Thèse de Zouhir DJILANI

256 Pages·2017·17.26 MB·French

Ecole Nationale Supérieure de Mécanique et d’Aérotechnique

THESE
pour l’obtention du Grade de
DOCTEUR DE L'ÉCOLE NATIONALE SUPÉRIEURE
DE MÉCANIQUE ET D'AEROTECHNIQUE
(Diplôme National — Arrêté du 25 mai 2016)

Ecole Doctorale : Sciences et Ingénierie pour l'Information, Mathématiques
Secteur de Recherche : INFORMATIQUE ET APPLICATIONS

Présentée par :

Zouhir DJILANI

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Donner une autre vie à vos besoins fonctionnels : une
approche dirigée par l’entreposage et l’analyse en
ligne
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Directeur de Thèse : Ladjel BELLATRECHE
Co-encadrant de Thèse : Selma KHOURI

Soutenu le 12 07 2017,
devant la Commission d’Examen

JURY

Rapporteurs : Dominique MERY Professeur, LORIA, Nancy, France
Parisa GHODOUS Professeur, Université de Lyon 1, France
Membres de jury : Yamine AIT AMEUR Professeur, ENSEEIHT, Toulouse, France
Abderrafiaa KOUKAM Professeur, UTBM, Belfort-Montbéliard, France

Ladjel BELLATRECHE Professeur, ISAE-ENSMA, Poitiers, France
Selma KHOURI Maître de conférences: ESI Algérie, ISAE-ENSMA France

