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HAL Id: tel-00468915 https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00468915 Submitted on 1 Apr 2010 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. Approche pour la conception de systèmes aéronautiques innovants en vue d’optimiser l’architecture. Application au système portes passager Jean Verries To cite this version: Jean Verries. Approche pour la conception de systèmes aéronautiques innovants en vue d’optimiser l’architecture. Application au système portes passager. Automatique / Robotique. Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2010. Français. ￿tel-00468915￿ %NVUEDELOBTENTIONDU%0$503"5%&-6/*7&34*5²%&506-064& $ÏLIVRÏPAR  $ISCIPLINEOUSPÏCIALITÏ 0RÏSENTÏEETSOUTENUEPAR4ITRE %COLEDOCTORALE 5NITÏDERECHERCHE $IRECTEURS DE4HÒSE 2APPORTEURS LE !UTRES MEMBRES DUJURYUniversité Toulouse 3 Paul Sabatier (UT3 Paul Sabatier) Systèmes (EDSYS) APPROCHE POUR LA CONCEPTION DE SYSTEMES AERONAUTIQUES INNOVANTS EN VUE D'OPTIMISER L'ARCHITECTURE APPLICATION AU SYSTEME PORTES PASSAGERS 21 Janvier 2010 Jean VERRIES Systèmes Informatiques Critiques Jean-Pierre BOURREY, Professeur à l’Ecole Centrale de Lille (LGIL) Thierry SORIANO, Professeur, SUPMECA (LISMMA) Abd-El-Kader SAHRAOUI Mario PALUDETTO LAAS-CNRS Laurent GROUX, Ingénieur, Latécoère David DELFIEU, Maitre de conférence à l’université de Nantes (IRCCyN) Thierry GAYRAUD, Maître de conférence à l’université de Toulouse (LAAS) Approche système pour la conception innovante des portes d’avions 3 Remerciements Les travaux présentés dans ce mémoire ont été effectués dans le cadre d’une collaboration entre le Laboratoire d'Analyse et d'Architecture des Systèmes du Centre National de la Recherche Scientifique (LAAS-CNRS) au sein du groupe Ingénierie Système et Intégration (ISI), et le groupe Latécoère. Je tiens tout d’abord à remercier les directeurs successifs du LAAS, Monsieur Malik Ghallab et Monsieur Raja Chatila de m’avoir permis de réaliser cette thèse. J’adresse ensuite toute ma gratitude à mes directeurs de thèses, Monsieur Abd-El-Kader Sahraoui et Monsieur Mario Paludetto. Leurs précieux conseils m’ont aidé, orienté, et m’ont évité de nombreux égarements dans mon travail. Je les remercie infiniment pour la confiance et l’amitié qu’ils ont eue à mon égard. Elles ont contribué à faire de ces trois années une période agréable et enrichissante. J’adresse aussi toute mes remerciements à Monsieur Daniel Estève pour ses précieux conseils, sa disponibilité et ses encouragements, ainsi qu’à l’ensemble des membres du groupe Ingénierie Système et Intégration. Durant ces années, j’ai pu bénéficier d’une collaboration étroite avec la société Latécoère. Je tiens ainsi à remercier Monsieur Laurent Groux de m’avoir permis d’intégrer le service de la Direction des Equipements et Systèmes et de confronter mon travail à la réalité industrielle. Mes remerciements s’adressent également à MM. Marc Langon et Jean-Charles Bernier pour leur aide et leur implication dans ma démarche. Un grand merci à toute l’équipe de la Direction Equipements et Systèmes, ainsi que l’ensemble des personnes de la société Latécoère que j’ai côtoyé pendant ces années de thèse et qui m’ont apporté leur collaboration et leur soutien. Je voudrai également remercier MM. Thierry Soriano et Jean-Pierre Bourey d’avoir accepté le rôle de rapporteur de ce mémoire, et à Monsieur Delfieu d’avoir pris part au jury. Merci également à Monsieur Thierry Gayraud d’avoir accepté la responsabilité de présider mon jury. Mes remerciements vont aussi à tout le personnel technique et administratif du LAAS et en particulier à Madame Briand et à Monsieur Berty pour leur collaboration précieuse, et tout particulièrement au cours des derniers mois. Je voudrai également remercier Corinne, ainsi que mes collègues du groupe Ingénierie Système et Intégration : Romaric, Jacqueline, et Vincent pour nos discussions. Enfin, je voudrai remercier ma famille, et en tout premier lieu mes parents. Cette thèse n’aurait pas abouti sans leur soutien sans faille et leurs encouragements. Approche système pour la conception innovante des portes d’avions 4 Approche système pour la conception innovante des portes d’avions 5 TABLE DES MATIERES CHAPITRE 1. INTRODUCTION GENERALE ..........................................................9 CHAPITRE 2. PRESENTATION DE L’INGENIERIE SYSTEME............................15 2.1. Historique de l’ingénierie système....................................................................................................... 15 2.2. Ingénierie Système: problématique industrielle................................................................................. 17 2.2.1. Complexité liée aux processus........................................................................................................... 18 2.2.2. Complexité liée au produit................................................................................................................. 18 2.2.3. Complexité liée à la performance système......................................................................................... 19 2.2.4. Complexité liée au réseau d’acteurs projet ........................................................................................ 19 2.2.5. Complexité liée aux coûts et délais.................................................................................................... 19 2.2.6. Cohérence globale et décisions : problématique industrielle de l’ingénierie système ....................... 20 2.2.7. Questionnaire pratique....................................................................................................................... 20 2.3. Système, conception système et IS....................................................................................................... 20 2.3.1. Systèmes ............................................................................................................................................ 