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Thèse soutenue

Contribution à l'Ingénierie de Système de Systèmes : modélisation multi points de vue et analyse de l'impact de l'exigence d'interopérabilité

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Auteur / Autrice : Stéphane Billaud
Direction : Vincent Chapurlat
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Systèmes automatiques et microélectroniques
Date : Soutenance le 17/11/2015
Etablissement(s) : Montpellier
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Information, Structures, Systèmes (Montpellier ; 2015-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LGI2P - Laboratoire de Génie Informatique et d'Ingénierie de Production - Ecole des Mines d'Alès
Jury : Examinateurs / Examinatrices : Vincent Chapurlat, Frédérick Bénaben, Bernard Archimède, Jean-Philippe Auzelle, Didier Crestani, Nicolas Daclin
Rapporteurs / Rapporteuses : Frédérick Bénaben, Bernard Archimède

Résumé

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Un Système de Systèmes (SdS ou System of Systems - SoS) est un système complexe résultant de l'assemblage de composants existant ou à créer, de nature hétérogène (e.g. des systèmes techniques ou socio techniques appelés sous-systèmes, dispositifs techniques, acteurs ou organisations, ou encore des infrastructures plus ou moins complexes pouvant être perçues comme des SdS). Cet assemblage est nécessaire à ces composants pour agir et interagir avec d'autres composants afin de réaliser une mission commune, éventuellement limitée dans le temps et qu'aucun de ces composants ne pourrait réaliser seul. De fait, un SdS possède des caractéristiques particulières comme l'hétérogénéité, la possible émergence de propriétés et de comportements durant les interactions entre les composants et à leurs interfaces, la préservation de l'autonomie managériale et opérationnelle de ces composants, la répartition géographique de ces composants, un cycle de vie particulier, etc. L'Ingénierie Système (IS ou Systems Engineering - SE) propose et promeut un ensemble de concepts, de processus maintenant standardisés, l'usage incontournable de modèles (on parle alors de Model Based Systems Engineering – MBSE) et de bonnes pratiques pour concevoir et réaliser des systèmes complexes. Du fait de ses caractéristiques particulières, la conception et le développement d'un SdS (SoS Engineering - SoSE) est elle-même particulière même si elle emprunte à l'IS nombre de traits communs. En effet, le choix et l'assemblage des composants, leurs besoins en termes d'interfaces pour faciliter leurs interactions entre eux et avec l'environnement du SdS, les propriétés et comportements émergents entres autres caractéristiques, impliquent des efforts de la part des personnes en charge d'un SdS. Il faut alors, pour les aider dans leurs tâches, conceptualiser et développer des langages, méthodes et outils supports. Le SoSE a en effet des besoins particuliers de modélisation, de vérification, de validation de modèles. Il nécessite également de disposer de moyens de simulation et d'évaluation du comportement global du SdS et de ses propriétés, par exemple, lorsqu'il doit faire face à des événements redoutés (e.g. ajout, modification ou retrait d'un composants, évolution de la mission, etc.). Le but est que ces personnes puissent progresser en confiance et leur donner les moyens de fournir des modèles de SdS avec lesquels l'analyse des propriétés du SdS devient possible, avant même d'alimenter les activités de décision et d'optimisation en cours de conception du SdS. Ce travail s'intéresse à une propriété importante pour les SdS et leurs composants : l'interopérabilité. Elle est vue ici comme une exigence sommative des capacités et des capabilités des composants à être et rester compatibles, à inter opérer efficacement, à rester autonome pendant l'interaction et à la réversibilité de la relation d'interaction lorsque celle-ci s'achève. L'interopérabilité garantit donc ou, à défaut, maximise la capacité d'un composant à travailler sans perte et harmonieusement avec un autre composant, dans différentes situations et avec un niveau de performance attendu, tout en respectant un ensemble d'autres exigences venant des parties prenantes impliquées ou concernées par le SdS visé.Cette thèse consiste à formaliser et à développer une méthode pour accompagner la modélisation, la vérification de modèles et l'analyse de l'interopérabilité dans un SdS. En conséquence elle repose sur 1) un ensemble de concepts et de relations entre ces concepts pour décrire un SdS et la propriété d'interopérabilité, 2) des langages spécifiques de modélisation (DSML) pour manipuler ces concepts et relations et donc créer des « modèles » de SdS, 3) d'un processus opératoire et 4) d'outils de modélisation, de vérification des modèles, de simulation du comportement et d'évaluation de l'interopérabilité et de son influence sur la performance, la stabilité et l'intégrité du SdS en cours de fonctionnement.