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SII cours Ingénierie système IS_cours Page 1 sur 14 MPSI - PCSI I In ng gé én ni ie er ri ie e s sy ys st tè èm me e L’ Ingénierie Système (ou ingénierie de systèmes) est une démarche méthodologique générale qui englobe l’ensemble des activités adéquates pour concevoir, faire évoluer et vérifier un système apportant une solution économique et performante aux besoins d’un client tout en satisfaisant l’ensemble des parties prenantes. 1. Système 1.1. Définitions Un système est un arrangement d’éléments en interaction organisée pour atteindre un ou plusieurs objectifs définis. Source : ISO/IEC 15288:2002(E) Les systèmes peuvent être classés en deux grandes familles :  les systèmes naturels, non créés par l’homme : Système nerveux Système solaire  les systèmes artificiels (ou industriels), créés par l’homme, pour remplir une ou plusieurs fonctions précises. vélo SII cours Ingénierie système IS_cours Page 2 sur 14 MPSI - PCSI Remarques :  un système n’est pas seulement un ensemble d’élément, il ne suffit pas de connaître chaque composant individuellement pour connaître le comportement global du système.  Un système complexe s’oppose à un système simple où une information d’entrée permet de trouver le comportement de sortie par une analyse déductive. Un système est complexe si son comportement n’est pas prédictible de manière déductive, mais est le résultat des liaisons entre ses composants. Un système industriel est par nature complexe puisque son comportement résulte de l’ensemble des interactions entre les différents composants. Les systèmes simples sont traités en sciences fondamentales et font appel à l’esprit de logique. Les problèmes sont bien posés et il y a souvent une solution unique. Leur comportement se place dans le cadre des modèles de connaissances (le comportement de chaque composant est géré par un phénomène physique élémentaire, et le comportement du système entier est la somme des comportements élémentaires). L’analyse des systèmes complexes est réalisée en Sciences Industrielles pour l’Ingénieur. Elle nécessite de modéliser le comportement des composants du système et de leurs interactions. Cette approche sollicite l’esprit de synthèse et d’initiative. 1.2. Classification 1.2.1. Contexte ou domaine d’application Le domaine d’application est le milieu physico-économique dans lequel évolue le système et pour lequel il a été conçu. On parle alors de système industriel par opposition au système d'étude utilisé dans les laboratoires dans un but pédagogique (maquette, prototype). On distingue par exemple les domaines d’application suivants :  de diffusion limitée : On rencontre ces systèmes dans le domaine de la production industrielle principalement. Ces systèmes, souvent unitaires, font l’objet d’étude réduite et sont constitués d’éléments standards assemblés. exemple : machines de production  de grande diffusion : Ils sont produits en grande série et font l’objet d’études poussées pour optimiser les coûts. On rencontre ces systèmes dans de nombreux domaines :  électroménager : machine à laver, etc.  domotique : store, ouvre-portail, etc.  distribution service : distributeur de billets, station de lavage, péage d’autoroute, etc.  médical : respirateurs, pompes, etc.  automobile : ABS, direction assistée, suspension active, etc.  … 1.2.2. Critères Technico-économiques Ces critères sont pris en compte lors de conception du système industriel : ainsi, nous pouvons citer :  La durée de vie  Le coût  La fiabilité  La quantité SII cours Ingénierie système IS_cours Page 3 sur 14 MPSI - PCSI Certains appareils photographiques ou rasoirs sont dit jetables. Leur coût et faible mais ils ont une durée de vie très limitée. 1.3. Cycle de vie d'un système Afin de mieux cerner les liens qui existent entre un système, son environnement et les différents intervenants sur ce système, il est classique de représenter la vie d'un système sous la forme d'un V (vé) ou plus précisément d'une racine carrée. Cycle de vie Les cinq premières phases correspondent à la création du système, elles se terminent par la livraison du système terminé prêt à fonctionner. 1.3.1. Analyse du besoin « Un besoin est une nécessité ou un désir éprouvé par un utilisateur » (NF X 50-150). Pour valider le besoin, il faut se poser les trois questions :  Pourquoi le produit existe-t-il ?  Qu’est-ce qui pourrait faire évoluer le besoin ?  