L’ingenierie des Systèmes : l‘approche SysML Alain FRAISSE Paris le 10/03/2015 Alain Fraisse

Introduction : Alain Fraisse : Chef de projet du déploiement et définition de l’approche Système au sein de la Business unit « Partner ». alain.fraisse@schneider-electric.com +33 6 87 80 24 04

Sommaire : Introduction : De nouveaux Systèmes pour de nouveaux enjeux Exemples Une démarche : l’ingénierie des systèmes Rappel des Processus majeurs – IEC 15288 Le Processus technique et le positionnement de SysML Le modèle de données Positionnement de SysML et définition Méthodes et SysML Intérêt du langage SysML Déploiement et recommandations Conclusion et Exemples Alain Fraisse

Introduction : De nouveaux Systèmes pour de nouveaux enjeux Nous passons progressivement d’une réponse Produit à une réponse de Solutions/Systèmes de Produits face aux enjeux applicatifs : Exemple pour la RT 2012 « Etre capable de proposer des Solutions pour la maitrise de l’énergie »  Des questions se posent pour le développement : Quels « use cases »? Quelles fonctions systèmes? Comment optimiser l’architecture? Alain Fraisse

Introduction : De nouveaux Systèmes pour de nouveaux enjeux De nouveaux systèmes émergent et doivent être connectés Exemple : des solutions de bornes pour le Véhicule Electrique : « Etre capable de proposer des Solutions d’alimentation connectés avec des systèmes existants»  Power Layer Des questions se posent pour le développement : Quels « use cases »? Quelles fonctions systèmes? Comment optimiser les architectures imbriqués? Digital Layer Installation Layer Alain Fraisse

Introduction : De nouveaux Systèmes pour de nouveaux enjeux CAR OEM e-mobility Electric Vehicle Alain Fraisse

Une démarche : l’ingénierie des systèmes : L’ingénierie des Systèmes est une approche interdisciplinaire pour guider et gérer le développment de systèmes Complexes . Cette approche collaborative doit permettre l’émergence de fonctionnalités qui sont impossibles à obtenir en considérant chaque produit individuellement. Alain Fraisse

Rappel des Processus majeurs – IEC 15288 Disciplines / Sub-System processes Build System Architecture process (Test process) Integrate How the system works Verify Specify the System process What the system delivers Define the Needs process (Test process) Validate Why the system is needed Offer Req. Sub-System / System Element Req. System Element (Physical) Defects Feasibility feedback Feasibility feedback Verified System (Physical) Core Systems Engineering Processes (Le Processus Technique) Project Processes Support Processes Discipline Processes Mécanique Firmware Electronique … Alain Fraisse

Le Processus Technique et le positionnement de SysML Modèle de traçabilité Projet Simulation models Analysis Models Requirement Tests Build System Architecture process Specify the System process Define the Needs process Offer Req. Sub-System / System Element Req. Feasibility feedback Feasibility feedback Core Systems Engineering Processes Offer Req. Use Cases and Scenarios Validation Test Cases External Function System Req. Verif Test Cases What the system delivers Behaviour Simulation Models Logical System Element Internal functions Properties Interfaces How the system works Physical System Element Internal functions Induced functions Properties Induced properties Interfaces Induced interfaces Sub system & Interfaces Req. Multiphysics Simulation Models Integration Test Cases According to Alain Fraisse

Le Processus Technique et le positionnement de SysML Modèle de traçabilité Projet According to Simulation models Analysis Models Requirement Tests Build System Architecture process Specify the System process Define the Needs process Offer Req. Sub-System / System Element Req. Feasibility feedback Feasibility feedback Core Systems Engineering Processes Offer Req. Use Cases and Scenarios Validation Test Cases External Function System Req. Verif Test Cases What the system delivers Behaviour Simulation Models Logical System Element Internal functions Properties Interfaces How the system works Physical System Element Internal functions Induced functions Properties Induced properties Interfaces Induced interfaces Sub system & Interfaces Req. Multiphysics Simulation Models Integration Test Cases Langage de Modélisation des Systèmes Alain Fraisse

