Validation anticipée de conceptions de systèmes par une approche d'ingénierie conjointe basée modèles et optimisation
Auteur / Autrice : | Ombeline Aïello |
Direction : | Pierre de Saqui-Sannes, Olivier Poitou |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Informatique et Télécommunications |
Date : | Soutenance le 13/04/2023 |
Etablissement(s) : | Toulouse, ISAE |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale Mathématiques, informatique et télécommunications |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : ISAE-ONERA MOIS MOdélisation et Ingénierie des Systèmes |
Equipe de recherche : ISAE/DISC/MITT Département d'Ingéniérie des Systèmes Complexes | |
Jury : | Président / Présidente : Nathalie Bartoli |
Examinateurs / Examinatrices : Pierre de Saqui-Sannes, Olivier Poitou, Régine Laleau, Daniel Amyot, Ludovic Apvrille, Olivia Penas, Jean-Charles Chaudemar | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Régine Laleau, Daniel Amyot |
Mots clés
Mots clés contrôlés
Mots clés libres
Résumé
Depuis quelques années, le nombre de drones ne cesse d’augmenter. Ces derniers sont amenés à réaliser différents types de missions, qu’elles soient civiles ou militaires, pour lesquelles ils présentent des caractéristiques techniques spécifiques, adaptées aux besoins de chacune d’elles. Les travaux de cette thèse ont pour but de développer une méthodologie de conception et d’optimisation de systèmes de drones basée modèles, pour laquelle les approches MBSE (Model-Based System Engineering) et MDAO (Multidisciplinary Design Analysis and Optimization) sont utilisées. Cette méthodologie contient trois contributions majeures. Premièrement, nous proposons d’utiliser le langage GRL (Goal-oriented Requirement Language) pour formaliser la mission que le drone doit effectuer et ainsi identifier les parties prenantes et leurs besoins. Puis, nous proposons des règles d’intégrité qui permettent de passer de l’étape d’analyse des besoins (que nous modélisons en GRL), à la phase de spécification du cycle en V. Cette phase de spécification est modélisée suivant la méthodologie MBSE pour laquelle nous utilisons le langage SysML. Pour permettre ce passage d’une étape à l’autre, les règles d’intégrité proposées ont plusieurs fonctions. D’une part, elles permettent de générer des diagrammes SysML à partir de la modélisation GRL réalisée dans la phase d’analyse des besoins. D’autre part, elles permettent de garantir la cohérence entre la modélisation GRL et les diagrammes SysML créés ou modifiés manuellement. Enfin, nous avons réalisé un travail focalisé sur les exigences (système et mission) pour les améliorer et les préciser le plus tôt possible dans le cycle de développement du système. Pour ce faire, un couplage entre les approches Model-Based Systems Engineering (MBSE) et Multidisciplinary Design Analysis and Optimization (MDAO) est proposé. Ce couplage intègre des résultats analytiques dans des modèles systèmes dès la phase de conception préliminaire du drone, améliore la précision de ces modèles systèmes, et garantit la cohérence entre ces modèles et des modèles physiques (à partir d’équations mathématiques). De plus, la formalisation des relations entre MBSE et MDAO a pour objectif, à terme, de faciliter les évolutions des modèles en indiquant d’éventuelles anomalies et/ou incohérences. La méthodologie développée dans le cadre de cette thèse est appliquée sur un cas d’étude de surveillance de lignes électriques en montagne, pour en évaluer les bénéfices et limites. Cette application a aussi pour but d’identifier de nouvelles pistes de recherche, susceptibles de renforcer cette méthodologie, et éventuellement, de la transposer à d’autres systèmes complexes.