De la business intelligence interne vers la business intelligence dans le cloud : modèles et apports méthodologiques Odette Sangupamba Mwilu
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Odette Sangupamba Mwilu. De la business intelligence interne vers la business intelligence dans le cloud : modèles et apports méthodologiques. Web. Conservatoire national des arts et metiers - CNAM, 2018. Français. <NNT : 2018CNAM1168>. <tel-01793649>
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ÉCOLE DOCTORALE INFORMATIQUE, TELECOMMUNICATIONS ET ELECTRONIQUE
CENTRE D'ETUDE ET DE RECHERCHE EN INFORMATIQUE ET COMMUNICATIONS
THÈSE présentée par : Odette SANGUPAMBA MWILU
soutenue le : 03 AVRIL 2018
pour obtenir le grade de : Docteur du Conservatoire National des Arts et Métiers Discipline/ Spécialité : Informatique
De la business intelligence interne vers la business intelligence dans le cloud : Modèles et apports méthodologiques
THÈSE dirigée par : PR. Isabelle Wattiau DR. Nicolas Prat
RAPPORTEURS :
DR Fadila Bentayeb PR. Christine Legner
EXAMINATEURS : PR. Jacky Akoka PR. Olivier Teste
Professeur, Cnam-Paris Professeur-Associé HDR, ESSEC Business School
Professeur-Associé HDR, Université Lumière Lyon 2 Professeur, Université de Lausanne
Président de Jury, Professeur émérite, Cnam-Paris Professeur, IRIT
A la mémoire de mon père Armand SANGUPAMBA MUKANGU,
A la mémoire de ma mère Constantine MAHENGANU MAMONA,
A la mémoire du Cardinal Joseph Albert MALULA,
A la mémoire de Monseigneur Eugène MOKE,
Je dédie ce travail.
II
Remerciements
Il nous est un agréable devoir de rendre hommage à tous ceux qui nous ont apporté une
assistance durant notre formation et en particulier dans l'élaboration de ce travail.
Notre gratitude s'adresse avant tout au professeur Isabelle Wattiau et au professeur associé
Nicolas Prat qui n'ont aménagé aucun effort pour nous initier au métier de chercheur. C'est
grâce à leurs conseils et encouragements que nous avons pu rédiger cette thèse.
Nous remercions le professeur Christine Legner et le professeur associé Fadila Bentayeb,
rapporteurs, et leurs collègues Jacky Akoka et Olivier Teste membres du jury, pour leur
participation à l'évaluation de ce travail.
Puissent tous les membres de l'équipe ISID trouver ici l'expression de notre reconnaissance
pour leur encadrement et leurs encouragements. Nous pensons en particulier à nos amis, les
doctorants Quentin, Pierre Henry, Subhi, Anh et Noura.
Que tous nos frères et sœurs SANGUPAMBA, leurs conjoints ainsi que leurs enfants trouvent
ici l'expression de notre profonde gratitude pour leurs affection, soutien et encouragements
tout au long de notre formation.
A notre famille religieuse, la Congrégation des sœurs de Sainte Thérèse de l'Enfant Jésus de
Kinshasa, nous exprimons toute notre reconnaissance pour le soutien moral et spirituel.
Sans l'assistance financière du ministère du budget de la République Démocratique du Congo,
nous ne serions pas parvenue au bout de notre formation post-universitaire. C'est ici l'occasion
pour nous de rendre un hommage vibrant et d'exprimer toute notre gratitude à tous ses cadres
et agents.
Enfin, nos remerciements s'adressent à toute la famille MBUYI MUKADI et à tous nos amis
pour l'attention dont nous avons toujours été bénéficiaire.
III
Résumé
La BI et le cloud computing sont deux grands sujets de recherche en informatique et en
système d’information en particulier. Une recherche combinant ces deux concepts est d'un
intérêt double : D’une part, dans les entreprises, la BI devient de plus en plus une partie
importante du système d'information qui nécessite des investissements en termes de
performances de calcul et des volumes de données. D’autre part, le cloud computing offre
de nouvelles opportunités pour gérer les données à des fins d’analyse.
Etant donné les possibilités de cloud, la question de la migration de l'ensemble du système
d’information y compris la BI est d'un grand intérêt. En particulier, les chercheurs doivent
fournir aux professionnels des modèles et des méthodes qui puissent les aider à migrer vers le
cloud.