Qu’est-ce qui pourrait le faire disparaître ? Exemple 1 : La cabine téléphonique si une cabine téléphonique permet à l’utilisateur d’avoir accès au réseau téléphonique, le besoin d’une cabine téléphonique est notablement réduit par l’apparition des téléphones portables. Le client est sensible à l’évolution du contexte économique, social et environnemental ainsi qu’au degré d’innovation, le besoin évolue donc constamment. Exemple 2 : Le vélo à assistance électrique SII cours Ingénierie système IS_cours Page 4 sur 14 MPSI - PCSI 1.3.2. Etablir le Cahier des Charges Fonctionnel (C.d.C.F.) : Le cahier des charges fonctionnel est un document qui permet de formaliser avec précision le besoin du demandeur. C'est un tableau de bord qui définit le projet et détaille les conditions dans lesquelles il doit être réalisé. C’est le lien de compréhension entre l’entreprise et le client. Les contraintes de base sont économiques (les contraintes monétaires comme le budget de fonctionnement), environnementales (le caractère recyclable du produit, etc.), humaines (par exemple, dans le cas d’un jouet pour enfant, il doit être léger, ne pas contenir de petites pièces, etc.), industrielles (par exemple, il doit être fabriqué au Canada) et matérielles (par exemple, il doit spécifier les morceaux qui peuvent être remplacés, comme des piles, il doit préciser le recours à tel ou tel serveur d’applications). 1.3.3. Spécifications et conception du système : C’est la phase qui permet de définir précisément ce que doit être le système, d'en choisir tous les composants et la manière dont ils seront reliés. 1.3.4. Réalisation des éléments : Au cours de cette phase de passage à la réalité, l'ensemble des constituants matériels : pièces mécaniques, moteurs, cartes électroniques, écrans de visualisation, etc. et immatériels : programmes informatiques, logiciels, etc. sont réunis en vue de l'assemblage. 1.3.5. Intégration du système : C'est la phase de montage, d'assemblage de composants matériels et immatériels, le terme intégration montre à quel point les interrelations sont étroites et multiples. 1.3.6. Livraison / Distribution : Cette phase de vie peut apporter des contraintes supplémentaires au système. 1.3.7. Exploitation, conduite et maintenance : La dernière phase correspond en fait à la vie réelle du système en fonctionnement depuis la livraison jusqu'à la mise au rebut finale. Pendant cette phase, le système est existant. C'est la phase de rentabilité du système, elle peut être entrecoupée de phases de modification, adaptation et amélioration du système que l'on présente sous forme de petits V (vé). SII cours Ingénierie système IS_cours Page 5 sur 14 MPSI - PCSI Sur cette représentation de la vie d'un système, on peut marquer assez clairement les différents programmes de Sciences Industrielles en classes préparatoires aux grandes écoles :  MPSI : le programme est centré sur la phase 5 et exclut les petits V, l'objet est donc l'analyse de systèmes existants et vérification des performances ;  PCSI : le programme est toujours sur la phase 5 y compris les petits V, l'objet est donc l'analyse et la vérification des performances d'un système existant, mais aussi la proposition de modifications ;  PTSI : le programme prend en compte l'ensemble de la vie du système, les cinq phases sont abordées et notamment la phase 2 de conception des systèmes. Dans tous les cas, les systèmes sont à dominante mécanique. 2. Le langage SysML. 2.1. Présentation Le langage SysML - Systems Modeling Language - est un langage de modélisation spécifique au domaine de l'ingénierie système. Il permet la spécification, l'analyse, la conception, la vérification et la validation de nombreux systèmes et systèmes-de-systèmes Le langage SysML s'articule autour de neuf types de diagrammes. Chacun d'eux étant dédié à la représentation des concepts particuliers d'un système. SysML est un outil de modélisation et non une méthode d'analyse. Si tous les diagrammes sont liés à un même système, ils peuvent être abordés dans n'importe quel ordre. Chaque utilisateur est libre de créer sa propre méthodologie. SII cours Ingénierie système IS_cours Page 6 sur 14 MPSI - PCSI 2.2. Le contexte Il permet de définir les frontières et l'environnement du système étudié. Il permet en particulier de préciser la phase du cycle de vie dans laquelle on situe l'étude (généralement la phase d'utilisation). Il répond à la question : "Quels sont les acteurs et éléments environnants du système ? ". Il n'y a aucune recommandation spécifique sur la manière de le représenter. Il pourra se faire par :  Une carte mentale,  Un bdd (diagramme de définitions de blocs) SysML (le plus souvent),  Un ibd (diagramme de blocs internes) SysML.  Exemple du radio réveil à projecteur Philips : 2.3. Les différents diagrammes 2.3.1. Le diagramme des exigences (Requirement Diadram) « Une exigence permet de spécifier une capacité ou une contrainte qui doit être satisfaite par un système. Elle peut spécifier une fonction que le système devra réaliser ou une condition de performance, de fiabilité, de sécurité, etc. Les exigences servent à établir un uploads/Industriel/ sysml-cours.pdf