Remerciements
Cemémoiredethèseestlerésultatd’unepériodedetravailacharnéquin’auraitpaspuêtre
achevésanslesoutien,lesconseilsetl’aidedenombreusespersonnes.
Jetiensainsiàremercier,
LadjelBELLATRECHE,mondirecteurdethèse,professeurdesuniversitésàl’EcoleNatio-
nale Supérieure de Mécanique et d’Aérotechnique ENSMA de Poitiers, à la fois chef d’équipe
d’IngénieriedesDonnéesetdesModèles,pouravoiracceptédedirigermathèseetpourm’avoir
accueillie dans son équipe, au sein du Laboratoire d’Informatique et d’Automatique pour les
Systèmes LIAS. Je le remercie pour ses conseils et ses recommandations, pour m’avoir guidé
tout au long de cette thèse tout en m’accordant la liberté et la confiance nécessaire pour faire
évoluer mon travail. Je le remercie énormément pour les relectures multiples de ce mémoire et
pour ces corrections minutieuses. C’est vraiment un honneur et un véritable plaisir de l’avoir
commedirecteurdethèse.J’enprofitepourluiexprimermaplusprofondegratitude.
Selma Khouri, Maître de Conférences à l’ESI Algérie et chercheuse associée au LIAS-
ENSMA France, mon co-encadrant, pour l’intérêt et la disponibilité qu’elle a manifestés à
l’égard de mes recherches ainsi que pour son soutien, sa patience, sa coopération et toutes ces
discussions très enrichissantes. Ses lectures, ses suggestions, ses commentaires et ses critiques
ont contribué à l’aboutissement de ce travail et qui m’a beaucoup aidé. Qu’elle soit ici assurée
demontrèsgrandrespectetduplaisirquej’aiàtravailleravecelle.
DominiqueMERYetParisaGHODOUS,pourl’honneurqu’ilsmefontenacceptantcette
lourde tâche et d’être les rapporteurs de ce mémoire; leur lecture attentive et leurs remarques
ontpermisd’enaméliorerlarédaction.
YamineAITAMEURetAbderrafiaaKOUKAMd’avoiracceptéd’examinermontravail.
Emmanuel GROLLEAU, le directeur du laboratoire LIAS-ENSMA, pour sa gentillesse,
sonrespectetsasympathie.
lepersonneldulaboratoire.
Mesremerciementsvontégalement:
À tous mes ami(e)s et collègues sans exception, pour leur présence, leur soutien et leur
respect toute la période de ce mémoire. Je tiens à partager le plaisir de présenter ce mémoire
avec eux. Mes pensées vont d’abord à: Ahcène, Abdelkader, Géraud, Guillaume, Okba, Nadir,
Selma,Lahcen,Nabila,Abderahmane,...
iii
Mes très chers parents à qui je dédie ce titre en témoignage de gratitude. Aucune dédicace
ne saurait exprimer mon grand amour éternel pour vous et ma grande reconnaissance pour les
sacrificesquevousavezconsentispourmoninstructionetmonbienêtre.
Bienévidemment,jeremercieprofondémentmeschèresfrères,sœurs,beauxfrèresetbelles
sœurs qui ont toujours été d’un soutien inconditionnel et sans limites dans les moments diffi-
ciles, pour leurs encouragements et pour leurs conseils pendant cette long période, qui ont tou-
jours cru en moi, qui m’ont soutenue et m’ont poussé vers le mieux tout ou long de ce travail .
Ilm’aétésimplementtrèsprécieux.
Enfin, Je ne saurais finir sans exprimer mes remerciements à ma chère femme qui m’a sup-
porté, et qui a toujours su me redonner le sourire dans les tous moments. Je remercie bien
évidement mon ange Iyad, dont l’existence donne un sens à ma vie, qui à vécu avec moi des
bonsetmauvaismomentsdecettethèse.
Je clos ces remerciements par une pensée spéciale pleine d’affection et de nostalgie en mé-
moire de mon chére frère "SALAH" qui nous a malheureusement quittés, qui, même loin des
yeux, fait toujours partie de ma vie et à tout jamais ..., trouvez en ce titre un petit geste de re-
connaissanceetquedieu-quejeremerciepourtout-nousréunisseauparadis.
Quetousceuxetcellesquejen’aipasmentionnésn’enreçoiventpasmoinsmagratitude.
iv
Table des matières
Chapitre1IntroductionGénérale 1
1 Contexte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
2 Bilan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
3 Problématique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
4 NosObjectifsetContributions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
4.1 Lesscénariosd’intégration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
4.2 Définitionduschémadel’entrepôt . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
4.3 L’intégrationdesinstances . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
4.4 Déploiementetexploitationdel’entrepôt . . . . . . . . . . . . . . 14
5 Structuredumémoire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
5.1 Partieétatdel’art . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
5.2 PartieContributions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
6 Publications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Partie I Background & État de l’art
v
Tabledesmatières
Chapitre2Notionsdebase 21
1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2 L’ingénieriedesbesoins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
2.1 Définitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
2.2 Leprocessusdel’ingénieriedesbesoins . . . . . . . . . . . . . . . 26
2.3 Approchesd’expressiondesbesoins . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
2.3.1 Approcheorientébuts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.3.2 Approcheàbasedescénarii . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.3.3 ApprochesbaséessurlesautomatesetréseauxdePetri . 28
2.4 Techniquesdemodélisationdesbesoins . . . . . . . . . . . . . . . 29
2.4.1 Définitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
2.4.2 Lestechniquesinformelles(Langagenaturel) . . . . . . 31
2.4.3 Lestechniquessemi-formelles . . . . . . . . . . . . . . 32
2.4.4 Lestechniquesformelles . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
3 Lessolutionsd’entreposage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
3.1 LesED:dessystèmesd’intégrationmatérialisés . . . . . . . . . . 33
3.2 Lamodélisationmultidimensionnelle . . . . . . . . . . . . . . . . 35
3.3 L’étaped’intégrationdedonnées(ETL) . . . . . . . . . . . . . . . 36
3.4 Déploiementdel’ED . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
3.5 Laplacedesbesoinsutilisateursdanslessolutionsd’entreposage . 38
4 Lesontologiespourlagestiondesdonnéesetdesbesoins . . . . . . . . . . 39
4.1 Définitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
4.2 Taxonomiedesontologies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
4.2.1 Classesd’ontologiesselonletypedesconcepts . . . . . 40
4.2.2 Classesd’ontologiesselonl’objetdeconceptualisation . 41
4.3 Lesformalismesontologiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
4.4 Représentationformelledesontologies . . . . . . . . . . . . . . . 42
vi
4.5 Lesontologiespourlagestiondesbesoins . . . . . . . . . . . . . 43
4.6 Lesontologiesdanslessystèmesdegestiondesdonnées . . . . . . 44
4.6.1 Lesbasesdedonnéesàbaseontologique(BDBO) . . . . 44
4.6.2 Lesontologiesdansleprocessusd’intégration . . . . . . 46
5 Lematchingcommesolutiond’intégrationd’ontologies . . . . . . . . . . 48
5.1 Définitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
