Pr H.HAFFAF

Pr H.HAFFAF

Université d’Oran 1

Département InformatiqueFevrier 2012

1

Laboratoire de recherche en Informatique industrielle et en Réseaux

Approche

• Modélisation systémique,

Cycles de conception et de réalisation de systèmes,

Interfaces hommes-systèmes,

Maîtrise du risque et processus qualité ;

• Gestion de projets :

Gestion opérationnelle de projets,

Organisation d’entreprise,

Stratégies d’innovation.

Processus ingénierie des systèmes (exp Syst de transport, S.I, Smart,

SYSMl: la construction des grands systèmes, H.HAFFAF 2

Penser Système

Finalité du système (expression de besoin) La finalité d'un système répond à la question «Pourquoi le système doit exister ?». C’est le sens, la raison d’être du système.

Mission (expression de besoin) La mission répond à la question «Que fait le système ?» : c’est la fonction de plus haut niveau assurée par le système et perceptible par son utilisateur principal au travers des actions et réactions du système générées à partir des sollicitations exercées sur les entrées.


Penser système (2)


Scénarios d’emplois (expression de besoin) Les scénarios d’emplois permettent de répondre à la question «Comment le système assure-t-il sa mission ?» et d'appréhender son fonctionnement et les interactions avec l'extérieur et de définir ainsi les fonctions et le domaine de fonctionnement du système. Les scénarios d’emplois détaillent la mission en considérant les différents profils et contextes d’utilisation et de maintien en condition opérationnelle. Contexte (expression de besoin) Le contexte environnemental impose des conditions - environnement d’emploi et ressources disponibles -contraignant le choix de la définition et des technologies employées « Dans quel environnement le système assure-t-il sa mission ? ».

Penser système (3)Parties prenantes du système (expression de besoin) Une partie prenante est une entité concernée par le système, sa conception, son utilisation, ses impacts sur un contexte donné et de ce fait la partie prenante est susceptible d’émettre des attentes ou des contraintes sur le système. Différentes parties prenantes sont impliquées tout au long du cycle de vie du système, ayant de ce fait différents points de vue sur le système Qui va utiliser le système ? Qui doit connaître le système ? Objectifs (expression de besoin) À partir de la finalité et de la mission, les objectifs caractérisent le besoin qualitativement et quantitativement, par des données mesurables : Quelles performances ? À quel coût ? Pour quelle durée de vie ? Pour quelles parties prenantes ? Architecture (solution) L'architecture est l'organisation fondamentale d'un système représenté d'une part, par ses constituants, leurs interrelations, leurs relations avec l'environnement et d'autre part par les principes guidant sa


ETAT Structure Comportement

Vision opérationnelle

Pourquoi GraphiquesRelationnel

RéseauxDFD

Vision fonctionnelle Quoi Décompositions Evolution Self organisation

Vision organique comment Classes DiagrammesTransition de phase

Cycle de vie du système:Conception

RéalisationIntégration

Validation (tests)Qualifications

Production/ exploitation Retrait /

démentélement


http://www.sebokwiki.org

Specification AnalysisDesignVerificationValidationHardware Software Data Personnel Procedures Déploiement

Que peut-on exprimer dans SysMl ?


Problématique

• Analyser un système multi-physiques (multi-ports): analyse structurelle et fonctionnelle

• Dans la chaîne d’information, il est possible de faire figurer les fonctions « acquérir », « coder », « traiter » et « communiquer ».

• Dans la chaîne d’énergie, il est possible de faire apparaître les fonctions « stocker », « alimenter », « moduler », « convertir », « transmettre » et « agir »

• Vérifier la validité du systèmes par rapport au cahier des charges (méthodes pour évaluer les écarts: simulé, mesuré, réel)

• file:///D:/Copie_22_12_2018/Hafid_portable/Pedagogie/cours/COURS_Ingenierie_SYST/BONDGRAPHS%20FOR%20INFORMATION%20SYSTEMS_%20International%20Journal%20of%20General%20Systems_%20Vol%2030,%20No%204.html I.F=2,97



Types de modèles dans SYSML

• Modélisation des entités du système

• Modélisation des exigences

• Modélisation d’architecture

• Modélisation dynamique

• Modélisation transverse

• Vue Organisation: ressources,

R.H, planning, Optimisation

Interconnectivité et interdépendence


Graphes, Hypergraphes, ..


Modèles des exigences Introduire les exigences dans le modèle

Associer les exigences aux tests • Exigences fonctionnelles et non

fonctionnelles • Raffinement (+ de précisions)• Dérivation (relier Syst au sousSyst) choix d’architecture

• Relations Exigence • Vers element comporte: refine• Vers Architecture : Satisfay• Vers cas de test: Verify

Exemples

• Gestion heure Réveil auto

• Gestion volume et gestion station Gestion radio

Contraintes blockExpNewton Law:Force := mass * accel (units)ParametersForce : F {unit: (N)Newton },………..