Que faire pour que la BI puisse fournir aux managers un service de mise à disposition de
données d’analyse au travers du cloud ? La question de recherche est : Comment aider les
organisations à migrer leur BI vers le cloud ?
Dans cette thèse, nous répondons à cette question en utilisant l'approche science de
conception (design science). Nous mettons en place une aide à la décision de la migration de
la BI vers le cloud qui s'appuie sur les taxonomies. Nous proposons un modèle de guidage
opérationnel qui est instancié par une taxonomie de la BI dans le cloud et dont découlent les
règles pour la migration de la BI vers le cloud.
Mots clés : business intelligence, cloud computing, science de conception, taxonomies,
guidage opérationnel, artefacts.
IV
Résumé en anglais
BI and cloud computing are two major areas of computer science research and in particular in
information system. A research combining these two concepts has a double interest : On the
one hand, in business, the BI becomes increasingly an important part of the information
system which requires investment in terms of computing performance and data volumes. On
the other hand, cloud computing offers new opportunities to manage data for analysis.
Given the possibilities of cloud, migration question of the information system including BI is
of great interest. In particular, researchers must provide models and methods to help
professional in BI migration to the cloud.
The research question is : how to migrate BI to the cloud?
In this thesis, we address this issue using design science research approach. We implement a
decision-making help for BI migration to the cloud based on taxonomies. We provide an
operational guidance model that is instantiated by a BI taxonomy in the cloud and from that
rules for BI migration to the cloud are arised.
Keywords : business intelligence, cloud computing, design science, taxonomies, operational
guidance, artifacts.
V
TABLE DES MATIERES
RESUME .......................................................................................................................................................... III
RESUME EN ANGLAIS ...................................................................................................................................... IV
TABLE DES MATIERES ....................................................................................................................................... V
LISTE DES FIGURES ........................................................................................................................................... X
LISTE DES TABLEAUX ....................................................................................................................................... XI
LISTE DES ANNEXES ........................................................................................................................................ XII
CHAPITRE I : INTRODUCTION ............................................................................................................................ 1
1.1.
1.2.
Publicité
1.3.
1.4.
1.5.
CONTEXTE ............................................................................................................................................... 1
OBJET DE LA RECHERCHE ............................................................................................................................. 2
APPROCHE ............................................................................................................................................... 3
APERÇU DE LA SOLUTION ............................................................................................................................ 4
MODELE DES CONTRIBUTIONS ET PLAN DE LA THESE ........................................................................................ 8
CHAPITRE 2 : BUSINESS INTELLIGENCE DANS LE CLOUD : ETAT DE L'ART ....................................................... 12
2.1.
2.2.
2.3.
INTRODUCTION ....................................................................................................................................... 12
TYPOLOGIE DES ARTEFACTS EN SCIENCE DE CONCEPTION ................................................................................. 12
REVUE SYSTEMATIQUE DE LA LITTERATURE SELON KITCHENHAM ....................................................................... 15
2.3.1. Objectifs de la revue systématique de la littérature ...................................................................... 15
2.3.2.
Importance de la revue systématique ........................................................................................... 15
2.3.3.
Propriétés des revues systématiques ............................................................................................ 16
2.3.4.
Planification de la revue systématique .......................................................................................... 16
2.3.4.1. 2.3.4.2.
Identification de la nécessité de la revue systématique ...................................................................... 16 Protocole de revue ............................................................................................................................. 17
2.3.5.
Conduite de la revue systématique ............................................................................................... 17
2.3.5.1. 2.3.5.2.
2.3.5.3. 2.3.5.4. 2.3.5.5.
Identification de la recherche .............................................................................................................. 18 Sélection des études ............................................................................................................................ 18
Evaluation de la qualité des études ..................................................................................................... 18 Extraction des données ....................................................................................................................... 18 Synthèse des données ......................................................................................................................... 18
2.4.
APPLICATION DU PROCESSUS DE REVUE SYSTEMATIQUE SELON KITCHENHAM A NOTRE CAS .................................... 18
2.4.1. Objectifs de la revue systématique de la littérature de la BI dans le cloud ................................... 19
2.4.2.
