Multi-Faceted Modelling of Multi-Energy Systems : Stakeholders Coordination

by Elmehdi Azzouzi

Doctoral thesis in Ingéniérie des systèmes complexes

Under the supervision of Jean-Yves Choley.

defended on 21-01-2021

in université Paris-Saclay , under the authority of École doctorale INTERFACES : approches interdisciplinaires, fondements, applications et innovation , in a partnership with Laboratoire Quartz (Saint-Ouen, Seine-Saint-Denis) (laboratoire) and CentraleSupélec (2015-....) (référent) .

Thesis committee President: Jean-Michel Bruel.

Thesis committee members: Jean-Yves Choley, Pierre de Saqui-Sannes, Olivia Penas, Frédéric Kratz, Vincent Chapurlat, Claude Baron, Faïda Mhenni.

Examiners: Jean-Michel Bruel, Pierre de Saqui-Sannes.

keywords

• Formal modeling
• Formal requirements
• Multi-Energy Systems
• Systems Engineering
• Stakeholders' coordination

Abstract

The purpose of this thesis is to introduce a new co-design Systems Engineering (SE) methodology that puts stakeholders at the center of the design process by assuming that the ME-CPS can be correctly designed and operated if all stakeholders reach mutual agreements that satisfy their intrinsic objectives. These agreements progressively emerge throughout an iterative negotiation process between stakeholders and are formalized using “formal contracts” which can be simulated for verification and validation all along the development process and before signature. Stakeholders will agree to sign contracts when they are sure that contracts fulfill their objectives and that they can commit to their obligations as specified in the contracts. Models are used to structure the relationships between stakeholders at all stages of the system’s lifecycle: formal contracts are derived from high-level goals and are verified using “digital twins” that are composed of requirement models and behavioral models.

keywords

• Methodes formelles
• Exigences formelles
• Systèmes multi-Énergies
• Ingénierie système
• Coordination de parties prenantes
• Méthodes formelles (informatique)
• Simulation par ordinateur
• Ingénierie des systèmes

Alternative Title

Modélisation multi-facettes des systèmes multi-énergies : coordination des parties prenantes

Abstract

L’objectif de cette thèse est d’introduire une nouvelle méthodologie de co-conception basée sur l’ingénierie système qui place les parties prenantes au centre du processus de conception en supposant que les systèmes multi-énergies seront correctement conçus et exploités seulement si toutes les parties prenantes parviennent à des accords mutuels qui satisfont leurs objectifs intrinsèques respectifs. Ces accords émergent progressivement à travers un processus de négociation itératif entre les différentes parties et sont formalisés à l’aide de "contrats formels" qui peuvent être simulés pour faire de la vérification et de la validation tout au long du processus de conception et avant la signature de tout engagement. Les parties prenantes seront prêtes à signer des contrats dès lors qu’elles seront sûres que ces derniers remplissent leurs objectifs et qu’elles peuvent s’engager à respecter leurs obligations telles qu’elles sont énoncées dans les contrats. Des modèles sont utilisés pour structurer les relations entre les parties prenantes à tous les stades du cycle de vie des systèmes : les contrats formels sont dérivés d’objectifs de haut niveau et sont vérifiés à l’aide de "jumeaux numériques" qui sont composés de modèles d’exigences et de modèles comportementaux.