La deuxième partie de ce mémoire est dédiée aux contributions pour la définition d’un en-trepôt de besoins fonctionnels.
Dans le chapitre 4, nous décrivons notre première proposition d’un schéma global unifiant et intégrant les schémas des sources, dans notre cas, il s’agit de sources de besoins. Chaque partenaire (source de besoins) exprime ses besoins en utilisant ses propres termes (le jargon) et ses propres concepts (univers de discours). Pour décrire ces concepts et termes utilisés, chaque source possède son ontologie locale linguistique et conceptuelle. L’objectif de ce chapitre est de construire l’ontologie intégrante (des deux couches linguistique et conceptuelle) selon plusieurs scénarios d’intégration.
Dans le chapitre 5 nous proposons la construction du schéma d’un entrepôt de besoins en deux étapes : (i) la définition d’un modèle pivot unifiant les formalismes ou langages de
modé-lisation représentant les besoins des différentes sources et (ii) la représentation
l’ontologie intégrante définie au chapitre précédent afin de permettre une définition sémantique de l’ensemble des besoins intégrés.
Dans le chapitre 6, nous proposons une démarche d’alimentation de l’entrepôt par les be-soins des sources. Ceci passe par la définition d’un processus d’Extraction-Transformation et Chargement (ETL) des instances des sources au niveau du schéma cible de l’entrepôt. Un en-semble d’opérateurs ETL ont été définis et adaptés pour le cas des besoins. Afin d’assurer un processus ETL de qualité, nous avons enrichi les opérateurs ETL conventionnels par des opéra-teurs de raisonnement permettant d’identifier des relations entre les besoins ainsi que les besoins inconsistants afin de les éliminer. Des expérimentations sont réalisées afin d’évaluer les perfor-mances du processus ETL et du mécanisme de raisonnement. Ces expérimentations utilisent
le banc d’essai LUBM12, le document de besoins Courses Management System CMS13, ) et
l’ontologie linguistique EuroWordNet14, pour valider le scénario d’intégration d’ontologie
par-tagée. Pour valider le second scénario d’ontologies multiple, nous utilisons trois systèmes de
soumission à des conférence et des ontologies locales obtenues à partir du projet MultiFarm15.
Dans le chapitre 7, nous procédons aux phases finales de déploiement et d’exploitation de l’entrepôt de besoins fonctionnels. Le déploiement de l’entrepôt comprend trois étapes : le choix du système de gestion de bases de données (SGBD) où nous avons opté pour deux SGBD sémantiques : Oracle et OntoDB, la conception logique et la conception physique de l’entrepôt. La phase d’exploitation est assurée par des requêtes OLAP et par l’implémentation d’un cube multidimensionnel des besoins unifiés.
Le dernier chapitre conclut ce mémoire de thèse, établit un bilan des contributions apportées
et trace différentes perspectives de recherche.
6 Publications
– Zouhir Djilani, Selma Khouri: Understanding User Requirements Iceberg: Semantic Ba-sed Approach. Proceedings of the 5th International Conference on Model and Data Engi-neering (MEDI), pp. 297-310, Rhodes, Greece, September 26-28, 2015. LNCS, Springer [47].
– Zouhir Djilani, Nabila Berkani, Ladjel Bellatreche: Towards Functional Requirements Analytics. Proceedings of 7th International Symposium on Leveraging Applications of Formal Methods, Verification and Validation: Foundational Techniques (ISoLA), pp. 358-373, Imperial, Corfu, Greece, October 10-14, 2016. LNCS, Springer [45].
– Zouhir Djilani, Abderrahmane Khiat, Selma Khouri, Ladjel Bellatreche: MURGROOM: multi-site requirement reuse through GRaph and ontology matching. Proceedings of the
12. http://swat.cse.lehigh.edu/projects/lubm/ 13. http://wwwhome.cs.utwente.nl/ goknila/sosym/ 14. http://www.illc.uva.nl/EuroWordNet/
6. Publications 18th International Conference on Information Integration and Web-based Applications and Services (iiWAS), pp. 160-169, Singapore, November 28-30, 2016. ACM [46]. – Zouhir Djilani, Selma Khouri, Ladjel Bellatreche, Abderrahmane Khiat : Les Besoins
Fonctionnels Candidats à l’Entreposage et l’Analyse en Ligne. A apparaître dans les actes des journées Francophones sur les Entrepôts de Données et l’Analyse (EDA), Mai 2017, Lyon, France [48].
