LGI2P 1

10

èm

e C

ongrè

s In

tern

ati

onal de G

énie

Ind

ust

riel

CIG

I13

EIG

SI La

Roch

elle

, 1

2-1

4 juin

2013

EVALUATION ET TRAÇABILILÉ EN

INGENIERIE SYSTÈME

Pierre Couturier

Mambaye Lô

Vincent Chapurlat

LGI2P

ENS Mines d’Alès

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s In

tern

ati

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énie

Ind

ust

riel

CIG

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Roch

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, 1

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4 juin

2013

INTRODUCTION

Des besoins multiples et pouvant être antinomiques

Un contexte d’incertitude et évolutif Pas de vision partagée du processus

d’évaluation entre concepteurs Difficultés à estimer les

conséquences des choix de conception

Introduction 2

Evaluation

Synthèse

Analyse

Activités d’ingéniérie (Blanchard, 2011)

Quelques problématiques

de l’évaluation en conception interdisciplinaire (typiquement

de systèmes mécatroniques) :

10

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tern

ati

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énie

Ind

ust

riel

CIG

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, 1

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4 juin

2013

INTRODUCTION

Limites de l’étude Evaluation du système à faire et non du système

pour faire et autres systèmes contributeurs Evaluation de l’efficacité et non des coûts ni des

risques Evaluation des éléments d’architecture (pas des

exigences et de leurs éventuels conflits)

Introduction 3

Définition :

L’évaluation est un support à la décision. Chaque alternatives de solution de conception (ASC) est comparée aux autres et aux exigences des parties prenantes (Wood, Antonsson 1989)

10

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Ind

ust

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4 juin

2013

DÉMARCHE SUIVIE

Choix d’un cadre de conception : l’ingénierie système En amont des ingénieries métiers mais intégrant les

exigences métiers Proposition d’un modèle des données de l’évaluation

en IS Relations entre données de l’évaluation et entités de l’IS

Formalisation des relations de traçabilité Détection et correction d’ inconsistances dans des

relations du modèles de données précédent. Identification des impacts potentiels des ASCs sur

l’efficacité globale du système à faire Estimation de degré de satisfaction des ASCs,

comparaison et classement des ASCs

Introduction 4

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s In

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Ind

ust

riel

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, 1

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CADRE DE CONCEPTION : IS

IS basée sur des standards (ISO 15288, ANSI/EIA 632, IEEE 1220, SEBok)

Concepts génériques Approche MBSE Prescriptif mais ouvert

IS conduite en strates 5Processus techniques et support

(SeBoK 2012)

System Analysis

System verification

System validation

Relations entre entités d’ISextrait de (Core Vitech 2011)

built from

built from

Item / Component/Function

specifies

decomposed by

Component

F. Requirement

performs

Function

refined byNF requirement

based on

1..*

1

0..*

0..*

0..*

1..*

1..*

1..*

1..*

refined by

10

èm

e C

ongrè

s In

tern

ati

onal de G

énie

Ind

ust

riel

CIG

I13

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, 1

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4 juin

2013

CONDUITE DE L’IS PAR STRATES

+ Choix organiques reportés- Fonctions et exigences induites considérées tardivement

IS conduite en strates 6

- Risque de choix organiques trop précoces+ Fonctions et exigences induites considérés très tôt dans la conception+ Prise en compte des couplages multi-physiques au plus tôt+ Une strate forme une étude d’IS cohérente et de finesse de détails homogène

2

Spécif

icatio

n de

s

exig

ence

s

Conduite en profondeur

1

Analys

e de

s

beso

ins

3

Conce

ptio

n

fonc

tionn

elle

4

Conce

ptio

n

orga

niqu

e

Spécif

icatio

n de

s

exig

ence

s

Modèle ‘Strata’ (Long 2011, Vitech Corp.)

