Rozprawy doktorskie na temat „Architecture systèm basée sur les modèles”

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.

Cette these propose de nouveaux outils pour la t. A. O. Qui s'integrent dans un nouveau systeme de t. A. O. : un environnement virtuel temps reel. Ces outils servent a une modelisation geometrique de l'environnement operationnel et du systeme robotique, a une animation realiste, a une description et une specification d'un scenario de mission, a une simulation temps reel, et a une transmission bilaterale d'informations. Nous nous sommes particulierement interesses aux methodes de reduction de l'information geometrique d'une scene virtuelle. Nous proposons notamment deux approches de reduction : a) une approche globale basee sur une methode d'elimination de l'information geometrique inutile, par l'utilisation de la notion de couloirs d'evolution ; b) une approche locale qui traite l'information geometrique a l'interieur du champ de vue camera. A cet effet, nous presentons la notion de geometrie multiresolution qui permet de disposer de plusieurs niveaux de representation d'un objet polyedrique. Afin de realiser une animation et une simulation realiste de taches de teleoperation, nous proposons un modele de deformation d'objets polyedriques base sur un element fini de type barre. Nous presentons une etude de l'influence de la geometrie multiresolution sur les performances du modele de deformation. Enfin, nous presentons l'environnement virtuel developpe autour d'une mission de teleoperation (transport d'objets) avec le manipulateur mobile du lirmm.

Le travail de cette thèse se situe dans le cadre d'applications qui produisent des volumes importants d'images. Les images produites véhiculent une sémantique forte, spécifique au domaine, et leur nature graphique ne permet pas de mettre aisément en oeuvre des outils de segmentation (diversité entre les images du domaine, entre les techniques utilisées pour la génération des images, etc. ). À ce jour, l'annotation est effectuée par des experts du domaine. Le coût engendré par ces annotations fait que beaucoup de collections ne sont pas annotées et sont donc peu ou pas exploitables en dehors du projet pour lequel elles ont été générées. Pour diminuer le coût d'annotation, notre stratégie consiste à abaisser le niveau d'expertise de la personne qui va effectuer les annotations (le plus souvent un technicien du domaine). Comme il n'est pas question d'accepter une baisse de la qualité des annotations, il est impératif de garantir que les annotations resteront conformes à la connaissance du domaine. Pour développer notre solution, nous nous appuyons sur : la connaissance du domaine telle qu'elle est disponible (modèle, ontologies, standards, etc. ) ; la connaissance du projet dans le cadre duquel la collection d'images a été générée (techniques, expériences,. . . ) ; un modèle générique de Base de Données Images développé dans le cadre du projet IkoSem. La méthode que nous proposons consiste à consolider la connaissance dans une architecture couplée de métamodèles et d'ontologies. Le couplage permet d'épauler la personne qui effectue les annotations en assurant que ces annotations sont conformes à la connaissance du domaine
The research work described in this thesis pertains to software applications that generate significant volumes of data. The produced images convey strong domain-specific semantics. Their graphic nature does not lend itself easily to making use of segmentation tools (diversity among images of the domain, among techniques used to generate images, etc. ). Today, image annotations are carried out (done) by domain experts. The costs brought about by these annotations result into many collections not being annotated and thus not being much or at all exploitable outside the project for which they have been produced. In order to reduce annotation costs, we strive to lower the level of expertise needed for making image annotations (most often by a domain technician). As there is no question of accepting a decrease in annotation quality, it is absolutely essential to guarantee that image annotations conform to the domain. In order to implement our solution, we rely on : the domain knowledge as it is available (models, ontologies, standards, etc. );the knowledge of the project within whose scope the image collection has been produced (techniques, experience, etc. ); a generic model of an image database developed as part of the IkoSem project. The method that we propose consists of consolidating the knowledge in a double architecture of models and ontologies. The coupling allows to help a person making image annotations by ensuring that these annotations conform to the domain knowledge