Importance de la revue systématique pour notre travail .............................................................. 19
2.4.3.
Propriétés de la revue systématique de la littérature sur la BI dans le cloud ................................ 19
2.4.4.
Planning de la revue systématique ................................................................................................ 20
2.4.4.1.
Nécessité d'un examen systématique ................................................................................................. 20
VI
2.4.4.2.
Protocole de revue de la littérature de la BI dans le cloud ................................................................. 20
2.4.5.
Conduite de la revue systématique ............................................................................................... 22
2.4.5.1.
2.4.5.2. 2.4.5.3. 2.4.5.4.
Identification de la recherche .............................................................................................................. 22
Sélection des études ............................................................................................................................ 24 Evaluation de la qualité des études ..................................................................................................... 26 Extraction des données ...................................................................................................................... 26
2.5.
RESULTAT DE L'ETAT DE L'ART .................................................................................................................... 27
2.5.1. Business intelligence ...................................................................................................................... 27
2.5.1.1. 2.5.1.2.
Une architecture de la BI ..................................................................................................................... 28 Analyse des Big data ............................................................................................................................ 33
2.5.2.
Cloud computing ........................................................................................................................... 36
2.5.2.1. 2.5.2.2.
2.5.2.3.
L'architecture de cloud ........................................................................................................................ 37 Les types de cloud ............................................................................................................................... 38
Cloud computing mobile ..................................................................................................................... 38
2.5.3. BI dans le cloud .............................................................................................................................. 39
2.5.3.1. 2.5.3.2. 2.5.3.3.
La collecte et la consolidation des données ........................................................................................ 51 La modélisation et le stockage des données ....................................................................................... 52 L'analytique ......................................................................................................................................... 54
OPPORTUNITES ET QUESTION DE RECHERCHE ................................................................................................ 56
CONCLUSION .......................................................................................................................................... 60
2.6.
2.7.
CHAPITRE 3 : MODELE DE TAXONOMIE, OPERATEURS ET REGLES .................................................................. 61
3.1.
3.2.
3.3.
3.4.
INTRODUCTION ....................................................................................................................................... 61
MODELE D’UNE TAXONOMIE A DIMENSIONS HIERARCHIQUES ........................................................................... 62
DEFINITION FORMELLE D'UNE TAXONOMIE ................................................................................................... 65
LES OPERATEURS ALGEBRIQUES .................................................................................................................. 66
3.4.1.
L’opérateur de création de nouveaux éléments de la taxonomie ................................................. 68
3.4.2.
Les opérateurs de transformation des éléments de la taxonomie ............................................... 69
3.4.2.1. 3.4.2.2.
3.4.2.3. 3.4.2.4.
La promotion ....................................................................................................................................... 70 La rétrogradation ................................................................................................................................. 70
La scission ............................................................................................................................................ 71 La fusion .............................................................................................................................................. 72
DU MODELE DE TAXONOMIE AU MODELE DE GUIDAGE OPERATIONNEL ............................................................... 73
SYNTAXE EBNF DE MODELE DE GUIDAGE OPERATIONNEL ............................................................................... 78
COHERENCE, MINIMALITE ET EXHAUSTIVITE DES REGLES DE GUIDAGE OPERATIONNEL ............................................ 79
3.5.
3.6.
3.7.
3.7.1.
Cohérence ...................................................................................................................................... 80
3.7.2. Minimalité ..................................................................................................................................... 80
3.7.3.
Exhaustivité ................................................................................................................................... 81
3.8.
CONCLUSION .......................................................................................................................................... 81
VII
CHAPITRE 4 : METHODOLOGIE DE DEVELOPPEMENT DE TAXONOMIES POUR LES TECHNOLOGIES COMPLEXES
Publicité
EMERGENTES ................................................................................................................................................. 83
4.1.
4.2.
INTRODUCTION ....................................................................................................................................... 83
METHODOLOGIE DE DEVELOPPEMENT DE TAXONOMIES DE NICKERSON, VARSHNEY ET MUNTERMANN ................... 83
4.2.1.
Présentation de la méthodologie .................................................................................................. 84
4.2.1.1.
4.2.1.2. 4.2.1.3. 4.2.1.4.