20 2.3.2. La conception système....................................................................................................................... 22 2.3.3. L’ingénierie système.......................................................................................................................... 22 2.4. Principes généraux de l’ingénierie système ........................................................................................ 24 2.5. Processus et normes d’ingénierie système .......................................................................................... 25 2.5.1. Introduction : Processus et cycles de vie............................................................................................ 25 2.5.2. Cycles de vie de l’ingénierie système ................................................................................................ 26 2.5.3. Définition d’un processus .................................................................................................................. 27 2.5.4. Normes d’ingénierie système............................................................................................................. 29 2.5.5. La norme EIA 632 ............................................................................................................................. 30 2.5.6. Les normes IEEE 1220 et ISO 15288 ................................................................................................ 36 2.6. Conclusion ............................................................................................................................................. 38 CHAPITRE 3. L’INGENIERIE SYSTEME BASEE SUR LES MODELES ..............39 3.1. Modèles pour l’ingénierie système ...................................................................................................... 39 3.1.1. Différents rôles de modèles d’ingénierie systèmes ............................................................................ 41 3.1.2. Modèle cognitifs ................................................................................................................................ 43 3.1.3. Modèle normatifs............................................................................................................................... 44 3.1.4. Modèles prédictifs.............................................................................................................................. 47 3.2. SysML : un langage de modélisation unifié pour l’ingénierie système. ........................................... 47 3.2.1. SysML Pour la modélisation des exigences....................................................................................... 49 3.2.2. SysML pour la modélisation de structures........................................................................................ 49 3.2.3. SysML pour la modélisation du comportement ................................................................................. 50 3.2.4. SysML pour la modélisation paramétrique........................................................................................ 50 3.2.5. Faiblesses et améliorations attendues du langage SysML.................................................................. 51 3.3. Méthodes et outils d’IS basée sur les modèles .................................................................................... 52 3.3.1. Evoluer vers les méthodes d’IS basées sur les modèles..................................................................... 52 3.3.2. Méthodologies d’ingénierie système basées sur les modèles............................................................. 55 3.4. Problématique liée à l’interopérabilité des modèles .......................................................................... 63 3.4.1. Travaux sur l’interopérabilité des modèles en IS............................................................................... 64 3.4.2. Modèle de données d’ingénierie système AFIS................................................................................. 69 Approche système pour la conception innovante des portes d’avions 6 3.5. Conclusion ............................................................................................................................................. 72 CHAPITRE 4. METHODOLOGIE POUR L’INGENIERIE DE CONCEPTION CONJOINTE DE SYSTEMES AERONAUTIQUES (MICCSA) .................................73 4.1. Contexte et description de la méthodologie ........................................................................................ 74 4.1.1. Contexte de la méthodologie et points spécifiques ............................................................................ 74 4.1.2. Structure et organisation .................................................................................................................... 77 4.2. Modèle d’informations de la méthodologie ........................................................................................ 79 4.2.1. Description générale du modèle d’informations ................................................................................ 80 4.2.2. Principaux éléments du modèle ......................................................................................................... 81 4.2.3. Eléments support des activités d’Analyse et de V&V. ...................................................................... 90 4.3. Application des modèles dans la méthodologie .................................................................................. 93 4.3.1. Organisation du modèle et points de vues.......................................................................................... 93 4.3.2. Propriétés des modèles....................................................................................................................... 94 4.3.3. Ingénierie des modèles et vérification des propriétés ........................................................................ 