Méta-modélisation du Comportement d'un Modèle de Processus : Une Démarche de Construction d'un Moteur d'Exécution

Nowadays, the number of modeling languages is increasing due to different requirements and contexts (e.g., domain-specific languages). These languages require appropriate tools to support them by achieving various functionalities such as editing, transforming, validating and implementing models that conform to these languages. The construction of such tools constitutes a challenging goal for both software engineering and information systems communities. This non obvious task is involves different approaches such as meta-CASE and meta-programming languages. Unlike ad-hoc approach, meta-CASE environments define software tools and meta-modeling based approaches to improve tools construction. However, major limitations still exist, in particular for process modeling languages, due to the complexity of expressing process model operational semantics and capturing its execution logics. These limitations commonly lead to a manual construction of tools which is labor-intensive, error-prone and poses maintainability and portability issues. Besides, a process model execution tool should satisfy the criterion of interactivity with its environment. This aspect is not sufficiently taken into account in actual research works on the specification of modeling languages. To address this problem, we propose in this thesis a model driven approach to derive the software architecture of an enactment engine from the conceptual specification of the process modeling language. This specification relies on an enlarged meta-modeling approach that includes the expression of the execution semantics of a process meta-model. It consists of a structural specification incorporating both concepts structures and instances that are generated during execution. This specificaiton is completed by a declarative and graphical representation of the process behavioural meta-model. For this representation, an event-oriented paradigm is adopted to reflect the dynamic vision and the different interactions of the process model with its environment. Finally, transformation rules are proposed in order to obtain an enactment engine architecture in an object-oriented form. The enactment engine will be obtained by implementing the object-oriented architecture in an existing code-generation environment. The proposed approach has been applied to the case of an intentional process model called "Map". This application case aims at evaluating the feasibility of the proposed approach and assessing the quality of the derived enactment engine in regard with initial requirements. The proposed approach is relevant, since on one hand, it allows better guidance for engineers during the specification of the modeling language and the implementation of an enactment tool, and on the other hand, it minimizes programming efforts. In addition, by applying the different steps of the proposed approach, we are able to guarantee a certain quality of the enactment tool ensuring interactivity, maintainability and development low cost.De nos jours, le nombre de langages de modélisation ne cesse d'augmenter en raison de différentes exigences et contextes (par exemple les langages spécifiques au domaine). Pour être utilisés, ces langages ont besoin d'outils pour réaliser différentes fonctionnalités comme l'édition, la transformation, la validation et l'exécution de modèles conformes à ces langages. La construction de ces outils est un enjeu et un objectif important aussi bien dans la communauté du génie logiciel que celle des Systèmes d'Information. C'est une tâche non-triviale qui fait appel à des approches différentes parmi lesquelles l'utilisation des environnements méta-CASE et des langages de méta-programmation. Par rapport à une approche ad-hoc, les méta-CASE définissent un support outillé et une démarche basée sur la méta-modélisation. Ils apportent des améliorations significatives à la problématique de construction d'outils. Néanmoins, des limitations majeures persistent, notamment pour les langages de modélisation des processus, à cause de la complexité de l'expression de la sémantique opérationnelle d'un modèle de processus et la capture de la logique d'exécution de celui-ci. La construction de ces outils selon une approche ad-hoc engendre un coût élevé, des risques d'erreurs et des problèmes de maintenabilité et de portabilité. En outre, un outil d'exécution de modèle doit satisfaire un critère d'interactivité avec son environnement d'exécution. Cet aspect n'est pas suffisamment pris en compte dans les travaux de recherche actuels sur la spécification des langages de modélisation. Pour répondre à cette problématique, nous proposons dans cette thèse une démarche dirigée par les modèles qui permet de dériver l'architecture d'un moteur d'exécution à partir de la spécification conceptuelle d'un langage de modélisation de processus. Cette spécification repose sur une méta-modélisation élargie qui intègre l'expression de la sémantique d'exécution d'un méta-modèle de processus. Elle est composée, d'une part, d'une structure à deux niveaux d'abstraction qui permet de représenter de manière générique les modèles à exécuter et les instances générées lors de leur exécution. D'autre part, cette spécification est complétée par une représentation déclarative et graphique du comportement du méta-modèle de processus. Pour cette représentation, nous avons choisi un formalisme orienté événement qui reflète la vision systémique et les différentes interactions du modèle de processus avec son environnement. Finalement, afin d'exploiter la sémantique d'exécution, nous proposons des règles de transformation permettant de dériver l'architecture technique d'un outil d'exécution sous une forme standard pour pouvoir l'implémenter dans un environnement de génération de code existant, le code généré correspondra à l'outil d'exécution souhaité. La démarche proposée a été appliquée dans le cas d'un modèle de processus intentionnel appelé Map. Cette application a permis d'explorer la faisabilité de la proposition et d'évaluer la qualité de la spécification de l'outil d'exécution obtenue par rapport aux exigences fixées. La pertinence de notre proposition est qu'elle permet de guider l'ingénieur dans le processus de spécification et de construction d'un outil d'exécution tout en minimisant l'effort de programmation. De plus, en appliquant les étapes de la démarche proposée, nous sommes en mesure de fournir un outil d'exécution d'une certaine qualité ; à savoir un outil interagissant avec son environnement, facilement maintenable et à moindre coût