Littérature scientifique sur le sujet « Architecture systèm basée sur les modèles »

Le rapport annuel sur le prix et la qualité du service de l’eau (RPQS) constitue une source potentielle pour accéder à des informations indisponibles dans le système d’information des services publics d’eau et d’assainissement (Sispea). Cependant, le format textuel des rapports rend difficile leur exploitation sur plusieurs années ou à grande échelle dans une optique d’analyse de données massives. Notre travail s’intéresse à l’utilisation d’approches de traitement automatique du langage pour puiser de l’information dans ces rapports afin de constituer une base de connaissances à l’échelle soit d’un service, soit de plusieurs services. Cette base peut servir pour valider/compléter en partie les données contenues dans la base Sispea sujette à des erreurs ou à des oublis, mais elle peut également constituer une source qui alimente des modèles prédictifs à des fins d’aide à la décision. Dans cet article, nous développons un programme informatique fondé sur notre solution Ro-CamemBERT (Recurrence over CamemBERT) qui est un modèle de traitement automatique de la langue française basé sur l’apprentissage profond ou « deep learning », ce dernier consiste à faire apprendre à un modèle ou à une machine à partir d’un réseau neuronal artificiel, qui est une architecture spécifique formée de couches qui structurent des fonctions explicatives entre des extrants (variables expliquées) et une masse de données (variables explicatives). Le programme ainsi développé permet de répondre automatiquement à des questions dont les réponses se trouvent potentiellement dans les RPQS. Le décideur peut formuler des questions dont la réponse constitue une donnée recherchée. Il est alors possible de compléter une base de données existante ou d’en créer une nouvelle. Le processus d’analyse des rapports est ainsi automatisé, une évaluation de l’erreur des réponses automatiques est également effectuée pour mesurer l’écart possible entre les réponses obtenues et celles attendues. Le modèle développé apparaît comme fiable à hauteur de 80 %. Il a été testé sur des RPQS de service d’eau en Alsace.

Epidemiological surveillance systems evolve with time, depending on the context and the data already collected. Then, the software used must evolve in order to meet requirements. However, introducing new requirements in order to update the software takes time, is expensive and may lead to the problem of software regression. The problem of failed software developed for epidemiological surveillance are often the result of an unsystematic transfer of business requirements to the implementation. This problem can be avoided if the system is established using a well-defined framework/architecture permitting the rapid development/update of the surveillance software. Empirical research shows on the one hand that Model Driven Techniques such as Model Driven Architecture (MDA) are more effective than code-centric approaches for the development and the maintenance of software. On the other hand, Agile Processes such as Scrum are more effective than Structured Processes when requirements are subject to frequent change. Researchers demonstrated that developers of medical software such as epidemiological surveillance software are experiencing difficulties when following Structured Processes and code-centric approaches. The main goal of this empirical study was to apply the combination of Scrum and Model Driven Architecture for the development of epidemiological surveillance of tuberculosis. During this research, we found the approach ease of use and very useful when the MDA tool can generate the complete source code. It has had positive effects on programmer productivity and satisfaction, cost-effectiveness, timelines and customer satisfaction. In addition, we learned that to involve non-informatic experts in the development/update, the modeling user interface must be as simple as possible. Les systèmes de surveillance épidémiologiques évoluent avec le temps, en tenant compte du contexte et des données collectées. Ainsi, les logiciels utilisés doivent aussi évoluer pour pouvoir répondre aux besoins. Cependant, de nouvelles exigences des clients peuvent prendre du temps pour être implémentées, coûter plus cher (dans le cas où il faut recruter des programmeurs) et causer des problèmes comme le problème de régression logiciel. Ainsi, le logiciel peut devenir défaillant. Ceci est dû à un mauvais transfert des exigences des clients vers la mise en œuvre. Ce problème peut être évité si le système est développé en utilisant un framework et une architecture permettant le développement/la mise à jour rapide des logiciels de surveillance. La recherche empirique d'une part montre que l'Ingénierie Dirigée par les Modèles (par exemple, Architecture Dirigée par les Modèles ou Model-Driven Architecture - MDA) est plus efficace que les approches basées sur le code pour le développement et la maintenance de certains logiciels. D'autre part, les processus agiles tels que Scrum sont plus efficaces que les processus structurés lorsque les exigences sont sujettes aux changements fréquents. Il a été démontré que le développement des logiciels de santé comme les logiciels de surveillance épidémiologique en utilisant les processus structurés ou les approches de développement centrées sur le code n'est pas évident car ces logiciels sont sujettes aux changements fréquents. Dans ce travail, nous étudions la combinaison de Scrum avec MDA pour le développement du système de surveillance épidémiologique de la tuberculose. A son terme, nous avons trouvé la combinaison de Scrum et MDA simple, très utile lorsque l'outil sous-jacent peut générer tout le code source. La combinaison de Scrum et MDA a eu des effets positifs sur la productivité et la satisfaction des programmeurs et des clients. En plus, nous avons constaté que pour impliquer les non-informaticiens dans le développement ou la mise à jour, l'interface de modélisation doit être aussi simple que possible.

Cet article propose une stratégie de couplage entre deux processus, le pronostic et le diagnostic, basée sur le modèle OSA-CBM et appliquée au cas des générateurs photovoltaïques. Dans un premier temps, les principales méthodes de couplage : Watch Dog, PEDS, SIMP et OSA-CBM sont décrites. Puis, les avantages de la stratégie OSA-CBM en particulier ses sept couches spécialisées permettant l'interopérabilité des processus sont mis en avant. Suivant cette architecture, un système de monitoring fournissant les indicateurs de performance des GPV est mis en œuvre et les résultats sont utilisés pour l'aide à la prise de décision de maintenance. Enfin, l'évolution de l'indicateur de dégradation CPR et surtout de son taux de réduction (Rd), est utilisée pour le contrôle du couplage entre les processus. Cette approche est validée en utilisant des données expérimentales issues de quatre installations photovoltaïques (projet IEA PVPS Task13).

