Utilisation d'analyse de concepts formels pour la gestion de variabilité d'un logiciel configuré dynamiquement

L'industrie avionique, extrêmement critique, se trouve également extrêmement contrainte; par les normes de sécurité et de certification d'une part, mais aussi par les besoins de personnalisation de ses clients d'autre part. Dans ce contexte, la gestion de variabilité des systèmes est un problème de fond des projets de ré-ingénierie de systèmes avioniques. Nous présentons dans ce mémoire des travaux visant à aider la gestion de variabilité en s'appuyant sur l'analyse de concepts formels et sur le web sémantique. Le premier objectif de recherche consiste à identifier des comportements typiques et des interactions pour les variables de configuration d'un logiciel configuré dynamiquement. Pour identifier de tels éléments, nous nous sommes servi de l'analyse de concepts formels à différents niveaux de précision dans le système ainsi que de la définition de nouvelles métriques sur le système. Pour répondre à ce premier objectif nous avons défini une typologie des variables de configuration et de leurs interactions. Nous avons également étudié les partages de contrôles entre variables de configuration au niveau du code. Un autre objectif de recherche était de construire une base de connaissance permettant de recenser les résultats des différentes analyses effectuées, mais aussi d'ajouter tout nouvel élément pouvant aider à la gestion de variabilité, notamment à la définition des processus de ré-ingénierie pour chacune des catégories de la typologie. Pour répondre à cet objectif, nous avons construit une solution fondée sur le web sémantique, en définissant une nouvelle ontologie de description, extensible, et permettant la construction d'inférence pour les traitements évoqués plus haut. Les travaux présentés ici représentent, à notre connaissance la première typologie de variables de configuration pour un logiciel configuré dynamiquement, mais aussi l'application au domaine de l'aéronautique des techniques de documentation et de gestion de variabilités basées sur le web sémantique. Les travaux effectués et les résultats montrent que l'analyse de concepts formels permet effectivement de comprendre certaines propriétés et interactions des variables et que le web sémantique fournit les outils adéquats pour conserver et exploiter les résultats. Toutefois, l'utilisation de l'analyse de concepts formels à partir d'autres relations booléennes, telles que l'appartenance d'une variable de configuration à un produit, et la construction de nouvelles inférences plus précises permettraient de tirer de nouvelles conclusions. L'application de la méthode à d'autres systèmes permettrait également de valider la pertinence de la classification dans d'autres contextes.

Abstract

Because of its critical nature, avionic industry is bound with numerous constraints such as security standards and certifications while having to fulfill the clients' desires for personalization. In this context, variability management is a very important issue for re-engineering projects of avionic software. In this thesis, we propose a new approach, based on formal concept analysis and semantic web, to support variability management. The first goal of this research is to identify characteristic behaviors and interactions of configuration variables in a dynamically configured system. To identify such elements, we used formal concept analysis on different levels of abstractions in the system and defined new metrics. Then, we built a classification for the configuration variables and their relations in order to enable a quick identification of a variable's behavior in the system. This classification could help finding a systematic approach to process variables during a re-engineering operation, depending on their category. To have a better understanding of the system, we also studied the shared controls of code between configuration variables. A second objective of this research is to build a knowledge platform to gather the results of all the analysis performed, and to store any additional element relevant in the variability management context, for instance new results helping define re-engineering process for each of the categories. To address this goal, we built a solution based on a semantic web, defining a new ontology, very extensive and enabling to build inferences related to the evolution processes. The approach presented here is, to the best of our knowledge, the first classification of configuration variables of a dynamically configured software and an original use of documentation and variability management techniques using semantic web in the aeronautic field. The analysis performed and the final results show that formal concept analysis is a way to identify specific properties and behaviors and that semantic web is a good solution to store and explore the results. However, the use of formal concept analysis with new boolean relations, such as the link between configuration variables and files, and the definition of new inferences may be a way to draw better conclusions. The use of the same methodology with other systems would enable to validate the approach in other contexts.