Modelisation de systemes complexes : integration et formalisation de modeles PDF Download

Author: Claude Feliot
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Author: Claude Feliot
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Considerer un systeme comme complexe suppose une approche specifique pour sa modelisation et son analyse. La methodologie proposee est une approche multi modeles, determines par une analyse systemique, dans une structure generale et coherente : la matrice sagace. Ces modeles sont de type fonctionnel, structurel et comportemental, stratifies en niveaux de formalisation descriptif, qualitatif et quantitatif. La modelisation descriptive est une representation graphique des systemes. Ce langage de representation repose sur un alphabet constitue de seulement trois classes de processus dont on demontre, a l'aide du tetraedre d'etat de la theorie bond-graph et de considerations energetiques, qu'il est une base (au sens mathematique du terme) ; que l'agencement de ses elements est contraint par une syntaxe, celle des processus physiques ; que chacun d'eux est une classe d'equivalence, dotant notre langage d'une semantique. C'est un langage algebrique reposant sur une structure d'espace vectoriel defini sur un dioide commutatif. Un reseau de processus y est represente par des systemes d'equations. Avec les operations d'addition, de multiplication, de factorisation de processus, on specifie des algorithmes de calcul de processus equivalents et de leur type et des algorithmes de validation syntaxique des reseaux. Les modeles des niveaux de formalisation superieurs sont concus de telle sorte qu'ils repondent ades algebres isomorphes a celle du modele descriptif. Ainsi, les systemes d'equations differentielles du modele quantitatif associes a des graphes bipartis sont traites par des algorithmes identiques aux precedents mais avec les operateurs d'addition et de multiplication classiques et de composition convexe. Ainsi, pour chaque niveau de formalisation, on dispose d'un seul et meme langage a caractere algebrique pour tous les type de modeles.

Author: Raphae͏̈l Duboz
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Pages : 206

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L'étude des systèmes complexes est en passe de devenir une science, avec l'informatique comme l'un des supports possibles pour son développement. Le travail présenté ici participe à ce courant en exposant une recherche sur le couplage et l'interopérabilité des modèles de simulation. Nous abordons cette question en trois points : l'intégration formelle, l'intégration opérationnelle, l'intégration pour la simulation multi-échelles. Pour illustrer notre réflexion, nous avons choisi un système proies-prédateurs emprunté à l'écologie marine. Ceci nous amène à effectuer un rapprochement entre le paradigme d'agents réactifs situés, intéressant pour la simulation des comportements des prédateurs, et le formalisme DEVS, issu de la théorie des systèmes. Ce dernier permet une formalisation de l'ensemble du modèle couplé, constitué d'un Systèmes Multi-Agents (SMA) et d'un système d'équations différentielles. Nous proposons également un framework d'intégration de modèles hétérogènes qui se démarque principalement par la notion de connecteur (ou wrapper), basé sur l'algorithmique des simulateurs abstraits de DEVS et la description des modèles et de leur couplage via une application XML. Enfin, nous développpons une méthode de couplage pour le transfert de propriétés entre niveaux d'organisation (ou transfert d'échelles). En nous basant sur cette méthode, nous construisons un modèle mathématique à partir de simulations du SMA qui nous permet de le coupler avec un modèle classique d'interaction proies-prédateurs. Cette application illustre l'importance de la prise en compte du niveau micro sur l'évolution du niveau macro d'un système dynamique particulier.

Author: International Federation of Automatic Control
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Category : Automatic control
Languages : en
Pages : 502

