Soutenance mémoire
Le progrès technique se fonde sur une dynamique de compréhension toujours plus approfondie. Il se crée régulièrement de nouveaux procédés et de nouveaux systèmes toujours plus complexes. Ces systèmes « artefacts » sont aujourd’hui multifonctionnels et intègrent des services divers créant des secteurs industriels et socio–économiques à l’échelle mondiale : la santé, les transports routiers, aériens et maritimes, les télécommunications, la défense. . . Cela a conduit à la création d’un spectre de disciplines scientifiques nouvelles : les « sciences de l’ingénieur » où l’on va trouver les méthodologies, les méthodes et les outils pour concevoir, fabriquer et exploiter ces nouveaux systèmes et systèmes de systèmes. Alors que dans les grands systèmes naturels (astrophysique, météorologie, sciences de la terre, etc.) l’Homme est dans la prédiction et l’observation, cherchant à comprendre, l’Homme est, dans les systèmes « artefacts », concepteur puis client et enfin exploitant. Dans les deux cas, l’Homme est face à la complexité. Dans l’étude des phénomènes naturels, on mesure cette maîtrise par la qualité des prédictions des comportements. Dans la conception de systèmes, on mesure la maîtrise grâce à des critères de « conformité » aux « exigences » d’un cahier des charges, dans le respect de l’environnement (développement durable).
L’ingénierie système
Définition et objectifs de l’ingénierie système
L’ingénierie Système (IS) est, selon la définition 2, une approche interdisciplinaire dont l’objectif est la conception et la réalisation de systèmes complexes définis selon la définition 3. Elle se compose de deux activités principales [Def01] : la connaissance technique des domaines mis en œuvre dans le système et la gestion de leur mise en œuvre.
Définition 2 : Ingénierie Système [Tho93]
L’ingénierie système est une approche et des moyens interdisciplinaires permettant la réalisation et le déploiement de systèmes réussis. Elle peut être vue comme l’application de techniques d’ingénierie à l’ingénierie des systèmes, aussi bien que comme l’application d’une approche systématisée aux efforts d’ingénierie.
Définition 3 : Système [SC95]
Un système est un ensemble de composants interdépendants qui interagissent entre eux de façon organisée vers un but commun. Les composants d’un système peuvent être divers et se composer de personnes, d’organismes, de procédures, de logiciels, d’équipements ou d’installations.
Ce qui démarque l’ingénierie système des autres disciplines d’ingénierie est qu’elle ne s’attache pas seulement à la réalisation d’un produit physique. Elle cherche aussi à guider et à coordonner au mieux l’effort de toutes les disciplines concernées par la conception et la réalisation du produit. La conception et le développement d’un système demandent la contribution de techniques nécessairement diverses. Chacune de ces techniques se concentre sur un aspect particulier du système, sans visibilité sur les autres aspects du système : les concepteurs ont une vision structuro–fonctionnelle du système ; l’équipe d’industrialisation le considère comme un élément à intégrer dans la chaîne d’assemblage ; les achats comme une liste de fournitures. . . L’ingénierie système doit apporter un point de vue global sur le système pour permettre la mise en cohérence des contributions spécifiques sur le système. L’ingénierie système considère tout le cycle de vie du système, de la définition des exigences client au retrait de service en passant par la conception, la réalisation et la mise sur le marché. Elle définit des méthodes et des moyens permettant de satisfaire au mieux les besoins techniques et organisationnels qui se heurtent en pratique à des contraintes de coûts, de délais et de productivité.
État des connaissances et des pratiques
Les premiers travaux importants sur les systèmes sont apparus au cours de la seconde guerre mondiale. Ils coïncident avec l’objectif de développement de systèmes militaires de plus en plus complexes. Dans les années 60, les programmes militaires spatiaux américains ont ainsi proposés de nouvelles approches industrielles plus rationnelles. En 1990, le National COuncil on System Engineering (NCOSE) fusionne des corporations et organisations américaines en une société dont l’objectif est de développer les pratiques et les formations en ingénierie système. En 1995, le NCOSE s’ouvre aux participations internationales et devient l’INCOSE (INternational COuncil on Systems Engineering). En France, il faut attendre 1999 pour que l’Association Française d’Ingénierie Système (AFIS) soit créée. Elle compte aujourd’hui 24 membres et plus de 500 adhérents individuels[AFI07].
