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La modélisation SysML

Objectifs

Nous allons maintenant définir l'intérieur de la boite noire dont nous venons de décrire le fonctionnement.
Nous allons identifier les blocs et sous blocs qui vont constituer notre système.
Ensuite nous allons reprendre la dynamique décrite pour la boite noire et la développer à travers les blocs que nous aurons identifié.
Enfin nous allons aussi modéliser les paramètres de fonctionnement du système à travers les diagrammes paramétriques afin de procéder à une validation, une vérification des spécifications de performance du système.

Diagrammes

  • Requirement Diagram
  • Block Diagram
  • Use Case Diagram
  • Sequence Diagram
  • State Diagram
  • Activity Diagram
  • Parametric Diagram

Documents

 Tous les documents réunis durant la capture des besoins en commençant par le Cahier des charges.

Transition de la capture des besoins à l'analyse

Tout comme en UML la transition ce fait par l'éclatement et l'affinage des concepts clés définis en phase de capture des besoins. Voir la partie UML ici.

Identification des blocs candidats

Cette phase aura aussi pu être réalisée dans l'étape précédente selon les spécifications ou le contexte technologique du projet. Dans notre exemple issu de l'industrie automobile il est clair que les contraintes juridiques et de production ne nous permettent pas forcément de tout ré-inventer.
Nous décrivons donc ci-dessous chaque bloc du système en lui donnant un nom P, bk, b, etc...

SysML_Bdd1.jpg

                      OMG SysML Tutorial. Reprinted with permission. Object Management Group, Inc. (C) OMG. 2008.

Répartition des blocs et sous blocs

Ensuite pour affiner encore le modèle, chaque bloc peut être défini par des sous blocs comme ci-dessous.

Tout comme nous l'avions fait en UML avec les classes, nous allons chercher à affiner ainsi le modèle en identifiant les structures récurrentes et les multiplicités entre blocs.

SysML_Bdd2.jpg                          OMG SysML Tutorial. Reprinted with permission. Object Management Group, Inc. (C) OMG. 2008.

Définition des connexions entre blocs

Une fois les différents blocs identifiés et associés entre eux, nous passons à la définition des connexions entre « blokcs » et/ou « parts ».

En effet, il est possible de représenter des classes et des objets en UML et nous représentons des « blocks » et des « parts » en SysML.

En SysML, nous utiliserons le « Internal block diagram » qui est le descendant du « composite diagram » en ULM afin de représenter les relations entre « blokcs » et/ou « parts ».

Nous représenterons les différentes interfaces, les ports et nous décrirons les flux qui circulent entre les « blocks » et les « parts ».

Nous pourrons représenter aussi bien des informations comme des structures de données que des éléments matériels comme de la matière ou de l'énergie.

L'une des premières façons de modéliser les associations entre « parts » consiste comme ci-dessous à les relier et à nommer leurs associations.

SysML_idb1.jpg

                        OMG SysML Tutorial. Reprinted with permission. Object Management Group, Inc. (C) OMG. 2008

Pour aller encore plus loin nous allons représenter comme ci-dessous chaque « Part » avec les ports, les interfaces et les items échangés entre les « Parts ».

Nous avons ainsi une représentation à la fois logique et physique du système qui va nous permettre de spécifier et de valider le système.

Les items représentant des valeurs comme le couple ou le courant électrique ci-dessous seront ensuite réutilisés à travers le diagramme paramétrique qui va permettre la mise en équation et la vérification du système.

SysML_idbDetail.jpg               OMG SysML Tutorial. Reprinted with permission. Object Management Group, Inc. (C) OMG. 2008

Définition des interfaces, des flux et des ports.

Tout comme en UML, SysML nous permet de spécifier les interfaces. Ces interfaces auront un rôle fondamental pour :

  • Garantir l'évolutivité du système.
  • Faciliter la séparation des blocs et garantir la généricité des blocs.
  • Permettre des tests unitaires sur chaque bloc en simulant le fonctionnement attendu des interfaces.

                                             SysML_bddInterfaceSpecifica.jpg            

  OMG SysML Tutorial. Reprinted with permission. Object Management Group, Inc. (C) OMG. 2008

En SysML nous disposons en plus des interfaces, de « Flow Port » permettant de modéliser la circulation de « Flow Items » (informations, signaux énergies) comme dans notre exemple ci-dessous.

SysML_bddFlowSpec.jpg              OMG SysML Tutorial. Reprinted with permission. Object Management Group, Inc. (C) OMG. 2008

Les flux ainsi spécifiés peuvent ensuite être réutilisés dans un « Internal Block Diagram » qui modélisera leur utilisation dans le système comme ci-dessous dans l'exemple du Bus CAN.

SysML_ibdFlowUsing.jpg                    OMG SysML Tutorial. Reprinted with permission. Object Management Group, Inc. (C) OMG. 2008

Validation de l'architecture par la dynamique (séquences, états, activités).

Nous allons bientôt valider notre modèle de blocs avec les diagrammes paramétriques mais nous pouvons avant cela procéder à une vérification de notre modèle en reprenant les diagrammes dynamiques de la capture des besoins (séquences diagramme, diagrammes d'activité et diagrammes d'état) afin de valider que nos « blocks » et nos « parts » sont modélisés et associés de façon à remplir les objectifs définis.

Cet exercice étant le même que celui décrit dans l'analyse UML nous ne le referons pas dans cette partie.

Vérification du système par les diagrammes paramétriques.

Nous avons à priori défini un système qui répond à l'ensemble des spécifications et qui présente maintenant tous les blocs et sous blocs, toutes les parties et toutes les associations qui permettent de simuler son fonctionnement.

Nous allons donc maintenant procéder à la vérification des performances du système et nous allons en même temps valider le modèle lui même.
Afin de modéliser mathématiquement le fonctionnement de notre véhicule HSUV nous allons donc définir des équations appelées « Constraints » qui utiliserons les valeurs décrites par nos « Internal Block Diagrams » dans les unités définies par le package des unités de mesure de l'automobile décrites en tout début de cette partie SysML.

Ces équations qu'on appelle « Constraints » constituent la représentation statique du modèle paramétrique et pour effectuer une vérification du système nous allons les mettre en œuvre dans un diagramme paramétrique qui utilisera les instances de ces équations.

Ci-dessous la représentation statique des équations dans un diagramme de bloc qui montre les dépendances entres les « Constraints ».
Chaque « constraint » définissant le comportement du véhicule en ligne droite est nommée pawr, pos, vel, acc.
Ces instances seront ensuite mises en œuvre dans le diagramme paramétrique.

SysML_bddConstraints.jpg                        OMG SysML Tutorial. Reprinted with permission. Object Management Group, Inc. (C) OMG. 2008

Une fois les équations définies, celles-ci peuvent être utilisées comme ci-dessous pour procéder à des simulations du système.
SysML_parametricDiagram.jpg                        OMG SysML Tutorial. Reprinted with permission. Object Management Group, Inc. (C) OMG. 2008

 

La réalisation

La réalisation, la mise en production et l'exploitation d'un système va être différent d'une industrie à l'autre.

Entre l'automobile, l'aviation ou le médical on trouvera toujours certaines similitudes mais il est impossible de faire une description générique commune à toutes ces industries.

De plus un modèle SysML est fait pour représenter des systèmes hétérogènes complexes mettant en œuvre des technologies issues de corps de métiers différents comme la mécanique, l'électronique et l'informatique.

Il paraît donc impossible de définir une méthodologie réellement commune à tous les métiers du monde.

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