Le champ sémantique de la maison imprègne nos perceptions individuelles et collectives du monde comme peu d’autres. Il suffit de songer à la distinction très marquée entre house et home en anglais, si difficile à retranscrire dans nos langues latines, ou encore aux usages politiques de l’expression « chez nous » en français. Ce champ renvoie à des lieux souvent riches d’affects, de mémoires et de désirs, qui nous définissent en propre et orientent nos perceptions du temps et de l’espace. Ils font d’ailleurs la matière des poètes, peintres et autres artistes. À cet égard, lorsque nous perdons notre maison, nous ne nous retrouvons pas seulement privés d’un bien utile et échangeable, d’un « logement », nous voyons aussi s’effacer une partie de nous-mêmes et le centre à partir duquel s’organise notre existence quotidienne. En dépit de sa densité, les anthropologues ont d’abord rabattu le thème de la maison sur ceux de la famille et de la culture matérielle. Pour Lewis H. Morgan, la forme de l’espace domestique ne fait qu’épouser un certain type d’organisation familiale; elle en est, pour ainsi dire, le révélateur (1877). À la « hutte » des « sauvages » correspond donc la famille consanguine, qui autorise le mariage entre cousins, alors qu’à la « maison commune » des « barbares » correspond la famille patriarcale, autoritaire et polygame. Les « maisons unifamiliales » de l’Occident contemporain renvoient à la famille nucléaire, fondement de la « civilisation ». Quant aux anthropologues davantage intéressés par l’architecture et les artefacts domestiques, leurs analyses consistent souvent à expliquer leur genèse en accord avec une vision évolutionniste du progrès technique ou par des facteurs géographiques. On aurait pu s’attendre à ce que l’invention de l’ethnographie par Bronislaw Malinowski ouvre de nouvelles perspectives. Avec elle, c’est en effet un certain rapport à la maison qui se met à définir le métier d’anthropologue, celui-là même qu’exemplifie la célèbre représentation de ce dernier sous sa tente, immortalisée dans la première planche photographique des Argonautes du Pacifique occidental. Pour autant, la maison reste un objet secondaire par rapport à l’organisation de la vie familiale, le vrai principe de la société. Elle est avant tout le lieu où le couple choisit de résider après le mariage et ce choix se plie à certaines « règles », dont on peut assez facilement faire l’inventaire, grâce aux liens de filiation entre les membres du couple et les autres résidents (Murdock 1949). On parlera, par exemple, de résidence « matrilocale » quand le couple emménage chez les parents de l’épouse, « patrilocale » dans le cas inverse. Quant aux sociétés occidentales, où le couple forme habituellement un nouveau ménage, on parlera de résidence « néolocale ». La critique de ces règles permet, dans les années 1950 et 1960, d’étendre la réflexion sur la maison. Face aux difficultés concrètes que pose leur identification, Ward Goodenough suggère d’abandonner les taxinomies qui « n’existent que dans la tête des anthropologues » et de « déterminer quels sont, de fait, les choix résidentiels que les membres de la société étudiée peuvent faire au sein de leur milieu socioculturel particulier » (1956 : 29). Autrement dit, plutôt que de partir d’un inventaire théorique, il faut commencer par l’étude des catégories natives impliquées dans les choix résidentiels. La seconde critique est de Meyer Fortes, qui formule le concept de « groupe domestique », « unité qui contrôle et assure l’entretien de la maison (householding and housekeeping unit), organisée de façon à offrir à ses membres les ressources matérielles et culturelles nécessaires à leur conservation et à leur éducation » (1962 : 8). Le groupe domestique, à l’instar des organismes vivants, connaît un « cycle de développement ». En Europe du sud, par exemple, les enfants quittent le domicile parental lorsqu’ils se marient, mais y reviennent en cas de rupture conjugale ou de chômage prolongé ; âgés, les parents souvent cherchent à habiter près de leurs enfants. En conséquence, « les modèles de résidence sont la cristallisation, à un moment donné, d’un processus de développement » (Fortes 1962 : 5), et non l’application statique de règles abstraites. La maison n’est donc pas seulement le lieu où réside la famille, elle est nécessaire à l’accomplissement de tâches indispensables à la reproduction physique et morale des individus, telles que manger, dormir ou assurer l’éducation des nouvelles générations (Bender 1967). Cette conception du groupe domestique rejoint celle qu’avait formulée Frédéric Le Play un siècle auparavant : pour l’ingénieur français, il fallait placer la maison au centre de l’organisation familiale, par la défense de l’autorité paternelle et la transmission de la propriété à un héritier unique, de façon à garantir la stabilité de l’ordre social (1864). Elle exerce de fait une influence considérable sur les historiens de la famille, en particulier ceux du Cambridge Group for the History of Population and Social Structure, dirigé par Peter Laslett (1972), et sur les anthropologues (Netting, Wilk & Arnould 1984), notamment les marxistes (Sahlins 1976). En Amérique latine, de nombreuses enquêtes menées dans les années 1960 et 1970 mettent en évidence l’importance des réseaux d’entraide, attirant ainsi l’attention sur le rôle essentiel du voisinage (Lewis 1959, Lomnitz 1975). La recherche féministe explore quant à elle le caractère genré de la répartition des tâches au sein du groupe domestique, que recoupe souvent la distinction entre le public et le privé : à la « maîtresse de maison » en charge des tâches ménagères s’oppose le « chef de famille » qui apporte le pain quotidien (Yanagisako 1979). Un tel découpage contribue à invisibiliser le travail féminin (di Leonardo 1987). On remarquera néanmoins que la théorie du groupe domestique pense la maison à partir de fonctions établies par avance : ce sont elles qui orientent l’intérêt des anthropologues, plus que la maison en elle-même. C’est à Claude Lévi-Strauss que l’on doit la tentative la plus systématique de penser la maison comme un principe producteur de la société (1984 ; 2004). Celui-ci prend pour point de départ l’organisation sociale de l’aristocratie kwakiutl (Amérique du Nord), telle qu’elle avait été étudiée par Franz Boas : parce qu’elle présentait des traits à la fois matrilinéaires et patrilinéaires, parce qu’elle ne respectait pas toujours le principe d’exogamie, celle-ci défiait les théories classiques de la parenté. Lévi-Strauss propose de résoudre le problème en substituant le groupe d’unifiliation, tenu pour être au fondement des sociétés dites traditionnelles, par celui de « maison », au sens où l’on parlait de « maison noble » au Moyen Âge. La maison désigne ainsi une « personne morale détentrice d’un domaine, qui se perpétue par transmission de son nom, de sa fortune et de ses titres en ligne réelle ou fictive » (Lévi-Strauss 1984 : 190). Plus que les règles de parenté, ce sont les « rapports de pouvoir » entre ces « personnes morales » qui déterminent les formes du mariage et de la filiation : celles-ci peuvent donc varier en accord avec les équilibres politiques. Lévi-Strauss va ensuite généraliser son analyse à un vaste ensemble de sociétés apparemment cognatiques, qu’il