Initialement, les travaux en ingénierie système se sont plutôt centrés autour d’une démarche de conceptualisation. De nombreux auteurs se sont d’abord attachés à identifier les concepts de l’IS [WAHH99] et à décrire le processus de référence autour duquel vont s’articuler les projets. L’essentiel des travaux s’orientait vers la définition d’un processus générique d’ingénierie système [Boa95b, Boa95a, FM99] avec des sous–composantes techniques (gestion du risque et de la complexité, traitement des exigences, etc.). Ils ont été à la base de la rédaction de premiers grands recueils sur l’ingénierie système rédigés par des organismes comme la NASA [SC95] ou le DOD [Def01]. Les premiers concepts de l’IS ont été complétés par de nombreux travaux au cours de la dernière décennie [Rom96, Bar97, Pen97, Gir99, Cha99, Lar03, Lon03] et sont maintenant établis et reconnus au niveau international via des normes. On constate maintenant une évolution des travaux de recherche. Ces travaux se tournent vers la mise en application des concepts développés plutôt que sur le développement de nouveaux concepts. Cette mise en application passe principalement par des réflexions autour de l’identification des liens entre produit et processus [Lab04, GE07], de la formation à l’IS [BLWvH05, JD07] et enfin l’outillage de la démarche d’IS [Ped06, TMHS06, SC07]. Bien entendu, un travail de fond demeure et des analyses critiques de l’existant [BY02, BY03], des propositions d’amélioration [BB01, WW03] ou d’évaluation [Hon04, Hon06] paraissent régulièrement dans la littérature spécialisée.
Principes et moyens de l’ingénierie système
L’objectif de l’ingénierie système est de permettre la réalisation et le développement de systèmes complexes. Elle consiste en :
– la recherche et le développement des techniques de l’ingénierie pour la création de systèmes complexes,
– la recherche d’approches construites et cohérentes réalisant la coordination de ces efforts d’ingénierie.
Dans ce contexte, la complexité n’est pas seulement limitée aux techniques et technologies de l’ingénierie de systèmes mais inclut aussi les organisations. Un système peut devenir très complexe par l’augmentation en amont des données, des variables, mais encore par le nombre de domaines simultanément impliqués dans son fonctionnement. Certains systèmes de taille particulièrement grande sont approchés par une voie nouvelle : les systèmes de systèmes [BYAB+04, Jam05b, Kea05].
L’ingénierie système est là pour favoriser le développement de méthodes et d’outils permettant de comprendre et de gérer la complexité des systèmes. Ces outils sont amenés à manipuler un large spectre de domaines scientifiques et techniques qui inclut [Ped06] :
– l’analyse fonctionnelle et l’analyse d’architecture,
– l’analyse des exigences et leur vérification,
– l’analyse du risque et des autres données du projet,
– la simulation et la modélisation du système.
Cette approche interdisciplinaire de l’ingénierie système est intrinsèquement complexe puisque les interactions avec l’environnement et même les interactions entre toutes les composantes du système ne sont pas toujours bien définies ou bien comprises (du moins a priori). Définir et caractériser de tels systèmes et sous–systèmes ainsi que leurs interactions sont un des objectifs de l’ingénierie système. En faisant cela, le pont entre exigences informelles des utilisateurs et les spécifications techniques qu’un ingénieur peut implémenter pourra être franchi. L’IS cherche à gérer cette problématique par une approche holistique et interdisciplinaire :
Vue holistique : L’ingénierie système se fonde sur la définition des besoins du client et l’identification des fonctionnalités du système au plus tôt dans le cycle de développement (traitement et documentation des exigences). Elle réalise alors la conception et la validation du système en considérant le problème sur l’ensemble de son cycle de vie. Le modèle des processus d’ingénierie est au cœur de l’ingénierie système. Ce processus d’ingénierie a pour but d’organiser l’effort technique et organisationnel dans tout le cycle de vie. Il couvre la définition du concept et la production et va, dans certains cas, jusqu’à la mise à disposition et au retrait de service du système.
Couverture interdisciplinaire : Le développement de systèmes demande souvent les contributions de diverses disciplines techniques. Pour obtenir une telle expertise, un ingénieur système est souvent un ingénieur traditionnel possédant une expertise dans un domaine et une connaissance des autres domaines incluant la gestion et les processus d’affaire, ce qui aide à l’intégration des sous–systèmes et à la validation des exigences. En donnant une vue système (holistique) à l’effort de développement, l’IS aide à intégrer toutes les contributions techniques dans un effort commun coordonné.
