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Sujet de Thèse : Méthodes formelles pour l’extraction de la connaissance métier en ingénierie système coopérative
Dates : 2015/09/01 - 2018/12/31
Etudiant : Dmitry MOROZOV
Directeur(s) CRAN : Hervé PANETTO , Mario LEZOCHE
Description : Une approche pour l’ingénierie de systèmes interopérants est de se fonder sur différents types et différents niveaux d’abstraction
ou modèles. Ces modèles doivent exprimer non seulement l’aspect « structurel » des composants du système mais également leur
comportement, ce dernier pouvant être contraint par des exigences spécifiques au domaine du système (règles métier). Un autre
type de contraintes peut être induit par le ou les protocoles d’interopération qui peuvent imposer des règles strictes pour doter les
systèmes interopérants de propriétés comme l’autonomie, la confidentialité et la transparence.
Le but de ce travail est d’étudier les problèmes posés par l’ingénierie coopérative de systèmes dirigée par des modèles, la
coopération concernant des « acteurs » (organisations, équipes de conception, systèmes logiciels, etc.) désirant inter-opérer. Pour
demeurer compétitives, de plus en plus d’entreprises sont amenées à collaborer, de manière opportuniste ou stabilisée, d’une
façon durable ou éphémère, avec d’autres entreprises dans l’objectif d’optimiser les coûts et les délais de production, ainsi que la
qualité et la commercialisation de leurs produits et/ou services (Thoben et Jagdev 2001). Ces entreprises collaboratives
s’organisent, désormais, dans le cadre de réseaux d’entreprises que ce soit sous la forme d’entreprises étendues ou d’entreprises
virtuelles (Bititci, et al. 2004), (Camarinha-Matos et Afsarmanesh 2008).
Définies comme telles, ces entreprises collaboratives peuvent être assimilées à un système réticulaire de systèmes d’entreprises
ouvert (Oberndorf 1998), et par extension le Système d’Information (SI) de ce réseau peut être lui-même considéré comme un
système réticulaire de SI. La spécification d’un tel réseau de SI implique d’évoluer du seul paradigme d’intégration vers un
paradigme d’interopération (Fisher 2006).
Une des exigences de ce besoin de collaboration concerne la capacité de ces composants à interopérer, c’est-à-dire leur
interopérabilité, plus au moins totale. Ducq (Ducq 2008) considère l’interopérabilité des systèmes comme une exigence de
performance particulière de l’entreprise.
Il existe des standards et des outils de référence fournissant des pratiques et des métriques pour mesurer cette interopérabilité. Par
exemple, nous pouvons citer, sans être exhaustif, EIF (European Interoperability Framework), LISI (Level of Information Systems
Interoperability), LCIM (Levels of Conceptual Interoperability), FCA (Formal Concept Analysis) (en français Analyse des Concepts
Formels).

Divers travaux de recherche ont proposé des modèles de maturité et des métriques formelles afin d’évaluer le potentiel ou le degré
d’interopérabilité sémantique des entreprises souhaitant mettre en place un réseau de collaboration. Cependant, ces résultats ne
permettent pas l’automatisation complète de ce processus d’évaluation car ils souffrent d’une formalisation calculable de leurs
modèles.

Le challenge scientifique est ainsi de mettre à disposition des langages et des outils de modélisation adaptés à chaque projet de
modélisation d’entreprise, et ce malgré l’hétérogénéité des compétences métier et la pluridisciplinarité des domaines. Ce challenge
possède deux dimensions : d’une part, celle de la capacité de la modélisation à outiller les démarches métier, ce qui nécessite la
définition et la formalisation de leurs invariants ; d’autre part, l’étude des conditions d’usage des modèles dans la pratique, toujours
évolutive et incertaine, des métiers de l’entreprise.

L’analyse des concepts formels est un instrument utile et puissant pour décrire formellement les liens entre des objets quelconques
(qui forment un contexte), en particulier entre des objets véhiculant la connaissance. Cette méthode se base sur la théorie des
treillis, qui peut être utilisée pour résoudre des problématiques d’évaluation d’interopérabilité entre systèmes d’information au
sein des entreprises.

Une extension des mécanismes de la FCA a été introduite dans (Rouane et al. 20013) et appelée Analyse des Concepts
Relationnelles (RCA) où le focus est sur les ensembles des données compatibles avec les Modèles Entités Relations (ER) ou,
alternativement, avec le RDF (Resource Description Framework). Cela constitue une méthode pour extraire de la connaissance
conceptuelle à partir de données multi-relationnelles.

Face à ce défi les verrous scientifiques concernent :
• le manque de formalisation (en autres mathématique) des modèles de systèmes et des systèmes d’informations qui en
émergent, ainsi que la définition de la sémantique des concepts et des relations qu’ils mettent en œuvre, pour assurer leur
compréhension commune, et faciliter leur interopération en minimisant les pertes sémantiques ;
• utiliser des outils de nature algébrique et/ou géométrique (théorie des treillis, théorie des catégories, algèbre homologique)
dans le contexte de l’analyse des concepts formels, ce qui constitue un approche récent qui n’a pas encore été pleinement
développé (même du point de vue mathématique) ;

Ce sujet de thèse, impliquant une recherche à la fois théorique et appliquée, est proposé dans le cadre de la Fédération de
Recherche « Charles Hermite ». Son thème entre dans les axes de recherche « Interopérabilité des systèmes hétérogènes distribués
» et « Structures et outils fondamentaux » de la fédération. Il s'inscrit complémentairement dans les thématiques de recherche du
projet SIA (Systèmes Intelligence Ambiant) du groupe thématique ISET du CRAN et de l'équipe Géométrie de l’IECL. Au niveau
international, ce sujet est partiellement traité au sein du laboratoire virtuel européen INTEROP-VLab sur l'interopérabilité
d'entreprise dont les membres « couvrent » une grande partie de l’Europe et de la Chine. La communauté de chercheurs issue de
l'IFAC TC 5.3 "Enterprise Integration and Networking" s'intéresse aussi à cette problématique de formalisation de la sémantique et
des modèles pour l'interopérabilité des systèmes.
Mots clés : ingénierie de systèmes interopérants, modèles, interopérabilité, analyse des concepts formels
Conditions : La thèse aura une durée de trois ans
Département(s) :
Ingénierie des Systèmes Eco-Techniques
Financement : Bourse Ecole Doctorale