Consolidation de validation fonctionnelle de systèmes critiques à l'aide de model checking : application au contrôle commande de centrales nucléaires

Strengthening fonctional validation of critical system by using Model Checking : application to Instrumentation and control systems in nuclear power plants

• Auteur / Autrice : Yanjun Sun
• Direction : Gérard Memmi, Sylvie Vignes
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique et réseaux
• Date : Soutenance le 09/10/2017
• Etablissement(s) : Paris, ENST
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Informatique, télécommunications et électronique de Paris (1992-...)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Traitement et communication de l'information (Paris ; 2003-....)
• Jury : Président / Présidente : Elie Najm
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Lydie du Bousquet, Frédéric Daumas, Luc Coyette
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Alessandro Fantechi, Lydie du Bousquet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Vérification de modèles (informatique)

Analyse des systèmes

Mots clés libres

Systèmes critiques

Logiciel de sécurité

Centrale nucléaire

Critical systems

Safety logiciel

Nuclear power plant

Résumé

La vérification et la validation de systèmes critiques temps réel sont des activités soumises à de contraignants standards et certifications. Les progrès récents en Ingénierie Système basée sur les modèles peuvent être appliqués en utilisant des techniques formelles de vérification dès la phase amont avec un grand bénéfice pour détecter des défauts. Cette thèse propose une méthodologie basée sur les modèles dédiée à la validation fonctionnelle de tels systèmes. La méthode est dirigée par la couverture structurelle du modèle en Lustre d’un système réactif en co-simulation avec un procédé physique et aussi par les besoins fonctionnels. La méthode s’appuie sur l’utilisation répétitive d’un model-checker et permet de générer des séquences en boucle ouverte. Nous proposons aussi un raffinement qui supporte le passage de cette séquence de tests aux cas de tests en boucle fermée. Nous prenons en compte le problème de l’explosion combinatoire de model-checking. Et finalement nous proposons une heuristique dite vérification hybride combinant model-checking et simulation.

The verification and validation of safety-critical real-time system are subject to stringent standards and certifications. Recent progress in model-based system engineering should be applied to such systems since it allows early detection of defects and formal verification techniques. This thesis proposes a model-based testing (MBT) methodology dedicated to functional validation of safety-critical real-time systems. The method is directed by the structural coverage of the Lustre model co-simulated with tje physical process and also by the functional requirements. It relies on a repetitive use of a model checker to generate coverage-based open-loop test sequences. We also propose a refinement technique of progressively adding environment constraints during test generation. The refinement is expected to support the passage from coverage-based open-loop test sequence to functional requirements-based closed-loop test case. Our methodology also considers the state explosion problem of a model checker and proposes a heuristic called hybrid verification combining model checking and simulation.