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Présentation de SysMLLe Langage de l’Ingénierie Système

(M02000a)

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ML (M02000a)

Hervé OIRYAoût 2013

Problématiques

Les filières techniques sont très séparées les unes des autres• Informatique• Electronique• Electrotechnique• Mécanique• Etc

Chaque discipline a son propre langage métier• Représentation UML• Représentation 2D/3D• Schéma de puissance


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• Schéma de puissance• Schéma électronique• Schéma des liaisons.• Etc.

Constats et Objectifs

Constat• Les systèmes deviennent de plus en plus complexes

• Intégration de plusieurs disciplines• Communicants

• Les délais de réalisation sont de plus en plus courts• Nécessité d’une nouvelle approche.Objectifs• Prise en compte des différents points de vue d’un système

• Exigences fonctionnelles et non fonctionnelles, contraintes et règles métiers

• Éléments structurels


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• Éléments structurels• Éléments comportementaux ou communiquants

• Trouver un langage de représentation • Unifiant les différents corps de métier • Afin d’avoir une vue système

• plus globale• indépendante des métiers• adaptable aux besoins des acteurs

SysML: la solution?

• SysML : System Modeleling Language

� Sémantique = sens

� Notations = représentation de la sémantique

• SysML n’est ni une méthodologie ni un outils� Indépendant des méthodologies et des outils


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� Indépendant des méthodologies et des outils

• Langage de modélisation graphique en réponse à UML pour l’Ingénierie des Systèmes

� Créé par l’INCOSE.

� Adopté et développé par l’OMG depuis novembre 2006

Historique

03/2003 : initialisation par OMG et

INCOSE09/2007 :

SysML v1.006/2010 :

SysML v1.2

Initiative de l’OMG et de INCOSE*


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07/2006 : OMG annonce l’adoption de

SysML

12/2008 : SysML v1.1

06/2012 : SysML v1.3

(version actuelle)

* International Council on Systems Engineering

Groupe de Travail

Membres de l’industrie

American Systems,

BAE SYSTEMS,

Boeing,

Deere & Company,

EADS-Astrium,

Eurostep,

Editeurs d’outils

Artisan,

EmbeddedPlus,

Gentleware,

IBM, I-Logix,

Mentor Graphics,

PivotPoint Technology,

Universités

Georgia Institute of Technology

Organisations de liaisonINCOSE (International Council on Systems

Engineering), ISO AP233 Working

Group


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ML Lockheed Martin,

Motorola,

NIST,

Northrop Grumman,

oose.de,

Raytheon,

THALES

Sparx Systems,

Telelogic,

Vitech Corp

SysML : un langage de modélisation

SysML ne propose pas de démarche

spécifique

SysML est un langage de

modélisation permettant

d ’analyser des systèmes selon

divers processus d ’élaboration


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SysML présuppose un processus• dirigé par l’établissement

de cas d’utilisation• focalisé sur la définition

de l’architecture d’un système

• itératif et incrémental

« I don’t believeyou can have a

single process for software (system)

development » Martin Fowler.

SysML: un langage graphique pour la modélisation des système

Ce sont des notions graphiques qui représentent :

les concepts de l’orientation objet

(block, flux, paramètre, …)

les relations entre ces concepts (association,

agrégation, dépendance, …)


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� Exemples :

«block»Un Block

:Block

Un Cas d'Utilisation

Un Etat

Que peut-on exprimer avec SysML?

• Supporte

� la spécification,

� l’analyse,

•• Modélise

• le matériel,

• le logiciel,

•

• Exprime les informations et le savoir générés et manipulés pendant l’application d’une méthodologie de développement des systèmes.


