Sujet de Postdoc
Titre :
Ingénierie et architecture des modèles
Dates :
2020/12/01 - 2021/11/30
Description :
Contexte industriel :

Les travaux s'inscrivent dans le projet « Réacteur Numérique », financé dans le cadre de l'appel à « Projets Structurants pour la Compétitivité » (PSPC) du Programme d'Investissements d'Avenirs (PIA), et auquel participent les principaux acteurs de la filière nucléaire française (EDF, Framatome, CEA, CORYS, ESI Group, Aneo, Axone, BOOST, CRAN). L'objectif du projet « Réacteur Numérique » est de construire un « jumeau numérique » à l'échelle du réacteur, couvrant toutes les phases de cycle de vie, pour simplifier les processus d'étude et pour sécuriser les marges de sûreté en exploitation.

Contexte et objectifs scientifiques :

Le département ISET du CRAN (Centre de Recherche en Automatique de Nancy, UMR 7039 CNRS et Université de Lorraine), développe depuis plusieurs années des activités de recherche dans le domaine de l'Ingénierie des Systèmes Complexes (thèses de Evrot D. (2008), Dobre D. (2010), Bouffaron F. (2016), Wu Q. (2020)). Ces travaux ont porté sur la formalisation des pratiques d'Ingénierie Système (Basée sur les Modèles (MBSE) avec comme objectif de fonder les processus, modèles et méthodes d'Ingénierie Système (IS), afin de faciliter leur appropriation et leur mise en oeuvre opérationnelle dans des contextes industriels complexes et évolutifs.

En IS, les problèmes rencontrés par les industriels sont le manque de vision globale système, dû à une vision cloisonnée (silos de connaissance) des systèmes à développer selon les domaines disciplinaires concernés, ainsi que le manque d'agilité des processus qui ne favorise pas leur adoption. Ces problèmes conduisent à des dépassements de délais et de coûts dans les projets d'IS ainsi qu'à la non-satisfaction des exigences clients.
Pour remédier à ces problèmes (manque de vision globale, manque d'agilité des processus), les travaux développés par l'équipe ont porté sur la formalisation du processus de spécification (D. Dobre 2010) impliquant les différents acteurs d'ingénierie (système et disciplinaires), puis sur une spécification système construite collaborativement et sur son exécution (co-spécification exécutable) (F. Bouffaron 2016). Dans un second temps, pour agir sur l'adoption d'une démarche de MBSE en entreprise, la thèse de Q. Wu (2020) porte sur la capitalisation du savoir-faire d'ingénierie sous forme de patrons de modélisation (création de bibliothèque, identification, recherche de patrons) et sur l'évaluation de la maturité du processus de réutilisation.

Dans ces travaux nous souhaitons prolonger les travaux sur la co-spécification système exécutable basée sur des modèles en faisant appel à la co-simulation (Vaubourg et al. 2015 avec EDF R&D, Paris et al. 2019). L'idée défendue est de disposer dès le début et tout au long du processus d'ingénierie d'un modèle exécutable de la spécification, depuis une vision système jusqu'aux niveaux de conception détaillée des architectures (métiers). Ce modèle permettrait, de manière agile, à chaque niveau d'abstraction système, par raffinements successifs, d'avoir une vision unique, globale et partageable du système à faire et d'évaluer la spécification en cours de développement : Vérification/Validation et analyse. Au-delà de l'ingénierie, ce modèle permettrait de prolonger la démarche vers l'Intégration, en vérifiant et validant les développements métiers des composants, modules, logiciels par des mécanismes généraux de type « X in the loop », (Model, Hardware, Software).
Dans la communauté, un nouveau métier a émergé pour répondre à ces besoins d'architecture et d'intégration de modèles : Architecte de Simulation (F. Retho 2015 et G. Sirin 2015), en interface entre l'architecte système (garant de la vision d'ensemble) et les experts métiers. Son rôle consiste, à partir de requêtes de l'architecte système, de spécifier un modèle d'intention à destination des experts métiers, retournant un modèle de réalisation à intégrer pour construire une (co-)simulation système.
Du point de vue de la co-simulation, les travaux récents du LORIA (Paris 2019) rendent possible l'intégration incrémentale des simulateurs pour construire la co-simulation d'un système cible (jumeau numérique). La démarche est ascendante, par composition de modèles logiciels existants. Cependant, dans le cas de systèmes complexes, cette démarche intégrative, atteint ses limites et ne garantit pas la cohérence et la validation du tout. Il s'agit donc de disposer d'une méthode de construction d'un modèle de co-simulation d'un système (existant ou en développement) garantissant la cohérence et la validité du modèle de co-simulation.

Verrous scientifiques :

Les verrous à lever dans cet objectif concernent :
- La conception de l'architecture du modèle de co-simulation à partir du modèle du système selon le niveau d'avancée du projet (passage des artefacts système à la spécification des éléments du modèle de co-simulation, définition des interactions entre modèle système et modèles métiers de simulation, évaluation/vérification de propriétés système à chaque étape).
- L'extension des mécanismes de co-spécification système (Bouffaron 2016) à la construction d'un modèle système co-simulable (mécanismes d'interaction entre architecte système, architecte simulation/modèle et les experts métiers) ;
- La définition du processus de spécification d'un modèle d'intention, par l'architecte de simulation ;
- La validation des contributions sur un cas d'étude proposé dans le cadre du projet Réacteur Numérique.

Les résultats principaux attendus consistent en une méthode de conception d'un modèle système de co-simulation à partir d'une co-spécification système, garantissant la cohérence du tout depuis le niveau système jusqu'aux niveaux les plus détaillés de la conception des architectures (métiers).
Mots clés :
Ingénierie Système Basée sur les Modèles, ISBM, Architecture des modèles, Cosimulation
Conditions :
Durée : 12 mois
Lieu : Nancy
Rémunération selon expérience : brut mensuel de 2648 ¬ à 3768 ¬

Profil du candidat recherché : le candidat doit avoir de solides compétences en ingénierie système basée sur les modèles et en simulation.
Département(s) : 
Ingénierie des Systèmes Eco-Techniques
Financement :
Projet Réacteur Numérique