5.1.1 Terminologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
5.1.2 Méthodesdecomparaisonetmesuresdesimilarité . . . . 50
5.2 Lesétapesduprocessusdumatching . . . . . . . . . . . . . . . . 51
5.3 Classificationdestechniquesdematchingd’ontologies . . . . . . . 52
5.3.1 Techniquesterminologiques . . . . . . . . . . . . . . . 53
5.3.2 Techniquesstructurelles . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
5.3.3 Lestechniquesextensionnelles . . . . . . . . . . . . . . 54
5.3.4 Lestechniquessémantiques . . . . . . . . . . . . . . . . 54
6 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
Chapitre 3 État de l’art sur l’unification, la gestion et l’exploitation des besoins
utilisateurs 57
1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
2 Présentationdestravaux:étatdel’art . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
2.1 L’intégrationdesbesoinsutilisateurs . . . . . . . . . . . . . . . . 61
2.1.1 L’intégrationdeslangagesdemodélisation . . . . . . . . 61
2.1.2 L’intégrationdesterminologiesutilisées . . . . . . . . . 65
2.1.3 L’intégrationdel’universdudiscours . . . . . . . . . . . 66
2.2 Lamodélisationetl’analysedesBU . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
2.3 Lamatérialisationetl’exploitationdesBU . . . . . . . . . . . . . 70
3 Noscritèresdeclassification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
3.1 L’intégrationdesBU . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
vii
Tabledesmatières
3.2 ModélisationetanalysedesBU . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
3.3 MatérialisationetexploitationdesBU . . . . . . . . . . . . . . . . 73
4 Synthèseetpositionnementdenoscontributions . . . . . . . . . . . . . . 74
5 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
Partie II Contributions: Construction d’un entrepôt sémantique de be-
soins fonctionnels
Chapitre4Constructiondel’OntologieIntégrante 81
1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
2 Architecturegénéraledel’approched’entreposage . . . . . . . . . . . . . 86
3 Scénariosd’intégration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
4 Approchedeconstructiondel’ontologieintégrante . . . . . . . . . . . . . 88
4.1 Scénariod’uneontologiepartagée . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
4.1.1 Hypothèse1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
4.1.2 Hypothèse2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
4.2 Scénariod’intégration"ontologiesmultiples" . . . . . . . . . . . . 93
4.2.1 Matchingontologique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
4.2.2 Algorithmedegénérationdel’ontologieintégrante . . . 99
5 Validationdel’approche:étudesdecas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
5.1 Étudedecas1:ontologiepartagée . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
5.2 Étudedecas2:ontologiesmultiples . . . . . . . . . . . . . . . . 103
5.2.1 Performancesdumécanismedematching . . . . . . . . 105
6 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
viii
Chapitre 5 Un Modèle Multidimensionnel pour l’Entrepôt des Besoins Fonction-
nels 107
1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
2 Présentationdessources . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
2.1 Formalismessourcesetontologieslocales . . . . . . . . . . . . . . 110
2.1.1 Connexion du formalisme MCT avec l’ontologie local
(OntoMCT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
2.1.2 Connexion du formalisme des buts avec l’ontologie lo-
cale(OntoGoal) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
2.1.3 Connexionduformalismedescasd’utilisationavecl’on-
tologielocale(OntoUseCase) . . . . . . . . . . . . . . . 111
3 Lemodèlepivotproposé . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
4 Lemodèleconceptueldel’ESBF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
4.1 Révisiondumodèlepivot . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
4.2 Modélisationmultidimensionnelleduschémadel’entrepôt . . . . . 119
4.2.1 ÉtendreleMPEaveclesdimensionstempsetlocalisation 119
4.2.2 Définitionduschémadel’entrepôtdebesoins . . . . . . 121
5 Transformationdesbesoinssourcesverslemodèledel’entrepôt . . . . . . 123
6 Connexiondesmodèlesdebesoinetontologiques . . . . . . . . . . . . . . 125
7 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
Chapitre6UnProcessusETLpourlesBesoinsFonctionnels 129
1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132
2 ComposantesdelaphaseETL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
2.1 LesmappingsM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134
2.2 LesopérateursETL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134
2.2.1 Lesopérateursdebase . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
2.2.2 Lesopérateursdédiésauxbesoins . . . . . . . . . . . . 136
2.2.3 Lesopérateursd’inférence . . . . . . . . . . . . . . . . 141
ix
Tabledesmatières
2.2.4 Lesopérateursdegestion . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
2.3 LeprocessusETLdebesoins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
2.4 L’algorithmeETL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146
3 Raisonnementsurlesbesoins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147
3.1 Relationssémantiquesentrelesbesoins:définitions . . . . . . . . 149
3.2 Mécanismederaisonnement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150
3.2.1 Lesrèglesd’identification . . . . . . . . . . . . . . . . . 150
3.2.2 Lesrèglesd’inférence . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153
3.2.3 Lesrèglesdevérificationdelacohérence . . . . . . . . 153
4 ImplémentationetExpérimentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154
4.1 Performancesduraisonnement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
4.2 Complexitédel’algorithmeETLdebesoins . . . . . . . . . . . . . 160
5 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
Chapitre7Déploiementdel’EntrepôtSémantiquedeBesoinsFonctionnels 163
1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165
2 Laconceptionlogiquedel’entrepôt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166
3 Laconceptionphysiquedel’entrepôt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167
3.1 Déploiementdel’entrepôtdebesoinssuruneBDBOOracle . . . . 168
3.1.1 Constructionduschémadel’entrepôt . . . . . . . . . . 169
3.1.2 TraductiondesopérateursETL . . . . . . . . . . . . . . 170
3.2 Déploiementdel’entrepôtsuruneBDBOOntoDB . . . . . . . . . 175
4 Explorationetanalysedesbesoinsentreposés . . . . . . . . . . . . . . . . 176
5 Evaluation:ETLetraisonnement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178
5.1 Scénario1:ontologiepartagée . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179
5.1.1 Lesbesoinssources . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179
5.1.2 Moteurd’inférence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179
5.1.3 Machinephysique: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180
x