Un système sur puce (SoC, pour« System on Chip ») est un circuit intégré qui comporte un ensemble de composants matériels (microprocesseurs, DSP, entrées/sorties. . . ) connectés entre eux par des bus de communication et une couche logicielle (système d'exploitation temps réel et applicatif). La conception de tels systèmes repose de plus en plus sur la réutilisation de composants virtuels (IP, pour Intellectual property). Le concepteur utilise des IPs très souvent d'origines diverses ayant des modèles hétérogènes (différents niveaux d'abstraction : comportemental, RTL, etc. ). Cette approche améliore le délai de mise sur le marché («time to market»), mais elle nécessite de la part du concepteur de nouvelles méthodes de conception. Gaspard propose une méthodologie basée sur l'Ingénierie Dirigée par les modèles (IDM) pour la conception des SoCs. Il vise l'utilisation de plusieurs plates-formes de simulation (Java, OpenMP, SystemC, VHDL, etc. ) et différents niveaux d'abstraction (TLM, RTL, etc. ). Les modèles des différentes plates-formes et niveaux d'abstraction sont générés dans Gaspard par transformations de modèles. L'hétérogénéité des plates-formes visées introduit un problème d'interopérabilité. Dans ce travail de thèse, nous proposons une démarche basée sur l'IDM pour répondre à ce besoin d'interopérabilité. Cette solution est élaborée en trois étapes. Dans un premier temps, nous introduisons la traçabilité dans les transformations de modèles; un modèle de trace est alors généré pendant les phases de transformations de modèles. Ce modèle de trace est ensuite utilisé en entrée d'une transformation pour générer un modèle de pont («bridge») d'interopérabilité. Enfin, la génération du code du pont d'interopérabilité est réalisée à partir du modèle de pont. Pour automatiser ce processus, nous avons défini un métamodèle de traçabilité et un métamodèle de pont d'interopérabilité. Les différentes opérations de transformations de modèles nécessaires ont également été décrites.

La présente thèse explore l’utilisation d’une approche sémantique pour indexer des ressources partagées par les membres d’une communauté répartis dans un réseau pair à pair. La thèse contribue aux études des approches d’indexation sémantique qui peuvent être utilisées à la fois pour des ressources personnelles et pour des ressources partagées dans une mémoire collective et réparties dans un réseau distribué. La solution est générique et peut être appliquée pour des communautés de différents domaines. Le système d’indexation proposé est basé sur le point de vue de l’utilisateur et l’indexation doit être réalisée manuellement. Elle réfère à une information qui peut être subjective, non nécessairement contenue dans les ressources elles-mêmes, ou qui serait difficile à extraire automatiquement des documents. L’approche nécessite des interfaces adaptées qui permettent de naviguer dans les ontologies et facilitent l’indexation. Nous définissons également un système de patrons d’indexation qui gèrent les ontologies lors de la création des clés d’index. Ces patrons simplifient aussi la navigation dans les ontologies en ne montrant que les parties indispensables à l’indexation. Nous prenons aussi en compte le problème de la différence de contexte entre la publication des ressources et leur recherche. La solution proposée est de prévoir différentes possibilités de recherche lors de la publication d’une ressource. L’application pratique masque les fonctionnalités dont a besoin l’utilisateur pour gérer ses ressources. Le développement de son prototype est guidé par les descriptions de l’architecture et de l’implémentation du système d’indexation
The present thesis explores the use of a semantic approach for indexing resources that are shared among a community of users who are scattered in a peer-to-peer network. The thesis contributes to the studies of Semantic Indexing approaches that can be used both with resources owned within personal memories, and with resources that are shared in a distributed network. Because the system is generic, the exact nature of the distributed community can be left undefined but our narrower focus is on applications in the e-learning domain. To address the problem that resources have different types, an indexing system is proposed that is based on the user point of view and is performed manually. Indeed, because indices refer to the subjective information that is not necessarily contained in the resources or that are hard to extract from documents that are not textual, the indexing of such type of resources can only be done in an interactive way. We show that a unique approach can be taken that allows one to store documents in personal or collective memories. The approach requires suitable browsing interfaces for accessing ontologies that satisfy and facilitate indexing. We therefore also define an Indexing Patterns system for managing ontologies that can be utilized for creating indices. The method is intended to facilitate the browsing of ontologies by showing only that part of the ontology that is useful for indexing and can be employed by users of various operating systems. A related problem that we address concerns the difference between the publication context and the retrieval context. The solution poroposed in this thesis foresees different retrieval situations and queries during the time a resource is published and builds the index based on those assumptions. The intended practical application encapsulates in a transparent manner the functionalities that the user requires for managing the resources. The development of a prototype is guided by Architectural and Implementation descriptions of the indexing system, both of which are described in the thesis. Although the solution we offer is generic and can be used by different user communities, the approach benefits Domain Specific Communities in particular, by assisting specilized loose communities that are structured as peer to peer networks and that allow publishing and searching of documents

La nouvelle tendance dans l'ingénierie de logiciels est d'utiliser des modèles afin de mieux structurer les processus de développement de logiciels. Afin de modéliser les systèmes, nous avons besoin d'environnements de modélisation. Ces environnements de modélisation ne doivent plus imposer au processus logiciel leurs propres concepts, mais ils doivent supporter les concepts relatifs au domaine d'applications visé par ce processus. Alors, l'environnement de modélisation doit s'adapter au domaine de l'usager et non l'inverse. Nous proposons dans cette thèse une démarche de conception d'environnements graphiques de modélisation à la fois adaptés au domaine et aux souhaits de l'usager. Pour atteindre cet objectif, nous avons mis en oeuvre la séparation des préoccupations et utilisé une approche d'ingénierie dirigée par les modèles. Le modèle définissant un environnement de modélisation inclut deux préoccupations. La première concerne le domaine applicatif pour lequel on veut définir cet outil, la deuxième concerne la représentation graphique de l'outil. La séparation entre ces définitions permet de les capitaliser et de les réutiliser indépendamment l'une de l'autre Enfin, nous avons définit un cadre de travail pour mettre en œuvre cette démarche et réalisé des outils associés. Ces outils permettent la génération automatique de l'environnement de modélisation sur la base de son modèle.

