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Le SysML
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Introduction :
La conception et la maintenance de systèmes pluritechniques font appel à de nombreux métiers différents et revêtent de nombreux aspects de la vie de ces systèmes. Un outil commun de communication interdisciplinaire s’impose alors, afin de formaliser et d’appréhender la conception de systèmes pluritechniques.
Les diagrammes de modélisation « SysML » permettent de répondre à ce besoin de communication.
Dans ce cours, à l’aide d’un exemple très simple, nous en donnerons le principe général, en nous limitant aux toutes premières notions, qui vous serviront pour mieux comprendre certains diagrammes qui vous seront présentés.
Durant la suite de vos études, vous apprendre à approfondir tous ces diagrammes, en fonction de la filière que vous choisirez.
Une notation unifiée pour l’ingénierie système
Ingénierie système :
L’ingénierie système est une approche scientifique interdisciplinaire dont le but est de formaliser et d’appréhender la conception de systèmes pluritechniques.
Contexte
Un système est considéré comme une association structurée d’éléments en relation entre eux, de façon à former une entité remplissant une ou plusieurs fonctions, répondant à un besoin des hommes.
Un système peut être matériel comme un téléphone ou un véhicule…) ou encore immatériel comme un service ou un logiciel.
Prenons l’exemple des écouteurs sans fil et leur bloc de recharge dont le besoin exprimé est : « Écouter de la musique sans fil ». Il est composé de divers éléments organisés pour répondre à ces besoins.
Son cycle de vie est composé de nombreuses étapes, entre autres : l’analyse du besoin (rédaction du cahier des charges), la conception, la validation, la réalisation, l’exploitation, la fin de vie.
Toutes ces étapes font appel à divers acteurs et divers métiers de l’ingénierie système : management, conception, contrôle, sécurité, marketing, traitement des déchets, etc.
La notation SysML a donc été créée pour permettre aux différents acteurs de mieux communiquer ensemble.
Les neuf diagrammes SysML
Langage SysML :
Le SysML, abréviation de « Systems Modeling Language », est un langage de modélisation graphique utilisé dans le domaine de l’ingénierie système qui permet la description, l’analyse, la conception et la validation de systèmes.
Il existe neuf diagrammes SysML :
Dans ce cours, nous donnerons les grandes lignes de six d’entre eux :
Notations
Le SysML est donc une notation internationale, dont les mots clés sont en anglais, comme par exemple , , , , que nous allons découvrir au fil de ce cours.
D’abord, il est important d’identifier le diagramme sur lequel nous travaillons : le type est précisé dans un rectangle en haut à gauche de chaque diagramme avec, entre autres, le nom du diagramme.
Prenons comme exemple le diagramme des exigences pour des écouteurs sans fil (qui nous serviront de fil rouge) :
Pour précision supplémentaire, même si, à ce niveau, il n’est pas indispensable de la savoir :
Les différents diagrammes sont interdépendants, se précisent les uns les autres et sont bâtis sur des notations communes, par exemple pour indiquer les liens entre les éléments.
Symbole | Lien | Signification |
|
Conteneur | « L’élément contient l’élément » |
|
Association | « L’élément utilise l’élément » |
|
Dépendance | « L’élément dépend de l’élément » |
|
Agrégation | « L’élément contient l’élément de façon optionnelle » |
|
Composition | « L’élément contient l’élément de façon indispensable » |
Notons que, en SysML, certains blocs représentent une classe d’objets, et d’autres représentent une instance d’objet.
La classe « écouteurs » est l’ensemble des écouteurs identiques du système : il y en a 2 dans le nôtre.
L’instance « écouteur gauche » est l’un des écouteurs en particulier.
Le diagramme des exigences
Rôle
Diagramme des exigences () :
Le diagramme des exigences (Requirement Diagram) décrit les exigences du cahier des charges fonctionnel, c’est-à-dire ce qui est attendu du système.
Une exigence peut être :
Les exigences peuvent être des exigences environnementales, économiques, fonctionnelles, techniques, de sécurité, etc.
