Contribution La D Finition Des Sp Cifications D Un Outil D Aide La Conception Automatique De Syst Mes Lectroniques Int Gr S Robustes

Contribution à la définition des spécifications d'un outil d'aide à la conception automatique de systèmes électroniques intégrés robustes

Méthodes et outils pour la conception de systèmes logiciels auto-adaptatifs

Avec l'avènement des systèmes mobiles, la plupart des systèmes logiciels doivent s'adapter à un environnement fluctuant en ressources matérielles et logicielles. Ce besoin d'adaptabilité survient à la fois dans des systèmes à large échelle tels que les systèmes paire-à-paire déployés sur Internet et dans des systèmes de taille plus modeste, voire dans des systèmes embarqués, téléphonie mobile, GPS, etc. Ces systèmes, dits « auto-adaptatifs », doivent donc observer les fluctuations de leur environnement dans le but d'offrir un service de qualité le plus longtemps possible. « Observation, décision, action » est alors naturellement le credo des systèmes auto-adaptatifs : observer l'environnement pour décider des modifications à apporter à la configuration ou à l'architecture. Le conception et le développement de tels systèmes fait converger plusieurs branches de l'informatique actuelle : le génie logiciel, l'intelligence artificielle, et les systèmes distribués. Les systèmes distribués et les systèmes sensibles traitent tout d'abord de problèmes liés à l'observation de l'environnement. L'intelligence artificielle et les systèmes de décision permettent ensuite de raisonner sur des données pour automatiser la prise de décision. Enfin, le génie logiciel et plus précisément les architectures à base de composants ont apporté un support technique permettant de modifier « à chaud » l'architecture d'un système logiciel en cours d'exécution. Pourtant, le développement et la conception de ces systèmes restent pour le moins difficile à cause d'un manque d'outils et de techniques dédiés. Si la plupart des plates-formes d'exécution récentes supportant le déploiement de systèmes à base de composant permettent effectivement d'adapter dynamiquement un système, les mécanismes mis en œuvre restent très rudimentaires et empêchent l'architecte de concevoir, en intention, le comportement lié à l'auto-adaptation. L'auto-adaptation reste donc une tâche annexe et ne fait pas encore l'objet des bonnes pratiques issues du génie logiciel. C'est pourquoi la contribution de cette thèse est de fournir à l'architecte des méthodes et des outils lui permettant d'exprimer, au bon niveau d'abstraction, l'auto-adaptation d'un système logiciel. Nous proposons de modéliser l'auto-adaptation sous la forme de règles qualifiant l'environnement et le système à l'aide d'un langage naturel contraint. Ces règles, par ailleurs composables, sont interprétées à l'aide d'un moteur de logique floue, soit lors de la conception via un moteur de simulation, soit dans le système réel à l'aide d'un moteur d'interprétation. La simulation des règles lors de la conception permet de valider, a priori et à moindre coût, des systèmes dont le test en situation réelle est excessivement complexe et coûteux. Ces différents outils ont été intégrés dans un outil nommé TanGraM permettant de concevoir et de simuler des systèmes auto-adaptatifs et une extension de la plate-forme d'exécution Fractal a été développée pour supporter l'intégration de règles d'adaptation floues dans un système réel. Cet outil a été utilisé pour concevoir un serveur HTTP susceptible d'adapter son architecture et sa configuration en fonction du nombre et de la dispersion des requêtes qu'il reçoit. Déployé ensuite sur la plate-forme Fractal, le système montre la pertinence d'une validation a priori lors de la conception de systèmes complexes. L'expression de l'adaptation sous la forme de règles de haut niveau n'est cependant que le premier pas vers des systèmes pleinement adaptatifs. La prise en compte des objectifs de qualité sous-jacents à l'adaptation, tels que la minimisation du temps de réponse par exemple, offre une perspective intéressante pour contrôler et simplifier encore la conception de systèmes auto-adaptatifs.

Contribution à la flexibilité et à la rapidité de conception des systèmes automatisés avec l'utilisation d'UML

La dynamique actuelle des marchés entraîne avec elle une complexité croissante des demandes du client et nécessairement des contraintes de production. Les méthodologies traditionnelles de conception de systèmes montrent leurs limites dans des contextes très changeants pour lesquels les spécifications sont amenées à évoluer rapidement, des éléments technologiques particuliers de réalisation étant souvent pris en compte trop tôt dans le travail d'étude, limitant la versabilité des développements. Les entreprises doivent alors capitaliser au maximum les efforts menés dans les phases amont de spécification pour optimiser les temps d'étude. Notre travail de recherche s'intéresse plus précisément au domaine des systèmes antomatisés et se propose de répondre à la problématique précédente en utilisant des techniques issues du monde de l'informatique pour la réalisation des sytèmes physiques, comme l'OOA (Approche Orienté Objet) et la modélisation objet UML (Langage de Modélisation Unifié) avec la perspective d'une spécialisation tardive et d'une génération automatique selon les cibles technologiques choisies, comme le préconise la logique IDM (Ingéniérie Dirigée par les Modèles). L'originalité de ce mémoire est de décrire une méthodologie et une organisation de travail pour la conception des systèmes automatisés, en s'appuyant sur le concept d'objet d'automatisme multi-facettes. De plus, nous proposons une utilisation de l'extension SysML (Langage de Modélisation des Systèmes) pour la représentation d'éléments d'automatismes particuliers, les blocs fonctions de la norme IEC 61131-3, à travers le stéréotype "block". Enfin nous montrons comment il est possible d'obtenir une première génération de code automate en passant par les spécifications PLCopen, définissant un lien entre une syntaxe XML (Langage de balisage eXtensible), se voulant standard, et les langages de la norme IEC 61131-3. Le passage par cette représentation standardisée permet de garder l'indépendance des implémentations vis-à-vis d'un environnement intégré de développement particulier. Le processus de conception décrit a été appliqué à un cas d'étude industriel réel appartenant au domaine de la palettisation robotisée