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Table des matières
Introduction Générale
1 Cadre général des travaux et problématique
1.1 Introduction
1.2 L’ingénierie système
1.2.1 Définition et objectifs de l’ingénierie système
1.2.2 État des connaissances et des pratiques
1.2.3 Principes et moyens de l’ingénierie système
1.3 Outils, modèles et méthodologies en ingénierie système
1.3.1 Outils, modèles et méthodologies des activités propres à l’ingénierie système
1.3.2 Modèles et outils méthodologiques relatifs aux processus
1.3.2.1 Approches purement méthodologiques
1.3.2.2 Approches méthodologiques liées à un outil
1.3.3 Modèles universels du système
1.3.3.1 Le langage SysML
1.3.3.2 Le langage UPDM
1.3.4 Ingénierie système guidée par les modèles
1.3.4.1 Principes de l’ingénierie système guidée par les modèles
1.3.4.2 Projets connexes à l’ingénierie système guidée par les modèles
1.3.5 Récapitulatif des outils, modèles et méthodologies de l’ingénierie système
1.4 Les normes d’ingénierie système
1.4.1 Rôle des normes d’ingénierie système
1.4.1.1 Objectifs de la normalisation
1.4.1.2 Cadre d’application de la normalisation
1.4.1.3 Limitations d’une normalisation
1.4.2 Les principales normes de l’ingénierie système
1.4.2.1 La norme IEEE 1220
1.4.2.2 La norme EIA-632
1.4.2.3 La norme ISO15288
1.4.3 Analyse des similitudes, différences et complémentarité normatives
1.4.4 Traitement des besoins complémentaires
1.5 Notre norme référante : l’EIA-632
1.5.1 Pourquoi choisir l’EIA-632 comme référence ?
1.5.2 Quelques rappels généraux sur l’EIA-632
1.5.3 Quelques rappels sur le contenu et les concepts de l’EIA-632
1.5.3.1 Le projet et son environnement
1.5.3.2 Proposition d’une structure générique du système
1.5.3.3 Les processus constitutifs de l’EIA-632
1.5.3.4 Le concept de cycle de vie du système
1.5.3.5 Les exigences de l’EIA-632
1.6 Notre problématique
1.7 Conclusion
2 Formalisation des normes d’ingénierie système
2.1 Introduction
2.2 L’ingénierie dirigée par les modèles
2.2.1 Rôle de l’ingénierie des modèles
2.2.2 Principaux concepts de l’ingénierie des modèles
2.2.2.1 Notions de modèle et de méta–modèle
2.2.2.2 Le méta–méta–modèle
2.2.2.3 Propositions de l’OMG
2.2.3 Les langages de l’ingénierie des modèles
2.2.4 Les transformations de modèles
2.3 Choix d’un langage et d’un outil de modélisation
2.3.1 Les langages et les outils existants
2.3.1.1 Langages de modélisation de processus
2.3.1.2 Langages de description de systèmes
2.3.2 Le langage de modélisation utilisé
2.4 Application à la modélisation de l’EIA-632
2.4.1 Modélisation des processus de l’EIA-632
2.4.2 Modélisation de la structure de système
2.4.2.1 Modèle d’un système
2.4.2.2 Modèle des blocs de construction
2.4.2.3 Modèle de la structure de système
2.4.3 Modélisation du cycle de vie d’ingénierie
2.4.4 Analyse de l’EIA-632 à partir de son modèle
2.4.4.1 Développement descendant, réalisation ascendante
2.4.4.2 Types de groupes
2.4.4.3 Séquencement des processus
2.4.4.4 Validité du flot de données de l’EIA-632
2.5 Conclusion
3 Spécialisations métier et projet des processus d’ingénierie système
3.1 Introduction
3.2 Notre démarche de modélisation
3.2.1 Aperçu de la démarche
3.2.2 Méthodes de construction
3.2.3 Avantages de la démarche
3.3 Les spécificités métier
3.3.1 Définition d’un métier
3.3.2 Un exemple de métier : les EPI (Équipements de Protection Individuelle)
3.3.2.1 Définition d’un EPI
3.3.2.2 Quelles exigences pour les EPI ?
3.3.3 Impact sur les projets
3.4 La construction d’un modèle de processus métier
3.4.1 Exemple de modèle métier : le cas des EPI
3.4.2 Construction incrémentale du modèle métier
3.4.3 Opérations de modélisation complémentaires à l’élaboration du modèle métier
3.4.4 Modélisation multi-métier
3.5 La construction d’un modèle projet
3.5.1 Rôle du modèle de projet dans la formalisation des processus d’ingénierie système
3.5.2 Rôle du modèle de projet dans la conduite d’un projet
3.5.3 Création du modèle de projet
3.5.4 Problèmes ouverts
3.6 Conclusion
Conclusion Générale
