D’après la littérature scientifique, les profils SysML sont habituellement développés pour la transformation des modèles SysML vers des outils de simulation (Di Natale et al., 2018; Kapos et al., 2014; Kim, 2014). Il est possible de déduire de cette étude comparative un certain nombre d'avantages et de limites d’EMILE. Dans les faits, il n'existe aucune étude portant sur le développement de stéréotypes SysML pour la modélisation des exigences EM et leur transfert vers des outils de simulation correspondants, afin d'évaluer le comportement EM d'une architecture en fonction de la position 3D de ses composants, dès la phase de conception (objectif de l'approche SAMOS). En outre, notre approche vise la génération et la traçabilité des données physiques et géométriques dans un processus MBSE continu, ce qui n'est généralement pas le cas avec d'autres profils SysML. De plus, même si certains outils comme Syndeia® d'Intercax4, proposent de fédérer des modèles géométriques et physiques, leurs transformations de modèles se limitent aux données, sans gestion des contraintes (géométriques ou multiphysiques par exemple).
La pertinence du profil EMILE proposé dans le cadre de l'approche SAMOS a été mise en évidence par sa simplicité d'utilisation, même avec les modèles SysML existants (pour faciliter la réutilisation des modèles des conceptions précédentes), pour notamment décrire toutes les exigences EM d'un système dès les premières étapes de la conception. En outre, il permet la collaboration entre les architectes de systèmes et les experts en CEM, en proposant la modélisation simple des exigences EM, comprenant les interactions du système avec les acteurs internes (composants en interaction) et externes (environnement), leurs paramètres EM et les équations correspondantes par le biais de diagrammes SysML personnalisés. Cependant, comme l'utilisation de ce profil peut nécessiter pour les architectes Système une connaissance de base sur les IEM, une approche topologique des schémas électriques a été développée (Kharrat et al., 2020; Mouna Kharrat et al., 2018) pour identifier tous les couplages EM possibles et aider les architectes Système à identifier en amont les couplages EM (voir chapitre suivant).
Malgré les avantages précédemment présentés de l'approche SAMOS, la plate-forme logicielle correspondante nécessite beaucoup de travail de développement et de temps pour gérer les règles de transformation des modèles et le développement d'une IHM adaptée aux multiples acteurs de la conception impliqués (architectes Système, experts multidisciplinaires et architectes 3D). Cette tâche de mise en œuvre pour prototyper correctement nos idées scientifiques avec la contrainte de pouvoir être testé par des experts ou industriels est d'autant plus longue que nous n'avons pas l'expertise et la force de travail des développeurs d'outils commerciaux. Toutefois, cette plate-forme
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logicielle est essentielle pour démontrer la pertinence de nos travaux de recherche dans le milieu scientifique et industriel.
Une autre limite actuelle est que ce profil n'a pas encore été testé sur un modèle de système plus complexe pour garantir sa fiabilité face à un très grand nombre de composants. Cela fait partie des perspectives de ce travail, qu’il faudra mener en collaboration avec les experts industriels impliqués.
V. Conclusion
Basé sur une approche MBSE, notre travail se concentre sur l'intégration des contraintes EM lors de la conception pour soutenir l'évaluation des concepts d'architecture 3D. Nous proposons dans ce chapitre une nouvelle extension SysML EMILE pour aider les architectes Système à définir, dans des modèles SysML, les informations EM requises par les experts CEM, comprenant les exigences EM et les couplages EM. Son contenu et sa mise en œuvre ont été détaillés au moyen de nouveaux stéréotypes et de diagrammes personnalisés. Ce profil basé sur l'extension SysML géométrique GERTRUDe peut être utilisé pour générer automatiquement une architecture 3D dans un environnement 3D (FreeCAD) en utilisant une approche de transformation de modèles, afin que les architectes 3D puissent fournir les informations d'architecture 3D choisies aux experts EM pour leur évaluation comportementale des IEM. De plus, EMILE permet de spécifier le comportement des couplages IEM, qui sera évalué dans un environnement de simulation (par exemple en Modelica dans l’outil Dymola, comme présenté dans le prochain chapitre). Nous avons également présenté le cas d’étude sur lequel notre démarche sera illustrée dans les chapitres suivants : le scénario d’une chaîne de traction de véhicule électrique a été choisi pour la criticité de ses composants vis-à-vis des interférences EM. Enfin, nous avons discuté des avantages et des limites d’EMILE par rapport à d’autres travaux de recherche et des améliorations à y apporter à partir des entretiens réalisés avec les partenaires industriels. Les chapitres suivants détailleront la modélisation EM en utilisant quelques méthodes d’évaluation des IEM, puis l’implémentation d’EMILE dans la plateforme SAMOS au travers du cas d’étude EVPT.