SysML : Définition de SysML http://www.omgsysml.org/ (OMG : Object Management Group) The OMG systems Modeling Language (OMG SysML™) is a general-purpose graphical modeling language for specifying, analyzing, designing, and verifying complex systems that may include hardware, software, information, personnel, procedures, and facilities. In particular, the language provides graphical representations with a semantic foundation for modeling system requirements, behavior, structure, and parametrics, which is used to integrate with other engineering analysis models. SysML V 1.3 : OMG adoption june 2012 SysML Diagrams Behavior Diagrams Structure Diagrams Alain Fraisse

Methodes et SysML : Cas d’utilisation Diagramme de séquence Machines Analysis Models Build System Architecture process Specify the System process Define the Needs process Offer Req. Sub-System / System Element Req. Feasibility feedback Feasibility feedback Core Systems Engineering Processes Context Diag Use Cases and Scenarios External Function Waiting Charging Info: “charge completed” Info: “Identification success” Power On Power Off Logical System Element Internal functions Properties Interfaces Physical System Element Internal functions Induced functions Properties Induced properties Interfaces Induced interfaces Méthode : Marche rationnelle de l'esprit pour arriver à la connaissance ou à la démonstration d'une vérité : La méthode se différencie de la théorie. Ensemble ordonné de manière logique de principes, de règles, d'étapes, qui constitue un moyen pour parvenir à un résultat : Méthode scientifique. Manière de mener, selon une démarche raisonnée, une action, un travail, une activité ; technique : Une méthode de travail. Les méthodes de vente. Il n'a suivi aucune méthode précise dans son enquête. Ensemble des règles qui permettent l'apprentissage d'une technique, d'une science ; ouvrage qui les contient, les applique : Méthode de lecture. Processus : Enchaînement ordonné de faits ou de phénomènes, répondant à un certain schéma et aboutissant à quelque chose : Le processus d'une crise. Suite continue d'opérations, d'actions constituant la manière de faire, de fabriquer quelque chose : Les processus de fabrication doivent être revus. Manière que quelqu'un, un groupe, a de se comporter en vue d'un résultat particulier répondant à un schéma précis : Selon le processus habituel, il s'arrangera pour se faire excuser. ~ Cas d’utilisation Diagramme de séquence Machines d’états Architectures fonctionnelles Analyse fonctionnelle Diagramme de contexte Architectures Physiques Alain Fraisse Alain Fraisse

Intérêt du langage SysML : Les avantages : Avoir un langage unifié pour la communauté des ingénieurs systèmes dans l’entreprise et à l’extérieur de l’entreprise. Aider à la construction d’ architectures modulaires (Innovation). Permettre l’analyse du besoin et la construction formelle d’architectures fonctionnelles et physiques (Technologiques). L’apport des outils associés : Réaliser des bibliothèques réutilisables Formaliser et maintenir les évolutions tout au long du cycle de vie du Système. Garantir une traçabilité du besoin jusqu’à l’architecture du système dans un environnement descriptif cohérent. Les limites : Le langage peut être parfois difficilement compréhensible par des fonctions périphériques (Marketing) – Alain Fraisse

Déploiement et Recommandations : Déploiement chez Schneider de SysML : Le déploiement se réalise progressivement sur des projets ciblés. Nous déployons un cursus de formation en 4 niveaux de maturité (comprendre, s’engager, agir) sur l’ingénierie systèmes incluant SysML . Exemple : avant de comprendre le langage Mathématique il faut assimiler la méthode. Alain Fraisse Alain Fraisse

Déploiement et Recommandations : Construire une proposition claire articulant la méthode, le langage, les outils (illustré également par le slide 12).

Quelques Exemples en Annexe : Conclusion : La construction de systèmes performants et simple vue des utilisateurs est un enjeu majeur. L’approche de l’ingénierie Système structure et organise le « comment réaliser et maintenir ces systèmes simples et performants». Le langage SysML s’inscrit dans cette démarche. Quelques Exemples en Annexe : Alain Fraisse

Annexe : Mise en oeuvre de SysML Partner Business Unit Alain Fraisse

Mise en oeuvre de SysML Le langage de modélisation SysML est utilisé pour: Collecter le besoin des parties prenantes (Use Cases, Sequence Diagrams) Spécifier le système (Sequence Diagrams) Définir l’architecture fonctionnelle (Activity Diagrams) Définir l’architecture logique (Block Definition Diagram, Internal Block Diagram) Définir l’architecture Technologique (Block Definition Diagram, Internal Block Diagram) Les diapositives suivantes illustrent l’utilisation de ces diagrammes.

