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mercredi, 28 novembre 2018 07:09

Modélisation de systèmes complexes avec SysML (OMG) : accompagnement et mise en place d'une démarche adaptée au contexte

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La démarche de modélisation pour l'ingénierie système (Model-Based Systems Engineering ou MBSE) s'adresse à la conception de systèmes complexes :

  • composés de systèmes de natures différentes (logiciel embarqué, automate, composants ou équipements mécaniques, capteurs...) réalisés par des équipes hétérogènes (développeurs, automaticiens, mécaniciens);
  • soumis à des règles ou normes ISO de sécurité, sûreté (domaine médical, automobile, etc.).

La conception et réalisation des composants du système sont souvent liées ; par exemple la conception matérielle identifie les interfaces à intégrer dans la conception du logiciel embarqué. La communication et le partage d'informations entre les équipes en charge de ces domaines respectifs est essentielle pour éviter des défaillances en phase de qualification ou de mise en production. Le dysfonctionnement d'un système peut fortement impacter les aspects économiques, fonctionnels voire de sûreté du projet.

C'est pourquoi la simulation de modèles est souvent nécessaire en ingénierie système pour valider le comportement d’un système étudié. Comme le précise l’AFIS (Association Française de l’Ingénierie Système) : la simulation est utile pour étudier en phase de conception le comportement d’un futur système, ou en analyse et validation fonctionnelle.

La mise en place d'un référentiel commun doit faciliter les échanges entre les acteurs du projet, et proposer des évolutions sur le mode de travail au quotidien pour être plus efficace (par exemple remplacer l'échange d'informations via des échanges email, fichiers Excel ou discussions ponctuelles).

Ce processus s'appuie sur les trois piliers du MBSE :

pilier mbse modélisation systeme sysml

  • Le langage de modélisation avec SysML, une notation standard maintenue par l'Object Management Group (OMG). 
    • L'utilisation d'un standard est essentielle pour lever toute ambiguïté sur son contenu et sa représentation.
    • SysML s'appuie sur le langage UML (Unified Modeling Language) pour concevoir et représenter un système selon ses contraintes (requirements), sa structure, et son comportement au travers des diagrammes SysML. Le vocabulaire employé par SysML a été adapté au domaine de l'industrie et des systèmes complexes, par exemple la notion de classes a été remplacée par des blocs.
    • La formation des équipes au langage est essentielle pour comprendre les sémantiques et représentation du langage au travers des 9 diagrammes proposés :

diagrammes SysML

  • L'outil de modélisation
    • Les modèles doivent être réalisés à l'aide d'un outil adapté et efficace.
    • Cet outil doit intégrer une base de données avec les éléments et vues du système pour fournir des fonctions efficaces de navigation et de gestion de liens d'allocation entre éléments (ex : identifier un bloc relié à un autre, son utilisation dans un bloc via les parties, consulter les diagrammes qui l'utilisent, etc.). Il doit pouvoir être utilisé en mode collaboratif afin de permettre à chacun de consulter et mettre à jour les modèles au travers de son modeleur SysML (application Windows Enterprise Architect) ou d'un navigateur web (Prolaborate).
    • L'outil doit pouvoir s'interfacer avec les autres outils du projet, par exemple un PLM (Product Lifecycle Management), une solution de gestion d'exigences (IBM DOORS), un outil de simulation (Matlab simulink, OpenModelica).
    • De nouvelles fonctions doivent pouvoir être réalisées pour répondre aux besoins des utilisateurs via son API. Enterprise Architect permet de réaliser des scripts, outils tierces, ou add-ins comme illustré lors de l'EAUG Londres 2018 ou via l'add-in gratuit eaUtils.
    • Les éditions Unified et Ultimate de l'outil Sparx Systems Enterprise Architect intègrent l'ensemble des fonctions et définitions du langage SysML.
    • La formation à l'outil SysML Sparx Enterprise Architect (EA) est nécessaire pour maîtriser ses fonctions dans un contexte système. EA est un outil très riche et puissant dont toutes les fonctions ne sont pas applicables pour un système ; une formation de 3 jours permet de comprendre les fonctions essentielles et avancées de l'outil. 
  • La méthode doit être identifiée et définie pour chaque contexte.
    • La structure et l'organisation des modèles doit être adaptée, souvent en partant d'une structure initiale avec un modèle d'exigences, de contexte, et de conception système.
    • Les objectifs, enjeux et définitions du système pertinentes pour sa conception doivent être étudiés conjointement entre les responsables et interlocuteurs du projet et l'expert en modélisation SysML. A l'issue de cette analyse, un méta-modèle peut être établi pour identifier par exemple les parties logicielles et matérielles du système, et utilisant le vocabulaire employé au sein de l'entreprise si possible. Ce méta-modèle peut servir à adapter la notion générique de bloc SysML par le mécanisme de stéréotypage afin de modéliser par exemple des blocs "software" et "hardware" avec des aspects visuels et/ou propriétés particulières. L'accompagnement proposé par VISEO facilite la mise en place et maintenance d'une démarche de modélisation système adaptée à votre contexte (contactez-moi sur guillaume [at] umlchannel.com pour plus de renseignements).
    • L'interface de l'outil doit être simplifiée et limitée à l'utilisation (désactivation de fonctions et menus, installation de boîtes à outils avec les éléments à modéliser).
    • Un projet pilote est souvent choisi pour construire de façon incrémentale le référentiel de modélisation. Des objectifs atteignables doivent être définis pour rapidement identifier la valeur de la démarche avant de poursuivre son élaboration.

 

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