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Evaluation des risques d’IEM
Dans le Chapitre 3, nous avons décrit l’extension SysML EMILE, qui permet à l’architecte Système d’intégrer les contraintes EM des experts CEM dans le modèle Système en SysML. Tandis que la spécification des données géométriques associées a permis la génération de l’architecture dans l’environnement 3D, la définition des contraintes EM et la description de la configuration des simulations à mettre en œuvre pour évaluer l’architecture, les experts CEM doivent alors évaluer le risque d’IEM de l’architecture de concept choisie dans leur environnement de calcul/de simulation dédié.
Dans ce chapitre, nous proposons une méthodologie basée sur l’évaluation des risques d’IEM, dans une approche MBSE, dont l’originalité s’appuie sur une évaluation préalable qualitative de ces risques pour cibler l’évaluation quantitative uniquement sur les couplages à risques identifiés et ainsi limiter le nombre et la durée des calculs et simulations apportées par les méthodes d’évaluation numériques existantes. Dans ce chapitre, les travaux portant sur la modélisation topologique se réfèrent aux notations de la théorie des graphes (Annexe 3).
I. Objectif de l’approche
Le processus d'évaluation des interférences EM que nous proposons est basé sur la combinaison entre la modélisation électromagnétique et l’approche topologique afin de supporter des évaluations à la fois qualitatives et quantitatives des interférences électromagnétiques (IEM) dans une approche MBSE (Figure 43).
Figure 43 : Processus d’évaluation des IEM dans approche MBSE
Une fois que l’architecture du système a été définie, en spécifiant ses contraintes géométriques et électromagnétiques grâce à EMILE, l’architecture E/E, partie du système exposée aux IEM, est extraite pour être évaluée.
Modélisation EM Modélisation topologique Approche MBSE 1 1..* 1 1 1..* 1 1 0..1 0..2 1 * 1 1 1 * 1 1 0..1 * 1 1..* 1 1..* 1 1..* 1 1 1 1..3 1 0..1 0..1 1 1 1 1 1..* 1 1 1 1..*1 EMILE Data Model
Point Line Plane TTRS RGE Vector : Distance_Vector Physical constraints
Physical properties Table
Var 1 : ValueType Var 2 : ValueType Physical solicitations parameter : ValueType Geometrical Constraints Simulation Results Quantified requirement parameter : ValueType Face Coupling medium Interactive medium
3D object Shell surface
TTRS Invariance Class
: Invariance torsor
MRGE Emitting/Receiving behavior
Emission level : Requirement Immunity level : Requirement
Medium Component Parameter : ValueType 1 1..* 1 1 1..* 1 TTRS Constraint 1 0..1 0..2 1 * 1 1 1Geometry * 1 1 0..1 * 1 1..* 1 Interaction applied physics
1..* 1 1..* 1 1 1 Topology 1..3 1 0..1 0..1 1 1 1 1 3D Geometry 1..* 1 1 1 1..*1 GERTRUDe
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La première étape de notre approche consiste alors à évaluer qualitativement les risques d’IEM, en identifiant toutes les interactions EM potentielles possibles entre les composants, par la modélisation et l’analyse de la structure topologique de l’architecture E/E. Une méthodologie permet alors, suivant le type de couplage étudié, d’identifier automatiquement toutes les victimes et agresseurs associés.
Ensuite, la deuxième étape consiste, pour toutes les IEM identifiées, à évaluer quantitativement ces couplages, afin de pouvoir prédire et calculer le risque de perturbation.
Enfin, une dernière étape consiste à lister les couplages source/victime risqués à retenir (après élimination des couplages à faible risque) pour une éventuelle étude approfondie.
A ce stade, les architectures de concept qui présentent déjà des risques importants d’IEM, peuvent être éliminées au profit d’autres architectures moins risquées.
II. Evaluation qualitative