Sujet de Thèse
Titre :
Ingénierie des exigences du système basée sur des modèles exécutables (eMBRE) pour la validation des exigences du système et la vérification de la conception (V&V)
Dates :
2022/11/07 - 2025/11/06
Etudiant :
Encadrant(s) :
Autre(s) encadrant(s) :
Pr. Eric BONJOUR (eric.bonjour@univ-lorraine.fr)
Description :
Les concepteurs ont besoin de modèles et de méthodes pour effectuer une Vérification et Validation (V&V) précoce et collaborative. (V&V) précoce et collaborative, respectivement des exigences et des architectures de systèmes (Chapurlat et Bonjour 2014), pour détecter erreurs de spécification et de conception et pour éviter des modifications tardives et coûteuses, pendant la phase de phase de test au sol et en vol ou, pire encore, lorsque le système est en service. Cette approche garantit que les exigences du système exigences du système à toutes les couches et phases de conception du système sont dignes de confiance. Le processus de validation des exigences du système
Le processus de validation des exigences du système vise à garantir que le bon système a été construit. Le processus de vérification de la conception vise à s'assurer que le système a été construit correctement. Les processus SE comprennent l'ingénierie des exigences basée sur la traçabilité des exigences du système à travers les différentes couches du système (Micaëlli et al. 2013). Une description textuelle Une description textuelle est une manière ambiguë de capturer et de communiquer les exigences du système. les équipes de développement de systèmes à échanger des descriptions incomplètes, incohérentes et incorrectes des exigences du système. des descriptions incomplètes, incohérentes et incorrectes des exigences du système. avec un concept d'opération exécutable permet de procéder à la vérification et au contrôle des exigences du système : formellement avec vérification des preuves ou factuellement avec des simulations revues avec les parties prenantes. Exécutable" signifie que le modèle permet de supporter soit la vérification des preuves pour la validation formelle des exigences du système, soit la simulation pour la validation factuelle. la simulation pour la validation factuelle.
L'ingénierie des exigences des systèmes (RE) est le résultat d'activités itératives et récursives de définition, d'analyse et de gestion (ISO/IEC/IEEE 15288 : 2015). Ce processus reçoit en entrée une liste de besoins et de contraintes de la part des parties prenantes, (c'est-à-dire les clients, les utilisateurs, les autorités de certification), et transforme cette liste en exigences techniques (système) que le système doit satisfaire afin de répondre aux besoins.
L'analyse des exigences est l'activité qui vise à vérifier les qualités d'une exigence ou d'un ensemble d'exigences, à négocier les changements, et à définir les plans d'intégration, de vérification et de validation du système. La gestion des exigences est l'activité qui consiste à maintenir les exigences tout au long du cycle de vie du système. Dans un système complexe (système décomposé en sous-systèmes et composants à différentes couches), les exigences des sous-systèmes sont définies (ou affinées) par l'architecture du système.
Ces transformations sont des sources potentielles d'erreurs, c'est pourquoi des activités de vérification et de validation (analyse des exigences) doivent être menées après chaque étape. Aujourd'hui, la plupart des exigences sont décrites sous forme textuelle, ce qui ne permet pas de détecter rapidement d'éventuelles erreurs de spécification ou de conception.
En outre, il existe différents types d'exigences (par exemple, fonctionnelles, de performance, de sécurité).
Les normes ISO29148 ou ARP 4754A définissent différentes qualités pour une exigence ou un ensemble d'exigences (par exemple, la cohérence, la complétude...). Différentes techniques de vérification formelle existent mais leur application sur des systèmes complexes semble difficile (cadrage). Dans le domaine de l'ingénierie des systèmes, différentes approches et outils ont été développés au cours des dernières années (Masmoudi et al. 2022), par exemple, la norme SysML (omgsysml.org), la méthodologie des modèles de propriété (PMM) proposée par Micouin (Micouin 2008) (Micouin 2014), le logiciel Stimulus développé par Argosim et intégré dans 3D Experience de Dassault System.
La prochaine version v2.0 de SysML accordera une attention particulière aux exigences basées sur les propriétés (PBR).
Avec PMM, Micouin a proposé de modéliser les PBR en utilisant une théorie des ensembles pour décrire les relations externes du système avec son environnement. Ces assertions de cause à effet peuvent être vérifiées de manière formelle et factuelle. Avec Stimulus, l'ingénieur système peut modéliser les exigences avec des expressions logiques temporelles, présentées dans un format textuel, proche du langage naturel. Ces propriétés peuvent être complétées par des diagrammes d'état. La cohérence de l'ensemble peut ensuite être vérifiée par des simulations, ou servir de base à la génération de tests (Azzouzi et al, 2019).
Dans les normes ISO 15288 et ARP 4754A, la capture d'exigences complètes, cohérentes et correctes est un processus clé. Notre objectif est de proposer et d'expérimenter des modèles et des méthodes pour soutenir une approche eMBRE collaborative et de confiance axée sur les objectifs de l'ingénierie des systèmes.
(capturer les exigences avec des modèles d'exigences exécutables et donc validables ; concevoir des modèles de solutions exécutables et donc vérifiables), qui doit être cohérente avec les autres processus SE, applicable pour le développement de systèmes clés (fabrication, support et services), et capable d'éviter les erreurs de spécification et de conception et de favoriser les approches collaboratives, soit sur le problème global du SdI, soit sur les espaces de solution. Dans ce contexte, cette thèse de doctorat vise à répondre à quatre questions de recherche principales :
- Quels sont les besoins en matière de modélisation des exigences et de V&V ainsi que leurs priorités.
