appel à plusieurs nouveaux travaux de recherche. Nous proposons une nouvelle approche basée sur l'ingénierie système pour concevoir les systèmes de production manufacturiers pour qu'ils soient reconfigurables du point de vue partie opérative et commande, en assurant la cohérence entre les modèles et en respectant les exigences de l'industrie nouvelle. Cette approche vise à guider le concepteur pour modéliser les systèmes manufacturiers en intégrant le concept de la reconfiguration dans le cadre de l'ingénierie système.Ensuite, les modèles développés des différents points de vue sont transformés suivant des règles prédéfinies vers des modèles d'architectures holoniques qui permettent de combler l'écart entre le processus de modélisation conceptuelle et le processus de simulation. Ces modèles holoniques sont exécutables par la technologie des systèmes multi-agents afin de faciliter leurs implémentations. Après, le concepteur sera capable de vérifier et valider par simulation les critères et les caractéristiques clés de la reconfiguration dans le but d'atteindre les indicateurs demandés. Les résultats obtenus montrent une réactivité efficace aux aléas internes et externes avec la configuration la plus adéquate. Nous avons choisi un système manufacturier reconfigurable qui est le système de conversion d'acier afin d'illustrer l'utilité et la fiabilité de l'approche proposée dans différents scénarios.
L'UN DES DEFIS MAJEURS AUXQUELS DOIVENT FAIRE FACE LES ENTREPRISES EST LA MISE SUR LE MARCHE D'UN PRODUIT OU D'UNE FAMILLE DE PRODUITS DANS UN DELAI LE PLUS BREF POSSIBLE. L'UNE DES SOLUTIONS CONSISTE A PRENDRE EN COMPTE DEPUIS LA CONCEPTION DU PRODUIT LES CONTRAINTES VENANT DES SYSTEMES DE FABRICATION, AFIN DE CONCEVOIR UN PRODUIT QUI DEMANDE UN MINIMUM D'INVESTISSEMENT EN CE QUI CONCERNE LES SYSTEMES. PARTANT DE LA REMARQUE QU'UN NOUVEAU PRODUIT EST EN GENERAL UNE EVOLUTION D'UN PRODUIT EXISTANT, NOUS ESSAYONS DE REUTILISER LE SYSTEME D'ASSEMBLAGE POUR ASSEMBLER LE NOUVEAU PRODUIT AFIN DE REDUIRE SON CYCLE DE CONCEPTION. NOUS PROPOSONS UNE NOUVELLE DEMARCHE D'EVALUATION DU NOUVEAU PRODUIT FONDEE SUR LA CAPITALISATION DES CONNAISSANCES CONCERNANT LE COUPLE PRODUIT-SYSTEME EXISTANT. LA PREMIERE ETAPE CONSISTE DONC A IDENTIFIER, PARMI TOUTES LES INFORMATIONS ASSOCIEES AU COUPLE PRODUIT-SYSTEME, LES CONNAISSANCES INTERESSANTES DU POINT DE VUE DE L'ASSEMBLAGE, ET A PROPOSER UN MODELE INTITULE MODELE PRODUIT-GAMME-SYSTEME POUR CAPITALISER CES CONNAISSANCES. LE MODELE EST REPRESENTE SOUS TROIS FORMES : LA FORME ENSEMBLISTE, LA FORME GRAPHIQUE ET LA FORME UTILISANT LE MODELE ENTITE RELATION. LA DEUXIEME ETAPE CONSISTE A IDENTIFIER LES CAS D'EVOLUTION DE PRODUIT TRAITABLES PAR NOTRE DEMARCHE ET A PROPOSER UN ENSEMBLE DE MODULES SUPPORTANT NOTRE DEMARCHE D'EVALUATION. LES CRITERES PRIS EN COMPTE DANS NOTRE EVALUATION SONT LES CHANGEMENTS D'OUTILS ET LES AMENAGEMENTS DU SYSTEME. UNE EXTENSION DU MODELE PRODUIT-GAMME-SYSTEME AU CAS D'UNE FAMILLE DE PRODUITS EST AUSSI PROPOSEE. L'IDEE EST DE PROPOSER UNE STRUCTURATION DES INFORMATIONS CONCERNANT L'ENSEMBLE DES PRODUITS-GAMME-SYSTEME SELON UN MODELE ORIENTE OBJET, AFIN D'EVALUER LE PLUS TOT POSSIBLE UN NOUVEAU PRODUIT APPARTENANT A LA MEME FAMILLE. UNE GRAMMAIRE PLEX ENRICHIE EST AUSSI ELABOREE POUR REPRESENTER D'UNE MANIERE CONDENSEE L'ENSEMBLE DES GRAPHES ASSOCIES A CHAQUE PRODUIT DE LA FAMILLE.