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Author: Thomas Paris
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Le contexte de ce travail est la Modélisation et Simulation (M&S) de systèmes complexes. Leur étude nécessite de combiner plusieurs points de vue (échelles temporelles et spatiales, domaines scientifiques et formalismes, niveaux de résolution...). Le challenge est l'intégration rigoureuse de ces différentes perspectives sur un système au sein d'une démarche de M&S. La multi-modélisation et la co-simulation sont deux approches prometteuses pour cela. La difficulté sous-jacente est de fournir une démarche modulaire, hiérarchique, dotée d'une approche d'intégration de composants hétérogènes rigoureuse et associée à un environnement logiciel supportant l'ensemble du cycle de M&S pour la mettre en pratique. MECSYCO (Multi-agent Environment for Complex System CO-simulation) est un intergiciel de co-simulation se focalisant sur la réutilisation de modèles issus d'autres logiciels. Il se base sur une stratégie d'encapsulation logicielle et formelle fondée sur DEVS, fournit des mécanismes de gestion des hétérogénéités, et assure une co-simulation décentralisée et modulaire. MECSYCO répond au besoin d'intégration de composants hétérogènes au sein d'une co-simulation, mais ne propose pas de démarche complète comprenant l'ensemble des propriétés énoncées précédemment comme la possibilité de hiérarchiser. Pour pallier à ce manque, dans la continuité des travaux sur MECSYCO nous proposons une démarche de multi-modélisation et co-simulation descriptive autorisant la construction incrémentale de multi-modèles à partir de modèles issus d'autres logiciels. Notre démarche est décomposée en 3 étapes : l'intégration, la multi-modélisation et enfin l'expérimentation. Chaque élément produit lors de ces étapes est associé à une description permettant de le manipuler. L'utilisation de descriptions complète le processus d'intégration, permet la construction incrémentale et modulaire des multi-modèles, et isole l'expérimentation. Nous mettons ensuite en place un environnement de développement basé sur des langages dédiés aux descriptions, et nous automatisons le passage d'une description d'expérience à sa co-simulation effective. C'est une démarche d'Ingénierie Dirigée par les Modèles qui nous permet de mettre en pratique notre approche en facilitant le travail des modélisateurs et en évitant les erreurs d'implémentation. Nos contributions sont évaluées sur plusieurs expériences dont la reprise d'un multi-modèle d'autoroute hybride et un exemple de thermique des bâtiments.

Author: JEAN MICHEL.. PENALVA
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Languages : fr
Pages : 223

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L'ESSOR IMPORTANT DE LA TECHNOLOGIE CONDUIT A CONFRONTER L'OPERATEUR HUMAIN A DES SYSTEMES SOUVENT QUALIFIES DE COMPLEXES QUI NECESSITENT LA MISE EN PLACE D'ORGANISATIONS ET DE STRATEGIES DE DECISION ELLES MEMES COMPLEXES. L'INTEGRATION DE COMPOSANTES TECHNIQUES, ENVIRONNEMENTALES ET HUMAINES EST UNE SITUATION QUE L'ON RENCONTRE TRES GENERALEMENT DANS LE DOMAINE DU GENIE INDUSTRIEL, OU L'INTEGRATION DE SYSTEMES JOUE UN ROLE DE PLUS EN PLUS IMPORTANT DANS LA DYNAMIQUE DU PROGRES TECHNIQUE. UNE INSTALLATION INDUSTRIELLE FORTEMENT AUTOMATISEE CONSTITUE UN META-SYSTEME AVEC SES OPERATEURS AU TRAVERS DE LA BOUCLE DE CONTROLE-COMMANDE. LA REUSSITE D'UN PROJET D'INGENIERIE REPOSE SUR L'INTEGRATION DE COMPETENCES INDIVIDUELLES DANS UN COLLECTIF ORGANISE. LA RESOLUTION D'UN PROBLEME STRATEGIQUE EST FONDEE SUR LES CAPACITES COGNITIVES HUMAINES, EVENTUELLEMENT ASSISTEES DE MOYENS ARTIFICIELS D'AIDE A LA DECISION... DANS TOUTES CES SITUATIONS, LA NOTION DE COMPLEXITE EST UNANIMEMENT MISE EN AVANT SANS QU'UNE DEFINITION PRECISE NE S'EN DEGAGE, CE QUI POSE LA PROBLEMATIQUE DE LA MAITRISE D'UN SYSTEME COMPLEXE. QUE LE SYSTEME SOIT EN PHASE DE CONCEPTION, D'EXPLOITATION OU DE MISE A L'ARRET DEFINITIF, LA CAPACITE D'UN COLLECTIF HUMAIN A S'ASSURER DE SON EVOLUTION EST ETROITEMENT DEPENDANTE DE LA MAITRISE DES DONNEES, DES SAVOIRS ET DES CONNAISSANCES QUI Y SONT ASSOCIES. L'EXPERIMENTATION DE CETTE REALITE COMPLEXE EN MILIEU INDUSTRIEL A CONDUIT L'AUTEUR A PROPOSER UNE DEMARCHE DE MODELISATION SPECIFIQUE AUX SITUATIONS OU L'OPERATEUR HUMAIN, PAR SES CAPACITES COGNITIVES, EST UNE COMPOSANTE ESSENTIELLE DE L'ACTIVITE. FONDEES SUR DES CONCEPTS EMPRUNTES A L'INTELLIGENCE ARTIFICIELLE ET A LA SYSTEMATIQUE, UN ENSEMBLE DE PROPOSITIONS SONT ARTICULEES POUR CONSTITUER LA METHODE DE MODELISATION SAGACE : INTEGRATION DE DIFFERENTS POINTS DE VUE DE MODELISATION DANS UNE STRUCTURE GLOBALE, LANGAGE GRAPHIQUE DE REPRESENTATION ET ORGANISATION DE MODELES COMBINANT TROIS STRUCTURES FONDAMENTALES, LA CLASSIFICATION, LE RESEAU ET LE GRAPHE SEMANTIQUES. PARMI TOUTES LES APPLICATIONS ENVISAGEABLES DANS LE CHAMP INDUSTRIEL, DES APPROFONDISSEMENTS SONT DONNES A L'AIDE D'EXEMPLE DE SOUTIEN AU MANAGEMENT D'OPERATIONS D'INGENIERIE, D'AIDE A L'INTEGRATION DE SYSTEMES, OU ENCORE DE CONSTITUTION DE SYSTEMES D'INFORMATION STRATEGIQUES.

