Modélisation de circuits électrotechniques en vue de leur simulation - Réalisation d'un simulateur.

L'objectif de la thèse est la réalisation d'un simulateur de circuits électrotechniques et réseaux électriques. Il permet d'estimer le comportement physique des installations et ainsi d'améliorer leur fiabilité tout en optimisant leur coût de conception. Privilégiant la simplicité d'utilisation, ce simulateur est présenté comme une alternative aux simulateurs classiques (comme SPICE) pour rendre la simulation accessible à un public plus large. Après avoir présenté l'état de l'art du domaine, une bibliothèque de modèles de composants et des modes d'analyses innovants sont développés pour ce simulateur. La mise en place d'un banc d'essais et les tests associés ont permis de confirmer la pertinence des modèles et l'efficacité des modes d'analyse. Une ouverture vers le langage de modélisation VHDL-AMS est proposée afin de permettre ensuite au simulateur de disposer de modèles standards et d'utiliser des descriptions multi-niveaux, multi-technologique et multi-domaines.The aim of this thesis is the implementation of a electrotechnical circuits or electrical networks simulator. It enables to estimate physical behaviour of electrical installations and thus to improve its reliability, optimizing design costs. Prioritizing the use easiness, this simulator is shown as an alternative to classical simulators (such as SPICE) to give access to simulation to a wider audience. After a presentation of a state of the art of the discipline, a component models library and innovative analysis modes are developed for this simulator. The setting up of a test bench and the associated tests allowed to confirm models pertinence and analysis modes efficiency. An opening to VHDL-AMS modelling language is proposed so as to enable then the simulator to dispose of standard models and to use multi levels, multi technological or multi disciplines descriptions

Contribution à la Spécification et à la Vérification des Exigences Temporelles (Proposition d'une extension des SRS d'ERTMS niveau 2)

Les travaux développés dans cette thèse visent à assister le processus d ingénierie des exigences temporelles pour les systèmes complexes à contraintes de temps. Nos contributions portent sur trois volets : la spécification des exigences, la modélisation du comportement et la vérification. Pour le volet spécification, une nouvelle classification des exigences temporelles les plus communément utilisées a été proposée. Ensuite, afin de cadrer l utilisateur durant l expression des exigences, une grammaire de spécification à base de motifs prédéfinis en langage naturel est développée. Les exigences générées sont syntaxiquement précises et correctes quand elles sont prises individuellement, néanmoins cela ne garantie pas la cohérence de l ensemble des exigences exprimées. Ainsi, nous avons développé des mécanismes capables de détecter certains types d incohérences entre les exigences temporelles. Pour le volet modélisation du comportement, nous avons proposé un algorithme de transformation des state-machine avec des annotations temporelles en des automates temporisés. L idée étant de manipuler une notation assez intuitive et de générer automatiquement des modèles formels qui se prêtent à la vérification. Finalement, pour le volet vérification, nous avons adopté une technique de vérification à base d observateurs et qui repose sur le model-checking. Concrètement, nous avons élaboré une base de patterns d observation (ou observateurs) ; chacun des patterns développés est relatif à un type d exigence temporelle dans la nouvelle classification. Ainsi, la vérification est réduite à une analyse d accessibilité des états correspondants à la violation de l exigence associéeThe work developed in this thesis aims to assist the engineering process of temporal requirements for time-constrained complex systems. Our contributions concern three phases: the specification, the behaviour modelling and the verification. For the specification of temporal requirements, a new temporal properties typology taking into account all the common requirements one may meet when dealing with requirements specification, is introduced. Then, to facilitate the expression, we have proposed a structured English grammar. Nevertheless, even if each requirement taken individually is correct, we have no guarantee that a set of temporal properties one may express is consistent. Here we have proposed an algorithm based on graph theory techniques to check the consistency of temporal requirements sets. For the behaviour modelling, we have proposed an algorithm for transforming UML State Machine with time annotations into Timed Automata (TA). The idea is to allow the user manipulating a quite intuitive notation (UML SM diagramsduring the modelling phase and thereby, automatically generate formal models (TA) that could be used directly by the verification process. Finally, for the verification phase, we have adopted an observer-based technique. Actually, we have developed a repository of observation patterns where each pattern is relative to a particular temporal requirement class in our classification. Thereby, the verification process is reduced to a reachability analysis of the observers KO states relatives to the requirements violationVILLENEUVE D'ASCQ-ECLI (590092307) / SudocSudocFranceF

