Construction de spécifications formelles abstraites dirigée par les buts

Building abstract formal Specifications driven by goals

• Auteur / Autrice : Abderrahman Matoussi
• Direction : Régine Laleau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 09/12/2011
• Etablissement(s) : Paris Est
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques, Sciences et Technologies de l'Information et de la Communication (Champs-sur-Marne, Seine-et-Marne ; 2010-2015)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'algorithmique, complexité et logique (Créteil)
• Jury : Président / Présidente : Camille Salinesi
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Régine Laleau, Frédéric Gervais, Hubert Dubois
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Pierre Giraudin, Vincent Poirriez

Mots clés

Mots clés contrôlés

Framework (logiciel)

Méthodes formelles (informatique)

SysML (informatique)

Mots clés libres

Ingénierie des exigences

Spécification formelle B et Event-B

SysML/KAOS

Raffinement

But non-fonctionnel

Transformation de modèles à modèles

Requirements engineering

Formal specification B and Event-B

SysML/KAOS

Refinement

Non-functional goal

Model-to-model transformation

Résumé

Avec la plupart des méthodes formelles, un premier modèle peut être raffiné formellement en plusieurs étapes, jusqu'à ce que le raffinement final contienne assez de détails pour une implémentation. Ce premier modèle est généralement construit à partir de la description des besoins obtenue dans la phase d'analyse des exigences. Cette transition de la phase des exigences à la phase de spécification formelle est l'une des étapes les plus délicates dans la chaîne de développement formel. En fait, la construction de ce modèle initial exige un niveau élevé de compétence et beaucoup de pratique, d'autant qu'il n'existe pas de processus bien défini pour aider les concepteurs. Parallèlement à ce problème, il s'avère également que les exigences non-fonctionnelles sont largement marginalisées dans le processus de développement logiciel. Les pratiques industrielles actuelles consistent généralement à spécifier seulement les exigences fonctionnelles durant les premières phases de ce processus et à laisser la prise en compte des exigences non-fonctionnelles au niveau de l'implémentation. Pour surmonter ces problèmes, la thèse vise à définir un couplage entre un modèle d'exigences exprimé en SysML/KAOS et des spécifications formelles abstraites, tout en garantissant une distinction entre les exigences fonctionnelles et non-fonctionnelles dès la phase d'analyse des exigences. Pour cela, la thèse propose tout d'abord deux approches différentes (l'une dédiée au B classique et l'autre à Event-B) dans lesquelles des modèles formels abstraits sont construits progressivement à partir du modèle de buts fonctionnels SysML/KAOS. La thèse se focalise par la suite sur l'approche dédiée à Event-B afin de la compléter et l'enrichir en se servant de deux autres modèles SysML/KAOS qui décrivent les buts non-fonctionnels et leurs impacts sur les buts fonctionnels. Nous présentons différentes manières permettant d'injecter ces buts non-fonctionnels et leurs impacts dans les modèles abstraits Event-B déjà obtenus. Des liens de correspondance entre les buts non-fonctionnels et les différents éléments Event-B sont également établis afin de faciliter la gestion de l'évolution de ces buts. Les différentes approches proposées dans cette thèse ont été appliquées pour la spécification du composant de localisation qui est une partie critique d'un système de transport terrestre. L'approche dédiée à Event-B est implémentée dans l'outil SysKAOS2EventB, permettant ainsi de générer une architecture de raffinement Event-B à partir d'un modèle de buts fonctionnels SysML/KAOS. Cette mise en œuvre s'appuie principalement sur les technologies de transformation de modèles à modèles

With most of formal methods, an initial formal model can be refined in multiple steps, until the final refinement contains enough details for an implementation. Most of the time, this initial model is built from the description obtained by the requirements analysis. Unfortunately, this transition from the requirements phase to the formal specification phase is one of the most painful steps in the formal development chain. In fact, building this initial model requires a high level of competence and a lot of practice, especially as there is no well-defined process to assist designers. Parallel to this problem, it appears that non-functional requirements are largely marginalized in the software development process. The current industrial practices consist generally in specifying only functional requirements during the first levels of this process and in leaving the consideration of non-functional requirements in the implementation level. To overcome these problems, this thesis aims to define a coupling between a requirement model expressed in SysML/KAOS and an abstract formal specification, while ensuring a distinction between functional and non-functional requirements from the requirements analysis phase. For that purpose, this thesis proposes firstly two different approaches (one dedicated to the classical B and the other to Event-B) in which abstract formal models are built incrementally from the SysML/KAOS functional goal model. Afterwards, the thesis focuses on the approach dedicated to Event-B in order to complete it and enrich it by using the two other SysML/KAOS models describing the non-functional goals and their impact on functional goals. We present different ways to inject these non-functional goals and their impact into the obtained abstract Event-B models. Links of correspondance between the non-functional goals and the different Event-B elements are also defined in order to improve the management of the evolution of these goals. The different approaches proposed in this thesis have been applied to the specification of a localization component which is a critical part of a land transportation system. The approach dedicated to Event-B is implemented in the SysKAOS2EventB tool, allowing hence the generation of an Event-B refinement architecture from a SysML/KAOS functional goal model. This implementation is mainly based on the model-to-model transformation technologies