1 2 3 4

5 6 7 8

𝑛1

Conduite par strates

Conce

ptio

n

fonc

tionn

elle

Conce

ptio

n

orga

niqu

e

Analys

e de

s

beso

ins

10

èm

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ongrè

s In

tern

ati

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énie

Ind

ust

riel

CIG

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, 1

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4 juin

2013

MODÈLE ‘STRATA’*

IS conduite en strates 7

*(Long 2011)

Exigencesinitiales Analyse des

exigences

Architecture organique

Analyse des exigences

Architecture organique

Analyse desexigences

Architecture organique

Strate complétée

Strate complétée°°°°°°°

Strate 1

Strate 2

Strate n

Une strate est considérée complétée si : Les parties prenantes

s’accordent sur les critères d’acceptation de l’architecture produite

Les exigences fonctionnelles (feuilles) sont allouées aux composants de la strate considérée.

Les composants ont été spécifiés dans les limites des connaissances disponibles pour cette strate.

Les activités de vérification ont été menées sur cette strate

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Ind

ust

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, 1

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4 juin

2013

MÉTA-MODÈLE DES DONNÉES DE L’ÉVALUATION EN IS

LGI2P 8

Spécifications

techniquesModèlesdesASC

Considérations de conception :

DDP {iDDP,oDDP}

et DIP

Basede

donnéesEvaluati

on

Decision

Critère

Indicateurs techniques

TPM, MOP,MOE

Processusd’évaluati

on

10

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s In

tern

ati

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énie

Ind

ust

riel

CIG

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elle

, 1

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4 juin

2013

RELATIONS ENTRE DONNÉES, DÉTAIL

Méta-modèle des données d’évaluation 9

built from

Item / Component/Function

specifies

decomposed by

Component

F. Requirement

performs

Function

refined byNF requirement

based on

1..*

1

0..*

0..*

0..*

1..*

1..*

1..*

1..*

refined by

0..*

0,1

Criterion is expressed by

1..*

1..*

0,1

refined by

11..*

is precised by

10,1traces0..*

refined by

Technical indicator

Relations systématiquesCritère, TI, Exigences

10

èm

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ongrè

s In

tern

ati

onal de G

énie

Ind

ust

riel

CIG

I13

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Roch

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, 1

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4 juin

2013

RELATIONS ENTRE DONNÉES, DÉTAIL

Méta-modèle des données d’évaluation 10

0..*Criterion

expresses

built in

refines

decomposes

Component- Attributes (iDDP, oDDP)

F. Requirement

performs

Function

based on

Intérêt de la traçabilité des relations du méta-modèle

pour l’analyse d’impact

1..*

1..*

refinesprecises

Technical indicator

1

1is traced by

Item / Component/Function

NF requirement

specified by

refines

refines

NF requirement1..*

10

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tern

ati

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Ind

ust

riel

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, 1

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4 juin

2013

FORMALISATION DES RELATIONS DE TRAÇABILITÉ

Formalisation des relations de traçabilité 11

Un lien de traçabilité noté est une relation orientée entre deux artefacts. Il est associé à ne relation de traçabilité entre ces deux artefacts.

On note A deux ensembles d’artefacts et une relation partielle notée appelée relation de traçabilité définie sur AxA, non réflexive, non-symétrique et non-transitive, acyclique.

∀𝑇 ,( (𝑎 ,𝑏)∈(𝐴× 𝐴)𝑒𝑡 (𝑎 ,𝑏)∈𝑇 )=¿∃!𝜏 ∈Ξ ,𝑏=𝜏 (𝑎)

On définit la relation sur l’ensemble des liens de traçabilité entre artefacts de deux ensembles A et B par :

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Ind

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CIG

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FORMALISATION (MODÈLE STRATA)

Formalisation des relations de traçabilité 12

Les relations entre données du méta-modèles sont des relations de traçabilité auxquelles sont associés des liens de traçabilité :

nE nF nC

1nE 1nF 1nC

nofb_ n

toa _

1_nofb

1_ntoa

1,_

nnbyr 1,

_nnbyd

1,_

nnfromb

nbyr _ n

byd _ nfromb_

1_nbyr

1_nbyd

1_nfromb

strate n

strate n+1

Et plus généralement :