Déterminer une méta-caractéristique ................................................................................................. 86
Déterminer les conditions de fin ......................................................................................................... 86 Choisir une approche et l’appliquer .................................................................................................... 87 Arrêter le processus ............................................................................................................................ 87
4.2.2. Difficultés d'application aux technologies complexes émergentes ............................................... 88
4.3.
4.4.
ADAPTATION DE LA METHODOLOGIE ........................................................................................................... 89
PRESENTATION DE NOTRE METHODOLOGIE ................................................................................................... 89
4.4.1. Déterminer le sujet de la recherche ............................................................................................... 92
4.4.2. Déterminer l’objectif de la taxonomie ........................................................................................... 93
4.4.3.
Identifier de la recherche ............................................................................................................... 93
4.4.4.
Sélectionner des études ................................................................................................................. 95
4.4.5.
Examiner les sources ..................................................................................................................... 97
4.4.6.
Structurer la taxonomie ................................................................................................................. 97
4.4.7. Vérifier si la source examinée est la dernière de l'échantillon ....................................................... 97
4.4.8. Vérifier la convergence .................................................................................................................. 98
4.4.9. Valider la taxonomie .................................................................................................................... 98
4.5.
CONCLUSION .......................................................................................................................................... 99
CHAPITRE 5 : DEVELOPPEMENT D’UNE TAXONOMIE DE LA BUSINESS INTELLIGENCE DANS LE CLOUD ......... 101
5.1.
5.2.
INTRODUCTION ..................................................................................................................................... 101
APPLICATION DE LA METHODOLOGIE PROPOSEE ........................................................................................... 101
5.2.1.
Sujet de la recherche ................................................................................................................... 101
5.2.2. Objectif de la taxonomie ............................................................................................................. 102
5.2.3.
Identification de la recherche ...................................................................................................... 102
5.2.4.
Sélection des sources ................................................................................................................... 102
5.3.5.
Examen des sources..................................................................................................................... 104
5.3.5.1. 5.3.5.2.
Taxonomie de contexte ..................................................................................................................... 105 Taxonomie de décision ...................................................................................................................... 109
5.3.6.
Structuration de la taxonomie ..................................................................................................... 114
5.3.7. Dernière source ........................................................................................................................... 115
5.3.8.
Convergence ................................................................................................................................ 115
5.3.9. Validation de la taxonomie ......................................................................................................... 116
5.3.9.1. 5.3.9.2.
Sources et critères de sélection ......................................................................................................... 117 Examen des sources .......................................................................................................................... 118
VIII
5.4.
TAXONOMIES RESULTANTES .................................................................................................................... 122
5.4.1.
Taxonomie de contexte ............................................................................................................... 123
5.4.1.1. 5.4.1.2. 5.4.1.3.
5.4.1.4. 5.4.1.5. 5.4.1.6.
Exigences de sécurité ....................................................................................................................... 124 Ressources financières ...................................................................................................................... 124 Objectifs ............................................................................................................................................ 125
Secteur d'activité ............................................................................................................................... 125 Taille de l'entreprise .......................................................................................................................... 125 Ressources humaines ........................................................................................................................ 126
5.4.2.
Taxonomie de décision ................................................................................................................ 127
5.4.2.1. 5.4.2.2.
5.4.2.3. 5.4.2.4. 5.4.2.5.
5.4.2.6.
Niveau de migration .......................................................................................................................... 128 Couches de cloud .............................................................................................................................. 128
Contrat .............................................................................................................................................. 129 Voie de transmission des services ..................................................................................................... 129 Types de cloud ................................................................................................................................... 130
Supports des applications BI.............................................................................................................. 130
5.5.
CONCLUSION ........................................................................................................................................ 130
CHAPITRE 6: AIDE A LA DECISION DE MIGRATION DE LA BUSINESS INTELLIGENGE VERS LE CLOUD .............. 132
6.1.
6.2.
INTRODUCTION ..................................................................................................................................... 132
LES REGLES .......................................................................................................................................... 132
6.2.1.
Les règles proposées par la littérature ........................................................................................ 134
6.2.2.
Les règles déduites de la littérature ............................................................................................ 137
6.2.3.
Les règles d'association ............................................................................................................... 139
6.3.
COHERENCE, MINIMALITE ET EXHAUSTIVITE DE LA BASE DE REGLES .................................................................. 143
6.3.1.