Première partie
Chapitre
2
Notions de base
Sommaire
1 Introduction . . . 24 2 L’ingénierie des besoins . . . 25 2.1 Définitions . . . 25 2.2 Le processus de l’ingénierie des besoins . . . 26 2.3 Approches d’expression des besoins . . . 27 2.3.1 Approche orienté buts . . . 28 2.3.2 Approche à base de scénarii . . . 28 2.3.3 Approches basées sur les automates et réseaux de Petri 28 2.4 Techniques de modélisation des besoins . . . 29 2.4.1 Définitions . . . 30 2.4.2 Les techniques informelles (Langage naturel) . . . 31 2.4.3 Les techniques semi-formelles . . . 32 2.4.4 Les techniques formelles . . . 32 3 Les solutions d’entreposage . . . 32 3.1 Les ED : des systèmes d’intégration matérialisés . . . 33 3.2 La modélisation multidimensionnelle . . . 35 3.3 L’étape d’intégration de données (ETL) . . . 36 3.4 Déploiement de l’ED . . . 36 3.5 La place des besoins utilisateurs dans les solutions d’entreposage 38 4 Les ontologies pour la gestion des données et des besoins . . . 39 4.1 Définitions . . . 39 4.2 Taxonomie des ontologies . . . 40 4.2.1 Classes d’ontologies selon le type des concepts . . . . 40 4.2.2 Classes d’ontologies selon l’objet de conceptualisation 41 4.3 Les formalismes ontologiques . . . 42
4.4 Représentation formelle des ontologies . . . 42 4.5 Les ontologies pour la gestion des besoins . . . 43 4.6 Les ontologies dans les systèmes de gestion des données . . . 44 4.6.1 Les bases de données à base ontologique (BDBO) . . . 44 4.6.2 Les ontologies dans le processus d’intégration . . . 46 5 Le matching comme solution d’intégration d’ontologies . . . 48 5.1 Définitions . . . 49 5.1.1 Terminologie . . . 49 5.1.2 Méthodes de comparaison et mesures de similarité . . 50 5.2 Les étapes du processus du matching . . . 51 5.3 Classification des techniques de matching d’ontologies . . . 52 5.3.1 Techniques terminologiques . . . 53 5.3.2 Techniques structurelles . . . 53 5.3.3 Les techniques extensionnelles . . . 54 5.3.4 Les techniques sémantiques . . . 54 6 Conclusion . . . 55
Résumé. Dans ce chapitre, nous présentons les notions nécessaires à la compré-hension de nos contributions. Ces notions sont issues du croisement du trois princi-paux domaines : l’ingénierie des besoins, l’ingénierie ontologiques et les systèmes d’entrepôts de données. Notre principale problématique relève de l’ingénierie des besoins, où nous avons identifié le manque d’un système décisionnel de type en-trepôt pour l’intégration et l’analyse des besoins fonctionnels. Dans le domaine de l’ingénierie des besoins, nous nous sommes intéressés au processus de l’IB, ainsi qu’aux techniques d’expression et de modélisation des besoins. Dans le domaine des systèmes d’entreposage, nous nous sommes intéressés à leur modélisation ainsi
qu’aux différentes étapes du cycle de vie de cette solution, couvrant les principales
phases d’intégration, de conception et d’analyse des entités entreposées. Notre
solu-tion exploitent également les ontologies conceptuelles et linguistiques à différentes
étapes clés. Dans le domaine de l’ingénierie ontologique, nous nous sommes inté-ressés aux capacités d’expressivité et de raisonnement des ontologies, ainsi que leur rôle dans la gestion des besoins, dans les systèmes de gestion de données (bases et entrepôts de données) et dans les systèmes d’intégration. Nous montrons qu’elles
1 Introduction
Les besoins fonctionnels et non fonctionnels représentent la première ressource pour la conception de toute application, logiciel, système, etc. L’Ingénierie des Besoins (IB) est le do-maine qui s’intéresse à l’étude des problématiques associées aux besoins. Dans les systèmes de gestion des données comme les entrepôts de données, les besoins constituent également la première brique de conception de ces systèmes.
Les systèmes d’entreposage sont nés d’un besoin d’intégrer et d’analyser des quantités im-portantes de données afin d’en extraire de nouvelles connaissances. L’augmentation continue du volume des données ainsi que la mondialisation ont rapidement conduit au stockage décen-tralisé des données dans des bases de données disparates présentant des ilots d’informations. La solution la plus utilisée actuellement au niveau industriel et académique, pour représenter ces données, les stocker et fournir des analyses décisionnelles de type OLAP sur ces données, consiste en la solution des entrepôts de données.
La construction des solutions d’entreposage repose sur deux principales composantes : les sources de données et les besoins des utilisateurs. Les besoins des utilisateurs constituent une entrée importante qui a été valorisée dans l’ensemble des phases de conception et d’exploita-tion de l’entrepôt : pour sa modélisad’exploita-tion par la proposid’exploita-tion de diverses approches de concepd’exploita-tion hybrides (alliant données et besoins), pour son optimisation, pour son évolution et plus généra-lement pour la gestion de sa qualité [90].
Ces contributions nous confortent dans l’idée de considérer les besoins au même titre que les données, en les entreposant au sein de la solution finale. Cette solution permet de conserver un référentiel dans lequel l’ensemble de besoins est stocké et pourra être analysé et fouillé à des fins décisionnelles ou pour reproduire des anciennes expériences dans de nouveaux projets.
La solution d’entreposage des données étant une solution suffisamment mature, nous avons
choisi d’adapter cette solution pour l’entreposage des besoins fonctionnels. Nous nous appuyons également sur les ontologies, que nous considérons comme un outil puissant d’expression et de raisonnement sur les besoins.
Ce chapitre présente les notions essentielles à l’établissement de notre proposition. Nous commençons par présenter quelques notions relatives à l’ingénierie des besoins. Plus précisé-ment nous analyserons les principales techniques d’expression et de modélisation des besoins. Nous détaillons également les notions relatives aux entrepôts de données. Nous analysons en-suite le rôle des ontologies pour la gestion des besoins et celle des données. La dernière section conclut ce chapitre.
2. L’ingénierie des besoins
2 L’ingénierie des besoins
L’Ingénierie des Besoins regroupe toutes les approches et techniques visant à améliorer la phase de spécification d’un système informatique où les besoins utilisateurs sont définis. Nous présentons dans ce qui suit les concepts de base que nous empruntons de ce vaste domaine en décrivant la terminologie utilisée, le processus de l’IB, les approches d’expression et les techniques de modélisation de besoins.