E: exigencesF : fonctionsC : composants

ne nf

1ne

nofb_

1_nofb

1,_

nnbyr

1,_

nnbyd

1nf

basis of

decomposed by

basis of

refined by

nbyd _

decomposed by

10

èm

e C

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s In

tern

ati

onal de G

énie

Ind

ust

riel

CIG

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, 1

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RISQUE D’INCONSISTANCE DES RELATIONS ENTRE STRATES

Consistance des relations de traçabilité 13

ne nf

1ne

strate n

strate n+1

decomposed by

basis of

refined by

1nf

? basis of ?

Cas

d’in

cons

ista

nce

ne nf

1ne

strate n

strate n+1 Même fonctions 1nf

basis of

decomposed by

basis of

refined by

Con

sist

ance

10

èm

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s In

tern

ati

onal de G

énie

Ind

ust

riel

CIG

I13

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, 1

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2013

CONSISTANCE ENTRE STRATES N ET N+1

Consistance des relations de traçabilité 14

nE nF nC

1nE 1nF 1nC

nofb_ n

toa _

1_nofb

1_ntoa

1,_

nnbyr 1,

_nnbyd

1,_

nnfrombstrate n

strate n+1

Si :

Alors les relations de traçabilité entre strates n et n+1 sont consistantes :

et

nE nF nC

1nE 1nF 1nC

nofb_ n

toa _

1_nofb 1

_ntoa

1,_

nnbyr

1,_

nnfromb

strate n

strate n+1

𝜏𝑑𝑏𝑦

𝑛 ,𝑛+1o𝜏 𝑏𝑜𝑓

𝑛 ≡𝜏𝑏𝑜𝑓

𝑛+1o𝜏𝑟 𝑖𝑛

𝑛 ,𝑛+1𝜏𝑏 𝑓𝑟𝑜𝑚

𝑛 ,𝑛+1o𝜏 𝑎𝑡𝑜𝑛 ≡𝜏𝑎𝑡𝑜

𝑛+1o𝜏𝑑𝑏𝑦

𝑛 ,𝑛+1

En particulier

Cas des exigences fonctionnelles :

10

èm

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s In

tern

ati

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Ind

ust

riel

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, 1

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2013

CONSISTANCE ENTRE STRATES N-1 ET N+1

Consistance des relations de traçabilité

Si les relations de traçabilité entre strates n-1 et n et entre strates n et n+1 sont consistantes alors elles le sont entre states n-1 et n+1.

