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Representation of business processes at multiple levels of abstraction (strategic, tactical and operational) during the requirements elicitation stage of a software project, and the measurement of their functional size with ISO 19761

Monsalve, Carlos (2012). Representation of business processes at multiple levels of abstraction (strategic, tactical and operational) during the requirements elicitation stage of a software project, and the measurement of their functional size with ISO 19761. Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

This thesis aims at helping software engineers and business analysts to better model business processes when those models are meant to be used: for software requirements specification, and for functional size measurement purposes. The research goal of this thesis is to contribute to the representation of business processes for its use during the requirements elicitation stage of a software project.

To achieve this goal, two research objectives are clearly defined:
1. To propose a novel modeling approach that generates business process models intended to be used in a software requirements elicitation activity. The modeling approach should not significantly increase the complexity of the modeling notations used to represent the business processes; and it must allow the active participation of the various stakeholders involved in a typical software project in order to represent, in a consistent and structured way, their needs and constraints.
2. To develop a procedure to measure the functional size of a software application from the business process models representing it. This measurement procedure should be compatible with the COSMIC ISO 19761 standard; and it should be able to be used independently of the modeling notation used to represent the business process.

To achieve the first objective, this thesis proposes a novel modeling approach (coined BPM+) that models business processes at three levels of abstraction: strategic, tactical and operational. An a priori version of BPM+ was designed based on the findings of the literature review. This a priori version was iteratively refined through a pilot case study in industry, a series of ontological analyses, and a survey of experts. As a result, a reviewed version of BPM+ was proposed. The reviewed version was evaluated through a second case study in industry. Therefore, the design of BPM+ has been based on a triangulation of evidences obtained from various sources.

To achieve the second objective, the measurement procedure was developed from an analytical comparison between the specifications of COSMIC and those of the modeling notations selected for this research (i.e. BPMN and Qualigram). This analytical comparison helped to define a set of modeling guidelines for the business application software domain. The comparison also allowed defining a set of mapping rules between the modeling notations’ constructs and the COSMIC concepts. In addition, the modeling guidelines were adapted for their application to the real-time software domain. The measurement procedure was evaluated by comparing its measurement results to those obtained in COSMIC reference case studies.

The research results demonstrate that:
1. BPM+ allows generating business process models that represent in a consistent and structured way the needs of various stakeholders.
2. Qualigram notation is better suited to BPM+’s design. In addition, Qualigram notation is preferred to be used for non-IT stakeholders, while BPMN is preferred for IT stakeholders.
3. The measurement procedure was successfully applied using two different notations: Qualigram and BPMN, and in two different software domains: the business application domain and the real-time domain.
4. The accuracy of the measurement procedure is in conformity with all the rules of the ISO 19761 standard.

Résumé traduit

Cette thèse vise d’abord à apporter une aide et un soutien aux ingénieurs de logiciels et aux analystes d’affaires afin qu’ils puissent mieux modéliser les processus d’affaires lorsque ces modèles sont destinés à la spécification des exigences logicielles et assignées à la mesure de la taille fonctionnelle à la seule fin que ces personnes puissent estimer correctement tout projet. Quant à la thèse, elle-même, elle vise un but précis: contribuer à la représentation des processus d'affaires lorsqu’ils sont utilisés au moment de la phase d'«élicitation» des exigences logicielles.

Pour atteindre ce but, deux objectifs de recherche ont été clairement définis:
1. Proposer une nouvelle approche de modélisation qui génère des modèles de processus d’affaires qui doivent être utilisés dans une activité d’«élicitation» des exigences logicielles. Mentionnons que l'approche de modélisation ne devrait pas augmenter de manière significative la complexité des notations graphiques utilisées pour représenter les processus d'affaires, pour peu que cette approche doive permettre la participation active des différents acteurs impliqués dans un projet de logiciel typique pour représenter, de façon cohérente et structurée, leurs besoins et leurs contraintes.
2. Élaborer une «procédure» afin de pouvoir mesurer la taille fonctionnelle d’une application logicielle à partir des modèles de processus d’affaires. Cette «procédure» de mesure doit respecter la norme COSMIC ISO 19761; cette marche à suivre doit pouvoir être appliquée indépendamment de la notation graphique utilisée pour représenter les processus d'affaires.

Afin d’atteindre le premier objectif, cette thèse propose une nouvelle approche de modélisation (surnommée BPM+) qui offre la possibilité de modéliser des processus d’affaires selon trois niveaux d'abstraction: 1) le niveau stratégique, 2) le niveau tactique et 3) le niveau opérationnel. À partir d’une revue de la littérature, une version a priori de BPM+ a été conçue. Cette version a priori a été ensuite améliorée à la suite d’une étude de cas dans le milieu industriel. Cette dernière est devenue plus performante lorsque nous l’avons soumise aux analyses ontologiques pour l’ensemble des concepts des exigences logicielles et que des enquêtes scientifiques ont été élaborées auprès d’experts concernés. Finalement, une version révisée du BPM+ a été proposée. Cette version révisée a été par la suite évaluée par une deuxième étude de cas. La version finale de BPM+ a donc été fondée sur plusieurs confirmations et preuves obtenues à partir de diverses sources.

Quant au second objectif, la «procédure» de mesure a été élaborée à partir d’une comparaison analytique entre les spécifications de COSMIC et celles des notations graphiques sélectionnées pour cette recherche (i.e. BPMN et Qualigram). Cette comparaison a permis de définir un ensemble de lignes directrices de modélisation pour le type de logiciels d’affaires. La comparaison analytique a permis également de définir un ensemble de règles de correspondance entre les concepts des notations graphiques et les concepts de COSMIC. En outre, les lignes directrices de modélisation ont été adaptées pour le type de logiciels en temps réel. La «procédure» de mesure a été évaluée en comparant ses résultats à ceux qui ont été obtenus dans des études de cas de référence.

Les résultats obtenus par cette recherche démontrent ce qui suit:
1. BPM+ permet de générer des modèles de processus d’affaires qui représentent, de façon cohérente et structurée, les besoins des différents acteurs impliqués;
2. La notation Qualigram est mieux adaptée à la conception de BPM+. De surcroît, la notation Qualigram est plus facile d’utilisation pour les parties prenantes qui ne sont pas impliquées en informatique, tandis que BPMN est plus facile pour celles qui sont impliquées en informatique;
3. La «procédure» de mesure a été appliquée avec succès en utilisant deux différentes notations graphiques: Qualigram et BPMN. Celle-ci a également été mis en application avec succès à deux types différents de logiciels: le type de logiciels d'affaires et le type de logiciels en temps réel;
4. La précision de la «procédure» de mesure a été en conformité avec toutes les règles de la norme ISO /IEC 19761.

Type de document: Mémoire ou thèse (Thèse de doctorat électronique)
Renseignements supplémentaires: "Thesis presented to École de technologie supérieure in partial fulfillement of the requirements for the degree of doctor of philosophy". Comprend des appendices dans une filière PDF à part. Bibliogr. : f. [253]-270.
Mots-clés libres: Analyse des exigences fonctionnelles (Gestion d’entreprise). Gestion Informatique. modélisation des processus d'affaires, analyse de représentation, Qualigram, BPMN, mesure de la taille fonctionnelle, COSMIC, ISO/IEC 19761, points de fonction
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
April, Alain
Co-directeurs de mémoire/thèse:
Co-directeurs de mémoire/thèse
Abran, Alain
Programme: Doctorat en génie > Génie
Date de dépôt: 20 nov. 2012 20:03
Dernière modification: 07 déc. 2016 02:09
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/1098

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