introduction à l’ingénierie système (is)

Fabien HOSPITAL – CPGE PCS/IPSI/PC/MP– Lycée Bellevue Toulouse -- [email protected]

Avion Falcon7x

Exemple de système

complexe pluri-technologique

Introduction à l’Ingénierie Système (IS)

1. Notion de Systèmes Complexes Pluri-Technologiques

2. Notion de Cycle de Vie et de Cycle en V

3. Notion d’Eco-Conception

4. Langage SysML

5. De la Définition du Besoin a la Définition des Exigences

6. Conception de l’Architecture Fonctionnelle a partir des Exigences

7. Evaluation du produit conçu au critère de la satisfaction du client

2




4. Langage SysML




3


SYSTEME

Un système remplit une fonction globale liée à un (ou

plusieurs) besoin(s) d’un client utilisateur.

4


SYSTEME

SYSTEME

Sous-système

Composant

Sous-système

Il est constitué d’un ensemble d’éléments inter-reliés qui

interagissent les uns avec les autres d’une manière

organisée pour accomplir une finalité commune.

5


SYSTEME

SYSTEME

Sous-système

Composant

Sous-système

Echanges de flux d’informations, de matière ou d’énergie

6


SYSTEME

SYSTEME

Sous-système

Composant

Sous-système

Frontière du système

7


SYSTEME

SYSTEME

Sous-système

Composant

Sous-système

SYSTEME

Sous-système

Composant

Sous-système

Elément environnant



MILIEU ENVIRONNANT

Interaction


8

SYSTEME

SYSTEME

Sous-système

Composant

Sous-système

SYSTEME

Sous-système

Composant

Sous-système




MILIEU ENVIRONNANT

Interaction

On parle de

système complexe pluri-technologique


9


Exemples de systèmes complexes pluri-technologiques

Airbus A320 NEO

Smartphone - Tablette

Voiture électrique

Exemples de systèmes complexes pluri-technologique

10



Airbus A320 NEO


Voiture électrique

Système = ∑ de

sous-systèmes et composants

Comportement du système ≠

∑ des comportements de chacun des sous-systèmes et

composants


11



Airbus A320 NEO


Voiture électrique

Système = ∑ de




composants


12



Airbus A320 NEO


Voiture électrique

Système = ∑ de




composants


Ingénieur Système conçoit, étudie, vérifie les

performances et améliore les systèmes complexes

pluri-techniques à l’aide de méthodes et

démarches interdisciplinaires.

