Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

HAL Id: tel-01749439 https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01749439v2 Submitted

HAL Id: tel-01749439 https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01749439v2 Submitted on 16 Jun 2011 HAL is a multi-disciplinary open access archive for the deposit and dissemination of sci- entific research documents, whether they are pub- lished or not. The documents may come from teaching and research institutions in France or abroad, or from public or private research centers. L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant des établissements d’enseignement et de recherche français ou étrangers, des laboratoires publics ou privés. Conception sûre des systèmes mécatroniques intelligents pour des applications critiques Hicham Belhadaoui To cite this version: Hicham Belhadaoui. Conception sûre des systèmes mécatroniques intelligents pour des applications critiques. Automatique / Robotique. Institut National Polytechnique de Lorraine - INPL, 2011. Français. tel-01749439v2 Institut National Ecole doctorale IAEM Lorraine Polytechnique de Lorraine Département de Formation Doctorale en Automatique THÈSE présentée et soutenue publiquement le 13 Janvier 2011 pour l’obtention du Doctorat de l’Institut National Polytechnique de Lorraine spécialité Automatique, Traitement du signal et Génie Informatique Conception sûre des systèmes mécatroniques intelligents pour des applications critiques Par HICHAM BELHADAOUI Composition du jury Président : Pr. José RAGOT (CRAN, INPL) Rapporteurs : HDR Dr. Zineb SIMEU-ABAZI (G-SCOP, INPG) Pr. Frédéric KRATZ (PRISME, ENSI de Bourges) Examinateurs : Pr. Luc HEBRARD (InESS, UdS) Pr. Jean-François AUBRY (CRAN, INPL), Directeur de thèse Dr. Olaf MALASSE (A3SI, Arts et Métiers ParisTech, Metz) , co-Directeur Invités : HDR Dr. Nicolas HERAUD (SPE, Université de Corse) Jean-Claude BOEHM (CETIM) Dr. Karim HAMIDI (IRSN) Centre de Recherche en Automatique de Nancy UMR 7039 - Nancy Université - CNRS 2, Avenue de la Forêt de Haye 54516 Vandœuvre-lès-Nancy Tel. +33 (0) 83 59 59 59 - Fax +33 (0) 3 83 59 56 44 Remerciements Remerciements Ces travaux ont été effectués au sein de l’équipe A3SI (dirigée par Mr Olaf MALASSE) du centre Arts et Métiers ParisTech de Metz qui a cofinancée ce travail, et l’équipe Architecture des Systèmes de l’ENSEM de Casablanca. Cette thèse a été dirigée par le Professeur Jean-François AUBRY, mon codirecteur de thèse français, à qui je tiens à exprimer ma reconnaissance et mes profonds remerciements pour son encadrement, pour sa disponibilité pendant nos réunions à l’INPL, ou dans les diverses réunions avec les membres du projet de la fondation CETIM. Durant la période de ma thèse, j’ai assisté à toutes les réunions effectuées au sein de l’équipe SACSS (Systèmes Automatisés Contraints par la Sûreté de Fonctionnement et la Sécurité) dirigée par le Professeur Aubry, et qui fait partie du groupe thématique SURFDIAG (Sûreté de Fonctionnement et Diagnostic des systèmes) du Centre de Recherche en Automatique de Nancy (CRAN). Merci monsieur le professeur pour vos efforts et l’intérêt que vous avez apporté à mon travail. Je tiens à témoigner toute ma gratitude et ma sincère reconnaissance à Mr Olaf MALASSE Directeur de centre de compétence A3SI, de m’avoir offert l’opportunité d’un PFE et l’occasion de poursuivre par une thèse, ainsi que pour l’encadrement direct de ce travail. Merci de votre patience, et de votre implication matérielle et morale. Je tiens également à exprimer mes remerciements à Mr Grégory BUCHHEIT, ingénieur de recherche au centre A3SI, pour sa coopération et sa participation à ce travail. Je remercie le Professeur José RAGOT, Professeur d’enseignement supérieur (CRAN, INPL), pour l'honneur qu'il me fait en présidant ce Jury de thèse. Je tiens à remercier également : • Madame Dr.HDR Zineb SIMEU-ABAZI, • Monsieur Pr. Frederic KRATZ, • Monsieur Pr. Luc HEBRARD, • Monsieur Dr. HDR Nicolas HERAUD, • Monsieur Dr. Karim HAMIDI-GEORGES, • Monsieur Dr. Nicolae BRINZEI, Pour l'honneur qu'ils me font en participant à mon Jury de thèse, et particulièrement Madame Zineb Simeu-Abazi Maître de Conférences Habilité du G-SCOP de l’INP de Grenoble, Frédéric Kratz Professeur à l'ENSI de Bourge qui ont accepté d'être rapporteurs de mes travaux. Merci à tous les membres du consortium CETIM pour leur disponibilité, leur bonne humeur et leur ambiance scientifique très riche pendant les réunions. Je veux remercier l'ensemble des Remerciements permanents pour leurs critiques et conseils, et l'ensemble des doctorants : Mehdi JELLOULI et Benoît DUBOIS pour l'ambiance conviviale qu'ils y mettent. Je remercie la Fondation CETIM, Fondation de France pour son soutien à ce projet, et par conséquent à ma formation. Je remercie Monsieur Jean Claude BOEHM le représentant de la Fondation CETIM qui nous a accompagnés durant toute cette expérience. Il me reste à remercier toutes les personnes que j’ai rencontrées durant cette aventure et avec qui j’ai travaillé durant ces trois années. Enfin, je dédie ce paragraphe à tous ceux qui m’ont aidé et supporté dans cette