baptise « sociétés à maison ». Celles-ci se situeraient dans une phase intermédiaire de l’évolution historique, « dans un état de la structure où les intérêts politiques et économiques tend[ent] à envahir le champ social » (Lévi-Strauss 1984 : 190). Très discuté par les spécialistes des sociétés concernées, ce modèle a eu la grande vertu de libérer l’imagination des anthropologues. Critiquant son évolutionnisme sous-jacent, Janet Carsten et Stephen Hugh-Jones (1995) proposent toutefois d’approfondir la démarche de Lévi-Strauss, en considérant la maison comme un véritable « fait social total ». L’architecture, par exemple, ne relève pas que d’une anthropologie des techniques : celle de la maison kabyle, analysée par Pierre Bourdieu, met en évidence un « microcosme organisé selon les mêmes oppositions et mêmes homologies qui ordonnent tout l’univers » (1972 : 71), un parallélisme que l’on retrouve dans de nombreux autres contextes socioculturels (Hamberger 2010). Fondamentalement, la maison relève d’une anthropologie du corps. Dans son enquête sur la parenté en Malaisie, Carsten souligne le rôle joué par la cuisine ou le foyer, en permettant la circulation des substances qui assurent la production et la reproduction des corps (alimentation, lait maternel, sang) et leur mise en relation, ce que Carsten appelle la « relationalité » (relatedness) (1995). Fait dynamique plutôt que statique, la maison nous met directement au contact des processus qui forment et reforment nos relations et notre personne : son étude permet donc de dépasser la critique culturaliste des travaux sur la parenté; elle nous montre la parenté en train de se faire. Il convient aussi de ne pas réduire la maison à ses murs : celle-ci le plus souvent existe au sein d’un réseau. Les enquêtes menées par Émile Lebris et ses collègues sur l’organisation de l’espace dans les villes d’Afrique francophone proposent ainsi le concept de « système résidentiel » pour désigner « un ensemble articulé de lieux de résidences (unités d’habitation) des membres d’une famille étendue ou élargie » (Le Bris 1985 : 25). Ils distinguent notamment entre les systèmes « centripètes », « de concentration en un même lieu d’un segment de lignage, d’une famille élargie ou composée » et les systèmes « centrifuges », de « segmentation d’un groupe familial dont les fragments s’installent en plusieurs unités résidentielles plus ou moins proches les unes des autres, mais qui tissent entre elles des liens étroits » (Le Bris 1985 : 25). Examinant les projets et réseaux que mobilise la construction d’une maison dans les quartiers noirs de la Bahia au Brésil, les circulations quotidiennes de personnes et d’objets entre unités domestiques ainsi que les rituels et fêtes de famille, Louis Marcelin en déduit lui aussi que la maison « n’est pas une entité isolée, repliée sur elle-même. La maison n’existe que dans le contexte d’un réseau d’unités domestiques. Elle est pensée et vécue en interrelation avec d’autres maisons qui participent à sa construction – au sens symbolique et concret. Elle fait partie d’une configuration » (Marcelin 1999 : 37). À la différence de Lebris, toutefois, Marcelin part des expériences individuelles et des catégories socioculturelles propres à la société étudiée : une « maison », c’est avant tout ce que les personnes identifient comme tel, et qui ne correspond pas nécessairement à l’image idéale que l’on se fait de cette dernière en Occident. « La configuration de maisons rend compte d’un espace aux frontières paradoxalement floues (pour l'observateur) et nettes (pour les agents) dans lequel se déroule un processus perpétuel de création et de recréation de liens (réseaux) de coopération et d'échange entre des entités autonomes (les maisons) » (Marcelin 1996 : 133). La découverte de ces configurations a ouvert un champ de recherche actuellement des plus dynamiques, « la nouvelle anthropologie de la maison » (Cortado à paraître). Cette « nouvelle anthropologie » montre notamment que les configurations de maisons ne sont pas l’apanage des pauvres, puisqu’elles organisent aussi le quotidien des élites, que ce soit dans les quartiers bourgeois de Porto au Portugal (Pina-Cabral 2014) ou ceux de Santiago au Chili (Araos 2016) – elles ne sont donc pas réductibles à de simples « stratégies de survie ». Quoiqu’elles se construisent souvent à l’échelle d’une parcelle ou d’un quartier (Cortado 2019), ces configurations peuvent très bien se déployer à un niveau transnational, comme c’est le cas au sein de la diaspora haïtienne (Handerson à paraître) ou parmi les noirs marrons qui habitent à la frontière entre la Guyane et le Suriname (Léobal 2019). Ces configurations prennent toutefois des formes très différentes, en accord avec les règles de filiation, bien sûr (Pina-Cabral 2014), mais aussi les pratiques religieuses (Dalmaso 2018), le droit à la propriété (Márquez 2014) ou l’organisation politique locale – la fidélité au chef, par exemple, est au fondement de ce que David Webster appelle les « vicinalités » (vicinality), ces regroupements de maisons qu’il a pu observer chez les Chopes au sud du Mozambique (Webster 2009). Des configurations surgissent même en l’absence de liens familiaux, sur la base de l’entraide locale, par exemple (Motta 2013). Enfin, il convient de souligner que de telles configurations ne sont pas, loin de là, harmonieuses, mais qu’elles sont généralement traversées de conflits plus ou moins ouverts. Dans la Bahia, les configurations de maisons, dit Marcelin, mettent en jeu une « structure de tension entre hiérarchie et autonomie, entre collectivisme et individualisme » (Marcelin 1999 : 38). En tant que « fait social total », dynamique et relationnel, l’anthropologie de la maison ne saurait pourtant se restreindre à celle de l’organisation familiale. L’étude des matérialités domestiques (architecture, mobilier, décoration) nous permet par exemple d’accéder aux dimensions esthétiques, narratives et politiques de grands processus historiques, que ce soit la formation de la classe moyenne en Occident (Miller 2001) ou la consolidation des bidonvilles dans le Sud global (Cavalcanti 2012). Elle nous invite à penser différents degrés de la maison, de la tente dans les camps de réfugiés ou de travailleurs immigrés à la maison en dur (Abourahme 2014, Guedes 2017), en passant par la maison mobile (Leivestad 2018) : pas tout à fait des maisons, ces formes d’habitat n’en continuent pas moins de se définir par rapport à une certaine « idée de la maison » (Douglas 1991). La maison relève aussi d’une anthropologie de la politique. En effet, la maison est une construction idéologique, l’objet de discours politiquement orientés qui visent, par exemple, à assoir l’autorité du père sur la famille (Sabbean 1990) ou à « moraliser » les classes laborieuses (Rabinow 1995). Elle est également la cible et le socle des nombreuses technologiques politiques qui organisent notre quotidien : la « gouvernementalisation » des sociétés contemporaines se confond en partie avec la pénétration du foyer par les appareils de pouvoir (Foucault 2004); la « pacification » des populations indigènes passe bien souvent par leur sédentarisation (Comaroff & Comaroff 1992). Enfin, la maison relève d’une anthropologie de l’économie. La production domestique constitue bien sûr un objet de