Gestion des incertitudes dans le processus de développement de systèmes complexes, Uncertainty management in complexed development process

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Sous la direction de Claude Baron, Laurent Geneste
Thèse soutenue le 04 décembre 2009: INPT
La gestion des incertitudes constitue un sujet particulièrement important pour le processus de développement des systèmes (DS) complexes. Il faut donc améliorer la flexibilité et la prédictibilité des processus de DS en proposant une méthodologie pour appréhender et maîtriser les incertitudes qu’ils comportent, ce qui passe par la modélisation. Le travail présenté dans ce mémoire se concentre sur deux questions indispensables dans ce but : (1) Comment gérer les incertitudes pendant le processus de DS ? (2) Comment représenter les incertitudes dans la modélisation de processus de DS ? Pour répondre à ces questions, la thèse propose une méthodologie incluant l’identification des incertitudes, l’analyse de leurs effets, leur réduction et/ou leur exploitation, et leur surveillance et leur contrôle ; elle définit également une démarche de modélisation des incertitudes avec le langage UML en proposant un méta-modèle des incertitudes et un nouveau profil UML Uncertainty-of qui permet de rendre ce méta-modèle opérable avec les outils UML. La validité de la méthodologie et du profil proposés a été testée par l’étude d’un cas industriel. Cette étude a montré que la définition d’une telle méthodologie était utile pour l’organisation de la gestion des incertitudes dans la conception et le développement de systèmes, et que la création d’un nouveau profil UML apportait une solution pertinente dans la représentation des incertitudes.
-Processus de développement de systèmes
-Modélisation des incertitudes
-Méthodologie de la gestion des incertitudes
-Métamodèle des incertitudes
-Nouveau profil UML Uncertainty-of
Uncertainty management is a particularly important issue for complex systems development (SD) processes. The overall objective to be attained in this context is to improve the flexibility and predictability of SD process by proposing a methodology to understand and master the uncertainties. We believe that modeling uncertainties is an indispensable step in this direction. For this purpose, the presented work in this thesis focuses on two critical issues : (1) How should we manage uncertainties in SD processes ? (2) How can we represent uncertainties in modeling such processes ? In order to answer to these questions, this thesis proposes a methodology including identification, analysis of impact, diminution and / or exploitation, and monitoring and control of uncertainties ; and it also defines an approach to modeling uncertainties with UML by proposing a meta-model of uncertainties and a new UML profile named Uncertaintyof, which allows to make this meta-model operable with UML tools. The validity of our proposals was tested by an industrial case study, which showed that the definition of such a methodology is helpful to manage the uncertainties in systems design and development, and that the creation of a new UML profile provides a valid solution in the representation of uncertainties.
-System development processes
-Uncertainties modeling -Methodology of uncertainty management
-Meta-model of uncertainties
-New UML profile Uncertainty-of
Source: http://www.theses.fr/2009INPT063H/document
Publié le : vendredi 28 octobre 2011
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THÈSE


En vue de l'obtention du

DOCTORAT DE L’UNIVERSITÉ DE TOULOUSE DOCTORAT DE L’UNIVERSITÉ DE TOULOUSE

Délivré par l'Institut National Polytechnique de Toulouse
Discipline ou spécialité : Systèmes Informatiques


Présentée et soutenue par XIAO Jing
Le 4 décembre 2009

Titre : Gestion des incertitudes dans le processus de développement de systèmes
complexes

JURY
M. CAILLAUD Emmanuel LGECO, Professeur à l'Université de Strasbourg
M. MERLO Christophe, Maître de Conférences à l'ESTIA
M. PINEL Pierre, Maître de Conférences à l'INSA-Toulouse
M. ZOLGHADRI Marc IMS, Maître de Conférences à l'Université de Bordeaux
Mme. BARON Claude LATTIS, Professeur à l'INSA-Toulouse
M. GENESTE Laurent LGP, Professeur à l'ENI-Tarbes

Ecole doctorale : Ecole doctorale Système
Unité de recherche : Laboratoire Toulousain de Technologie et d’Ingénierie des Systèmes
Directeur(s) de Thèse : Mme. BARON Claude et M. GENESTE Laurent
Rapporteurs : M. CAILLAUD Emmanuel et M. MERLO Christophe