épreuve. Je pense à mes amis et à ma famille grâce à qui j’ai pu en arriver jusque là. À tous les êtres chers dont le soutien m’a été indispensable. Résumé Résumé La criticité des systèmes complexes programmables nécessite de garantir un niveau de fiabilité et de sécurité convenable. Des études de sûreté de fonctionnement doivent être menées tout au long du cycle de développement du système. Ces études permettent une meilleure maîtrise des risques et de la fiabilité. Les points faibles sont mis en évidence et permettent aux concepteurs de spécifier des stratégies de reconfiguration avant la phase de prototype réel et les tests réels. Les études de sûreté de fonctionnement doivent être menées au plus tôt dans la phase de conception, afin de réduire les coûts et le nombre de prototypes nécessaires à la validation du système. Le travail présenté dans ce mémoire de thèse a pour objectif de définir une méthodologie de conception des systèmes complexes programmables dédiés à une application mécatronique [Belhadaoui et al., 2008-a], intégrant dès les premières phases du cycle de développement [Aït-Kadi et al., 2000], les aspects sûreté de fonctionnement. L’apport d’une telle méthodologie doit permettre de faire face à un certain nombre de contraintes propres au domaine des capteurs intelligents (les exigences de cahier des charges, le respect des normes législatives en vigueur). La méthodologie développée doit permettre de : Modéliser et simuler les comportements fonctionnels et dysfonctionnels des systèmes Estimer la fiabilité par modélisation Réaliser des mesures de sensibilité afin de connaître la contribution de chaque composant à la fiabilité du système Capitaliser la connaissance sur le système au cours des différentes phases d’évaluation (prévisionnelle, expérimentale et opérationnelle) pour affiner les estimations de fiabilité Ce Travail introduit le concept d’information en sûreté de fonctionnement. Nous interprétons la défaillance de celle-ci comme étant le résultat de l’initiation et de la propagation d’informations erronées à travers l’architecture d’un capteur intelligent dédié à une application mécatronique. Cette propagation s’est accompagnée de contraintes (partage de ressources matérielles et informationnelles, modes dégradés d’information…) qui tendent à influencer fortement la crédibilité de cette information. Nous débutons sur un état de l’art pour montrer l’intérêt de l’approche flux informationnel sur un cas d’étude complexe. Ceci est lié à la présence d’une partie programmable (interaction matériel-logiciel) et évidement du système hybride (signaux mixtes analogique-numérique). Cette nouvelle approche distingue, les phénomènes d’apparition et de disparition d’erreurs (matérielles, logicielles et environnementales), ainsi que les séquences de propagation aboutissant à un mode de dysfonctionnement du système. Grâce à cette distinction nous expliquons les concepts mal traités par les méthodes conventionnelles, tels que la défaillance simultanée, la défaillance de cause commune et abordons d’une manière réaliste les problématiques des interactions matériel-logiciel et celle des signaux mixtes. Les séquences de propagation d’erreurs générées permettent à l’aide d’un modèle markovien non homogène, de quantifier d’une manière analytique les paramètres de la sûreté de fonctionnement du système (fiabilité, disponibilité, sécurité) et de positionner le capteur dans un mode de fonctionnement parmi les six que nous avons définis suivant les spécifications du cahier des charges. Abstract Abstract The complexity of critical programmable systems requests the guarantee of high level of reliability and safety. The dependability studies should be conducted throughout the development cycle of the system. These studies provide better risk management and reliability. The weak points are highlighted, and enable designers to specify reconfiguration strategies before the prototype stage and real testing. The dependability studies must be conducted as soon as possible in the design phase, in order to reduce costs and the number of prototypes necessary to validate the system. The work presented in this thesis aims to define a design methodology of complex systems dedicated to a mechatronic programmable application [Belhadaoui et al., 2008-a], integrating as soon as possible dependability aspects in the development cycle [Aït-Kadi et al., 2000]. The provision of such a methodology must resist face a number of constraints specific to the intelligent sensors field (requirements specifications, compliance with standards legislation). The methodology developed enable to: Modeling and simulate the functional and dysfunctional behavior of systems. Estimate the reliability by modelling. Achieve measures sensitivity to deduce the contribution of each component in the reliability of the system. Capitalize the system knowledge during different phases of evaluation (planning, experimental and operational) to refine estimations of reliability. This work introduces the concept of information dependability. It interprets the information uploads/Geographie/ rapport-hicham-belhadaoui.pdf