nE nC

1nE 1nF 1nC1_nofb

1_ntoa

1,_

nnbyr

1,_

nnfromb

strate n

straten+1

1nE 1nF 1nC

1_nofb

11_

ntoa

nnbyr,1

_ nn

fromb,1

_

1,_

nnbyd

strate n-1

En particulier

nE nF nC

1nE 1nF 1nC1_nofb

1_ntoa

1,_

nnbyr

1,_

nnfromb

strate n

strate n+1

1nE 1nF

1_nofb

nnbyr,1

_ nn

byd,1

_

strate n-1 1nCnnfromb,1

_

1,_

nnbyd

1_ntoa

𝜏𝑏 𝑓𝑟𝑜𝑚

𝑛 ,𝑛+1o𝜏 𝑏𝑓𝑟𝑜𝑚

𝑛−1 ,𝑛o 𝜏𝑎𝑡𝑜

𝑛−1o𝜏𝑏𝑜𝑓

𝑛−1≡𝜏𝑎𝑡𝑜

𝑛+1o𝜏𝑏𝑜𝑓

𝑛+1o𝜏𝑟𝑏𝑦𝑛 ,𝑛+1o𝜏𝑟 𝑏𝑦

𝑛− 1,𝑛≡𝜏𝑎𝑡𝑜

𝑛+1o𝜏𝑑𝑖𝑛

𝑛 ,𝑛+1o𝜏𝑑 𝑖𝑛

𝑛− 1 ,𝑛o𝜏𝑏𝑜𝑓

𝑛− 1

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2013

DÉTECTION ET CORRECTION D’INCONSISTANCE

Consistance des relations de traçabilité 16

𝐼 𝜏𝑘 (𝑎 )=¿𝑞=0¿𝑘 𝐼𝜏 ⟨𝑞 ⟩ (𝑎)

𝐼 𝜏 ⟨𝑞 ⟩ (𝑎 )= {𝑏|𝑏=𝜏 ⟨𝑞 ⟩ (𝑎 )=𝜏 o𝜏 ⟨𝑞− 1⟩ (𝑎 )}

𝐼 𝜏 ,𝑇 (𝑎) 𝐼 𝜏 ⟨𝑘+1⟩ (𝑎 )= {∅ }si k tel que

𝐼 𝜏 ,𝐹 ¿ 𝐼 𝜏 ⟨𝑘 ⟩ (𝑎)alors

nE nF

1nE 1nF

nofb_

1_nofb

1, nnr

1,_

nnbyd

nbyd _

1nr

1_nbyd

strate n

strate n+1

1)2)

3)

4)

5)

6)

Pour tout e de En

1,_

nnbyr manquante ?

10

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tern

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Ind

ust

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2013

EXEMPLE D’APPLICATION

Illustration 17

Drive easiness

As if manual

Easy ass.disassembly

Time <5’

Cr: MobilityMOP: Outside drive

possibility

Tot weightOvercharge

<25kg

Cr: ClimbingTPM: 10%

slope120kg

Tot width<65cm

Passing obstacle

10cm step on flat floor

Speed6km/h on 2% slope

Autonomy Nb km 5%

slope

RobustnessMTBF>6months

Cr: User FriendlinessMOP: Just an assistance

ModularityPlug&play

Manual usage

Manual

Cr: EmployabilityMOE: Roundsman job

gear on motor

(1)

rack and pinion

(2)

mixed (3)

1 motor (1)

3 motors (2)

>3 motors

(3)

battery location

(1)

package on chair

(2)

high (1)

some flexibiity

(2)

on board (1)

on wheel (2)

smart control

(1)

reflex control

(2)

no tuning possibilty

(1)

tuning posibility

(2)

no feedback

(1)

feedback to user

(2)

iDDPs

iDDP1Reduction type

iDDP2Motors

iDDP3Battery location

iDDP4Wheel structure

rigidity

iDDP5Electronics board

location

iDDP6Control type

iDDP7Setting

iDDP8Feedback to user

oDDP1 oDDP2 oDDP3 oDDP4 oDDP5 oDDP6 oDDP7 (1) (2)(3) (1) (2)(3) (1)(2)1)

(2) (1) (2)(1)(2) (1) (2)(1)(2)

iDDP4

iDDP5

iDDP6

iDDP7

iDDP8

MOP Mobility

iDDP1

iDDP2

iDDP3

CritèreIT /oDDP

CritèreIT

CritèreIT

10

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2013

CONCLUSION Pour une vision partagée du processus

d’évaluation entre concepteurs IS comme cadre de conception, Modèle des données de l’évaluation en IS Relations systématiques Critères-IT-Exigences

Pour aider à estimer les conséquences des choix de conception Conduite en strates plus adaptée à la conception mécatronique Traçabilité des relations entre attributs des composants (iDDPs,

oDDPs) et critères d’évaluation Identification des impacts potentiels reposant sur cette

traçabilité

Perspectives Validation des proposition sur d’autres exemples mécatroniques Evaluation qualitative ou quantitative (multi-critères) en cours Génération de plans d’actions correctrices

LGI2P 18