CRAN - Campus Sciences
BP 70239 - 54506 VANDOEUVRE Cedex
Tél : +33 (0)3 72 74 52 90 Fax : +33 (0)3 72 74 53 08
cran-secretariat@univ-lorraine.fr
 
 
Sujet de Thèse : Modélisation et réutilisation de savoir-faire dans une approche d’ingénierie système basée sur les modèles : Application aux systèmes de distribution électrique d’aéronefs
Dates : 2017/01/03 - 2020/01/02
Etudiant : Quentin WU
Directeur(s) CRAN : Eric LEVRAT , David GOUYON
Description : Contexte industriel

Dans un environnement commercial très concurrentiel, Zodiac Aero Electric (ZAE) doit améliorer ses performances opérationnelles lors du développement de nouveaux produits ou de l'évolution de produits existants, dans un univers où l’on doit satisfaire à la fois les avionneurs et les autorités de certification (norme ARP4754A).
Pour augmenter cette efficience nous pouvons réduire les temps de développement, tout en s’assurant de spécifier un ensemble de données de conception correct, complet, compréhensible et accessible à différentes parties prenantes lors des différentes phases d’Ingénierie Système (IS). Cette propriété méthodologique est un élément clef de l’Ingénierie Système Basée sur les Modèles (MBSE), qui met l’accent sur l’utilisation de modèles comme moyen d’échange entre les ingénieurs, plutôt que de documents. Cela a l’avantage de permettre la prise en compte de différents points de vue, tout en assurant la cohérence entre les objets d’ingénierie manipulés (exigences, fonctions, composants…).
Dans ce cadre, il est indispensable de construire et de maintenir les modèles des architectures de systèmes satisfaisant aux exigences au cours des différentes itérations d’ingénierie. Il faut également valider les modèles de conception en les rendant exécutables, et partager ces référentiels entre les différents métiers impliqués.
Un des objectifs actuels de ZAE est d’introduire au plus tôt dans les projets la modélisation dans le cadre d’une démarche MBSE avec, par exemple, le langage de modélisation système SysML et des langages plus spécialisés. Cette orientation accompagne la transformation du métier d’équipementier de ZAE vers le métier de systémier, avec la convergence des vues « ligne de produits » et « système ».

Objectifs scientifiques

Le cadre de la thèse est une approche MBSE s’inscrivant dans la méthodologie générale de l’ingénierie qui se développe à ZAE, et tenant compte :
- d’une vision multi-strates incluant des exigences relatives aux équipements, sous-ensembles ou composants, des cas d’utilisation et de test relatifs au niveau système, des exigences non-fonctionnelles et de sûreté de fonctionnement ;
- d’une vision collaborative et itérative (partage et gestion de configuration des modèles),
- de la capitalisation du savoir-faire métier et sa réutilisation sous la forme de patrons de conception en bibliothèque,
- d’une application graduée de la démarche lors du cycle de vie du développement du système.
Dans ce contexte d’Ingénierie de Systèmes critiques et distribués, les travaux s’intéresseront notamment aux possibilités offertes par les approches de modélisation système pour l’utilisation d’éléments sur étagère (Components Off the Shelf – COTS) (Boehm & Abst 1999), en vue de répondre à des exigences exprimées à différents niveaux système.
Les principaux objectifs de cette thèse sont :
- la formalisation de patrons méthodologiques pour la mise en œuvre des processus d’IS, avec pour objectif de standardiser les bonnes pratiques d’ingénierie et faciliter la coopération entre les différentes parties prenantes d’ingénierie ;
- la formalisation de patrons de conception utilisables dans le cadre de systèmes critiques distribués, pour standardiser les architectures et faciliter la réutilisation de savoir-faire (modèles et composants) ;
- le développement d’une méthode de sélection et d’utilisation de patrons (méthodologiques ou de conception) et de briques élémentaires (modèles ou composants) en bibliothèque pour satisfaire un référentiel d’exigences à différents niveaux système ;
- une mesure de l’impact de la modification d’une ou plusieurs exigences.
Parmi les verrous à lever, on trouve respectivement :
- Définir, capitaliser et réutiliser, un savoir-faire d'IS (Gouyon et al. 2013, Bouffaron 2016), et les modèles résultant des différents processus d’IS (Sirin et al. 2015, Retho 2015) ;
- Prendre en compte le besoin de particulariser et paramétrer les patrons de conception et les briques élémentaires pour le développement de lignes de produits ;
- Développer, avec une vision orientée-objet, des briques génériques associant plusieurs vues (exigences, fonctions, architecture, comportement exécutable, dysfonctionnel …) sur un même objet, partagé par les métiers de l’ingénierie. On intégrera dans cet aspect la connectique et les interfaces, vues comme des composants à part entière ;
- Développer des critères et une démarche de sélection, puis d’association de composants en bibliothèque, guidé par les patrons de conception et les exigences exprimées à différents niveaux (système, équipement, composant). Il faut ici respecter les contraintes de certification imposant une couverture « nécessaire et suffisante » des exigences, afin de proscrire les fonctions non souhaitées ;
- Définir une métrique de mesure de l’impact de la modification d’une ou plusieurs exigences des parties prenantes sur l’ingénierie en cours et sur les modèles système.

La première partie de la thèse sera de préciser l’environnement d’IS dans lequel évoluent les systèmes de distribution électrique des aéronefs. Le but est de définir les besoins transversaux d’une IS, dans laquelle la modélisation est introduite comme axe de développement, de validation et de vérification. Cela passera par l’étude et l’analyse des méthodes actuelles, et leur illustration sur un exemple. Un intérêt particulier sera porté à la mise en œuvre et au partage d’une pensée système au sein des équipes de l’entreprise, afin d’accompagner la transformation d’équipementier à systémier.
La deuxième partie de la thèse sera constituée d’une étude bibliographique portant sur les approches MBSE existantes (en intégrant les spécificités de l’entreprise) en vue de leur évaluation, ainsi que sur les travaux d’IS utilisant des modèles et composants sur étagère.
La troisième partie de la thèse portera sur la proposition d’une démarche outillée de MBSE, proposant des patrons méthodologiques et de conception. Il s’agira de plus d’amener les preuves que cette approche peut être certifiée dans les développements de systèmes embarqués critiques;
Cette approche sera mise en pratique sur un cas d’étude proposé par ZAE afin d’en évaluer l’applicabilité. Ces résultats seront comparés avec ceux obtenus par l’approche actuellement utilisée, afin d’évaluer les gains liés à son utilisation.
Mots clés : Ingénierie Système basée sur les Modèles, savoir-faire, capitalisation, réutilisation, COTS
Conditions : Durée : 36 mois
Employeur : Zodiac Aero Electric
Lieux : Montreuil et Vandoeuvre les Nancy
Département(s) :
Ingénierie des Systèmes Eco-Techniques
Financement : CIFRE Zodiac Aero Electric
Publications : hal-01063034v1,hal-00916014v2,hal-01321071v1,tel-01263624v1    + CRAN - Publications