Une cure pour la complexité

• Contexte

• Utilisation

• Réalisation

(définition des modèles structurels

et comportementaux)

• Execution (utiliser les modèles pour détecter

les erreurs): intégration des tests unitaires,

vérification, garantie (assurance qualité )…



SysML comme une généralisation d’UML



Géneralisation /Héritage


Décomposition fonctionnelleDFD; SADT; Analyse fonctionnelle Spécification fonctionnelleGraphe fonctionnelleProgrammation fonctionnelleService system (exp: reservation on line via un smartphone)


Inconvenients: pas d’exigences, pas de contexte

Relations (liens)Plusieurs types (comparer hypergraphe)HéritageAggrégation, Notion de rôle Composition avec option de partage (Ex: Ressource)


Une exigence

• Les attributs d’une exigence :

• – Identifiant : référence gérée

• – Nom : texte court résumant l’exigence

• – Description : texte court, précis, non sujet à interprétation

• – Valeur : caractéristique mesurable

• – Référence amont : lien entre exigence dérivée et exigence d’origine

• – Partie prenante (origine) : personne ou service qui a émis l’exigence

• – Produit concerné : objet auquel s’applique l’exigence

• – Catégorie (tri) : fonctionnelle/opérationnelle/performance/…

• – Priorité ou criticité (arbitrage) : faible…..forte

• – Flexibilité (négociabilité) : faible…..forte

• – Type de vérification : test/observation/essais/…

• – Statut (maturité) : origine/analysée/vérifiée/approuvée/agrée


Chap.2/21 SYSMl: la construction des grands systèmes, H.HAFFAF

Catégories de problèmes

To providewater

To control pressure

To provide athermal power

To storeThermofluidicic energy

To produce steamTo evacuate steam

V3

TO PROVIDE STEAM

BoilerFuel Source BurnerV4 PC3

T3 P3

To control Water level

To feel withwater

LC2 L3Pump+V2

Inlet waterSource Pws

To pumpwater

Pump

To store water

Tank

To control water level

V1 LC1 L1


CFC

Point de consigne = 0Donnée

d’entrée/point de

consigne

Valeur d’état du transmetteur

reçoit 3

Alarme: Température du moteur


Les ports de connexion


PCS7 de Siemens

OM2

a BG with different causal paths to achievethe OM objectives

……

OM1

… OMn

…

…

n1=A(ai, iIm).Rn1

Legend: A: function. ai : expresses the availability of BG elements of the destination OM. Rn1 : operator request

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OMi

…

nn+1

ii+1

Automate Hybride Hypergraphe


ARIIS (architecture of integrated information system)

• ARIS Design Platform donne la possibilité de modéliser

– Métier (Processus et organisation)– Fonctionnelle (fonctionnalités et services offerts par le SI et organisés dans un plan d’occupation des sols)– Applicative (architecture logique des systèmes et de leurs échanges)– Technique (infrastructures techniques et réseaux, déploiement physique)

- Evenementielle– Données (informations métiers, objets métiers de données du SI, modèles conceptuels de bases de données et de structures d’échanges)


Démarche intégrée et collaborative de conception des S.I


Règle générale pour les ports de connexion

• Les ports définissent les points d’interaction offerts (provided) et requis (required) entre les blocs. Un bloc peut avoir plusieurs ports qui spécifient des points d’interaction différents

• Une association (aggrégation, composition, ..) relie des blocs

• Un connecteur relie des parties

• Un lien relie des instances

• Les flow ports sont bien adaptés pour représenter des flux continus d’entités physiques, alors que les ports standards sont bien adaptés à l’invocation de services, typiquement entre composants logiciels


Relations entre use case

• Généralisation

• Spécialisation

• Extension

• Diagramme de séquence système

• Fragments combinés

• Loop, Opt, alt

• Contraintes temporelles sur

le diagramme de séquence




Ecouter la radio

Avoir l’heure

Etre réveillé à l’heure en musique

Utilisateur éveillé

Utilisateur

Utilisateur endormi


include

include

Extend

Use case 3

Condition :c1Extension point : ptx 1

Use case 2

Use case 2.1 Use case 2.2

Acteur humain

Acteur spécialisé


Logiciels dédiés et couplés


Solvers: ParMagic, Parasolver (Artisan Studio)SysMl maths tools(Mathematica, Matlab, ExcelSysMl M&S tools(Simulink, STK, OpenModelica)Sysml CAD /CAE tools(ECAD/AP210, NX, STEP, ABAQUSSpark – RHadoopMap reduceScala (OO +fonctionnelle)




Bond graph à mots du processus de génération de vapeur

a) Bâche d’eau avec capteurs (b) BG-LFT simplifié


De Sysml à SEBok; de SysMl à UML• Systems Engineering Body of Knowledge (SEBoK) norme IEEE42010An engineered system is an open system of technical or sociotechnical elements that exhibits emergent properties not exhibited by its individual elements

• Multi-disciplinaires systems, demarche de la conception jusqu’à la réalisation du projet

• Développement (cycle de vie) évolutif et incremental

• Concepts définis: stakeholder, requirement, function, scenario, system, subsystem, generic processes, Paterns, …

• Management, documentation, analyse de risque

• Model based metrics

• Process Qualité

• Integration des methods Descriptives et analytiques

• Modèles standards (dont SysMl- descriptive- et Modelica –analytique- Bond Graph –graphique)

• Autres modèles: OWL (ontologie du web), HLA (high level architecture), XML, BPM


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Réseaux de Neurones

Logique floue

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Applications• pour la classification d’espèces animales par espèce étant donnée

une analyse ADN.