Institut National Polytechnique de Toulouse
Laboratoire Toulousain de Technologie et
d’Ingénierie des Systèmes
Thèse
présentée en première version en vu d’obtenir le grade de Docteur,
spécialité « Informatique Industrielle »
par
XIAO Jing
Gestion des incertitudes dans le
processus de développement de
systèmes complexes
Thèse soutenue le 4 décembre 2009 devant le jury composé de :
M. CAILLAUD Emmanuel LGECO, Université de Strasbourg (Rapporteur)
M. MERLO Christophe LIPSI, ESTIA
M. PINEL Pierre LATTIS, INSA de Toulouse (Examinateur)
M. ZOLGHADRI Marc IMS, Université de Bordeaux
Mme. BARON Claude LATTIS, INSA de Toulouse (Directrice)
M. GENESTE Laurent LGP, ENI de Tarbes (Co-directeur)À mes proches, mes amis et mes professeurs. . .Remerciements
vRésumé La gestion des incertitudes constitue un sujet particulière-
ment important pour le processus de développement des systèmes (DS)
complexes. Il faut donc améliorer la flexibilité et la prédictibilité des pro-
cessus de DS en proposant une méthodologie pour appréhender et maî-
triser les incertitudes qu’ils comportent, ce qui passe par la modélisation.
Le travail présenté dans ce mémoire se concentre sur deux questions in-
dispensables dans ce but : (1) Comment gérer les incertitudes pendant le
processus de DS ? (2) Comment représenter les dans la modé-
lisation de processus de DS ? Pour répondre à ces questions, la thèse pro-
pose une méthodologie incluant l’identification des incertitudes, l’analyse
de leurs effets, leur réduction et/ou leur exploitation, et leur surveillance
et leur contrôle ; elle définit également une démarche de modélisation des
incertitudes avec le langage UML en proposant un méta-modèle des incer-
titudes et un nouveau profil UML "Uncertainty-of" qui permet de rendre
ce méta-modèle opérable avec les outils UML. La validité de la métho-
dologie et du profil proposés a été testée par l’étude d’un cas industriel.
Cette étude a montré que la définition d’une telle méthodologie était utile
pour l’organisation de la gestion des incertitudes dans la conception et le
développement de systèmes, et que la création d’un nouveau profil UML
apportait une solution pertinente dans la représentation des incertitudes.
Mots-clés Processus de développement de systèmes, modélisation
des incertitudes, méthodologie de la gestion des incertitudes, méta-
modèle des incertitudes, nouveau profil UML "Uncertainty-of"Abstract Uncertainty management is a particularly important issue
for complex systems development (SD) processes. The overall objective to
be attained in this context is to improve the flexibility and predictability
of SD process by proposing a methodology to understand and master the
uncertainties. We believe that modeling uncertainties is an indispensable
step in this direction. For this purpose, the presented work in this thesis
focuses on two critical issues : (1) How should we manage uncertainties in
SD processes ? (2) How can we represent uncertainties in modeling such
processes ? In order to answer to these questions, this thesis proposes a
methodology including identification, analysis of impact, diminution and
/ or exploitation, and monitoring and control of uncertainties ; and it also
defines an approach to modeling uncertainties with UML by proposing a
meta-model of uncertainties and a new UML profile named "Uncertainty-
of", which allows to make this meta-model operable with UML tools. The
validity of our proposals was tested by an industrial case study, which
showed that the definition of such a methodology is helpful to manage the
uncertainties in systems design and development, and that the creation
of a new UML profile provides a valid solution in the representation of
uncertainties.
Keywords System development processes, uncertainties modeling,
methodology of uncertainty management, meta-model of uncertainties,
new UML profile "Uncertainty-of"Table des matières
Table des matières ix
Liste des figures xiii
Liste des tableaux xv
1 Introduction 1
1.1 Motivations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.2 Cadre général de nos recherches . . . . . . . . . . . . . . 3
1.3 Les questions à résoudre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.3.1 Méta-modélisation des incertitudes . . . . . . . . . . . . 4
1.3.2 Gestion des incertitudes au plus tôt dans le processus de
développement de systèmes . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.4 Plan du mémoire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2 Cadre général et problématique 9
2.1 Ingénierie des systèmes complexes et incertitudes as-
sociées . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.1.1 Qu’est-ce qu’un système ? . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.1.2 Ingénierie des Systèmes : définition et objectifs . . . . . . 12
2.1.3 Les projets en tant que systèmes . . . . . . . . . . . . . . 13
2.1.4 Les processus dans le développement de systèmes . . . . 14
2.1.5 Incertitudes dans le dév de systèmes complexes 17
2.1.5.1 Incertitudes et imprécisions . . . . . . . . . . . 17
2.1.5.2 Sources des incertitudes . . . . . . . . . . . . . 18
2.1.5.3 Prévisibilité des incertitudes . . . . . . . . . . 20
2.2 Modélisation des incertitudes dans la modélisation
de processus de DS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
2.2.1 Modèles de processus et leurs éléments fondamentaux . . 22
ix

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