- Quels sont les formalismes appropriés en fonction des besoins de modélisation et de V&V ?
- Comment prouver les qualités des exigences exprimées par différents langages et modèles ?
- Quelles sont les exigences qu'il est utile (en termes de bénéfice/coût/risque) de formaliser davantage ?
Le processus de validation des exigences du système vise à garantir que le bon système a été construit. Le processus de vérification de la conception vise à s'assurer que le système a été construit correctement. Les processus SE comprennent l'ingénierie des exigences basée sur la traçabilité des exigences du système à travers les différentes couches du système (Micaëlli et al. 2013). Une description textuelle Une description textuelle est une manière ambiguë de capturer et de communiquer les exigences du système. les équipes de développement de systèmes à échanger des descriptions incomplètes, incohérentes et incorrectes des exigences du système. des descriptions incomplètes, incohérentes et incorrectes des exigences du système. avec un concept d'opération exécutable permet de procéder à la vérification et au contrôle des exigences du système : formellement avec vérification des preuves ou factuellement avec des simulations revues avec les parties prenantes. Exécutable" signifie que le modèle permet de supporter soit la vérification des preuves pour la validation formelle des exigences du système, soit la simulation pour la validation factuelle. la simulation pour la validation factuelle.
L'ingénierie des exigences des systèmes (RE) est le résultat d'activités itératives et récursives de définition, d'analyse et de gestion (ISO/IEC/IEEE 15288 : 2015). Ce processus reçoit en entrée une liste de besoins et de contraintes de la part des parties prenantes, (c'est-à-dire les clients, les utilisateurs, les autorités de certification), et transforme cette liste en exigences techniques (système) que le système doit satisfaire afin de répondre aux besoins.
L'analyse des exigences est l'activité qui vise à vérifier les qualités d'une exigence ou d'un ensemble d'exigences, à négocier les changements, et à définir les plans d'intégration, de vérification et de validation du système. La gestion des exigences est l'activité qui consiste à maintenir les exigences tout au long du cycle de vie du système. Dans un système complexe (système décomposé en sous-systèmes et composants à différentes couches), les exigences des sous-systèmes sont définies (ou affinées) par l'architecture du système.
Ces transformations sont des sources potentielles d'erreurs, c'est pourquoi des activités de vérification et de validation (analyse des exigences) doivent être menées après chaque étape. Aujourd'hui, la plupart des exigences sont décrites sous forme textuelle, ce qui ne permet pas de détecter rapidement d'éventuelles erreurs de spécification ou de conception.
En outre, il existe différents types d'exigences (par exemple, fonctionnelles, de performance, de sécurité).
Les normes ISO29148 ou ARP 4754A définissent différentes qualités pour une exigence ou un ensemble d'exigences (par exemple, la cohérence, la complétude...). Différentes techniques de vérification formelle existent mais leur application sur des systèmes complexes semble difficile (cadrage). Dans le domaine de l'ingénierie des systèmes, différentes approches et outils ont été développés au cours des dernières années (Masmoudi et al. 2022), par exemple, la norme SysML (omgsysml.org), la méthodologie des modèles de propriété (PMM) proposée par Micouin (Micouin 2008) (Micouin 2014), le logiciel Stimulus développé par Argosim et intégré dans 3D Experience de Dassault System.
La prochaine version v2.0 de SysML accordera une attention particulière aux exigences basées sur les propriétés (PBR).
Avec PMM, Micouin a proposé de modéliser les PBR en utilisant une théorie des ensembles pour décrire les relations externes du système avec son environnement. Ces assertions de cause à effet peuvent être vérifiées de manière formelle et factuelle. Avec Stimulus, l'ingénieur système peut modéliser les exigences avec des expressions logiques temporelles, présentées dans un format textuel, proche du langage naturel. Ces propriétés peuvent être complétées par des diagrammes d'état. La cohérence de l'ensemble peut ensuite être vérifiée par des simulations, ou servir de base à la génération de tests (Azzouzi et al, 2019).
Dans les normes ISO 15288 et ARP 4754A, la capture d'exigences complètes, cohérentes et correctes est un processus clé. Notre objectif est de proposer et d'expérimenter des modèles et des méthodes pour soutenir une approche eMBRE collaborative et de confiance axée sur les objectifs de l'ingénierie des systèmes.
(capturer les exigences avec des modèles d'exigences exécutables et donc validables ; concevoir des modèles de solutions exécutables et donc vérifiables), qui doit être cohérente avec les autres processus SE, applicable pour le développement de systèmes clés (fabrication, support et services), et capable d'éviter les erreurs de spécification et de conception et de favoriser les approches collaboratives, soit sur le problème global du SdI, soit sur les espaces de solution. Dans ce contexte, cette thèse de doctorat vise à répondre à quatre questions de recherche principales :
- Quels sont les besoins en matière de modélisation des exigences et de V&V ainsi que leurs priorités.
- Quels sont les formalismes appropriés en fonction des besoins de modélisation et de V&V ?
- Comment prouver les qualités des exigences exprimées par différents langages et modèles ?
- Quelles sont les exigences qu'il est utile (en termes de bénéfice/coût/risque) de formaliser davantage ?
Département(s) :
| Modélisation Pilotage des Systèmes Industriels |