L'objectif poursuivi consiste à proposer des solutions aux exigences de productivité, fiabilité et compétitivité du processus d'ingénierie des systèmes d'information et plus spécifiquement dans ses phases d'expression des besoins et de modélisation conceptuelle. Les méthodes actuellement pratiquées dans cette ingénierie et les outils case associés s'avèrent limites. L'approche proposée pour dépasser ces limites est fondée sur la réutilisation qui doit permettre de mieux tirer parti des expériences passées. Il s'agit ainsi de capitaliser l'expérience relative à un domaine d'application mais aussi relative au savoir-faire des concepteurs. La thèse aborde la réutilisation selon deux dimensions : la conception de composants réutilisables et la conception de systèmes d'information par réutilisation de composants. L'approche suggère d'utiliser des schémas conceptuels existants pour élaborer les composants réutilisables. Chacun d'eux contient deux formes de connaissance : la connaissance effectivement réutilisable qui s'exprime sous la forme d'un fragment de schéma conceptuel et la connaissance pour réutiliser qui s'exprime par des ensembles de rôles. L'intégration de ces deux formes de connaissance permet d'offrir aux concepteurs des composants pour lesquels on a parfaitement explicité des contextes d'utilisation. Puis la thèse présente un outil logiciel (ami) permettant une mise en œuvre opérationnelle d'une ingénierie des besoins basée sur la réutilisation. L'outil supporte l'expression de requêtes et la recherche de composants aptes à satisfaire un besoin donné. L'expression d'une requête peut contenir des poids permettant à l'utilisateur d'allouer un degré d'importance à chaque caractéristique du besoin. La recherche se fait par comparaison des rôles fournis dans la requête et des rôles définis dans les composants. L'outil offre à l'utilisateur différentes stratégies de résolution permettant d'offrir en résultat les composants qui satisfont totalement la requête specifiée s'il en existe et sinon ceux qui maximisent une fonction de similarité. Cette partie se termine par la présentation d'une expérimentation dont nous dressons un bilan. Le document se termine par la présentation de perspectives d'évolution et pose les fondements d'une base de composants intégrant à la fois des modèles génériques et des extraits de modèles anciens. En conclusion, le travail expose se démarque de la plupart des travaux sur la réutilisation en ingénierie des besoins en utilisant une approche basée sur le raisonnement fonde sur les cas plutôt que celle des modèles génériques issus du génie logiciel. L'orientation retenue pour identifier les composants réutilisables est de type ascendant dans la mesure ou la démarche proposée exploite des schémas existants. Cette approche nous a conduit à nous intéresser à deux domaines de l'informatique : l'ingénierie des systèmes d'information et l'intelligence artificielle.
Avec l'évolution des techniques de reconfiguration partielle pour les systèmes embarqués, le besoin d'un modèle de description capable de représenter ces comportements émerge. La plupart des outils disponibles sur le marché, tant académiques qu'industriels, ne prennent pas en compte la modélisation des systèmes à structure dynamique. L'émergence de la modélisation à évènements discrets, notamment Discrete Event System Specification (DEVS), propose des outils formels pour représenter et simuler des modèles. DEVS propose déjà des extensions capable de prendre en compte la modélisation à structure dynamique. Néanmoins, les possibilités offertes par ces extensions rencontrent certaines limites. En particulier, elles ne proposent pas de moyen de gérer l'aspect contexte des composants. De plus, les formalismes existants n'ont pas intégré l'approche ingénierie système. L'ingénierie système met en place des procédures intéressantes, notamment l'architecture dirigée par les modèles, qui propose de séparer la description du système de sa plateforme d'exécution. Un modèle spécifique à une plateforme est ainsi la résultante d'un modèle de description de la plateforme combiné avec un modèle d'application indépendant de toute plateforme. Pour répondre à ces besoins, nous proposons un formalisme de description de modèles prenant en compte ces deux aspects : la modélisation à structure dynamique, et l'ingénierie système. Ce formalisme est basé sur DEVS, et nommé Partially Reconfigurable Discrete Event System Specification (PRDEVS). PRDEVS permet de représenter les modèles à structure dynamique indépendamment de la plateforme de simulation. L'approche présentée peut être appliquée à différents types de cibles, tels le logiciel et le matériel reconfigurable. Cette thèse présente des mises en oeuvre du formalisme abstrait sur ces deux types de plateformes, démontrant ainsi sa capacité à être déployé sur des plateformes réelles.
