[PDF] Approche pour la construction de modèles destimation réaliste de l

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THÈSETHÈSE

en vue de l"obtention du DOCTORAT DE L"UNIVERSITÉ DE TOULOUSEDOCTORAT DE L"UNIVERSITÉ DE TOULOUSE délivré par

L"École Nationale Supérieure des Mines d"Albi-Carmaux conjointement avec l"INSA Toulouseprésentée et soutenue par

Safae LAQRICHI

le 17 décembre 2015Approche pour la construction de modèles d"estimation réaliste de l"effort/coût de projet dans un environnement incertain : application au domaine du développement logicielÉcole doctorale et discipline ou spécialité : EDSYS : Génie Industriel 4200046Unité de recherche : Centre Génie Industriel, Mines AlbiDirecteur(s) de Thèse :

M. Didier Gourc, Professeur, Mines Albi

M. François Marmier, Maître assistant HDR, Mines AlbiAutres membres du jury : M meValérie Botta-Genoulaz, Professeur, INSA Lyon,(Rapporteuse) M. Farouk Toumani, Professeur, Université Blaise Pascal-Clermont-Ferrand II,(Rapporteur) M. Xavier Boucher, Professeur, Mines Saint-Etienne,(Président) M. Patrick Paroubek, Ingénieur de recherche,LIMSI,(Examinateur)

M. Patrick Hamon, Estimancy,(Invité)

À la mémoire de mon père.

À ma chère mère.

À ma famille.

À tous ceux et celles qui m"ont soutenu et qui ont cru en moi ...iii

RemerciementsJe tiens tout d"abord à remercier Allah, le tout puissant, de m"avoir donné la force et la foi d"arriver

à terme de ce travail.

La thèse représente des heures de travail acharné et de rigueur, elle n"aurait pas été possible sans

le bienveillant soutien et support de certaines personnes. Mes premiers remerciements vont d"abord à mon directeur de thèse M. Didier Gourc. Merci pour

sa patience, sa rigueur scientifique et sa clairvoyance qui ont été les moteurs de mon travail. Je

remercie aussi vivement mon co-directeur de thèse M. François Marmier pour son dynamisme et sa passion qu"il a sut me communiquer. Je souhaiterais remercier Mme. Valérie Botta-Genoulaz et M. Farouk Toumani, qui m"ont fait l"honneur de rapporter mon manuscrit de thèse avec un regard critique, pertinent et constructif.

Merci à M. Xavier Boucher, qui a accepté d"être mon président de jury, et dont l"énergie a illuminé

ma soutenance. Merci à M. Patrick Paroubek et M. Patrick Hamon d"avoir accepté de participer à

mon jury de thèse malgré leurs emplois du temps surchargés.

Je remercie toutes les personnes formidables que j"ai rencontrées dans l"école des Mines d"Albi et

plus particulièrement dans le Centre Génie Industriel. Je pense à Isabelle, Shadan, Laura, Romain,

Aurélie, Alexandre, Teixin, Frédérick, Daouda, Frank, Élise, Michel, Jacques, Matthieu, Sébastien,

Lionel, Elyes... Merci pour votre gentillesse et votre sympathie. Un grand merci à Nicolas pour

m"avoir aidé à apprendre à développer en Java toujours dans la bonne humeur. Merci également à

Paul de sa bienveillance et de m"avoir apporté le support nécessaire dans l"utilisation du LATEX.

Je tiens à remercier également l"équipe de Projestimate, en particulier M. Jean Nevoux et M. Patrick

Hamon pour les discussions scientifiques riches que nous avons échangées.

Enfin, les mots les plus simples étant les plus forts, j"adresse toute ma gratitude à ma famille

et en particulier à ma mère qui a su m"insuffler le courage et la volonté de me dépasser. Très

humblement, je voudrais te dire merci pour ton amour, ta tendresse et tes sacrifices. Que dieu te garde, et te procure santé, bonheur et longue vie. Merci à ma soeur Charifa pour ses encouragements et son support, en particulier durant les trois

derniers mois de rédaction du mémoire où elle a été présente à mes cotés. Merci à ma petite soeur

et mon petit frère adorés, Nouhaila et Adam. Je vous aime. Pour terminer ces remerciements, j"adresse un retentissant hommage à mon feu père Allah y

rahmou (paix à son âme), qui n"a pas vu l"aboutissement de mon travail mais je sais qu"il aurait été

très fière de sa fille! v

Table des matières

Table des matières.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . v ii

Table des figures.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xi

Liste des tableaux.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xiii Introduction, contexte et problématique.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

Introduction générale

1 Généralités sur les projets de développement logiciel 3 Projets de développement logiciels vs projets de construction ou de fabrication 3

Facteurs d"échec des projets logiciels

4

Enjeux de l"estimation

4

Importance de l"estimation

5

Estimation et cycle de vie d"un projet

5

Facteurs d"échec de l"estimation

6

Le projet Projestimate (FUI)

6

Objectifs du projet Projestimate

7

Verrous scientifiques de Projestimate

7

Organisation du manuscrit

8

1 État de l"art.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1

Introduction

11

1.1 Processus d"estimation

12

1.1.1 Mesure de la taille fonctionnelle du projet

12

1.1.2 Estimation de l"effort, de la durée et du coût

13

1.2 Techniques et modèles d"estimation d"effort

1 4

1.2.1 Techniques non algorithmiques

15

1.2.2 Techniques algorithmiques

16

1.2.3 Modèles d"estimation paramétriques

17

1.2.4 Modèles d"estimation non paramétriques

18

1.2.5 Autres classifications de modèles d"estimation

22

1.2.6 Cartographie des catégories de techniques d"estimation

23

1.3 Incertitudes dans le processus d"estimation

2 4

1.3.1 Sources d"incertitudes

24
vii

Table des matières

1.3.2 Nature probabiliste des estimations

26

1.3.3 Expression des incertitudes dans l"estimation

27

1.3.4 Évaluation des approches de détermination d"Intervalles de Prédiction (IvP)