première importance, qui bénéficie aujourd’hui d’un regain d’intérêt. Florence Weber et Sybille Gollac parlent ainsi de « maisonnée » pour désigner les collectifs de travail domestique fondés sur l’attachement à une maison – par exemple, un groupe de frères et sœurs qui s’occupent ensemble d’un parent âgé ou qui œuvrent à la préservation de la maison familiale (Weber 2002, Gollac 2003). Dans la tradition du substantialisme, d’autres anthropologues partent aujourd’hui de la maison pour analyser notre rapport concret à l’économie, la circulation des flux monétaires, par exemple, et ainsi critiquer les représentations dominantes, notamment celles qui conçoivent l’économie comme un champ autonome et séparé (Gudeman et Riviera 1990; Motta 2013) – il ne faut pas oublier que le grec oikonomia désignait à l’origine le bon gouvernement de la maison, une conception qui aujourd’hui encore organise les pratiques quotidiennes (De l’Estoile 2014). Cycles de vie, organisation du travail domestique, formes de domination, identités de genre, solidarités locales, rituels et cosmovisions, techniques et production du corps, circulation des objets et des personnes, droits de propriété, appropriations de l’espace, perceptions du temps, idéologies, technologies politiques, flux monétaires… Le thème de la maison s’avère d’une formidable richesse empirique et théorique, et par-là même une porte d’entrée privilégiée à de nombreuses questions qui préoccupent l’anthropologie contemporaine.

Les ingénieurs et architectes de systèmes basés sur des modèles, en particulier ceux qui passent de l'ingénierie logicielle à l'ingénierie des systèmes, affirment que les notations de modélisation de type SysML, des diagrammes symboliques bidimensionnels composés de boîtes et de lignes, sont indépendantes du domaine et donc très pratiques pour soutenir la définition interfonctionnelle de l'architecture d'un système. Toutefois, la syntaxe abstraite des diagrammes des notations d'architecture de systèmes basés sur des modèles (MBSA) rend leur adoption difficile, en particulier pour les non-experts en notation, et l'utilisation de graphiques iconiques est un moyen d'améliorer la situation. Peu d'études ont tenté de remplacer les diagrammes 2D par des visuels 3D immersifs, sans preuve objective. Nous supposons que cela est dû aux efforts de développement limités et au besoin de critères de qualité supplémentaires pour comparer les diagrammes 2D aux visuels 3D. Cette thèse soutient que les visuels 3D interactifs centrés sur l'homme devraient remplacer les diagrammes MBSA, le cas échéant, pour faciliter la communication et la participation à des activités de co-conception multidisciplinaires, de la définition de la mission à celle de l'architecture. Une combinaison de méthodes de validation empiriques montre que l'interface MBSA immersive 3D proposée augmente la satisfaction de l'utilisateur, fournit de meilleures notations visuelles et réduit la charge cognitive pour les activités MBSA mono- et multi-utilisateurs impliquant des experts et des non-experts. Les résultats prometteurs de cette recherche exploratoire ouvrent la voie à des études plus spécifiques pour accumuler des preuves scientifiques
Model-based systems engineers and architects, particularly those moving from software to systems engineering, claim that SysML-like modelling notations, symbolic two-dimensional diagrams made of boxes and lines, are domain-independent and, thus, very convenient to support the cross-functional definition of a system architecture. However, the abstract diagramming syntax of Model-Based Systems Architecting (MBSA) notations makes their adoption difficult, especially by notational nonexperts, and using iconic graphics is one way of improvement. Few studies attempted to replace 2D diagrams with immersive 3D visuals without objective evidence. We assume it is due to limited development efforts and a need for more quality criteria for comparing 2D diagrams with 3D visuals. This thesis will argue that human-centric interactive 3D visuals should replace MBSA diagrams where appropriate to facilitate communication and participation in multidisciplinary co-design activities from mission to architecture definition. A combination of empirical validation methods shows that the proposed 3D immersive MBSA interface increases user satisfaction, provides better visual notations, and reduces cognitive load for single- and multi-user MBSA activities involving experts and non-experts. Such promising results of this exploratory research pave the way for more specific studies to cumulate scientific evidence

Les Syst emes sur puce (soc) sont de plus en plus complexes. Leur concep- tion repose largement sur la r eutilisation des blocs, appel es ip (Intellectual Pro- perty). Ces ip sont construites par des concepteurs di erents travaillant avec des outils di erents. Aussi existe-t-il une demande pressante concernant l'in- terop erabilit e des ip, c'est- a-dire d'assurer la compatibilit e des formats et l'uni- cit e d'interpr etation de leurs descriptions. ip-xact constitue un standard de facto d e ni dans le cadre de la conception de syst emes electroniques pour fournir des repr esentations portables de composants ( electroniques) et d'ip. ip-xact a r eussi a assurer la compatibilit e syntaxique, mais il a n eglig e les aspects comportemen- taux. uml est un langage de mod elisation classique pour le g enie logiciel. Il four- nit des el ements de mod ele propres a couvrir tous les aspects structurels et com- portementaux d'une conception. Nous pr^onons une utilisation conjointe d'uml et d'ip-xact pour r ealiser la n ecessaire interop erabilit e. Plus pr ecis ement, nous r eutilisons le pro l uml pour marte pour etendre uml avec des caract eristiques temps r eel embarqu ees. Le paquetage Mod elisation G en erique de Ressources de marte est etendu pour prendre en compte des sp eci cit es structurelles d'ip- xact. Le Mod ele de temps de marte etend le mod ele atemporel d'uml avec le concept de temps logique bien adapt e a la mod elisation au niveau syst eme electronique. La premi ere contribution de cette th ese est la d e nition d'un mod ele de do- maine pour ip-xact. Ce mod ele de domaine est utilis e pour construire un pro l uml pour ip-xact qui r eutilise autant que possible les st er eotypes de marte et en d e nit de nouveaux uniquement en cas de besoin. Une transformation de mod ele a et e mise en uvre dans ATL permettant d'utiliser des editeurs graphiques uml comme front-end pour la sp eci cation d'ip et la g en eration des sp eci cations ip- xact correspondantes. Inversement, des chiers ip-xact peuvent ^etre import es dans un outil uml par une autre transformation de mod eles. La deuxi eme contribution porte sur la mod elisation de propri et es et de con- traintes temporelles portant sur des ip. Les diagrammes comportementaux d'uml sont enrichis avec des horloges logiques et des contraintes d'horloge exprim ees dans le langage de speci cation de contraintes d'horloge (ccsl) de marte. La sp eci cation ccsl peut alors servir de mod ele de r ef erence pour le com- portement temporel attendu et la v eri cation des impl ementations a di erents niveaux d'abstraction (rtl ou tlm). Les propri et es temporelles sont v eri ees en utilisant une biblioth eque sp ecialis ee d'observateurs.

