Une approche formelle pour la modélisation d’architectures de haut niveau de systèmes complexes alignées avec les modèles d’exigences

A formal approach for modeling high-level architectures of complex systems aligned with requirement models

• Auteur / Autrice : Racem Bougacha
• Direction : Simon Collart-Dutilleul, Régine Laleau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique et applications
• Date : Soutenance le 07/07/2023
• Etablissement(s) : Centrale Lille Institut
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Mathématiques, sciences du numérique et de leurs interactions (Lille ; 2021-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut national de recherche sur les transports et leur sécurité (France). Unité de recherche Evaluation des systèmes de transports automatisés et de leur sécurité - Évaluation des Systèmes de Transports Automatisés et de leur Sécurité / IFSTTAR/COSYS/ESTAS
• Jury : Président / Présidente : Sophie Ebersold
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Simon Collart-Dutilleul, Régine Laleau, Christian Attiogbé, Iulian Ober, Akram Idani, Sana Debbech
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Christian Attiogbé, Iulian Ober

Mots clés

Mots clés contrôlés

Architecture -- Informatique

B (méthode formelle)

Ingénierie des exigences

Ingénierie dirigée par les modèles

SysML (informatique)

Mots clés libres

Architecture de haut niveau

Exigence

Alignement

SysML/KAOS - SysML

Transformation de modèles

Spécification formelle

Méthode Event -B

High level architecture

Requirement

Alignment

SysML/KAOS - SysML

Model transformation

Formal specification

Event-B Method

Résumé

Les systèmes complexes sont un ensemble de sous-systèmes reliés entre eux pour représenter un tout intégré. La conception de tels systèmes devrait représenter les interactions entre leurs sous-systèmes. Pour y parvenir, des modèles graphiques sont généralement recommandés pour spécifier, visualiser, comprendre et documenter le système de manière simple. Cependant, lorsque on considère des systèmes critiques pour la sureté où les conséquences d'une défaillance entraînent des pertes de vie, des dommages matériels ou environnementaux importants, les langages graphiques ne sont pas suffisants car ils sont semi-formels et ne permettent pas un raisonnement formel et rigoureux nécessaires pour vérifier les propriétés de sûreté et de sécurité. Enfin, la qualité d'un système dépend de la mesure dans laquelle il répond à ses exigences. La traçabilité des exigences est largement reconnue comme un élément crucial de tout processus de développement de système rigoureux, en particulier pour la conception de systèmes complexes critiques.Pour répondre à ces enjeux, la thèse vise à définir une approche d'alignement entre les modèles d'exigences et les modèles d'architecture de haut niveau pour les systèmes complexes critiques, permettant ainsi de spécifier des liens de traçabilité entre ces deux entités et de garantir que les modèles d'architecture de haut niveau satisfont les besoins requis des parties prenantes. Ceci est réalisé en utilisant des spécifications formelles pour vérifier d'une part l'exactitude et la cohérence des modèles d'architecture de haut niveau et d'autre part la cohérence des liens d'alignement établis

Complex systems are a collection of sub-systems linked together to represent an integrated whole. The design of such systems should represent the interactions between their sub-systems. To achieve this, graphical models are generally recommended to specify, view, understand, and document the system in a simple way. However, when considering safety-critical systems where the consequences of a failure result in loss of life, significant property or environmental damage, graphical languages are not sufficient since they are only semi-formal and do not allow formal and rigorous reasoning necessary for verifying safety and security properties. Lastly, the quality of a system depends on the degree to which it fulfills its requirements. Requirements traceability is broadly recognized as a crucial element of any rigorous system development process, especially for the design of critical complex systems.To cope with these issues, the thesis aims to define an approach of alignment between requirements models and high-level architecture models for safety-critical complex systems, thus allowing to specify traceability links between these two entities and to guarantee that high-architecture models fulfills required stakeholders needs. This is achieved by using formal specifications to verify firstly the correctness and consistency of high-level architecture models and secondly the consistency of the established alignment links