En France, à partir de 2012, tous les bâtiments neufs devront répondre aux critères de basse consommation, c'est-à-dire qu'ils devront consommer moins de 50 kW.h/(m².an) en énergie primaire pour le chauffage, le refroidissement, la ventilation, la production d'eau chaude sanitaire et l'éclairage (à moduler selon la région et l'altitude). La simulation numérique a un rôle important à jouer pour atteindre cet objectif.
Les environnements de simulation énergétique existants ont été conçus pour des bâtiments classiques pour lesquels les consommations sont beaucoup plus importantes que celles fixées pour 2012, il faut donc voir si les modèles mais aussi les méthodes de simulations utilisés correspondent toujours aux spécificités de ces nouveaux bâtiments. L'objectif de ce travail est de montrer l'intérêt d'utiliser un environnement de simulation basé sur les systèmes d'équations pour étudier le comportement énergétique des bâtiments basse consommation.
Pour cela, plusieurs modèles ont été implémentés dans l'environnement SIMSPARK. Il s'agit d'un modèle de matériau à changement de phase, d'un modèle de prise en compte du rayonnement de courtes longueurs d'onde par calcul de la tache solaire et d'un modèle d'échangeur air-sol. Ils ont été intégrés dans un modèle global de bâtiment basse consommation ce qui a permis de montrer les avantages de l'environnement de simulation utilisé. Le fait qu'il soit orienté objet permet de valider indépendamment les nouveaux modèles puis de les intégrer facilement à un modèle de niveau hiérarchique supérieur. Le fait qu'il soit basé sur les systèmes d'équations a permis grâce à la non orientation a priori du modèle d'inverser le sens de résolution de plusieurs problèmes dans une simulation dynamique. Enfin, la robustesse des méthodes de résolution utilisées a été éprouvée.

L'alignement de la stratégie avec les technologies de l'information (TI) est important car il est au centre des préoccupations des gestionnaires des organisations, en général, et des gestionnaires informatiques, en particulier. Il existe plusieurs modèles d'alignement stratégique des TI. Ces modèles suivent davantage une logique d'alignement où la stratégie de l'organisation guide le développement de l'infrastructure TI. De haut en bas, les TI sont donc à la traine et sont conçues pour supporter une stratégie souvent changeante. Contrairement à ces modèles, le modèle de Ross est original dans la mesure où il conceptualise la stratégie d'une organisation comme étant le fruit d'une infrastructure TI modulaire, intégrée et agile répondant aux opportunités du marché et proposant des nouvelles options dans la formulation et l'exécution de la stratégie. Cette agilité est acquise au quatrième et dernier niveau de maturité après que l'infrastructure TI ait passé à travers plusieurs étapes de maturité et l'organisation ait développé les capacités TI et les pratiques appropriées de gestion des TI. Cependant, le modèle de Ross n'a jamais été opérationnalisé, c'est-à-dire traduite en des termes qui soient utilisés par les organisations. L'objet de ce mémoire est donc l'opérationnalisation du modèle de Ross, le développement d'un instrument de mesure de l'alignement stratégique des TI et le test empirique de celui-ci dans le but de vérifier certaines prédictions de ce modèle. Les résultats de cette recherche ont révélé les mêmes niveaux de maturité prévus par ce modèle bien que la répartition des bénéfices TI par niveau de maturité ne soit pas positivement vérifiée. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : opérationnalisation d'un modèle, instrument de mesure, capacités TI, niveaux de maturité des TI, alignement stratégique des TI, modèle de Ross

Ces travaux de thèse définissent un environnement de développement ouvert et extensible pour la conception de logiciels à base de composants. L'environnement se présente comme une chaîne de compilation d'architectures logicielles, acceptant des architectures écrites dans des langages différents et fournissant des fonctionnalités comme la génération de code ou le déploiement. L'extensibilité de l'outil est assurée par une architecture à base de composants implantant des patrons de programmation extensibles et supportant un mécanisme de plug-in pour intégrer des extensions de tierces parties. L'utilisation de l'outil est illustrée au travers deux cadres applicatifs ayant pour trame les systèmes sur puces. La première illustre le développement de systèmes d'exploitation pour ceux-ci. La deuxième illustre la définition d'un nouveau langage facilitant l'expression de la synchronisation au sein d'applications de traitement de flux multimédia réparties.