L'ingénierie logicielle vise à se rationaliser toujours plus et commence à atteindre des niveaux de productivité proches d'autres domaines, mécanique ou électronique par exemple. Notre approche vise la spécification de composants métiers réutilisables et composables dans des contextes (domaines) applicatifs différents. Nous proposons d'en faire des composants de modèles génériques paramétrés eux-mêmes par des ”modèles requis” et fournissant un modèle enrichi. On dépasse ainsi la notion de contrat d'assemblage de composants souvent réduite à une interface de services unitaires. La conception d'un système revient alors à assembler de tels composants par les modèles. Nous proposons pour cela un opérateur d'application de modèles paramétrés. Celui-ci permet de spécifier des assemblages à partir d'un ensemble de composants de modèles. Nous étudions des propriétés d'ordre permettant de garantir la cohérence des alternatives de composition. Ceci conduit à des règles et contraintes au niveau des modèles, afin d'assurer la cohérence de systèmes ainsi construits. Nous formulons une méta-modélisation de l'approche par extension du méta-modèle UML2 et un ensemble de contraintes. Nous proposons également différentes stratégies de mise en œuvre, sous la forme de patron de conception, permettant de préserver, jusqu'à l'exploitation, les qualités de structuration et de généricité obtenues au niveau modèle. Des projections ont été expérimentées sur différentes plates-formes à composants.

Le Système-de-Systèmes (SdS) devient l'un des principaux paradigmes pour l'ingénieriedes solutions de la prochaine génération, telles que les villes intelligentes, les bâtiments intelligents,les systèmes médicaux, les systèmes d'interventions d'urgence et les systèmes de défense. Parconséquent, l'intérêt apporté aux SdS, leur architecture et surtout leur sécurité est en croissancecontinue. Cependant, les caractéristiques de différenciation des SdS, telles que le comportementémergent et l'indépendance managériale et opérationnelle de ses constituants, peuvent introduiredes problèmes spécifiques qui rendent leurs modélisation, simulation et analyse de sécurité un déficritique. Dans cette thèse, nous étudions comment les approches du génie logiciel peuvent êtreétendues pour modéliser et analyser les architectures sécurisées de SdS, afin de découvrir lesattaques à fort impact (attaques en cascade) tôt à la phase d'architecture. Pour atteindre notreobjectif, nous proposons une méthode d'Ingénierie Dirigée par les Modèles (IDM), nommée Systems-of-Systems Security (SoSSec), qui comprend: (1) un langage de modélisation (SoSSecML) pour lamodélisation des architectures sécurisées des SdS, et une extension des Systèmes Multi-Agents(SMA) pour l'analyse des architectures sécurisées des SdS; (2) les outils correspondants: un éditeurgraphique, un générateur de code, une extension de la plate-forme Java Agent Development (JADE)pour la simulation des SMA, un outil personnalisé pour l'enregistrement des résultats de simulation;et (3) un processus pour guider l'utilisation de la méthode SoSSec. Pour illustrer notre approche,nous avons réalisé un cas d'étude sur un bâtiment intelligent réel, le bâtiment de l'école de santé del'Université d'Adélaïde (AHMS)
Systems-of-Systems (SoS) is becoming one of the major paradigm forengineering next generation solutions such as smart cities, smart buildings, health-care, emergencyresponse and defense. Therefore, there is a growing interest in SoS, their architecture and speciallytheir security. However, SoS differentiating characteristics, such as emergent behavior andmanagerial and operational independence of its constituents, may introduce specific issues thatmake their security modeling, simulation and analysis a critical challenge. In this thesis we investigatehow Software Engineering approaches can be extended to model and analyze secure SoS solutionsfor discovering high impact attacks (cascading attacks) at the architecture stage. In order to achieveour objective, we propose a Model Driven Engineering method, Systems-of-Systems Security(SoSSec), that comprises: (1) a modeling description language (SoSSecML) for secure SoS modelingand an extension of Multi-Agent Systems (MAS) for secure SoS architecture analysis, (2) thecorresponding tools: a graphical editor, a code generator, an extension of the Java AgentDevelopment (JADE) MAS simulation framework, a custom logging tool, (3) an utilization process toguide the use of the SoSSec method. To illustrate our approach we conducted a case study on a reallifesmart building SoS, the Adelaide University Health and Medical School (AHMS)

Model-Based Software Engineering (MBSE) a été proposé comme une méthodologie prometteuse de développement de logiciels pour surmonter les limites de la méthodologie traditionnelle basée sur la programmation pour faire face à la complexité des systèmes embarqués. MBSE favorise l’utilisation de langages de modélisation pour décrire les systèmes d’une manière abstraite et fournit des moyens pour générer automatiquement de différents artefacts de développement, p.ex. code et documentation, à partir de modèles. Le développement d’un système complexe implique souvent de multiples intervenants qui utilisent différents outils pour modifier les artefacts de développement, le modèle et le code en particulier dans cette thèse. Les modifications apportées aux artefacts évoquent le problème de cohérence qui nécessite un processus de synchronisation pour propager les modifications apportées dans l’un artefact aux autres artefacts. Dans cette étude, le problème de la synchronisation des modèles d’architecture basés sur les éléments UML composite structure (UML-CS) et UML state machine (UML-SM) du langage de l’Unified Modeling Language (UML), et le code orienté objet est présenté. UML-CSs sont utilisés pour décrire l’architecture du logiciel basée sur les composants et UML-SMs pour les comportements discrets liés aux événements des systèmes réactifs. Le premier défi est de permettre une collaboration entre les architectes de logiciels et les programmeurs produisant de modèle et de code, en utilisant différents outils. Il soulève le problème de synchronisation où il existe de modifications simultanées des artefacts. En fait, il existe un écart de perception entre les langages à base de diagramme (langages de modélisation) et les langages textuels (langages de programmation). D’une part, les programmeurs préfèrent souvent utiliser la combinaison familière d’un langage de programmation et d’un environnement de développement intégré. D’autre part, les architectes logiciels, travaillant à des niveaux d’abstraction plus élevés, favorisent l’utilisation des modèles et préfèrent donc les langages à base de diagramme pour décrire l’architecture du système. Le deuxième défi est qu’il existe un écart d’abstraction significatif entre les éléments du modèle et les éléments du code: les éléments UML-CS et UML-SM sont au niveau d’abstraction plus élevé que les éléments du code. L’écart rend la difficulté pour les approches de synchronisation actuelles car