13




4. Langage SysML




14

Cycle de vie d’un système

2. Notion de Cycle de Vie

15


Définition du besoin


16

Etude de faisabilité




17


Conception




Vidéo_1

18

Vidéos/Conception.wmv





Conception

Mise au point

produit/process




Vidéo_2

19

Vidéos/Mise_au_point_produit_process.wmv





Conception

Mise au point

produit/process

Fabrication et intégration




Vidéo_3

20

Vidéos/Fabrication.mp4





Conception

Mise au point

produit/process


Distribution

Utilisation

Maintenance Recyclage




Vidéo_4 21

Vidéos/Maintenance.mp4





Conception

Mise au point

produit/process


Distribution

Utilisation




2. Notion de Cycle en V

22


Définition du besoin et étude de faisabilité

23


Conception

Mise au point

produit/process


Distribution

Utilisation





24


Définition du besoin et étude de faisabilité Système livré Utilisation


Destruction

25


Conception

Mise au point

produit/process


Distribution

Utilisation





26


Définition des exigences

Conception de l’architecture fonctionnelle

Conception de l’architecture organique

Processus de réalisation

Fabrication - réutilisation - achats

Réception

Assemblage

Validation du système

Vérification de l’intégration

Système livré Utilisation


Destruction

Processus d’intégration

Processus de conception


27







Réception

Assemblage





Destruction


Programme PCSI/PSI et MPSI/MP



Programme PCSI/PSI

et MPSI/MP

28







Réception

Assemblage





Destruction




Performances

attendues

Démarche ingénieur retenue en PCSI/PSI et MPSI/MP

29







Réception

Assemblage





Destruction



Performances attendues


Performances

simulées


30







Réception

Assemblage





Destruction




Performances Simulées


Performances

mesurées


31







Réception

Assemblage





Destruction




Performances mesurées


Ecart 3

Ecart 2

Ecart 1



32





Ecart 3

Ecart 2

Ecart 1

Système souhaité Système en utilisation

Système simulé


33



Ecart 1

Performances simulées

Ecart 3

Ecart 2

Domaine du commanditaire

Domaine du laboratoire

Domaine de simulation

Système souhaité

Système en utilisation

Système simulé



34



Ecart 1

Performances simulées

Ecart 3

Ecart 2

Domaine du commanditaire

Domaine du laboratoire

Domaine de simulation

Système souhaité

Système en utilisation

Système simulé



TP

TP

TP ou

TD

35




4. Langage SysML




36


Source: Population Division of the Department of Economic and Social Affairs of the United Nations Secretariat

(2013). World Population Prospects: The 2012 Revision. New York: United Nations.

Evolution de la population mondiale


Source: Key World Energy STATISTICS 2012. Internal Energy Agency.

L’augmentation de la consommation d’énergie

primaire annuelle dans le monde (Mtep)


Source: Desertec.org


L’impact environnemental de l’homme doit

être considérablement réduit !




Analyse du cycle de vie (Normes ISO 14040)


Utiliser des matières recyclées

Diminuer la consommation en eau et énergie

Réduire les emballages

Limiter les transports

Exemples d’actions en éco-conception



Analyse du cycle de vie (Normes ISO 14040)




4. Langage SysML




43

4. Langage SysML

Ingénierie =

travail

collaboratif

→ Il est indispensable que tous les ingénieurs utilisent un

langage unique compréhensible par tous les métiers.

4. Langage SysML

Diagramme de bloc interne

Diagramme paramétrique

LANGAGE

SYSML

Diagramme des exigences

Diagramme des cas d’utilisation

Diagramme d’activités

Diagramme de séquence

Diagramme d’état

Diagramme de définition de blocs

Diagrammes fonctionnels

Diagrammes comportementaux

Diagramme des paquets

Diagrammes structurels

4. Langage SysML

Modélisation SysML

Simulation multi-physique

Logiciel utilisant le langage SysML

Logiciel de simulation multiphysique




4. Langage SysML




51


5.1. Définition du besoin

52







Réception

Assemblage





Destruction





53



Travail de groupe avec des professionnels de l’Analyse

Fonctionnelle du Besoin.

54





Objectif : Identifier et définir toutes les exigences pour toutes

les phases de vie du système.

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Phase de vie 1 : vol de croisière en conditions nominales

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Phase de vie 1

Phase de vie 2 : Atterrissage

57







Phase de vie 1

Phase de vie 2

Phase de vie 3 : Maintenance

58







Phase de vie 1

Phase de vie 2

Phase de vie 3 Phase de vie n

…

59


5.2. Cahier des Charges Fonctionnel (C.d.C.F)

Document contractuel synthétisant l’ensemble des travaux de

la définition du besoin.

60


Phase de vie 1 Phase de vie 2


…




61


Phase de vie 1 Phase de vie 2


…




62



- Permet au client donneur d’ordres, de fixer les objectifs à

atteindre (performances, fiabilité, esthétique …) en rapport

avec l’utilisation prévue du système.

- Permet au client donneur d’ordres et aux acteurs travaillant

sur le projet de vérifier que le système conçu est conforme

au(x) besoin(s) exprimé(s).

63



- Permet au client donneur d’ordres, de fixer les objectifs à

atteindre (performances, fiabilité, esthétique …) en rapport

avec l’utilisation prévue du système.

- Permet au client donneur d’ordres et aux acteurs travaillant

sur le projet de vérifier que le système conçu est conforme

au(x) besoin(s) exprimé(s).