Contribution de l'ingénierie dirigée par les modèles à la conception de modèles grande culture

Cette thèse, à caractère industriel, vise à répondre à une problématique de production de l entreprise ITK. Par la mise en oeuvre des techniques de l ingénierie dirigée par les modèles, nous proposons un environnement de modélisation et de simulation pour la croissance des plantes. Outre sa facilité d utilisation pour les agronomes, le prototype obtenu permet la génération automatique de code Java des modèles à intégrer dans des outils d aide à la décision exécutés sur une plateforme Java Enterprise Edition.This PhD thesis has an industrial purpose. It is motivated by a software production issue met within the ITK company. Using the techniques provided by model-driven engineering, we propose a modeling and simulation environment dedicated to plant growth. The prototype achieved proves to be easy to use for crop modelers. It is also enhanced with a Java code generation feature. The models obtained from this code generation are designed to be integrated into decision support systems running on a Java Entreprise Edition platform.CLERMONT FD-Bib.électronique (631139902) / SudocSudocFranceF

Cartographie 4.0 pour la transformation numérique des processus

RÉSUMÉ : L'industrie 4.0 représente un défi majeur pour l'ensemble des secteurs d'activité économique et notamment pour le domaine de la construction qui cherche à réussir sa transition vers la construction 4.0. Cette 4e révolution industrielle, basée sur le numérique et la connectivité, permet une prise de décision à la fois décentralisée et en temps réel, dans le but de maximiser l'agilité, la réactivité et l'autonomie des systèmes. Cependant, les changements associés à cette révolution ne sont pas aisés à mettre en œuvre, d'autant plus que la représentation des processus habituellement utilisée pour la transformation des procédés n'est pas adaptée au besoin de représentation de l'industrie 4.0. C'est pourquoi l'objectif général de nos travaux est de développer une nouvelle représentation des processus adaptée aux besoins de l'industrie 4.0.Ainsi, après un état de l'art consacré à l'industrie 4.0 et à sa déclinaison dans le domaine de la construction, une revue de littérature sur les standards de modélisation des processus d'affaires a été menée, permettant de juger de la capacité des formalismes de cartographies actuels et de leurs améliorations à prendre en compte les spécificités de représentation de l'industrie 4.0. Celles-ci se situent en particulier dans la représentation des technologies et des données. Bien qu'il ait été démontré qu'aucun formalisme n'embrasse l’ensemble des besoins en représentation 4.0, cet état de l'art a permis de comparer les différents formalismes et de dégager les plus prometteurs. De plus, les caractéristiques nécessaires à la conception d'une nouvelle représentation à destination de l'industrie 4.0 ont d’une part été extraites de la revue de littérature, et ont d’autre part été complétées suivant les besoins de notre partenaire industriel exprimés lors de son audit. Basé sur le formalisme BPMN, notre nouveau modèle baptisé « Gabarit de représentation et de modélisation pour l'industrie 4.0 (GRMI4.0), a été développé et validé grâce à un protocole adapté de la méthodologie usuellement employée lors de la normalisation des pictogrammes. La bonification des pictogrammes d’activité et de donnée par l’ajout de 14 nouvelles icônes apporte une meilleure représentation des solutions 4.0 mises en œuvre, en particulier du point de vue des technologies et des données. L’intégration d’indicateurs de performance permet quant à elle de quantifier les transformations induites en termes de compétences à mettre en œuvre, de coût et de temps. Enfin, un gabarit Microsoft Visio a été développé pour faciliter l’utilisation du GRMI4.0. Finalement, une expérimentation sur un cas d'application du partenaire – l'implantation de la méthode de la valeur acquise sur le processus de gestion et de suivi de projet – a montré l’efficacité du modèle pour l’opérationnalisation de l’implantation de pratiques 4.0.----------ABSTRACT : Industry 4.0 represents a major challenge in all sectors of economic activity and particularly in the industry of the construction, which is seeking to make a successful transition to construction 4.0. This 4th industrial revolution, based on digital technology and connectivity, enables both decentralized and real-time decision-making, with the aim of maximizing the systems’ agility, responsiveness and autonomy. However, the changes associated with this revolution are not easy to implement, especially since Business Process Modeling (BPM) usually used for process transformation is not adapted to the needs of representation of Industry 4.0. This is why the general objective of our work is to develop a new BPMN representation adapted to the needs of industry 4.0. Thus, after a state of the art devoted to industry 4.0 and its declination in the field of construction, a literature review on BPM standards has been conducted, allowing to judge the capacity of current mapping formalisms and their improvements to take into account the specific features of Industry 4.0 representation. These features particularly relate to the representation of technologies and data. Although it has been shown that no single formalism covers all the needs in 4.0 representation, this state of the art has made it possible to compare the different formalisms and to identify the most promising ones. In addition, the necessary characteristics for the design of a new representation for Industry 4.0 were extracted from the literature review and were completed according to the needs our industrial partner expressed during its audit. Based on the BPMN formalism, our new model called “Gabarit de représentation et de modélisation pour l’industrie 4.0” (GRMI4.0), has been developed and validated using a protocol adapted from the methodology usually used in the standardization of pictograms. The enhancement of the activity and data pictograms by the addition of 14 new icons provides a better representation of the implemented 4.0 solutions, particularly from technology and data points of view. The integration of performance indicators enables to quantify the induced transformations in terms of skills, cost and time. Besides, a Microsoft Visio template has been developed to facilitate the use of GRMI 4.0. Finally, an experimentation on a partner's application case - the implementation of the earned value method on the project management and monitoring process - showed the effectiveness of the model for the operationalization of 4.0 practice