il n’y a pas de façon facile de réflecter les modifications du code au modèle. Cette thèse propose une approche automatisée de synchronisation composée de deux principales contributions corrélées. Pour aborder le premier défi, on propose un patron méthodologique générique de synchronisation entre modèle et code. Il consiste en des définitions des fonctionnalités nécessaires et plusieurs processus qui synchronisent le modèle et le code en fonction de plusieurs scénarios définis où les développeurs utilisent différents outils pour modifier le modèle et le code. Cette contribution est indépendante de UML-CSs et UML-SMs. La deuxième contribution traite du deuxième défi et est basée sur les résultats de la première contribution. Dans la deuxième contribution, un mapping bidirectionnel est présentée pour réduire l’écart d’abstraction entre le modèle et le code. Le mapping est un ensemble de correspondances entre les éléments de modèle et ceux de code. Il est utilisé comme entrée principale du patron méthodologique générique de synchronisation entre modèle et code. Plus important, l’utilisation du mapping fournit les fonctionnalités définies dans la première contribution et facilite la synchronisation des éléments de UML-CS et UML-SM et du code. L’approche est évaluée au moyen de multiples simulations et d’une étude de cas
Model-Based Software Engineering (MBSE) has been proposed as a promising software development methodology to overcome limitations of traditional programming-based methodology in dealing with the complexity of embedded systems. MBSE promotes the use of modeling languages for describing systems in an abstract way and provides means for automatically generating different development artifacts, e.g. code and documentation, from models. The development of a complex system often involves multiple stakeholders who use different tools to modify the development artifacts, model and code in particular in this thesis. Artifact modifications must be kept consistent: a synchronization process needs to propagate modifications made in one artifact to the other artifacts. In this study, the problem of synchronizing Unified Modeling Language (UML)-based architecture models, specified by UML composite structure (UML-CS) and UML state machine (UML-SM) elements, and object-oriented code is presented. UML-CSs are used for describing the component-based software architecture and UML-SMs for discrete event-driven behaviors of reactive systems. The first challenge is to enable a collaboration between software architects and programmers producing model and code by using different tools. This raises the synchronization problem of concurrent artifact modifications. In fact, there is a perception gap between diagram-based languages (modeling languages) and text-based languages (programming languages). On the one hand, programmers often prefer to use the more familiar combination of a programming language and an Integrated Development Environment. On the other hand, software architects, working at higher levels of abstraction, tend to favor the use of models, and therefore prefer diagram-based languages for describing the architecture of the system. The second challenge is that there is a significant abstraction gap between the model elements and the code elements: UML-CS andUML-SM elements are at higher level of abstraction than code elements. The gap makes current synchronization approaches hard to be applied since there is no easy way to reflect modifications in code back to model. This thesis proposes an automated synchronization approach that is composed of two main correlated contributions. To address the first challenge, a generic model-code synchronization methodological pattern is proposed. It consists of definitions of necessary functionalities and multiple processes that synchronize model and code based on several defined scenarios where the developers use different tools to modify model and code. This contribution is independent of UML-CSs and UML-SMs. The second contribution deals with the second challenge and is based on the results from the first contribution. In the second contribution, a bidirectional mapping is presented for reducing the abstraction gap between model and code. The mapping is a set of correspondences between model elements and code elements. It is used as main input of the generic model-code synchronization methodological pattern. More importantly, the usage of the mapping provides the functionalities defined in the first contribution and eases the synchronization of UML-CS and UML-SM elements and code. The approach is evaluated by means of multiple simulations and a case study

Cette thèse s’intéresse à la déclinaison matérielle des concepts logiciels d’intergiciel et d’architecture logicielle à base de composants, conteneurs et connecteurs dans les réseaux de portes programmables in situ (Field-Programmable Gate Array - FPGA). Le domaine d’applications ciblé est la radio définie logiciellement (Software Defined Radio (SDR)) conforme au standard Software Communications Architecture) (SCA). Avec le SCA, les applications radio sont décomposées en composants fonctionnels, qui sont déployés sur des plateformes radios hétérogènes et distribuées. Ces composants fournissent et requièrent des interfaces logicielles abstraites décrites sous forme de signatures d’opérations dans le langage de modélisation unifié appelé Unified Modeling Language (UML) et/ou le langage de définition d’interface (Interface Definition Language - IDL) de l’intergiciel CORBA (Common Object Request Broker Architecture) standardisé par un consortium industriel appelé Object Management Group (OMG). Les besoins de portabilité et de réutilisation de ces composants requièrent que leurs interfaces abstraites définies au niveau système soient indépendantes d’une implémentation logicielle ou matérielle et puissent être indifféremment traduites dans un langage de programmation logiciel tel que C/C++, un langage système tel que SystemC au niveau transaction (Transaction Level Modeling - TLM), ou un langage de description matériel tel que VHDL ou SystemC au niveau registre (Register Transfer Level - (RTL)). Le besoin d’interopérabilité de ces composants requière des communications transparentes quelques soient leur implémentation logicielle ou matérielle et leur distribution. Ces premiers besoins ont été adressés en formalisant des règles de mise en correspondance entre des composants abstraits en OMG IDL3 ou UML2, des composants matériels à base de signaux en VHDL ou SystemC RTL, et des composants systèmes en SystemC TLM. Le deuxième besoin a été adressé en prototypant un intergiciel matériel utilisant de façon transparente le mapping mémoire et deux protocoles messages : CORBA General Inter-Object Request Broker Protocol (GIOP) et SCA Modem Hardware Abstraction Layer (MHAL)
