Cette thèse se situe dans le contexte de la configuration de systèmes, une activité où les systèmes sont définis par sélection d'éléments d'un ensemble de sous-systèmes et composants, puis assemblés en respectant des restrictions. Dans notre étude, la configuration des systèmes est basée sur des modèles génériques qui rassemblent toutes les connaissances pertinentes pour les familles de systèmes, y compris les différentes variantes, options, structures et relations autorisées. Pour résoudre le problème de la configuration des systèmes, il est nécessaire de disposer de modèles génériques qui peuvent être réutilisés pour répondre aux exigences. Dans cette thèse, deux étapes principales sont étudiées : la formalisation des connaissances et la réutilisation des connaissances pour la configuration des systèmes.
Formaliser les connaissances pour les familles de systèmes, créer des modèles génériques, vérifier leur cohérence et les mettre à jour sont des tâches complexes. Répondre à toutes les exigences en réutilisant les connaissances formalisées n'est pas toujours possible et requiert souvent une activité d'ingénierie, connue sous le nom de Engineer-To-Order (ETO) qui permet de répondre aux exigences de l'ETO. Notre question principale est : "Comment mieux formaliser les connaissances pour la configuration du système et ensuite les réutiliser pour répondre aux exigences de l'ETO ?"
La première contribution de cette thèse est un processus de formalisation des connaissances pour la configuration de systèmes. Celui-ci utilise l'ontologie, les approches de problèmes de satisfaction de contraintes (CSP), des principes de commonalité et d'héritage pour créer des modèles génériques à différents niveaux d'abstraction. L'ontologie permet de créer des modèles génériques à un haut niveau d'abstraction, en utilisant des mécanismes de généralisation et le concept de commonalité. Corollairement, elle permet de créer des modèles génériques à un niveau d'abstraction plus faible, en utilisant des mécanismes de spécialisation et des principes d'héritage. De plus, l'association d'une ontologie et d'un CSP permet de formaliser des relations entre plusieurs éléments et, en utilisant des mécanismes de filtrage sur le CSP, de ne conserver que les caractéristiques cohérentes. Ensuite, nos propositions permettent de mieux gérer les connaissances pour la configuration du système, de vérifier leur cohérence et de faciliter leur maintenance et leur mise à jour en propageant les changements apportés aux modèles génériques de haut niveau vers les modèles génériques de niveau inférieur. En outre, nos propositions nous permettent de décrire les familles de systèmes d'un point de vue descriptif et structurel. D'une part, le point de vue descriptif fournit une formalisation du système mettant en évidence ses principaux attributs et indicateurs de performance sans entrer dans le détail de sa structure. D'autre part, le point de vue structurel fournit un aperçu approfondi de la composition du système.
La deuxième contribution de cette thèse est un processus de réutilisation des connaissances pour la configuration des systèmes en associant une activité de configuration à la commande (CTO) à une activité de configuration de l'ingénieur à la commande (ETO) afin de répondre aux exigences de l'ETO. Cette deuxième proposition décrit la création d'instances de modèles génériques qui peuvent être liés à des vues descriptives et/ou à des vues structurelles. Ensuite, un processus générique permet de configurer cette instance afin de répondre aux exigences de l'ETO. A la fin de la configuration, une solution est proposée à l'utilisateur et elle est capitalisée dans une base d'expérience. Enfin, nos deux contributions sont illustrées sur un exemple de vélo, implémenté et testé dans la plateforme OPERA qui est un logiciel de configuration de système qui permet la formalisation et la réutilisation des connaissances pour la configuration de système. |
The context of this thesis is system configuration which is a type of design activity where systems are defined by selecting elements from a set of predefined subsystems and components and assembling them while respecting combination restrictions. In our study, system configuration is based on generic models that gather all relevant knowledge for families of systems, including different variants, options, structures and allowed relations. In order to address the system configuration problem, generic models that can be reused to meet requirements are necessary. In this thesis, two main steps are investigated: knowledge formalization and knowledge reuse for systems configuration.
Formalizing knowledge for families of systems, creating generic models, checking their consistency and keeping them up to date is difficult for experts. Moreover, meeting all requirements through the reuse of formalized knowledge is not always feasible and often requires an engineering activity (Engineer-To-Order – ETO) which allows to fulfill specific requirements (ETO requirements). We are therefore interested in solving the following problem: “How can we better formalize knowledge for system configuration and then reuse it to meet ETO requirements?”
The first contribution of this thesis is a knowledge formalization process for system configuration using the association of ontology, Constraint Satisfaction Problems (CSP) approaches, as well as commonality and inheritance principles to create generic models at different levels of abstraction. Ontology makes it possible to create generic models at a high level of abstraction, using generalization mechanisms and the concept of commonality. Corollary, it allows to create generic models at a lower level of abstraction, using specialization mechanisms and inheritance principles. Furthermore, the association of an ontology and CSP allow to formalize relations between several elements and, using filtering mechanisms on the CSP, to keep only consistent characteristics. Then, our proposals enable to better manage knowledge for system configuration, to check its consistency and facilitate its maintenance and update by propagating changes made into high-level generic models towards lower-level generic models. Moreover, our proposals allow us to describe families of systems from descriptive and structural points of view. On one hand, the descriptive view provides a formalization of the system highlighting its key attributes and performance indicators without going into detail about its structure. On the other hand, the structural view provides an in-depth overview of the system's composition.
The second contribution of this thesis is a knowledge reuse process for system configuration by associating a Configure-To-Order (CTO) activity to an Engineer-To-Order (ETO) configuration activity in order to meet ETO requirements. In this second proposal, the creation of instances of generic models which can be related to descriptive views and/or structural views is described. Then, a generic process allows configuring this instance in order to meet ETO requirements. At the end of the configuration, a solution is proposed to the user and then it is capitalized in an experience base. Finally, our two contributions are illustrated on an example a bicycle, implemented and tested in the OPERA platform which is a system configuration software which allows knowledge formalization and reuse for system configuration. |