29

1.4 Sélection d"un modèle d"estimation d"effort

30

1.4.1 Exactitude, précision et biais

30

1.4.2 Évaluation des modèles d"estimation

31

1.4.3 Validation de modèles d"estimation

32

1.4.4 Études de comparaison de modèles d"estimation

34

1.4.5 Sources d"inconstance des résultats de comparaison de modèles d"estimation 34

Conclusion

3 5

2 Sélectiondemodèled"estimationd"effortenprenantencomptelesincer-

titudes.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

Introduction

37

2.1 Formulation du problème de sélection de modèle d"estimation

38

2.2 Approche de sélection de modèle d"estimation

39

2.3 Préparation de la base de données

40

2.3.1 Nettoyage de la base de données

40

2.3.2 Transformations des données

43

2.4Évaluation de la performance prédictive des modèles d"estimation sur une base de

données 44

2.4.1 Modèles d"estimation paramétriques d"effort

44

2.4.2 Modèles d"estimation non paramétriques d"effort

45

2.4.3 Indicateurs de performance prédictive

50

2.5 Évaluation des incertitudes des modèles d"estimation sur une base de données

5 1

2.5.1 Incertitudes et variabilité

51

2.5.2 Bootstrap pour l"évaluation des incertitudes

52

2.5.3 Indicateurs d"incertitudes

53

2.6 Aide à la sélection du meilleur modèle d"estimation d"effort

5 4

Conclusion

5 6

3 Constructionetutilisationd"unsystèmed"estimationréalistedansunen-

vironnement incertain.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 7

Introduction

57

3.1 Construction d"un système d"estimation performant

58

3.2 Utilisation du système d"estimation dans un environnement incertain

60

3.2.1 Détermination des FDP des facteurs d"effort

61

3.2.2 Simulation Monte Carlo

63

3.2.3 Analyse des résultats de la simulation pour exprimer l"effort estimé

65

Conclusion

6 8

4 Expérimentation et mise en oeuvre.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71

Introduction

71
4.1 Expérimentation et interprétation des résultats de la comparaison de modèles d"esti- mation 7 2

4.1.1 Présentation de l"expérimentation

72

4.1.2 Base de données ISAS

74

4.1.3 Bases de données PROMISE

78

4.1.4 Base de données CAPRI

80

4.1.5 Discussion/Comparaison de modèles d"estimation

83
4.2 Expérimentation de l"approche de construction d"un système d"estimation - Estima- tion de l"effort d"un nouveau projet 84

4.2.1 Construction d"un système d"estimation pour CAPRI

84

4.2.2 Estimation de l"effort d"un nouveau projet

85

4.3 Implémentation informatique

88
viii

4.3.1 Architecture. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88

4.3.2 Licence logicielle

90

4.3.3 Déroulement d"un cas d"utilisation

90

Conclusion

94

Conclusion générale.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 Annexes.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 01

A Modèle COCOMO.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 3 B Bases de données de PROMISE.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 05 B.1 Description des attributs de la base de données Nasa93 10 5 B.2 Description des attributs de la base de données Desharnais 1 07 B.3 Description des attributs de la base de données Maxwell

1 07Acronymes.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 09

Glossaire.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111

Bibliographie.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 3

ix

Table des figures

1 Vue d"ensemble de la plateforme ProjEstimate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7

2 Organisation du manuscrit suivant les activités de l"approche globale proposée . . .

9

1.1 Processus d"estimation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1 2

1.2 Classification des techniques d"estimation d"effort . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

14

1.3 La structure d"un neurone artificiel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1 9

1.4 La structure d"un réseau de neurones artificiel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2 0

1.5 Arbre de décision généré par [Nassif+2013] à partir de la base ISBSG . . . . . . . . . .

21

1.6 Exemple de k-PPV (avec k=4) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2 2

1.7 Les sources d"incertitudes dans le processus d"estimation . . . . . . . . . . . . . . . .

24

1.8 Cône d"incertitude de [Boehm1981] affiné par [McConnell2006] . . . . . . . . . . . .

2 6

1.9 Relations exactitude, biais et précision . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

31

1.10 Diagramme en boîte à moustaches desMREd"un modèle d"estimation . . . . . . . .3 2

1.11 Procédure de la validation croisée "k-fold" . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3 3

2.1 Approche de sélection de modèle d"estimation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3 9

2.2 Procédure de préparation de la base de données . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

41

2.3 Procédure de la validation croisée imbriquée (VCI) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4 8

2.4 Exemple d"application de la VCI sur un modèle d"estimation RNA . . . . . . . . . . .

5 0

2.5 Estimation probabiliste de l"effort d"un projet et notion de variabilité et de biais . . .

51

2.6Procédure de bootstrap pour l"évaluation de la variabilité de modèles d"estimation

d"effort . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 2

2.7 Évaluation de l"indicateur d"incertitudes (MRMD) d"un modèle d"estimation d"effort54

3.1quotesdbs_dbs41.pdfusesText_41

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