Ingénierie des systèmes

Ce chapitre est une introduction à la théorie des systèmes ou systémique. L’objectif est de présenter les fondements qui sont basés sur la notion de système. L’approche systémique est très conceptuelle et nous allons voir que le premier concept est la notion de totalité où un système intégré ne se résume pas à la somme des propriétés des éléments qui le constitue.

Ce chapitre est une introduction au processus d’ingénierie système dans son ensemble. Il propose une définition de l’ingénierie système et une présentation de chacune de ses activités. Il introduit aussi l’architecture système qui est un pilier de ce livre.

L’ingénierie des exigences est une discipline méthodique pluridisciplinaire permettant de recueillir, de spécifier, d’affiner et de qualifier des exigences relatives à un système à positionner dans son environnement, et de maîtriser les évolutions de ces exigences dans le temps. L’ingénierie des exigences intègre deux types d’activités à savoir la définition et la gestion des exigences.

Pour illustrer la démarche d’ingénierie système, nous allons dérouler un exemple fil rouge sur la conception d’une pompe à eau avec un aérogénérateur. Cet exemple est fictif, il a un objectif pédagogique et il n’est pas représentatif de l’état de l’art dans le domaine des pompes et des aérogénérateurs.

L’analyse des besoins commence par l’identification des parties prenantes qui sont intéressées par l’usage et la réalisation du système. Ces parties prenantes expriment ce qu’elles veulent faire ou imposer au système dans différents contextes opérationnels qui forment le cycle de vie du système. Ce chapitre présente la démarche complète en s’appuyant sur la construction de la vison opérationnelle du système.

L’objectif de ce processus est de définir un référentiel d’exigences, du système à faire, qui pose le problème à résoudre. La construction de ce référentiel d’exigences s’appuie sur les besoins modélisés par l’architecture opérationnelle et l’initialisation d’une architecture fonctionnelle.

Le processus de validation des exigences s’effectue pendant le processus de spécification des exigences et fait le lien entre les exigences et les besoins. La validation consiste à regarder si les exigences du système répondent bien aux besoins et posent correctement le problème.

La conception fonctionnelle consiste à étudier une solution abstraite du système pour répondre aux fonctions et aux missions qui ont été identifiées dans la définition des exigences. Ce processus de conception consiste à explorer une ou plusieurs architectures fonctionnelles selon trois points de vue à savoir statique, dynamique discret et comportemental.

Toutes les activités d’ingénierie système comportent des activités de vérification et de validation. Pour la validation du processus de conception fonctionnelle, l’objectif est de s’assurer que la décomposition fonctionnelle répond bien aux fonctions et aux missions du système. Au préalable, il est nécessaire de vérifier que l’architecture fonctionnelle a été réalisée dans les règles de l’art.

Le processus de conception physique a pour objectif d’identifier une ou plusieurs architectures pouvant être réalisées, répondant au problème posé par la spécification du système. L’architecture physique en sortie de ce processus de conception devra mettre en œuvre les fonctions de l’architecture fonctionnelle et répondre aux missions de l’architecture opérationnelle.

Chaque activité d’ingénierie système doit être vérifiée et validée. Pour la conception physique, nous allons vérifier que l’architecture candidate met bien en œuvre les fonctions techniques de l’architecture fonctionnelle. Nous allons aussi valider que les exigences déclinées sur l’architecture candidate répondent bien aux exigences du système.

Le processus d’évaluation et de comparaison des architectures est un processus d’ingénierie système à forte valeur ajoutée. En effet il permet de sélectionner de manière collaborative la meilleure architecture ou du moins celle qui présente le meilleur compromis. L’évaluation et la comparaison des solutions candidates doit de faire selon des critères communs de valeurs et de risques

Ce chapitre permet d’aborder l’intégration sous un angle nouveau en utilisant uniquement des modèles simulables. Cette phase intermédiaire à l’intégration classique permet de sécuriser au plus tôt un projet en faisant des remontées d’intégration virtuelle intermédiaires dans le cycle de développement.

Dans ce chapitre, le lecteur apprendra à analyser et modéliser de manière qualitative un système. Il verra comment transformer ce modèle descriptif en modèle quantitatif et en introduisant la variable « temps », il arrivera jusqu’à formaliser un jeu d’équations simulables. La simulation lui permettra de tester, de vérifier et de valider plusieurs scénarios de comportement de son système.

Dans ce chapitre le lecteur apprendra à concevoir un modèle de monitoring qui lui permettra d’améliorer la qualité de ses exigences et de rendre répétable son processus de vérification et de validation, c’est-à-dire automatisable sur ses moyens de simulation et de test.

Ce chapitre, aborde l’utilisation des modèles en ingénierie des systèmes. Le modèle ne possède que certaines propriétés du système et que seules les propriétés présentes sur le modèle peuvent être étudiées.

Ce chapitre aborde les différentes étapes d’intégration classique d’un système pour passer de la réalisation des composants au produit fini. Le but est de vérifier que le système répond bien à ses exigences et de valider que les besoins de l’environnement sont couverts en réalisant ses missions opérationnelles.