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� l’architecture,

� la vérification,

� et la validation des systèmes

• les données,

• les intervenants,

• les procédures,

• …

•• Supporte l’échange des modèles et de données via XMI (XML Metadata Interchange)

SysML 1.3 et UML 2.4 - Spécifications


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UML 2 : 14 diagrammesSysML 1.3 : 9 diagrammes

SysML 1.3 et UML 2.5 - Spécifications

1 document normatif de spécification

Spécification OMG Version 1.3 Juin 2012 (250p) : spécifications des éléments et des diagrammes SysML

Spécification OMG Version 1.3 Juin 2012 (250p) : spécifications des éléments et des diagrammes SysML

4 documents de référence

Unified Modeling Language: Superstructure, Version 2.5 Beta

Oct 2012 (799p)

Unified Modeling Language: Superstructure, Version 2.5 Beta

Oct 2012 (799p)

Unified Modeling Language: Infrastructure (MOF), Version

2.4.1 (200p)

Unified Modeling Language: Infrastructure (MOF), Version

2.4.1 (200p)


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ML 2.4.1 (200p)2.4.1 (200p)

Object Constraint Language (OCL), Version 2.3.1 (200p)Object Constraint Language (OCL), Version 2.3.1 (200p)

MOF 2 XMI Mapping, Version 2.4 (50p)

MOF 2 XMI Mapping, Version 2.4 (50p)

SysML: un standard bien accueilli

Un marché demandeur• Défense, Automobile, Aérospatial, Appareils Médicaux, Télécoms,

Nucléaire … ont adopté SysML ou prévoient de le faire• IBM, EADS/AIRBUS, BOING, BOSCH, ALSTHOM Transport,

Eurocopter, Thalès, Magneti Marelli, …

SysML• Langage reconnu par les entreprises et organismes du secteur


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ML

• Langage reconnu par les entreprises et organismes du secteur• Langage enseigné en STI2D (1ére, terminale) depuis 2011• Au programme des classes préparatoire Maths-Physique et Physique

Sciences de l‘Ingénieur et des BTS avec la rentrée 2013

SysML: un succès qui ne se dément pas

Un grand choix d’outils SysML

• IBM Rational RhapsodyArchitect (plugin d’un tiers)

• Modelio SysML Designer (ex Objecteering)

• Entreprise Architect (plugin SysML)

• Cameo System Modeler (ex MagicDraw) (plugin


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ML (ex MagicDraw) (plugin

SysML)• TopCased• Papyrus 4 SysML• Artisan Studio (Scté Atego)• …

Les 4 piliers de SysML


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Les 9 diagrammes de SysML


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Diagrammes des métiers « software » et diagrammes SysML(Tony Cornuaud)

�Statecharts (machine d’états, automates) �Diagramme d’états�Flowcharts (algorithmes) �Diagramme d’activité�Message Sequence Chart (MSC) �Diagramme de séquence�Interaction des modules logiciels �Diagramme de définition de blocs ?�Data / Control Flow Diagram (SA-RT) �Diagramme de bloc interne +

�Diagramme d’activité�Chronogrammes �Diagramme de temps (UML2)


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Diagrammes des métiers « système » et diagrammes SysML(Tony Cornuaud)

�Architecture physique (Block diagram) �Diagramme de définition de blocs�Data / Control Flow Diagrams �Diagramme d’activité�Oscillogrammes �Diagramme de temps (UML2)�Analyse fonctionnelle externe ¿ Diagramme de pieuvre ?�Fonctions principales (& contraintes) �Diagramme d’activité�Fonctions techniques �Diagramme d’activité�Sûreté de fonctionnement ¿ Arbre de défaillance ?�Matlab / Simulink / Stateflow �Diagramme paramétrique�Point de vue de l’utilisateur �Diagramme de cas d’utilisation�Matrice des exigences �Diagramme d’exigences


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�Matrice des exigences �Diagramme d’exigences

Un diagramme pour chaque usage


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Choisir le(s) bon(s) diagramme(s)


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Point de vue Structure

Le « bloc » : • unité de base de la structure dans SysML • représente le matériel, le logiciel, les équipements, le personnel, ou

n'importe quel autre élément du système.

La structure de système est représentée par :• des diagrammes de définition de bloc • des diagrammes de bloc interne. (Internal Block)• des diagrammes de package


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ML Diagramme de définition de bloc

• hiérarchie du système et répartitions système/composants.

Diagramme de bloc interne • la structure interne d'un système en termes de parties, ports, et

connecteurs.

Diagramme de package• organisation du modèle.

Points de vue Comportemental et Communication

Diagrammes de comportement :• le diagramme de cas d'utilisation, • le diagramme d'activité, • le diagramme de séquence, • et le diagramme d'état-transition.