This thesis deals with the hardware application of the software concepts of middleware and software architecture based on components, containers and connectors within Field-Programmable Gate Arrays (FPGAs). The target application domain is Software Defined Radio (SDR) compliant with the Software Communications Architecture (SCA). With the SCA, software radio applications are broken into functional waveform components to be deployed on heterogeneous and distributed hardware/software radio platforms. These components provide and require abstract software interfaces described using operation signatures in the Unified Modeling Language (UML) and/or the Interface Definition Language (IDL) of the Common Object Request Broker Architecture (Corba) middleware, both standardized by an international software industry consortium called Object Management Group (OMG). The portability and reusability needs of these business components require that their abstract interfaces defined at a system level are independent of a software or hardware implementation and can be indifferently translated into a software programming language like C/C++, a system language like SystemC at transaction level (Transaction Level Modeling - TLM), or a hardware description language like VHDL or SystemC at Register Transfer Level (RTL). The interoperability need of SDR components requires transparent communications regardless of their hardware/software implementation and their distribution. These first needs were addressed by formalizing mapping rules between abstract components in OMG IDL3 or UML2, signalbased hardware components described in VHDL or SystemC RTL, and system components in SystemC TLM. The second requirement was addressed by prototyping a hardware middleware using transparently memory mapping and two message protocols: Corba General Inter-Object Request Broker Protocol (GIOP) and SCA Modem Hardware Abstraction Layer (MHAL)

L’intégration des systèmes mécatroniques génère de nombreuses perturbations multi-physiques (thermiques, électromagnétiques et dynamiques) rendant leur choix d’architecture complexe. En effet, l’introduction croissante de composants électroniques et électriques (E/E) dans la plupart des systèmes actuels, augmente le risque d’occurrence de nombreuses interférences électromagnétiques (IEM) pouvant dégrader fortement leur fonctionnement. Tandis que ces problèmes de compatibilité électromagnétique (CEM) sont généralement traités en phase de conception détaillée, où les possibilités de compromis se limitent à quelques ajustements de positionnement ou à des solutions de protection coûteuses, une solution consiste à proposer un cadre collaboratif pour l’évaluation, dès les premières phases de conception, d’architectures physiques de concept prenant en compte ces contraintes électromagnétiques (EM). En effet, il est important à cette étape, que l’ensemble des acteurs multidisciplinaires impliqués puissent définir, modifier/mettre à jour, ajouter leurs connaissances et contraintes et échanger leurs données tout en continuant à travailler dans leur environnement numérique habituel. Par ailleurs, ces activités d’ingénierie système doivent être outillées avec des approches d’« Ingénierie Système basée sur des modèles » (MBSE), pour supporter la continuité numérique, la cohérence et la traçabilité des modèles et des données nécessaires à ce processus d’évaluation.Pour répondre à ce besoin, cette thèse s’appuie sur l’approche collaborative MBSE SAMOS (Spatial Architecture based on Multi-physics and Organization of Systems) afin de supporter l'évaluation de l'architecture 3D de concept en phase amont sous contraintes électromagnétiques. Dans ce contexte, nous avons, dans un premier temps, développé une extension SysML appelée EMILE (ElectroMagnetic Interactions Layout Extension) pour formaliser et modéliser, au plus tôt, les contraintes EM dans le modèle système.Cette extension inclut notamment la définition des exigences EM, la description des modes de couplage électromagnétiques et la spécification des configurations de simulation permettant la vérification et la validation ultérieures des exigences, grâce au développement d’une interface homme-machine. Notre travail de recherche a ensuite porté sur une méthodologie d’évaluation combinant une approche topologique avec une modélisation EM., afin de supporter le processus d'évaluation qualitative et quantitative des interférences électromagnétiques (IEM). En effet, pour un type d’IEM donné, l'analyse topologique de l’architecture système permet d'identifier qualitativement l'existence des composants victimes et de leurs agresseurs potentiels associés. Une fois ces IEM potentielles identifiées, une évaluation quantitative peut alors être réalisée, par exemple en se basant sur les équations et lois physiques du couplage identifié, et sur les exigences électromagnétiques et géométriques prédéfinies avec EMILE. Cette approche permet ainsi de garantir le choix pertinent d’une architecture physique 3D de concept sous contraintes EM. Les approches proposées ont été illustrées sur une étude de cas d'une chaîne de traction du véhicule électrique, en s’appuyant sur plusieurs scénarios d’implémentation logicielle (SysML, Modelica, Matlab, FreeCAD) au sein de l’outil Sketcher 3D EM
The integration of mechatronic systems generates many multi-physical disturbances (thermal, electromagnetic and dynamic) making their choice of architecture complex. Indeed, the increasing introduction of electronic and electrical (E/E) components in most of the current systems, increases the risk of occurrence of many electromagnetic interferences (EMI) that can strongly degrade their behavior. While these electromagnetic compatibility (EMC) problems are usually addressed in the detailed design phase, where the possibilities of compromise are limited to a few positioning adjustments or costly protection solutions, one solution is to propose a collaborative framework for the evaluation, from the early design phases, of physical design architectures taking into account these electromagnetic (EM) constraints. Actually, it is important at this stage that all the multidisciplinary actors involved can define, modify/update, add their knowledge and constraints and exchange their data while continuing to work in their usual digital environment. In addition, these system engineering activities must be supported with "Model-Based System Engineering" (MBSE) approaches, to support the digital continuity, consistency and traceability of the models and data required for this evaluation process.To meet this need, this thesis is based on the MBSE SAMOS (Spatial Architecture based on Multi-physics and Organization of Systems) collaborative approach to support, from the preliminary design phase, the evaluation of the 3D concept architecture under electromagnetic constraints. In this context, we have initially developed a SysML extension called EMILE (ElectroMagnetic Interactions Layout Extension) to formalize and model, as early as possible, the EM constraints in the system model.This extension notably includes the definition of EM requirements, the description of electromagnetic coupling modes and the specification of simulation configurations allowing the further verification and validation of the requirements, thanks to the development of a Human-Machine Interface. Our research work then focused on an evaluation methodology combining a topological approach with EM modeling, in order to support the process of qualitative and quantitative evaluation of electromagnetic interference (EMI). Indeed, for a given type of EMI, the topological analysis of the system architecture allows to qualitatively identify the existence of the victim components and their associated potential aggressors. Once these potential EMIs have been identified, a quantitative evaluation can then be performed, for example based on the physical equations and laws of the identified coupling, and on the electromagnetic and geometric requirements predefined with the EMILE extension. As a result, this approach ensures the relevant choice of a 3D physical architecture of the concept under EM constraints. The proposed approaches have been illustrated on a case study of an electric vehicle power train, based on various software implementation scenarios (SysML, Modelica, Matlab, FreeCAD) within the Sketcher 3D EM tool