Author: Benjamin Camus
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Ce travail de thèse porte sur l'étude des systèmes complexes par une démarche de modélisation et simulation (M&S). La plupart des questionnements sur ces systèmes nécessitent de prendre en compte plusieurs points de vue simultanément. Il faut alors considérer des phénomènes évoluant à des échelles (temporelles et spatiales) et des niveaux de résolutions (de microscopique à macroscopique) différents. De plus, l'expertise nécessaire pour décrire le système vient en général de plusieurs domaines scientifiques. Les défis sont alors de concilier ces points de vues hétérogènes, et d'intégrer l'existant de chaque domaine (formalismes et logiciels de simulation) tout en restant dans le cadre rigoureux de la démarche de M&S. Pour répondre à ces défis, nous mobilisons à la fois des notions de modélisation multi-niveau (intégration de représentations micro/macro), de modélisation hybride (intégration de formalismes discrets/continus), de simulation parallèle, et d'ingénierie logicielle (interopérabilité logiciel, et ingénierie dirigée par les modèles). Nous nous inscrivons dans la continuité des travaux de M&S existants autour de l'approche AA4MM et du formalisme DEVS. Nous étudions en effet dans cette thèse en quoi ces approches sont complémentaires et permettent, une fois combinées dans une démarche d'Ingénierie Dirigée par les Modèles (IDM), de répondre aux défis de la M&S des systèmes complexes. Notre contribution est double. Nous proposons d'une part les spécifications opérationnelles de l'intergiciel de co-simulation MECSYCO permettant de simuler en parallèle un modèle de manière rigoureuse et complètement décentralisée. D'autre part, nous proposons une approche d'IDM permettant de décrire de manière non-ambiguë des modèles, puis de systématiser leur implémentation dans MECSYCO. Nous évaluons les propriétés de notre approche à travers plusieurs preuves de concept portant sur la M&S du trafic autoroutier et sur la résolution numérique d'un système d'équations différentielles.