Ce travail de recherche concerne l'apport de l'approche Aspect à l'ingénierie des systèmes d'information (SI) en général et aux patrons de conception en particulier. L'objectif principal de ce travail est de développer des patrons à base d'aspects afin de faciliter et de guider l'ingénierie de SI par réutilisation de patrons. Les patrons de conception par objets améliorent et accélèrent le développement en favorisant l'évolution, l'adaptation et la réutilisation de SI. Leur utilisation dans une approche strictement Objet pose cependant plusieurs problèmes et limites qui sont principalement liés à la dispersion et à l'enchevêtrement du code de leurs imitations dans l'implémentation des applications. L'approche Aspect permet de nouvelles solutions pour ces patrons contribuant à garder visible et isolée l'imitation de chaque patron dans le code des applications, afin de pallier à leurs problèmes d'utilisation et d'améliorer leur traçabilité et leur réutilisation. Toutefois, un manque de consensus sur les concepts et mécanismes fondamentaux de l'approche Aspect et la diversité des modèles et langages de programmation proposés dans ce courant de recherche rendent difficile l'expression de structures par aspects de patrons indépendamment d'une technique de programmation par aspects particulière. Pour aborder cette difficulté, nous avons adopté une approche par métamodélisation et transformation de modèles. Nous avons basé cette approche sur un métamodèle général intégrant les particularités de l'approche Aspect et deux métamodèles spécifiques à AspectJ et Hyper/J. Les trois métamodèles proposés sont définis comme étant des extensions du métamodèle d'UML. Des règles de transformation sont également proposées. Nous avons utilisé le métamodèle général pour l'expression de nouvelles solutions par aspects des patrons de conception par objets que nous considérons. Cette étude nous a permis de définir un système de huit nouveaux patrons originaux capitalisant des expertises en matière de conception par aspects. Les patrons proposés sont coordonnés et hiérarchisés ce qui permet d'offrir un cadre pour une démarche pour réaliser une conception et une programmation par aspects de qualité.
Ce travail de recherche concerne l'apport de l'approche Aspect à l'ingénierie des systèmes d'information (SI) en général et aux patrons de conception en particulier. L'objectif principal de ce travail est de développer des patrons à base d'aspects afin de faciliter et de guider l'ingénierie de SI par réutilisation de patrons. Les patrons de conception par objets améliorent et accélèrent le développement en favorisant l'évolution, l'adaptation et la réutilisation de SI. Leur utilisation dans une approche strictement Objet pose cependant plusieurs problèmes et limites qui sont principalement liés à la dispersion et à l'enchevêtrement du code de leurs imitations dans l'implémentation des applications. L'approche Aspect permet de nouvelles solutions pour ces patrons contribuant à garder visible et isolée l'imitation de chaque patron dans le code des applications, afin de pallier à leurs problèmes d'utilisation et d'améliorer leur traçabilité et leur réutilisation. Toutefois, un manque de consensus sur les concepts et mécanismes fondamentaux de l'approche Aspect et la diversité des modèles et langages de programmation proposés dans ce courant de recherche rendent difficile l'expression de structures par aspects de patrons indépendamment d'une technique de programmation par aspects particulière. Pour aborder cette difficulté, nous avons adopté une approche par métamodélisation et transformation de modèles. Nous avons basé cette approche sur un métamodèle général intégrant les particularités de l'approche Aspect et deux métamodèles spécifiques à AspectJ et Hyper/J. Les trois métamodèles proposés sont définis comme étant des extensions du métamodèle d'UML. Des règles de transformation sont également proposées. Nous avons utilisé le métamodèle général pour l'expression de nouvelles solutions par aspects des patrons de conception par objets que nous considérons. Cette étude nous a permis de définir un système de huit nouveaux patrons originaux capitalisant des expertises en matière de conception par aspects. Les patrons proposés sont coordonnés et hiérarchisés ce qui permet d'offrir un cadre pour une démarche pour réaliser une conception et une programmation par aspects de qualité.
Les travaux de cette thèse concernent la gestion de connaissances au sein des processus techniques d’Ingénierie Système (IS). Ces processus peuvent être considérés comme un espace de création continue de connaissances faisant appel à des savoir-faire multi-métiers et produisant de nombreux « artefacts », allant des spécifications aux composants logiciels et matériels jusqu’au système lui-même, et présentant des degrés très divers de formalisation. A ces éléments, il convient d’ajouter les alternatives de solutions et les justifications de décisions, pour constituer, au final, un ensemble der connaissances métiers implicites aujourd’hui très peu valorisées dans les organisations, et que ces dernières cherchent actuellement à réutiliser au mieux au cours de projets ultérieurs. Pour fournir des éléments de réponse à cette problématique nous proposons un cadre ontologique générique dédié à la modélisation formelle et consensuelle des savoir-faire métiers de l’IS. Nous analysons ensuite l’application de ce cadre à la description des expériences de projets d’ingénierie que nous dénommons Connaissances Métiers Situées (CMS). Pour gérer ces expériences nous proposons d’une part, un modèle de capitalisation de CMS sous forme d’annotations sémantiques des dimensions situation, but, choix et décisions d’ingénierie. Et d’autre part, un modèle de partage de CMS suggérant les expériences potentiellement utiles au cours de projets ultérieurs. Les propositions conceptuelles de cette thèse ont été opérationnalisées à l’aide du formalisme des Graphes Conceptuels et appliquées dans le domaine de l’Ingénierie de Systèmes de défense.
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.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.