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Prix : 25 e Code éditeur : G85006 ISBN : 978-2-212-85006-2 © Eyrolles 2009 Un l

Prix : 25 e Code éditeur : G85006 ISBN : 978-2-212-85006-2 © Eyrolles 2009 Un langage de modélisation pour systèmes complexes SysML par l’ exemple Pascal Roques Le nouveau langage de modélisation SysML, récemment adopté par l’OMG, est dédié à la problématique de la conception de systèmes com- plexes (satellites, avions, etc.). Cet ouvrage introductif -- le premier en français sur le sujet -- explore l’ensemble des diagrammes SysML pour en faire découvrir la richesse et les atouts. Très illustré, le livre propose bien plus qu’une simple énumé- ration de concepts : il transmet une démarche cohérente d’utilisation de SysML en prenant pour fil conducteur une étude de cas. SysML par l’exemple II Avant-propos Objectifs du livre L’ingénierie système 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. Depuis longtemps, les ingénieurs système ont utilisé des techniques de modélisation. Parmi les plus connues, on trouve SADT et SA/RT, qui datent des années 80, ainsi que de nombreuses approches basées sur les réseaux de Pétri ou les machines à états finis. Mais ces techniques sont limitées par leur portée et leur expressivité ainsi que par la difficulté de leur intégration avec d’autres formalismes, ainsi qu’avec les exigences système. L’essor d’UML dans le domaine du logiciel et l’effort industriel de développement d’outils qui l’accompagne ont naturellement conduit à envisager son utilisation en ingé- nierie système. Cependant, du fait de sa conception fortement guidée par les besoins du passage à la programmation par objets, le langage était, tout au moins dans ses premières versions, peu adapté à la modélisation des systèmes complexes et donc au support de l'ingénierie système (IS). Avant-propos SysML par l’exemple III Avant-propos La version 2 d’UML, officialisée en 2005, a introduit plusieurs nouveaux concepts et dia- grammes utiles pour l’IS. En particulier, le diagramme de structure composite avec les concepts de classe structurée, partie, port et connecteur, permet maintenant de décrire l’interconnexion statique des parties d’un système complexe. Les avancées du diagramme de séquence permettent également de décrire des scénarios d’interaction de façon descen- dante en ajoutant progressivement des niveaux d’architecture. Mais il restait toujours la barrière psychologique du vocabulaire orienté informatique : classe, objet, héritage, etc. La communauté de l’IS a voulu définir un langage commun de modélisation pour les ingénieurs système, adapté à leur problématique, comme UML l’est devenu pour les informaticiens. Ce nouveau langage, nommé SysML, est fortement inspiré de la version 2 d’UML, mais ajoute la possibilité de représenter les exigences du système, les éléments non-logiciels (mécanique, hydraulique, capteur…), les équations physiques, les flux continus (matière, énergie, etc.) et les allocations. La version 1.0 du nouveau langage de modélisation SysML a été adoptée officiellement par l’OMG le 19 septembre 2007 ! Il n’est donc pas étonnant que la littérature sur le sujet soit balbutiante et qu’il n’existe pas encore de livre en français sur le sujet… Mon ambition dans cet ouvrage introductif est donc de vous faire découvrir ce nouveau langage de modélisation pour l’ingénierie système. Fort de mon passé de consultant en modélisation dans les domaines aéronautique et spatial, de ma pratique pédagogique en tant que formateur UML et SysML, ainsi que de mon expérience d’auteur sur UML (plus de 40 000 exemplaires vendus), j’espère parvenir à vous faire apprécier la richesse et les atouts de SysML. Ce livre s’adresse avant tout aux professionnels de l’ingénierie système, c’est à dire à tous ceux qui ont en charge des systèmes complexes, incluant du logiciel et du matériel, que ce soit dans l’aéronautique, l’astronautique, l’automobile, l’énergie, le transport, l’armement, SysML par l’exemple IV Avant-propos etc. Il est clair qu’une connaissance préalable du langage de modélisation UML est un atout supplémentaire pour bien saisir toutes les subtilités de SysML, mais cela n’est abso- lument pas un prérequis. Structure de l’ouvrage Après une brève introduction sur la problématique de l’ingénierie système, je détaillerai l’historique du langage SysML et sa filiation avec UML. Je présenterai ensuite les prin- cipes du processus de modélisation appliqué dans le livre. La partie I de l’ouvrage