Le relevé extérieur d’ouvrage architectural est le moyen de créer une représentation du bâtiment dans son état de conservation. Deux techniques d’acquisition à distance se distinguent par leur efficacité et la qualité des données produites : la photogrammétrie et le balayage optique. Ces deux techniques sont soumises aux règles de l’optique et ne permettent pas de mesurer les parties invisibles de l’objet. La combinaison des techniques peut améliorer la qualité des données, mais il subsiste toujours des zones non mesurées et de ce fait non représentables. Pour palier ce problème, nous émettons l’hypothèse que l’usage de connaissances architecturales peut permettre de recomposer les parties manquantes lors de la modélisation. Cette thèse propose un processus basé sur la combinaison de ces deux techniques et sur l’intégration des connaissances architecturales accessibles depuis la documentation écrite ou encore par les règles de construction des édifices. La complexité d’un ouvrage architectural et la multitude des données imposent une division de la modélisation en plusieurs étapes identifiables. Nous proposons de découper le processus de modélisation selon le mode de figuration des niveaux de détail utilisé pour la représentation de l’architecture. Les niveaux différents de détail permettent d’obtenir des étapes de modélisation clairement indentifiables, mais aussi un processus progressif où les informations peuvent être utilisées au fur et à mesure. Notre approche intègre ainsi les données dimensionnelles à la documentation architecturale, pour permettre la mise en place d’un processus de modélisation afin d’obtenir un modèle le plus complet possible
The external survey of an architectural work is a way to create a representation of the building in its conservation condition. Two techniques of remote acquisition differ by their effectiveness and the quality of the produced data: photogrammetry and laser scanning. These two techniques depend on optical principles: what cannot be seen cannot be measured. The combination of these techniques can improve the data quality, but unmeasured zones always remain, therefore cannot be represented. In order to solve this problem, we put forward the hypothesis that using architectural knowledge may allow to rebuild these zones during the modeling process. This study suggests a modeling process based on the combination of these two techniques and on the integration of the available architectural knowledge, from paper documentation or from the built works construction rules. An architectural work being complex and the data numerous, a division of the modeling process in several distinct stages appears necessary. We suggest dividing modeling process according to different figuration of level of details frequently used to represent architecture, and define a process using information in a progressive way. Thus our approach consists in integrating dimensional data into architectural documentation, in order to develop a modeling process providing a model as complete as possible

La conception d'architectures de systèmes est une tâche complexe qui implique des enjeux majeurs. Au cours de cette activité, les concepteurs du système doivent créer des alternatives de conception et doivent les comparer entre elles afin de sélectionner l'architecture la plus appropriée suivant un ensemble de critères. Dans le but d'étudier différentes alternatives, les concepteurs doivent généralement limiter leur étude comparative à une petite partie de l'espace de conception qui peut être composé d'un nombre immense de solutions. Traditionnellement, le processus de conception d'architecture est principalement dirigé par le jugement et l'expérience des concepteurs, et les alternatives sélectionnées sont des versions adaptées de solutions connues. Le risque est donc de sélectionner une solution pertinente mais sous-optimale. Pour gagner en confiance sur l'optimalité de la solution retenue, la couverture de l'espace de conception doit être augmentée. L'utilisation de méthodes de synthèse calculatoire d'architecture a prouvé qu'elle était un moyen efficace pour supporter les concepteurs dans la conception d'artefacts d'ingénierie (structures, circuits électriques...). Pour assister les concepteurs de systèmes durant le processus de conception d'architecture, une méthode calculatoire pour les systèmes complexes est définie. Cette méthode emploie une approche évolutionnaire (algorithmes génétiques) pour guider le processus d'exploration de l'espace de conception vers les zones optimales. La population initiale de l'algorithme génétique est créée grâce à une technique de synthèse calculatoire d'architecture qui permet de créer différentes architectures physiques et tables d'allocations pour une architecture fonctionnelle donnée. La méthode permet d'obtenir les solutions optimales du problème de conception posé. Ces solutions peuvent être ensuite utilisées par les concepteurs pour des études comparatives plus détaillées ou pour des négociations avec les fournisseurs de systèmes.

La conception de circuits intégrés spécialisées requiert fréquemment des architectures à hautes performances, notamment pour effectuer des algorithmes de traitement du signal. Le logiciel MMAlpha, basé sur le formalisme des équations récurrentes et le modèle polyédrique, est un logiciel permettant la détection et l'exploitation du parallélisme présent dans un nid de boucles afin de réaliser un circuit intégré parallèle. L'objectif des recherches présentées dans ce mémoire est de valider l'utilisation de MMAlpha et du modèle sous-jacent pour la synthèse d'architectures et d'identifier des extensions éventuelles lui permettant de mieux s'intégrer dans le flot de conception. Dans un premier temps, un filtre adaptatif retardé a été conçu et réalisé avec ce logiciel. Certaines extensions ont été réalisées et incorporées au logiciel. Enfin, une extension permettant la synthèse de programmes Alpha ordonnancées avec un temps multidimensionnel a fait l'objet de recherches plus approfondies.