Proposition d'un cadre méthodologique pour le management intégré des risques et des processus d'entreprise

L'ingénierie d'entreprise conçoit et met en application des projets d'amélioration de la structure et du fonctionnement des organisations de production de biens ou de services. Elle développe des démarches fondées sur la modélisation, en particulier la modélisation des processus métiers, pour assurer une qualité et une cohérence d'ensemble des projets. Aujourd'hui, la prise en compte du risque en ingénierie d'entreprise fait l'objet de nombreux développements, liés à un environnement perçu comme de plus en plus agressif et imprévisible. Des cadres de référence sont même publiés pour guider les entreprises dans ces nouvelles dimensions du pilotage de l'organisation autour du risque. Notre étude se consacre à la conception des processus métier dirigée par les risques comme une composante à part entière de l'ingénierie d'entreprise. Après avoir fait une synthèse des connaissances sur les univers du risque et des processus, un problème d'intégration de ces connaissances est formulé. Un cadre méthodologique pour le management intégré des risques et des processus est ainsi conçu et décrit. Il repose sur la coordination des cycles de vie de la gestion des risques et de la gestion des processus métier, sur la définition d'un cadre conceptuel unifié permettant d'identifier et de maîtriser les informations échangées entre eux, et enfin sur un langage de modélisation adapté à une description des situations et étendant les capacités d'un outil de modélisation du marché (ARIS Business Architect). Un cas d'études du domaine de la santé vient illustrer le bien fondé de l'application de ce cadre méthodologique sur un cas concret. ABSTRACT : Enterprise engineering is concerned with the design of projects which aim to improve the structure and behaviour of organisations producing goods and services. It develops approaches based on modelling techniques, particularly on business process modelling in order to assure the quality and the global consistency of the project portfolio. Nowadays, risk consideration in enterprise engineering is a growing importance since the business environment is becoming more and more competitive and unpredictable. In fact, reference frameworks providing guidance for enterprise risk management are developed to tackle this. Our research focuses on risk driven business process design as an integral part of enterprise engineering. After delivering a synthesis of work related to risks and business processes, a research question concerning the integration of both has been addressed. A framework for the integrated management of risks and business processes is suggested. It is based on three components: a coordination of risk and business process management lifecycles, a unified conceptual framework supporting information exchanges between the coordinated lifecycles, and finally a modelling language adapted to the description of risky situations. The later extends the features of a commercial modelling tool (ARIS Business Architect). A case study from the health sector illustrates the foundation of the methodological framework