concerne la modélisation des exigences. Nous verrons que SysML innove en proposant un diagramme permettant de dessiner graphiquement les exigences système et surtout de les relier aux éléments structurels ou dynamiques de la modélisa- tion, ainsi qu’à d’autres exigences de niveau sous-système ou équipement. Nous appren- drons également à mettre en œuvre la technique des cas d’utilisation, déjà présente en UML, au niveau système. Nous verrons enfin une première application du diagramme de séquence pour décrire les interactions entre les acteurs et le système « boîte noire ». La partie II concerne la modélisation structurelle. Nous apprendrons à utiliser le concept universel de « bloc » proposé par SysML pour modéliser tout élément structurel, ainsi que les deux types de diagrammes associés. Nous verrons tout d’abord comment définir les éléments structurels de base de notre modèle dans le diagramme de définition de blocs. Nous apprendrons ensuite à décrire la décomposition des éléments complexes avec le dia- gramme interne de bloc. Nous verrons enfin comment structurer notre modèle en pac- kages, à des fins de travail en équipe ou de réutilisation. SysML par l’exemple V Avant-propos La partie III concerne la modélisation dynamique. Nous verrons toute la puissance du diagramme d’états, pour modéliser le cycle de vie des éléments à dynamique prédomi- nante, ainsi que celle du diagramme d’activité, qui permet de modéliser avec précision des algorithmes complexes. La partie IV concerne la modélisation transverse. SysML permet de décrire des équations grâce au nouveau diagramme paramétrique. Nous verrons également comment décrire plusieurs types de liens de traçabilité entre éléments de modélisation, et en particulier comment mettre en œuvre le concept fondamental d’allocation. Une première annexe récapitule les acronymes et les définitions. Une seconde annexe pré- sente d’autres diagrammes de l’étude de cas réalisés avec des outils de modélisation différents : Enterprise Architect, Topcased et Artisan Studio. Remerciements Cet ouvrage n’aurait jamais vu le jour sans les encouragements et les retours motivants des lecteurs de mes livres sur UML, mais aussi des nombreux stagiaires des cours SysML que je donne depuis plus de deux ans déjà ! Ils m’ont donné l’énergie et l’envie de partager une fois encore mes connaissances et mon expérience à travers ce support que j’apprécie tant. Merci à mes relecteurs techniques pour leurs judicieuses remarques : • Tony Cornuaud (ingénieur en informatique, évangéliste SysML chez Magneti Marelli à Châtellerault) ; • Christophe Surdieux (ancien de Valtech, maintenant chez Altran, certifié sur le cours MODSY que j’ai créé à Valtech Training) ; SysML par l’exemple VI Avant-propos • Olivier Casse (expert en langages et outils de modélisation de systèmes embarqués, ancien d’I-Logix/Telelogic). Merci à la société NoMagic de m’avoir fourni une licence de l’outil MagicDraw UML (www.magicdraw.com) avec son plugin SysML que je trouve excellent, et grâce auquel j’ai réalisé la majeure partie des diagrammes du livre. Merci à mon employeur, la société Artal et sa nouvelle filiale de conseil A2 (Artal Inno- vation), de m’avoir accordé le temps nécessaire à la rédaction de cet ouvrage dans le cadre de mon activité de R&D. Merci aussi à Éric Sulpice et Muriel Shan Sei Fan des Éditions Eyrolles pour leur témoi- gnage renouvelé de confiance et leur proposition de tester un nouveau format pour ce livre introductif à SysML. Un grand bravo également à l’équipe des éditrices qui a con- tribué notablement à la réussite de ce projet. Enfin, comment ne pas terminer par un clin d'œil affectueux à celle qui partage ma vie depuis maintenant plus de six ans, et dont l’énergie m’aide à avancer. Merci à Sylvie, la femme qui m’accompagne... Pascal Roques, février 2009 Consultant senior A2 (Artal Innovation) pascal.roques@a2-artal.fr blog : consultants.a2-artal.fr/proques SysML par l’exemple VII Table des matières AVANT-PROPOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .II INTRODUCTION. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 Problématique de l’ingénierie système 2 Les normes d’IS 3 IEEE 1 220 : Standard for Application and Management of the Systems Engineering Process, 1999 4 EIA 632 : Processes for Engineering a System, 1998 5 ISO 15 288 : Systems engineering – System life cycle processes, 2003 6 Pourquoi SysML ? 8 La modélisation 8 SADT, SA/RT, etc. 9 UML 10 Lacunes d’UML pour uploads/Litterature/ sys-ml.pdf