Cohérence .................................................................................................................................... 143
6.3.2. Minimalité ................................................................................................................................... 145
6.3.3.
Exhaustivité ................................................................................................................................. 147
6.4.
CONCLUSION ........................................................................................................................................ 147
CHAPITRE 7 : IMPLEMENTATION ET VALIDATION ......................................................................................... 149
7.1.
7.2.
7.3.
INTRODUCTION ..................................................................................................................................... 149
ARCHITECTURE DE JESS ......................................................................................................................... 149
Publicité
ARCHITECTURE DE L'OUTIL DE GUIDAGE OPERATIONNEL ................................................................................ 150
7.3.1.
Les taxonomies ............................................................................................................................ 151
7.3.2.
Le système expert ........................................................................................................................ 152
7.3.2.1. 7.3.2.2. 7.3.2.3.
Mémoire de travail ............................................................................................................................ 152 Base de règles .................................................................................................................................... 155 Moteur d'inférence ........................................................................................................................... 157
7.3.3.
L'interface .................................................................................................................................... 158
7.4.
DIAGRAMME DE CAS D'UTILISATION .......................................................................................................... 161
IX
7.5.
VALIDATION DE L'APPROCHE .................................................................................................................... 162
7.5.1.
Scénario illustratif ....................................................................................................................... 162
7.5.1.1. 7.5.1.2.
Enoncé ............................................................................................................................................... 162 Résolution.......................................................................................................................................... 163
7.5.2.
Cohérence et exhaustivité de la base de règles ........................................................................... 165
7.6.
CONCLUSION ........................................................................................................................................ 166
CHAPITRE 8 : CONCLUSION ET PERSPECTIVES ............................................................................................... 168
PUBLICATIONS ............................................................................................................................................. 171
BIBLIOGRAPHIE ............................................................................................................................................ 172
X
LISTE DES FIGURES
FIGURE 1: MODELE DE LA SOLUTION ................................................................................................................................ 8
FIGURE 2 : ARCHITECTURE DE LA BI (TRADUIT ET ADAPTE DE PHILLIPS-WREN ET AL. (2015)) ................................................... 29
FIGURE 3 : FONCTIONNEMENT DE MAPREDUCE (2017) .................................................................................................... 35
FIGURE 4 : CADRE DE LA MIGRATION DE LA BI VERS LE CLOUD (TRADUIT ET ADAPTE DE MURIITHI ET KOTZE (2013)) ..................... 45
FIGURE 5 : CADRE DES SERVICES DONT LA BI BENEFICIE DANS LE CLOUD (BAARS AND KEMPER 2010) ......................................... 46
FIGURE 6 : MODELE DE TAXONOMIE A DIMENSIONS HIERARCHIQUES .................................................................................... 64
FIGURE 7 : MODELE DE GUIDAGE OPERATIONNEL ............................................................................................................. 76
FIGURE 8: METHODOLOGIE DE DEVELOPPEMENT DE TAXONOMIES DE NICKERSON, VARSHNEY ET MUNTERMANN (2013) ............. 85
FIGURE 9: NOTRE METHODOLOGIE DE DEVELOPPEMENT DE TAXONOMIES ............................................................................. 92
FIGURE 10 : EXAMEN DES SOURCES DE TYPE 1 : NOMBRE D’OPERATIONS ............................................................................ 115
FIGURE 11 : TAXONOMIE DE CONTEXTE ........................................................................................................................ 123
FIGURE 12: TAXONOMIE DE DECISION .......................................................................................................................... 127