Gestion autonomique de performance, d'énergie et de qualité de service. Application aux réseaux filaires, réseaux de capteurs et grilles de calcul

La motivation principale de cette thèse est de faire face à l'accroissement de la complexité des systèmes informatiques, qui, dans un futur proche ( de l'ordre de quelques années) risque fort d'être le principal frein à leur évolution et à leur développement. Aujourd'hui la tendance s'inverse et le coût de gestion humaine dépasse le coût des infrastructures matérielles et logicielles. De plus, l'administration manuelle de grands systèmes (applications distribuées, réseaux de capteurs, équipements réseaux) est non seulement lente mais aussi sujette à de nombreuses erreurs humaines. Un des domaines de recherche émergent est celui de l'informatique autonomique qui a pour but de rendre ces systèmes auto-gérés. Nous proposons une approche qui permet de décrire des politiques de gestion autonomiques de haut niveau. Ces politiques permettent au système d'assurer quatre propriétés fondamentales de l'auto-gestion: l'auto-guérison, l'auto-configuration, l'auto-protection et l'auto-optimisation. Nos contributions portent sur la spécification de diagrammes de description de politiques de gestion autonomiques appelés (S)PDD "(Sensor) Policy Description Diagrams". Ces diagrammes sont implémentés dans le gestionnaire autonomique TUNe et l'approche a été validée sur de nombreux systèmes: simulation électromagnétique répartie sur grille de calcul, réseaux de capteurs SunSPOT, répartiteur de calcul DIET. Une deuxième partie présente une modélisation mathématique de l’auto-optimisation pour un « datacenter ». Nous introduisons un problème de minimisation d’un critère intégrant d’une part la consommation électrique des équipements du réseau du « datacenter » et d’autre part la qualité de service des applications déployées sur le « datacenter ». Une heuristique permet de prendre en compte les contraintes dues aux fonctions de routage utilisées. ABSTRACT : The main challenge of this thesis is to cope with the growing complexity of IT systems. In a near future (mainly the next few years) this complexity will prevent new developments and system evolutions. Today the trend is reversing and the managing costs are overtaking the hardware and software costs. Moreover, the manual administration of large systems (distributed applications, sensor networks, and network equipment) is not only slow but error-prone. An emerging research field called autonomic computing tries to bring up self-managed systems. We introduce an approach that enable the description of high level autonomic management policies. These policies allow the system to ensure four fundamental properties for self-management: self-healing, self-self-configuring, self-protecting and self-optimizing. We specify autonomic management Policy Description Diagrams (PDD) and implement them in Toulouse University Network (TUNe). We validated our approach on many systems: electromagnetic simulations distributed on computer grids (grid’5000), wireless sensor networks with SunSPOTs and the computing scheduler DIET. A second part of this thesis presents a mathematical modeling for self-optimizing datacenters. We introduce a minimization problem with a criterion integrating both the electrical consumption of the datacenter networking equipment and the quality of service of the deployed applications. A heuristic takes into account the routing functions used on the network

Deux approches pour modifier les activités de résolution de problèmes en physique dans l'enseignement secondaire : une tentative de synthèse

Dans cet article les AA. présentent un cadre théorique pour analyser les activités de résolution de problèmes " papier crayon " issu de la confrontation des recherches menées par deux équipes (Gil Perez D. et Martinez Torregrossa J. en Espagne et Caillot M. et Dumas-Carré A. en France) dans le domaine de la physique. Le point de départ commun des deux équipes est de considérer que l'échec généralisé des élèves ne peut être imputé seulement (ni principalement) à des caractéristiques ou des lacunes des élèves, mais que la plus grande responsabilité doit être cherchée du côté de la didactique habituelle. Ce qui doit être remis en question de façon prioritaire est la conception même des activités de résolution de problèmes. Cette remise en question de la conception didactique commence par une interrogation sur le concept de problème lui-même. De même, le comportement habituellement retenu comme modèle (celui de l'expert) est remis en question| le comportement proposé comme modèle est celui du chercheur scientifiqu