Titre : Executable model-based system requirements engineering (EMBRE) for early system requirements verification and validation (V&V)
Résumé : Cette thèse de doctorat a été réalisée dans le cadre d’un partenariat de recherche entre Airbus et l’Université de Lorraine, et contribue aux efforts d’Airbus visant à déployer un cadre d’Ingénierie Système Basée sur les Modèles (Model-Based Systems Engineering, MBSE) pour l’ingénierie aéronautique. La thèse répond au besoin de vérification et validation (V&V) précoce de grands ensembles d’exigences dans un cadre MBSE, avec pour objectif d’améliorer les qualités des exigences (par exemple la cohérence, la complétude) avant que des décisions de conception aval ne soient prises. Ce travail se concentre sur une approche appelée Ingénierie des Exigences Basée sur les Modèles Exécutables (executable Model-Based Requirements Engineering, eMBRE), dans laquelle les exigences sont représentées sous forme de modèles exécutables et évaluées à l’aide d’outils fondés sur la simulation. La question de recherche est la suivante : comment permettre la V&V des qualités d’un ensemble d’exigences à l’aide de modèles exécutables ? Pour y répondre, la thèse propose des contributions selon trois axes complémentaires. Premièrement, elle étudie comment la modélisation d’exigences exécutables et la V&V peuvent être intégrées dans les standards existants d’ingénierie système et d’ingénierie des exigences. La thèse met en évidence l’absence d’activités explicites dédiées aux modèles exécutables d’exigences dans les processus normatifs actuels, et propose un processus d’ingénierie centré sur les exigences introduisant une nouvelle activité, Verify eMBRE Qualities for XX, applicable à plusieurs niveaux du développement système. Deuxièmement, la thèse traite de la transformation des exigences exprimées en langage naturel vers des représentations formelles. Étant donné que cette transition nécessite une interprétation et peut introduire un écart par rapport à l’intention des parties prenantes, le travail propose un Modèle Conceptuel des Exigences (Requirement Conceptual Model, RCM) ainsi que des patrons de rédaction d’exigences. Troisièmement, la thèse propose des définitions affinées de la complétude et de la cohérence, et introduit une architecture générique de modèle de vérification composée de modèles d’environnement, de modèles système, de modèles d’exigences, de modèles de qualités et de modèles de vérification. Une approche de modélisation et de vérification, basée sur des machines à états, est proposée pour les exigences exécutables. Ces contributions sont évaluées au travers d’une étude de cas aéronautique portant sur un système simplifié de train d’atterrissage. L’approche est mise en oeuvre à l’aide de l’outil Stimulus, dans lequel des erreurs d’exigences sont introduites volontairement. La simulation du modèle de vérification permet un diagnostic systématique des problèmes de complétude et de cohérence, démontrant la faisabilité et la pertinence du cadre proposé.
Jury :
- Rapporteurs
- M. Jean Michel BRUEL, Professeur des Universités, Université de Toulouse
- M. Grégory FARAUT, Professeur des Universités, Université Paris Saclay
- Examinateurs
- M. Vincent CHAPURLAT, Professeur, IMT Mines Alès
- Mme Claude BARON, Professeur des Universités, Université de Toulouse
- Mme Faida MHENNI, Maître de Conférences, ISMEP-Supméca
- M. Eric LEVRAT, Professeur des Universités, Université de Lorraine
- Directeurs de thèse
- M. Éric BONJOUR, Professeur des Universités, Université de Lorraine
- Mme Pascale MARANGÉ, Maître de Conférences, Université de Lorraine
- Invités
- M. Alain KERBRAT, Expert MBSE, AIRBUS, leader chaire Airbus – UL
- M. Marco FERROGALINI, Head of Modelling and Simulation, Airbus