64


5.3. Définition des exigences et diagramme des exigences

65







Réception

Assemblage





Destruction





66




LANGAGE

SYSML





Diagramme d’état





Diagrammes structurels 5.3. Définition des exigences et diagramme des exigences



68



Frontière du diagramme 69



Frontière du diagramme

Titre et type de diagramme

70



Exigence principale

71



Exigence principale

72



Sous exigences

73



« est contenu dans »

74



La sous-exigence 1.4

« est contenu dans »

l’exigence 1.

75



refine

76



refine

77



verify

78



verify

79



Objectifs du diagramme des exigences :

- lister, spécifier et hiérarchiser les exigences,

- assurer une traçabilité par ajout d’éléments venant d’autres

diagrammes SysML,

- s’assurer de la cohérence entre ce que fait réellement le

projet et ce qu’il doit être fait,

- faciliter l’analyse d’impact en cas de changement de

solutions techniques.

80




4. Langage SysML




81







Réception

Assemblage





Destruction




82




LANGAGE

SYSML





Diagramme d’état





Diagrammes structurels 6.1. Fonction globale et diagramme des cas d’utilisation


6.1. Fonction globale et diagramme des cas d’utilisation

84





85



Système

86




87



Utilisateur

88



Cas d’utilisation

89



Liaison

90



91



Cas d’utilisation 1

92





93






94






Cas d’utilisation n

… 95



Objectifs :

- Définir tous les cas d’utilisation découlant de la fonction

globale afin d’identifier toutes les actions réalisables en

utilisant le système,

- Identifier toutes les interactions avec les acteurs extérieurs

au système qui réalisent et/ou subissent ces actions.

96


6.2. Définition des solutions techniques et diagrammes

structurels SysML


structurels SysML



structurels SysML

Exigences +

cas d’utilisation

98



structurels SysML

Conception d’une

architecture fonctionnelle

Exigences +

cas d’utilisation

99



structurels SysML

Conception d’une


Exigences +

cas d’utilisation

Combinaison de reconduction

de l’existant + innovation



100



structurels SysML

Conception d’une


Exigences +

cas d’utilisation



Formalisation à

l’aide des

diagrammes

structurels SysML

101



structurels SysML

Conception d’une


Exigences +

cas d’utilisation



Formalisation à

l’aide des

diagrammes

structurels SysML

Diagramme de bloc

interne

Diagramme de

définition des blocs 102



structurels SysML

Conception d’une


Exigences +

cas d’utilisation



Formalisation à

l’aide des

diagrammes

structurels SysML

Diagramme de bloc

interne

Diagramme de

définition des blocs Cours 02 103




LANGAGE

SYSML





Diagramme d’état





Diagrammes structurels


structurels SysML


structurels SysML




105


Système

106


107


« est composé de »

108


109


110


111


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115


116


117


Falcon7x ~ 50000 composants élémentaires

On construit plusieurs diagrammes de

définitions de blocs correspondant à

différents niveaux de sous ensemble et

de raffinement

118




4. Langage SysML



7. Evaluation du Produit Conçu au Critère de la Satisfaction du Client

119









Réception

Assemblage



Système livré


120









Réception

Assemblage



Système livré


Mise en place du cahier des charges fonctionnel

121









Réception

Assemblage



Système livré



Mise en place du diagramme des exigences et des diagrammes des cas d’utilisation du

modèle SysML du système

122









Réception

Assemblage



Système livré





123









Réception

Assemblage



Système livré





Formalisation à l’aide des diagrammes structurels SysML

Diagrammes de définitions de blocs

124









Réception

Assemblage



Système livré







125









Réception

Assemblage



Système livré








126









Réception

Assemblage



Système livré








Performances

Simulées

127









Réception

Assemblage



Système livré







Satisfaction client ?


Performances

Simulées

Ecart

128


Diagramme 1

Diagramme 2

Diagramme 3

Diagramme m

…

129

introduction à l’ingénierie système (is)

Documents