99 4.3.4. Ingénierie des modèles et application de patrons de modélisation................................................... 100 4.3.5. Constitution des vues d’ingénierie système ..................................................................................... 104 4.4. Instanciation du modèle d’ingénierie système.................................................................................. 105 4.4.1. Processus d’ingénierie système........................................................................................................ 105 4.4.2. Evolution du modèle, référentiels et jalons de projets ..................................................................... 108 4.4.3. Opérations d’ingénierie des modèles de la méthodologie................................................................ 111 4.5. Conclusion ........................................................................................................................................... 114 CHAPITRE 5. MODELES ET APPLICATION DE LA METHODOLOGIE MICCSA... .......................................................................................................115 5.1. Cas d’étude : système porte passagers.............................................................................................. 116 5.1.1. Exigences sources ............................................................................................................................ 116 5.1.2. Eléments principaux du système porte passagers............................................................................. 118 5.2. Profil SysML adapté à la méthodologie............................................................................................ 119 5.2.1. Démarche de spécialisation de SysML à la méthodologie............................................................... 119 5.2.2. Organisation du modèle du projet.................................................................................................... 121 5.2.3. Modélisation des exigences projet ................................................................................................... 124 5.2.4. Modélisation de l’architecture opérationnelle.................................................................................. 127 5.2.5. Modélisation des architectures logique et physique......................................................................... 129 5.2.6. Modélisation pour les vues validation et comparaison d’architectures............................................ 135 5.3. Utilisation de VHDL-AMS................................................................................................................. 136 5.3.1. Mécanisme d’instanciation de composants...................................................................................... 137 5.3.2. Spécificités du profil SysML pour la modélisation des systèmes conservatifs................................ 139 5.4. Mise en œuvre de la méthodologie dans un environnement Eclipse............................................... 140 5.4.1. Vérification des propriétés sur les modèles...................................................................................... 142 5.4.2. Transformation des modèles SysML ............................................................................................... 144 5.5. Conclusion ........................................................................................................................................... 149 CHAPITRE 6. CONCLUSION GENERALE..........................................................151 TABLE DES FIGURES ...........................................................................................155 Approche système pour la conception innovante des portes d’avions 7 LISTE DES TABLEAUX .........................................................................................156 BIBLIOGRAPHIE....................................................................................................157 ANNEXES .......................................................................................................161 6.1. ANNEXE A - Axes d’amélioration des pratiques I.S....................................................................... 161 6.2. ANNEXE B - catégories d’exigences systèmes ................................................................................. 163 6.3. ANNEXE C - Objets et prescriptions selon les types de propriétés systèmes............................... 164 6.4. ANNEXE D – Règles et Patrons de modélisation............................................................................. 167 6.5. ANNEXE E - Patrons de modélisation.............................................................................................. 168 6.6. ANNEXE F - Contraintes associés aux stéréotypes du profil ......................................................... 172 6.7. ANNEXE G - Métamodèle SysML.................................................................................................... 173 6.8. ANNEXE H - Règles XTend de transformation de modèle ............................................................ 175 6.9. ANNEXE I - Règles XPAND de génération de code........................................................................ 178 6.10. ANNEXE J - Code de simulation VHDL-AMS simplifié du système d’assistance à l’ouverture de porte. 180 Approche système pour la conception innovante des portes d’avions 8 Approche système pour la conception innovante des portes d’avions 9 Chapitre 1. Introduction Générale Afin de consolider sa position de leader mondial de fabricant de portes d’avions commerciaux, la société LATECOERE a engagé en 2006 un programme d’étude et technologie devant déboucher sur un démonstrateur de portes innovantes destinées aux avions de futures générations. La porte nouvelle génération devra intégrer des évolutions technologiques dans sa structure et ses équipements au sein d’une architecture optimisée. Souhaitant uploads/Geographie/ these-verries-final.pdf

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