Diagramme de cas d’utilisation• description des fonctionnalités réalisées par l'interaction entre des

systèmes ou des parties de système.


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ML Diagramme d'activité

• les flux de données et de contrôle entre les activités.

Diagramme de séquence• interaction entre les parties d'un système qui collaborent.

Diagramme de d'état-transition• transitions entre états et actions qu'un système ou ses parties exécutent

en réponse aux événements.

Points de vue Exigences: une réelle valeur ajoutée / UML

Les Exigences• pratique très répandue• large marché d’outils (DOORS, Requisite Pro, …)

Diagrammes des Exigences• représentation graphique et textuelle des

exigences


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ML exigences

• traçabilité avec les autres éléments du modèle(cas d’utilisation, blocs, …)

• liens de dépendance spécialisés (d’implémentation, de vérification, de spécification, de test, …)

• fournit un pont entre les outils de gestion des exigences et les modèles du système.

Points de vue Paramètres

Diagramme paramétrique

• représente des contraintes sur les valeurs despropriétés du système (l'exécution, la fiabilité, et les propriétés générales, …)

• moyen pour intégrer les modèles de spécifications et de conception avec des modèles techniques d'analyse.


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ML d'analyse.

• Peu compris donc peu utilisé!

SysML inclut une relation d'attribution pour représenter divers types d'attribution• attribution de fonctions aux composants, de

composants logiques aux composants physiques, du logiciel au matériel…

Une démarche possible

1

«requirement»Exigences

id = text =

Etat 1 Etat 2

6

Activité 1

Activité 2:Acteur

:Bloc 1 :Bloc 2

7

:Bloc 2

Notions

Actions

DictionnaireP

Pré-étude

Exigences et Contraintes

Points de Vue Structurels

Points de Vue Comportementaux

Légende

et / ou


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Aucune obligation d’utiliser tous les diagrammes. S ysML n’est pas une fin en soit.

cv

2

Acteur

Cas d'Utilisation

4

«block»Bloc 1

«block»Bloc 2

5

Package

3

:Bloc 3

8

«Int...

t

«Int...

xcp

«rationale»x(n+1) = x(n) + v*Dt«Int...

v

Points de Vue Comportementaux

Points de Vue Communications

Point de Vue Paramétrique

SysML: sondage sur retours d’expérience (OMG-Survey 2009)

128 réponses, 45 entités différentes,16 pays (USA 79%)


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ML Disciplines impliquées

dans la modélisation avec SysML(plusieurs réponses possibles)

Application de SysML par secteur d’activité


Bénéfice de l’utilisation de SysML dans un projet MBSE


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projet MBSE(Model Based System Engeniering)

Utilisation des diagrammes SysML


Réussite• Permet de représenter les concepts clés du

système


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système• représentation précise et non ambiguë

Limitations / Nouveaux Besoins• Représentation du temps• Multiple façon de représenter le même chose• Limité pour les systèmes adaptatifs ou dynamiques• Intégration à d’autres domaines pour une

couverture plus complète

SysML combiné avec d’autres domaines

Architecture d’entreprise• liaison DoDAF/MODAF et SysML

Maths, Physique, CAD• couplages MATLAB, Harmony Process

Hardware, Systèmes Embarqués• SysML/SystemV, SysML/Verilog


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• SysML/SystemV, SysML/Verilog• SysML / UML MARTE (alignement en discussion)

Autres domaines• Automobile: AUTOSAR, EAST-ADL• EAST-ADL extension SysML pour architecture de

l’électronique des véhicules

Extension SysML

Langage objet pour la représentation des équations algébriques associées à des événements discrets .

Fréquemment utilisé pour modéliser les flux d’énergie, de matériaux, de signaux ou autres interactions continues entre composants du système.

Similitude avec SysML (blocs, ports, flux)


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Effort de standardisation du mappingModelica/SysML

Pratique usuelle : profile SysML4Modelica

• Définition de Modelica comme extension de SysML• Fourniture des transformations SysML4Modelica <-> Modelica

SysML – La France à la pointe! (Google Trends de 200 4 à 06/2013)


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Références bibliographiques SysML


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Documents