“Collecter le besoin des parties prenantes ” Alain Fraisse

Define the Needs : Synthesis Output Define System Scope & Boundaries Analyze Stakeholder Needs Elaborate Offer Requirements SysML Block Definition Diagram SysML Use Case Diagram : Use cases per life cycle” “Export to word” Offer Req. SysML Block Definition Diagram : Context Diagrams per life cycle” SysML Sequence Diagram” Activity Output deliverables Legend: Produce Alain Fraisse

“Spécifier le système ” Alain Fraisse

Specify the System : Synthesis Output Refine Use Cases & Identify External Functions Define external interfaces Elaborate System Requirements SysML State Machine Diagram SysML Internal Block Diagram Export to word SysML Sequence Diagram System Req.

“Définir l’architecture fonctionnelle ” “Définir l’architecture logique » « Définir l’architecture Technologique » Alain Fraisse

Build System Architecture What Define Functional System Architecture Define Logical System Architecture Identify Technologies Elaborate Sub-System / Sys. Element Req. Sub-System / Sys. Element Req.

“Exemple du Véhicule Electrique” Alain Fraisse

Collecter le besoin des parties prenantes : System block, vu comme une boite noire Définition de la finalité et des Missions du Système à développer. Alain Fraisse

“Collecter le besoin des parties prenantes ” Alain Fraisse

Collecter le besoin des parties prenantes : Diagramme de contexte sans images Le Context Diagram permet de d’identifier les acteurs en interaction avec le système dans chaque phase du cycle de vie. Alain Fraisse

Collecter le besoin des parties prenantes : Diagramme de contexte avec images Le Context Diagram permet de d’identifier les acteurs en interaction avec le système dans chaque phase du cycle de vie. Alain Fraisse

Collecter le besoin des parties prenantes : Les Use Cases permettent de définir le besoin en mettant en relation les acteurs et le système Use case diagrammes Alain Fraisse

Collecter le besoin des parties prenantes : Les Sequence Diagrams raffinent l’expression de besoin en mettant en évidence les interactions entre le système et les acteurs, pour chaque Use Case. UC_Stk_ChargeElectricVehicle : Les processus d’identification , de connexion, de deconnection sont référencés et décrits ailleurs Ajout de l’acteur externe gestion d’énergie et de la deuxième source d’energie dite alternative Alain Fraisse

“Spécifier le système ” Alain Fraisse

Spécifier le système : UC_Stk_ChargeElectricVehicle : Les processus d’identification , de connexion, de deconnection sont référencés et décrits ailleurs Ajout de l’acteur externe gestion d’énergie et de la deuxième source d’energie dite alternative Les Sequence Diagrams sont détaillés: les interactions entre les acteurs et le système sont transformées en signaux et les Fonctions Externes sont identifiées. Alain Fraisse

Spécifier le système : Les State Diagram permettent de décrire les états du système. Cela permet la description des évènements déclencheurs et d’allouer ensuite les fonctions externes par état. System state Alain Fraisse

Spécifier le système : System state avec sous diagrammes Alain Fraisse

Spécifier le système : Identification des interfaces Externes

“Définir l’architecture fonctionnelle ” “Définir l’architecture logique » « Définir l’architecture Technologique » Alain Fraisse

Définir l’architecture fonctionnelle : Fonction externe F-chargeEV avec acteurs externes Les Activity Diagrams permettent de décomposer les fonctions externes en fonctions internes. Alain Fraisse

Définir l’architecture fonctionnelle : Les Activity Diagrams permettent de décomposer les fonctions externes en fonctions internes.

Définir l’architecture fonctionnelle : Les Activity Diagrams permettent de décomposer les fonctions externes en fonctions internes. Alain Fraisse

Définir l’architecture logique : Alain Fraisse

Définir l’architecture logique : Les Internal Block Diagrams (IBD) permettent d’identifier les interfaces entre les constituants logiques du Système. Chaque constituant logique est défini par un Block Definition Diagram (BDD). Les fonctions internes sont allouées à chaque constituant. Architecture logique IBD avec acteurs externes Alain Fraisse

Définir l’architecture Technologique : Les Internal Block Diagrams (IBD). Les Blocs Logiques sont alloués aux Blocs Technologiques Architecture physique IBD Alain Fraisse

QUESTIONS ? Alain Fraisse