• reconnaissance de motif ; par exemple pour la reconnaissance optique de caractères (OCR), et notamment par les banques pour vérifier le montant des chèques, par La Poste pour trier le courrier en fonction du code postal, ou bien encore pour le déplacement automatisé de robots mobiles autonomes.

• approximation d’une fonction inconnue.

• modélisation accélérée d’une fonction connue mais très complexe à calculer avec exactitude ; pour décoder les signaux de télédétection émis par les satellites et les transformer en données sur la surface de la mer.

• estimations boursières :

• Météorologie

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https://fr.wikipedia.org/wiki/Reconnaissance_de_motif

https://fr.wikipedia.org/wiki/Reconnaissance_optique_de_caract%C3%A8res

https://fr.wikipedia.org/wiki/La_Poste_(France)


Sebokwiki.org


Systems Principles of System Analysis• activité interactive

• évaluer les critères de selection

• system contexts et environnements.

• Key Performance Parameters (KPPs), systems safety, security, and affordability across

the entire life cycle

• Relevant social, political, or cultural compromise construction de solutions

alternatives.

• “system of assessment criteria”, limitation et dépendences entre critères

• objective and subjective criteria.

• Vérification et validation (par les users)

• Exemple: les voitures de luxe modernes contiennent des dizaines de microprocesseurs qui exécutent jusqu’à 100 millions de lignes de code afin de proposer entre 250 à 300 fonctions au conducteur et à ses passagers

• Exemple 2: produit tensorFlow de Google

• Projet Brain (Google)

• Projet FAIR (facebook) Complexité

Vehicules intelligents

• Computer

• Autonomous antenna

(GPS+ Wifi local + 4G global)

• Long-range camera

• Radars (30 to 250 m)

• Lidars (50 to 150 m) cartography 3D to 145°

• Sensors (ultrasonds, speed, ..)

• Correction path ESP

• Camera drivers

• Ecall GPS

• Specific OBU + protocols

Prototype:

Rinspeed Budii (BMW i3)Audi SQ5 by delphi (5400 km le

22 Mars 2015)

Modelling: Mobility Models• Spatio-temporel behavior of nodes: Individual / group models

• Random Walk

• Random Way Point (RWP)

• Manhatan (as FreeWay, using maps)

• FreeWay

• City Section Model

• Stop Sign Model

• Traffic Sign Model ……

Vehicular Network Infrastructure 47

Modelling: I.A.V node Model

Vehicular Network Infrastructure 48

Projets et formations• un référentiel développé à l’international par l’INCOSE1 (International

Council on Systems Engineering)

• projet BKCASE (The Body of Knowledge and Curriculum to Advance Systems Engineering).

• Les compétences sont aussi détaillées dans un référentiel issu des travaux de groupes de travail de l’AFIS (Association Française d’Ingénierie Système).

• L’ingénierie des connaissances

• Référentiel virtuel des données

OSLC (Open Services for Lifecycle Collaboration)


Et le cout ??• Le cout de correction des défaut augmente avec le process de développement

• Le volume de logiciel intégré aux appareils double environ tous les deux ans

• 66 % des composants logiciels dépassent leur budget initial

• 24 % des gros projets sont annulés en raison des retards sur le planning.

• L’echec n’est pas dû seulement à un manque d’ingénierie

• Choisir les bailleurs de fond au bon moment

• Plus value de l’innovation

• Du POC au déploiement, cout d’amortissement


Les problèmes de communication

• une définition floue des objectifs du système,

• des interprétations multiples des exigences système,

• des exigences incomplètes ou négligées,

• du temps perdu à rassembler les données manuellement à partir de plusieurs sources,

• des équipes travaillant avec des documents obsolètes,

• des responsabilités oubliées ou redondantes.

Pour assurer le suivi du changement

Exigences évolutives

Développer une plate-forme collaborative pour le projet


Design opérationnel

• 1. Design orienté fiabilité

• 2. Design orienté maintenabilité

• 3. Design orienté utilisabilité

• 4. Design orienté supportabilité

• 5. Design orienté productibilité et disposabilité

• 6. Design économique


Atakor Mount

ROAD Mapp

A.I

augmentation

System of

systems

Systems

IntegrationSysml Conference31- 2 Mars 2019Stanford

IEEE SMC 2019 — 2019 IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON SYSTEMS, MAN, AND CYBERNETICS

06 oct 2019 - 09 oct 2019 • Bari, ItalieIOT-SOS — INTERNET OF THINGS: SMART OBJECTS AND SERVICES

10 juin 2019 • Washington DC

Conclusion


• Changer le focus de vos observations

• Accepter les points de vue des différents partenaires

• Maitrise du processus de développement

• Les bonnes pratiques

Documents

Pr H.HAFFAF