FIGURE 13 : INTERFACE RATTLE .................................................................................................................................. 140
FIGURE 14 : EXTRAIT DU FICHIER EXCEL ........................................................................................................................ 141
FIGURE 15 : ARCHITECTURE DE JESS ADAPTE ET TRADUIT DE FRIEDMAN-HILL (2003)........................................................... 150
FIGURE 16 : ARCHITECTURE DE L'OUTIL DE GUIDAGE OPERATIONNEL .................................................................................. 151
FIGURE 17 : OUTIL DE GUIDAGE OPERATIONNEL : INTERFACE UTILISATEUR ........................................................................... 160
FIGURE 18: DIAGRAMME DE CAS D'UTILISATION DE L'OUTIL DE GUIDAGE OPERATIONNEL ....................................................... 161
FIGURE 19: DECISION DE MIGRATION VERS LE CLOUD DE LA CII ......................................................................................... 165
XI
LISTE DES TABLEAUX
TABLEAU 1: TYPOLOGIE DES ARTEFACTS EN SCIENCE DE CONCEPTION (SANGUPAMBA MWILU, PRAT AND COMYN-WATTIAU 2014) 14
TABLEAU 2 : EXTRAIT DU CADRE DE REFERENCE DE LA BI DANS LE CLOUD .............................................................................. 42
TABLEAU 3 : SYNTHESE DES OPPORTUNITES DE RECHERCHE ................................................................................................. 58
TABLEAU 4 : TAXONOMIE DE CONTEXTE : ITERATIONS DES SOURCES DE TYPE 1 ..................................................................... 108
TABLEAU 5 : TAXONOMIE DE DECISION : ITERATIONS DES SOURCES DE TYPE 1 ...................................................................... 114
XII
LISTE DES ANNEXES
I. CLOUD BI FRAMEWORK ................................................................................................................................... 188
II. EXAMEN DES SOURCES DE TYPE 2 ET TYPE 3 .................................................................................................. 192
III. LES REGLES ..................................................................................................................................................... 201
CHAPITRE I : INTRODUCTION
1.1. Contexte
Le système d'information (SI) est "un ensemble organisé de ressources : matériel,
logiciel, personnel, données, procédures…permettant d’acquérir, de traiter, de stocker des
informations (sous forme de données, textes, images, sons…) dans et entre des organisations"
(Reix 2000). Le SI assure donc quatre fonctions au sein d'une organisation : acquérir, traiter,
stocker et communiquer les informations. Pour accomplir ces fonctions, le SI a besoin de
supports tels que les technologies de l'information.
Il incombe aux chercheurs en SI de promouvoir les connaissances qui permettent
l’application des technologies de l’information dans les organisations. Les chercheurs en SI
ont pour mission de développer et communiquer des connaissances concernant la gestion des
technologies de l'information et leur utilisation à des fins managériales et organisationnelles.
La recherche en SI est à la fois une discipline organisationnelle et une discipline
technique qui se consacre à l'analyse, à la construction, au déploiement, à la gestion et à
l'évaluation des artefacts du système d'information (Hevner et al. 2004). Elle est une
discipline organisationnelle car elle analyse et évalue les besoins des entreprises par rapport à
leurs processus opérationnels. Elle est une discipline technique car elle utilise les
technologies existantes pour combler les besoins des entreprises.
En outre, le domaine des SI suscite plusieurs thèmes de recherche en rapport avec les
technologies de l'information. Un des thèmes d'actualité (aussi bien pour les chercheurs que
pour les praticiens) est la transformation numérique (des SI). Celle-ci vise notamment à
répondre aux besoins d’évolution des SI des organisations. Elle s’inscrit dans le défi de la
révolution numérique et de son impact sur les organisations.
Cette transformation numérique (des SI) s'accompagne de quelques termes phares tels
que le big data, le cloud computing, la business intelligence (BI), l'analytique, la mobilité, etc.
2
Elle implique un changement de paradigme au sein des organisations. Ces dernières font de
plus en plus le choix de l’externalisation, notamment l’adoption de solutions cloud.
En outre, la transformation numérique (des SI) favorise la combinaison de certains
domaines tels que la business intelligence et le cloud, le big data et l’analytique.
Notre thèse dont le sujet est "de la BI interne à la BI dans le cloud : modèles et apports
méthodologiques" se place dans le cadre de la recherche en système d'information et
précisément dans l’optique de ce thème d'actualité qu’est la transformation numérique.
La BI est un terme général. Elle comprend les applications, l'infrastructure, les outils et
les meilleures pratiques qui permettent l'accès à l'information en vue de son analyse pour
améliorer et optimiser les décisions (Gartner IT Glossary).
Le cloud computing, quant à lui, est un modèle technologique qui permet un accès, via
un réseau de télécommunications, à la demande et en libre-service, à des ressources
informatiques partagées configurables (exemple : réseaux, serveurs, stockage, applications et
services) qui peuvent être rapidement approvisionnées et diffusées avec un effort mi