Définition d'une méthodologie de conception des systèmes mécatroniques sûrs de fonctionnement

Definition of a design methodology for mecatronic systems including dependability analysis

• Auteur / Autrice : Raphaël Schoenig
• Direction : Jean-François Aubry
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Automatique
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Vandoeuvre-les-Nancy, INPL

Mots clés

Mots clés contrôlés

Petri, Réseaux de

Conception technique

Mesures de sécurité

Systèmes embarqués (informatique)

Résumé

La révolution technologique que connaît le secteur automobile avec la multiplication des systèmes électroniques et informatiques embarqués n'est pas près de s'essouffler. Il est manifeste que la complexité croissante et la spécificité des systèmes embarqués justifieront de plus en plus le besoin de structurer l'ensemble des activités de développement. Vérification, validation, conception et bien entendu sûreté de fonctionnement font partie intégrante d'un même processus. Nous cherchons tout d'abord à définir un formalisme de modélisation fonctionnelle et comportementale, support de la méthodologie, et en cohérence avec les spécificités des systèmes mécatroniques. En particulier, les aspects hybrides et temps réel doivent pouvoir être représentés. Ensuite, sur le plan de la vérification et de la validation, nous proposons d'exploiter les méthodes formelles, telles que le model-checking, en complément des tests et des simulations habituellement utilisées dans l'industrie. Enfin nous attachons une importance centrale à la sûreté de fonctionnement. Afin de pallier aux insuffisances et aux limites des méthodes habituellement utilisées, nous proposons une approche basée sur la construction d'un graphe de Markov agrégé. L'originalité tient dans sa capacité de répondre à un problème de représentation et d'évaluation de la fiabilité des systèmes dynamiques hybrides. Les principales étapes consistent à découpler la dynamique du système et la dynamique du processus de défaillance grâce à la théorie des perturbations singulières, puis d'identifier et estimer les grandeurs du système influençant la dynamique des défaillances. Ces grandeurs sont évaluées par de simples simulations dans le but de pouvoir traiter des systèmes complexes. Ceux-ci sont alors intégrés dans le graphe agrégé.

The introduction of embedded electronic in car industry induced a technological revolution that will last for years. Embedded electronic systems are more and more complex and their features involve the adaptation and structuring of the whole design activities. Verification, validation, design, and of course safety analysis should be integrated in a same process. First, we identify a class of formalism able to represent the functional and behavioral aspects of the system, and suited for hybrid and real time features. This model is the support of the methodology. Then, we propose an exploitation of formal methods, such as model-checking, to validate and check properties of the model and complement usual methods like tests and simulations. Finally, we particularly emphasize the dependability aspects. A method, based on the construction of an aggregated Markov graph, is developed. The advantage of this approach is to be able to model and assess the reliability of a dynamic hybrid system. The main steps consist in spliting up the dynamic of the system and the dynamic of the failure process by the mean of the singular perturbation method. Then, we identify and we evaluate variables of the system which interact with the failure dynamic. Simulation is used to estimate these variables, because of its ability to handle complex systems. The variables are then integrated in the aggregated Markov graph.