Exemple
Considérons, comme annoncé, un système constitué de deux écouteurs sans fil et de leur bloc batterie.
Le diagramme des exigences ci-dessous définit une exigence système : la gestion de la musique, pour une partie du système : les écouteurs.
Diagramme des exigences
Détaillons maintenant un peu plus les éléments du diagramme et les liens qui les connectent.
Les diagrammes comportementaux
Diagrammes comportementaux :
Ces diagrammes décrivent le comportement du système et permettent de le simuler afin de répondre à la question : « Quelles sont ses performances ? ».
Le diagramme des cas d’utilisation
Diagramme des cas d’utilisation () :
Le diagramme des cas d’utilisation (Use Case Diagram) montre les interactions entre le système étudié et les acteurs de son environnement. Il délimite le système et décrit ce qu’il permet de faire, les services qu’il offre aux utilisateurs.
Notons qu’un acteur peut être une personne physique comme être un autre système.
Prenons le cas simple des écouteurs :
Diagramme des cas d’utilisation
Le diagramme de séquence
Diagramme de séquence () :
Le diagramme de séquence (Sequence Diagram) représente les échanges de messages entre les acteurs et le système, ou entre des parties du système, pendant une séquence d’actions appelée « scénario ».
Donnons rapidement les symboles principaux de ce type de schéma et leur explicitation.
|
Message asynchrone |
L’élément envoie un message à l’élément et n’attend pas de réponse de celui-ci |
|
Message synchrone |
L’élément envoie un message à l’élément et attend une réponse de celui-ci |
|
Message retour |
L’élément envoie un message à l’élément en réponse au message synchrone reçu |
|
Message réflexif |
L’élément opère une action sur lui-même |
Le diagramme ci-dessous présente le « scénario » lorsque l’utilisateur dépose les écouteurs sur le bloc batterie, sachant qu’il y a un voyant « En charge » et « Charge complète » sur les écouteurs.
Diagramme de séquence
Le diagramme d’états
Diagramme d’états () :
Le diagramme d’états (State Machine Diagram) permet de modéliser les différents états successifs du système et les transitions possibles entre les états pilotées par des événements.
Dans le diagramme ci-dessous, nous nous intéressons à deux façons d’appuyer sur le bouton de lecture/pause, avec les écouteurs actifs :
Diagramme d’états
Les diagrammes structurels
Diagrammes structurels :
Les diagrammes structurels décrivent la structure, la composition du système. Ils répondent aux questions « De quoi est-il composé ? » et « Comment est-il organisé ? ».
Le diagramme de définition de blocs
Diagramme de définition de blocs () :
Le diagramme de définition des blocs (Block Definition Diagram) définit, classe et hiérarchise les blocs, qui sont des classes de composants.
Dans notre exemple, l’ensemble « Écouteurs sans fil » contient de manière indispensable le bloc batterie et, bien sûr, les écouteurs.
Diagramme de définition de blocs
Le diagramme de blocs internes
Diagramme de blocs internes () :
Le diagramme de blocs internes (Internal Block Diagram) modélise la structure interne d’un bloc : ses différents composants mais aussi les flux de matière, d’énergie et d’information qui circulent entre eux.
Ce diagramme représente les connexions entre les éléments par des ports :
|
Port standard |
Correspond à un événement épisodique, comme l’appui sur un bouton |
|
Port de flux |
Correspond à un flux, comme l’alimentation en électricité |
Par exemple, dans le diagramme ci-dessous, l’appui sur le « volume + » par l’utilisateur correspond à une énergie mécanique transmise au bouton ; l’information sera alors transmise numériquement à la carte de puissance.
Diagramme de blocs internes
Conclusion :
Les cours précédents de cette partie nous ont permis de découvrir les différentes étapes du suivi d’un projet.
Ce dernier cours nous a montré comment les diagrammes SysML permettaient d’exprimer le besoin, de décrire la structure, les fonctions et le comportement d’un système pluritechnique.
Dans les parties suivantes, nous étudierons les outils mathématiques, physiques et numériques qui nous permettront de comprendre le comportement des systèmes et d’en évaluer les performances.