Vers une approche intégrée d'analyse de sureté de fonctionnement des systèmes mécatroniques

par Faïda Mhenni

Thèse de doctorat en Sciences pour l'ingénieur

Sous la direction de Alain Rivière et de Hubert Kadima.

Le président du jury était Antoine Rauzy.

Le jury était composé de Alain Rivière, Hubert Kadima, Hamid Demmou, Omar Hammami, Jean-Yves Choley, Stanislao Patalano, Nga Nguyen.

Les rapporteurs étaient Hamid Demmou, Omar Hammami.


  • Résumé

    Les systèmes modernes sont caractérisés par l’intégration de plusieurs composants de technologies diverses interagissant dans le but d’offrir de plus en plus de fonctionnalités aux utilisateurs. La complexité croissante dans ces systèmes pluridisciplinaires dits mécatroniques nécessite la mise en place de nouveaux processus, outils et méthodes pour la conception, l’analyse et la validation de ces derniers en respectant les contraintes de coût et de délais imposés par la concurrence. Ces systèmes doivent également satisfaire des contraintes de fiabilité et surtout de sûreté de fonctionnement. Seule une intégration du processus d’analyse de sûreté de fonctionnement tout au long du processus de développement peut assurer la satisfaction de ces contraintes de manière optimale.Les travaux de cette thèse ont pour objectif de contribuer à l’intégration des analyses de sûreté de fonctionnement dans le processus d’ingénierie système basée sur SysML afin de rendre ces analyses plus rapides et plus efficaces. Pour ce faire, nous avons traité les axes suivants : la formalisation d’une méthodologie de conception basée sur SysML et qui sera le support des analyses de sûreté de fonctionnement ; l’extension du langage SysML afin de pouvoir intégrer des spécificités des systèmes mécatroniques ainsi que des aspects de sûreté de fonctionnement dans le modèle système; l’exploration automatique des modèles SysML afin d’en extraire les données nécessaires pour l’élaboration des artefacts de la SdF et la génération (semi)/automatique de ces derniers (FMEA et FTA). Nous avons également intégré la vérification formelle d’exigences de sûreté de fonctionnement.Cette méthodologie nommée SafeSysE a été appliquée sur des cas d’étude du domaine de l’aéronautique : EMA (Electro-Mechenical Actuator) et WBS (Wheel Brake System).

  • Titre traduit

    Safety analysis integration in a systems engineering approach for mechatronic systems design


  • Résumé

    Modern systems are getting more complex due to the integration of several interacting components with different technologies in order to offer more functionality to the final user. The increasing complexity in these multi-disciplinary systems, called mechatronic systems, requires new appropriate processes, tools and methodologies for their design, analysis and validation whilst remaining competitive with regards to cost and time-to-market constraints.The main objective of this thesis is to contribute to the integration of safety analysis in a SysML-based systems engineering approach in order to make it more efficient and faster. To achieve this purpose, we tackled the following axes: formalizing a SysML-based design methodology that will be the support for safety analyses; providing an extension of SysML in order to enable the integration of specific needs for mechatronic systems modeling as well as safety concepts in the system model; allowing the automated exploration of the SysML models in order to extract necessary information to elaborate safety artefacts (such as FMEA and FTA) and the semi-automated generation of the latters. We have also integrated formal verification to verify if the system behaviors satisfy some safety requirements.The proposed methodology named SafeSysE was applied to case studies from the aeronautics domain: EMA (Electro Mechanical Actuator) and WBS (Wheel Brake System).


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