Author: Souad Kherroubi
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Cette thèse vise à définir des techniques pour mieux exploiter les connaissances du domaine dans l'objectif de rendre compte de la réalité de systèmes qualifiés de complexes et critiques. La modélisation est une étape indispensable pour effectuer des vérifications et exprimer des propriétés qu'un système doit satisfaire. La modélisation est une représentation simplificatrice, mais réductionniste de la réalité d'un système. Or, un système complexe ne peut se réduire à un modèle. Un modèle doit s'intégrer dans sa théorie observationnelle pour rendre compte des anomalies qu'il peut y contenir. Notre étude montre clairement que le contexte est la première problématique à traiter car principale source de conflits dans le processus de conception d'un système. L'approche retenue dans cette thèse est celle d'intégrer des connaissances du domaine en associant le système à concevoir à des formalismes déclaratifs qualifiés de descriptifs appelés ontologies. Notre attention est portée au formalisme Event-B dont l'approche correct-par-construction appelée raffinement est le principal mécanisme dans ce formalisme qui permet de faire des preuves sur des représentations abstraites de systèmes pour exprimer/vérifier des propriétés de sûreté et d'invariance. Le premier problème traité concerne la représentation et la modélisation des connaissances du contexte en V&V de modèles. Suite à l'étude des sources de conflits, nous avons établi de nouvelles règles pour une extraction de connaissances liées au contexte par raffinement pour la V&V. Une étude des formalismes de représentation et d'interprétation logiques du contexte a permis de définir un nouveau mécanisme pour mieux structurer les modèles Event-B. Une deuxième étude concerne l'apport des connaissances du domaine pour la V&V. Nous définissons une logique pour le formalisme Event-B avec contraintes du domaine fondées sur les logiques de description, établissons des règles à exploiter pour l'intégration de ces connaissances à des fins de V&V. L'évaluation des propositions faites portent sur des études de cas très complexes telles que les systèmes de vote dont des patrons de conception sont aussi développés dans cette thèse. Nous soulevons des problématiques fondamentales sur la complémentarité que peut avoir l'intégration par raffinement des connaissances du domaine à des modèles en exploitant les raisonnements ontologiques, proposons de définir de nouvelles structures pour une extraction partiellement automatisée.

Author: KORDON Fabrice
Publisher: Lavoisier
ISBN: 2746289008
Category : Embedded computer systems
Languages : en
Pages : 322

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Les systèmes embarqués rendent un nombre de services grandissant et font partie de notre vie quotidienne : ascenseurs, transports, téléphonie, médecine, énergie, industrie, etc. Ainsi, si l’on parle de plus en plus de systèmes embarqués, il s’agit avant tout d’un ensemble complet et intégré (matériel + logiciel). Le point central de leur développement est leur interaction avec leur environnement et les conséquences associées en termes de sécurité et de fiabilité. Cet ouvrage dresse un état de l’art du développement des systèmes embarqués. Il se concentre particulièrement sur leur modélisation et leur analyse. Il s’agit d’opérations cruciales qui détermineront la fiabilité du futur système. L’apparition récente des techniques basées sur l’ingénierie des modèles pourrait révolutionner le développement de ces systèmes en assurant une continuité entre le niveau conceptuel et l’implémentation de la partie logicielle. L’ouvrage expose trois approches parmi les plus utilisées : SysML (aspects ingénierie système), UML/MARTE et AADL (conception/analyse).

Author: Pascal Roques
Publisher: Editions Eyrolles
ISBN: 2212192487
Category : Computers
Languages : fr
Pages : 187

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Extension d'UML récemment adoptée par l'OMG, le nouveau langage de modélisation SysML est dédié à la conception de systèmes dits complexes : satellites, avions, systèmes de défense, de télécommunication, appareils de radiologie, voitures modernes, systèmes de signalisation ferroviaire, de contrôle-commande de centrale d'énergie, etc. Un ouvrage pour pratiquer SysML, langage de modélisation pour l'ingénierie de systèmes complexes Cet ouvrage explore l'ensemble des diagrammes SysML pour en faire découvrir la richesse et les atouts. Au fi l d'une étude de cas que tout expert peut s'approprier, quel que soit son domaine, l'auteur transmet une démarche cohérente de modélisation avec SysML, à commencer par l'identification des véritables besoins utilisateur. Toutes les difficultés inhérentes à la modélisation sont abordées, et l'ouvrage explique quelles sont les exigences système induites, comment décrire l'architecture interne d'un système et garantir son adéquation aux fonctions demandées. En tant qu'extension d'UML (profil), SysML rend plus aisé le passage toujours délicat du niveau système aux composants logiciels. Les ingénieurs ont ainsi l'occasion de parler un langage compréhensible en grande partie par les informaticiens, puisqu'il est basé sur des concepts et diagrammes similaires. Cela permet notamment d'améliorer la cohérence entre la vision globale du système et les parties souvent critiques réalisées en logiciel A qui s'adresse cet ouvrage ? Aux professionnels de l'ingénierie système en charge de systèmes complexes logiciels et matériels (aéronautique, astronautique, automobile, énergie, transports, armement, etc. ; Aux enseignants et leurs étudiants en école d'ingénieurs. La connaissance préalable du langage de modélisation UML est préférable, mais facultative.