Sujet de Thèse
Titre :
Executable Model-Based System Requirements Engineering (eMBRE) for early System requirements Validation and Design Verification (V&V)
Dates :
2021/01/26 - 2024/01/17
Etudiant :
Encadrant(s) : 
Autre(s) encadrant(s) :
Description :
(Plus de détails sont donnés dans le fichier joint)

Ce travail de thèse sera une contribution à une chaire industrielle. Cette chaire implique Airbus, et deux laboratoires de recherche, le CRAN UMR CNRS et l'ERPI, de l'Université de Lorraine. Son principal objectif est de développer et d'expérimenter un cadre ACTE (Actionable Collaborative Trustworthy Executable) MBSE, pour la validation précoce des exigences système et la vérification de la conception, ainsi que pour la co-ingénierie du système principal et de son système de fabrication (ou industriel).

Pour réduire le délai de mise sur le marché, les concepteurs ont besoin de modèles et de méthodes pour effectuer une validation et une vérification précoces et collaboratives (V&V) respectivement des exigences et des architectures des systèmes [4], pour détecter les erreurs de spécification et de conception, ainsi que pour éviter des modifications tardives et coûteuses pendant la phase d'essai au sol et en vol ou, pire encore, lorsque le système est en fonctionnement. Cette approche garantit que les exigences système à tous les niveaux et la conception du système sont fiables dès le début. Le processus de validation des exigences système vise à garantir que le bon système a été construit. Le processus de vérification de la conception vise à s'assurer que le système a été construit correctement [5]. Les processus d'Ingénierie Système (IS) comprennent l'ingénierie des exigences, basée sur la traçabilité des exigences du système à travers les différentes couches du système [6]. Une description textuelle est une manière ambiguë de saisir et de communiquer les exigences système, elle conduit les équipes de développement à échanger des descriptions incomplètes, incohérentes et incorrectes des exigences système alors que l'ingénierie des exigences système basée sur un modèle exécutable (eMBRE) couplée à un concept d'opération exécutable ouvre la possibilité de V&V des exigences système : formellement par proof-checking et factuellement avec des simulations examinées avec les parties prenantes. En outre, ce paradigme d'exigences formelles fournira potentiellement, grâce à la théorie de la complexité et des réseaux, très tôt dans le développement, certaines mesures de la complexité du système à développer [7][8][9][10][11]. En outre, la théorie des jeux, appliquée aux exigences formelles, pourrait fournir une capacité intéressante d'analyse de l'optimalité de Pareto favorisant le processus de convergence entre les objectifs multiples du système d'intérêt. "Exécutable" signifie que le modèle permet de supporter le proof-checking pour la validation des exigences formelles du système, et qu'il est simulable pour la validation des exigences factuelles du système [12]. Micouin a proposé la théorie des exigences basées sur les propriétés (PBR) [13] qui décrit les relations externes du système avec son environnement comme des exigences d'affirmation de cause à effet qui peuvent être validées formellement et factuellement. Pour soutenir la théorie des PBR, Micouin a introduit la méthodologie PMM (Property Model Methodology) [14] visant à proposer une méthode intégrée de modélisation et de simulation de bout en bout qui soutient les étapes descendantes pour la validation des spécifications du système et la vérification de la conception. Ces modèles, méthodes et outils sont les premiers pas vers un cadre eMBRE. L'évaluation de ces approches porte principalement sur le système d'intérêt (SoI) et n'a pas encore été étudiée, ni le couplage avec les principaux systèmes supports, ni la variété des produits due à la personnalisation. Elles prennent en charge la validation des exigences du système avec différents formalismes (par exemple, fonction booléenne causes/effets, description basée sur l'ontologie) mais ne représentent pas directement les exigences de définition des objectifs.
En conclusion, pour faciliter le développement collaboratif et le V&V précoce de systèmes complexes, le défi consiste à explorer davantage les méthodes eMBRE orientées sur les objectifs de l'IS et à démontrer comment elles peuvent effectivement introduire un changement de paradigme dans les performances de développement des systèmes.

Objectifs de la recherche

Dans les normes ISO 15288 et ARP4754A, la saisie d'exigences complètes, cohérentes et correctes est un processus clé. Notre objectif est de proposer et d'expérimenter des modèles et des méthodes pour supporter une approche eMBRE collaborative et fiable, axée sur les objectifs de l'ingénierie système (capture des exigences avec des modèles d'exigences exécutables et donc validables ; conception de modèles de solutions exécutables et donc vérifiables), qui doit être cohérente avec les autres processus de l'IS, applicable pour le développement de systèmes supports clés (fabrication, services...), et capable de prévenir les erreurs de spécification et de conception.
Mots clés :
ISBM, Ingénierie Système, Ingénierie des Exigences, Simulation, Vérification, Validation
Département(s) : 
Ingénierie des Systèmes Eco-Techniques