Etude des caractères essentiels de la qualimétrie appliqués au développement du logiciel embarqué

Study of Qualimetry essentials applied to embedded software development

• Auteur / Autrice : Yann Argotti
• Direction : Claude Baron, Philippe Esteban
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique et Systèmes Embarqués
• Date : Soutenance le 12/05/2021
• Etablissement(s) : Toulouse, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Systèmes (Toulouse ; 1999-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LAAS - Laboratoire d'Analyse et d'Architecture des Systèmes - Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes / LAAS
• Jury : Président / Présidente : Rob Vingerhoeds
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Claude Baron, Philippe Esteban, Alain Abran, Alexander Verbraeck, Donna H. Rhodes, Karama Kanoun, Silverio Martinez-Fernandez
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Alain Abran, Alexander Verbraeck, Donna H. Rhodes

Mots clés

Mots clés contrôlés

Polymorphisme génétique

Systèmes embarqués (informatique)

Mots clés libres

Qualimetrie

Modèle qualité

Génétique

Logiciel embarqué

Métrique

Polymorphisme

Qualimetry

Quality model

Genetic

Embedded software

Metric

Polymorphism

Résumé

Aujourd'hui, lorsqu'une entreprise conçoit, développe et fabrique des biens ou des services, elle doit non seulement viser un niveau de qualité élevé pour que ses produits satisfassent les clients, mais également se conformer à de nombreuses normes et réglementations. C'est particulièrement vrai pour les systèmes de transport pour lesquels nous pouvons citer quelques normes et directives célèbres : la norme ISO 26262 [1] traite de la sécurité fonctionnelle des logiciels dans l'automobile, l'ARP4754 [2] fournit des directives pour le développement des avions civils, et la DO-178C traite de la sécurité des logiciels [3] dans l'aéronautique. En outre, ces directives de sécurité imposent à l'entreprise d'être à la pointe de la technologie en matière de processus et de méthodes, lors de la conception et du développement d'un nouveau véhicule.Dans le contexte du développement de systèmes automobiles, notre recherche vise à renforcer et à unifier les activités de définition, d'évaluation, de contrôle ou de prédiction de la qualité des logiciels embarqués dans les véhicules automobiles. Ainsi, pour résoudre cette problématique, nous devons d'abord explorer les concepts de qualité, de qualimétrie - la science de la quantification de la qualité [4] -, et établir un état de l'art de la modélisation de la qualité pour les logiciels embarqués. Le résultat consiste non seulement à vulgariser et à synthétiser les connaissances qui se cachent derrière ces concepts complexes, mais aussi de confirmer le choix de la qualimétrie comme étant la bonne approche pour résoudre notre problématique, et pour laquelle il n'existe pas encore de solution adéquate.Nous poursuivons ensuite notre étude en considérant la biologie comme facteur clé dans notre recherche. Par conséquent, nous créons une collection classée de clades de plus de 450 modèles qualité pour le logiciel. Nous sélectionnons le modèle qualité le plus approprié dans cette liste, et après avoir introduit le concept de polymorphisme dans la modélisation de la qualité, nous démontrons comment adapter et rendre opérationnel ce modèle pour les logiciels embarqués des véhicules automobiles. Cette dernière réalisation répond donc à notre problématique initiale.En conclusion de nos recherches, nous cherchons enfin à savoir si un modèle qualité unique pour les produits logiciels, comme Zouheyr Tamrabet et al. [5] souhaitent le proposer, est plus approprié qu'un méta-modèle comme agrégateur de modèles qualité pour les produits logiciels, donnant un premier aperçu du résultat d'un modèle, dont le qualificatif est le génome du modèle qualité des logiciels.[1] “ISO 26262-6:2011 - Road vehicles - Functional safety - Part 6: Product development at the software level,” International Organization for Standardization, 2011.[2] “ARP4754A - Guidelines for Development of Civil Aircraft and Systems,” SAE International, Dec. 2010, [Online]. Available: https://www.sae.org/standards/content/arp4754a/.[3] “DO-178C - Software Considerations in Airborne Systems and Equipment Certification,” Radio Technical Commission for Aeronautics, Dec. 2011, [Online]. Available: https://my.rtca.org/NC__Product?id=a1B36000001IcmqEAC.[4] G. G. Azgaldov et al., “Qualimetry: the Science of Product Quality Assessment,” Standart y i kachest vo, no. 1, 1968.[5] Zouheyr Tamrabet, Toufik Marir, and Farid MOKHATI, “A Survey on Quality Attributes and Quality Models for Embedded Software,” International Journal of Embedded and Real-Time Communication Systems (IJERTCS), vol. 9, no. 2, pp. 1–17, 2018, doi: 10.4018/IJERTCS.2018070101.

Today, when a company designs, develops and manufactures goods or services, it must not only target a high level of quality for the products to satisfy customers, but also comply with many standards and regulations. This is particularly true with transportation systems where we can name few famous standards and guidelines: the ISO 26262 [1] addresses the software functional safety in automotive, the ARP4754 [2] provides guidelines for the development of civil aircrafts, and the DO-178C addresses software safety [3] in aeronautics. Furthermore, these safety guidelines impose to the company to be at the state of the art for processes and methods, when designing and developing a new vehicle.In the context of automotive systems’ development, our research aims to strengthen and unify quality definition, assessment, control, or prediction activities for automotive embedded software. Thus, to resolve this problematic, first we have to explore quality concept, qualimetry -the science of quality quantification [4]-, and the state of the art about quality modeling for embedded software. The result is not only to popularize and synthetize the knowledge behind these complex concepts but also, to confirm the choice of qualimetry as the right approach to solve our problematic, for which no proper solution exists yet.We then continue our study considering biology as key factor in our research. Therefore, we create a classified collection of clades of more than 450 quality models for software. We select the most appropriate quality model from this pool of quality models, and after introducing the concept of polymorphism in quality modeling, we demonstrate how to adapt and operationalize this model to automotive embedded software. This last achievement consequently replies to our original problematic.As a further conclusion of our research, we finally investigate whether a unique quality model for software product, as Zouheyr Tamrabet et al. [5] aim to propose, is more appropriate than a meta-model as quality model aggregator for software product, giving a first glimpse of the model result whose qualifier is the genome of software quality model.[1] “ISO 26262-6:2011 - Road vehicles - Functional safety - Part 6: Product development at the software level,” International Organization for Standardization, 2011.[2] “ARP4754A - Guidelines for Development of Civil Aircraft and Systems,” SAE International, Dec. 2010, [Online]. Available: https://www.sae.org/standards/content/arp4754a/.[3] “DO-178C - Software Considerations in Airborne Systems and Equipment Certification,” Radio Technical Commission for Aeronautics, Dec. 2011, [Online]. Available: https://my.rtca.org/NC__Product?id=a1B36000001IcmqEAC.[4] G. G. Azgaldov et al., “Qualimetry: the Science of Product Quality Assessment,” Standart y i kachest vo, no. 1, 1968.[5] Zouheyr Tamrabet, Toufik Marir, and Farid MOKHATI, “A Survey on Quality Attributes and Quality Models for Embedded Software,” International Journal of Embedded and Real-Time Communication Systems (IJERTCS), vol. 9, no. 2, pp. 1–17, 2018, doi: 10.4018/IJERTCS.2018070101.