Génération conjointe d’interfaces et de codes de commande

Parmi les travaux que nous avons présentés jusque-là, certains traitent uniquement de la génération de l’IHM. D’autres se focalisent sur la génération des codes de commande associés à cette IHM. La cohérence entre les codes générés n’est cependant pas assurée. Pour résoudre ce problème, d’autres travaux plus récents proposent de générer simultanément l’IHM de supervision et les codes de commande.

1.3.3.1 L’outil SCADA CAD

Les travaux de (Bâra, Popescu, and Lupu 2012) permettent de générer l’IHM et les codes de commande pour les systèmes de contrôle-commande. Ces travaux ont conduit à

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l’implémentation de l’outil SCADA CAD composé d’une interface de saisie et d’un système expert pour générer les configurations des systèmes de type SCADA. Cet outil permet d’accélérer le processus de conception des systèmes interactifs de supervision en réduisant le temps et le nombre d’intervenants dans la conception des systèmes de contrôle-commande.

1.3.3.1.1 L’interface de saisie et le système expert

L’interface de saisie permet aux experts de saisir un ensemble de données d’entrée sous forme de modèle du système SCADA à construire et qui sera utilisé par le système expert. Ce modèle contient tous les capteurs, actionneurs et les séquences de commandes des éléments pour la réalisation des fonctions du système.

Figure 16 Structure de l’application SCADA CAD

La méthode de saisie de données n’est pas détaillée mais il s’agit de récupérer un ensemble de données qui décrivent comment les divers capteurs et actionneurs sont reliés aux blocs de code qui composent le système. Ces données contiennent les informations relatives à la connexion des différents capteurs et actionneurs aux blocs de code constituant le système de contrôle-commande, les vues graphiques des composants du système définies avec JSON (JavaScript Object Notation), les informations sur le positionnement des composants sur l’IHM, la liste des entrées/sorties etc. Les données recueillies sont structurées dans une base de connaissances exploitée par le système expert. La base de connaissances doit contenir des informations sur les différents composants matériels, les extraits de code en langage ST (Structured Text) pour décrire le comportement des différents types d'éléments, et un ensemble de règles pour gérer la façon dont les informations sont présentées à l’opérateur à travers l'IHM. Un algorithme de génération de système de supervision permet de définir la

39 forme sous laquelle les informations seront structurées. L’algorithme est intégré dans un mécanisme d’inférence qui génère des configurations pour le système.

1.3.3.1.2 Les configurations générées

Les configurations contiennent les éléments suivants : la structure des matériaux du système, les

diagrammes de connexion, la liste de Tag, le software et le fichier de configuration de l’IHM. La structure des matériaux est une liste complète des composants du système (capteurs, modules

d'entrée, interfaces d'entrée et de sortie, automates). Le diagramme de connexion est une table qui décrit toutes les connexions entre les éléments matériels. Chaque connexion doit avoir les caractéristiques suivantes : le point de départ, le point d’arrivée, et le type de câble. La liste de

Tag est une liste complète des données et variables nécessaires pour configurer correctement

l’automate et le serveur OPC qui permet la communication entre l’automate et l’IHM. Le

software est une collection de programmes qui seront exécutés sur les automates. Le fichier de configuration de l’IHM est un fichier qui contient des informations sur la représentation

graphique de la plate-forme, une liste des alarmes qui lui sont associées et une liste des entrées et des sorties qui doivent être affichées.

L’outil SCADA CAD met en œuvre des algorithmes à travers un système expert utilisant les techniques d’Intelligence Artificielle pour générer la plupart des tâches liées à la conception des systèmes de type SCADA. Le système expert permet d’interpréter une entité monolithique (un modèle d’entrée) sous une forme reconnue par le système, à partir de laquelle les composantes du système SCADA à générer, peuvent être déduites.

1.3.3.2 Le projet « Anaxagore »

Le projet de recherche Anaxagore (Bignon 2012) (Figure 17) est un ensemble de technologies et de formalismes qui propose une solution basée sur l’IDM pour générer automatiquement et conjointement les interfaces de contrôle et les codes de commande composant les systèmes de contrôle-commande. La démarche, centrée sur l’architecture du système à concevoir, s'appuie sur une approche ascendante utilisant des composants sur étagères, intégrant des informations structurées en vues. Des méthodes d'association d'informations et de dérivation de modèles permettent de générer progressivement des modèles d’exploitation (Figure 17).

Figure 17 Ecosystème d’Anaxagore

L’objectif de ce projet est de proposer des méthodes et outils de conception innovants qui garantissent la qualité des produits documentaires et logiciels d’un projet, tout en réduisant le temps de conception et de re-conception. Il s’agit d’un environnement d’aide à la conception qui met en œuvre les concepts de l’IDM dans un contexte de supervision industrielle.

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Anaxagore s’est attaché à proposer une passerelle entre les mécaniciens, les informaticiens et

les automaticiens.

1.3.3.2.1 Les modèles de spécification

Les modèles de spécification sont des modèles d’entrée saisis avec des outils de spécification. Ces modèles peuvent être considérés comme des DSL (Domain Specific Language). Un DSL est caractérisé par un méta-modèle et une syntaxe (Frizon De Lamotte 2006) auxquels des règles supplémentaires peuvent être adjointes. Ainsi, la syntaxe du modèle synoptique est fournie par la norme ANSI/ISA 5.1 (Ansi/Isa 1992), décrite par les experts métier et utilisée au plus tôt dans tous les projets de conception de système de contrôle-commande. Ce modèle est complété par deux autres modèles (modèle d’analyse du domaine de travail et esquisse) (Rechard 2015) qui sont inspirés par l’approche écologique de conception des interfaces (Vicente 1999).

1.3.3.2.2 Les modèles de conception

Les modèles de conception sont un ensemble des briques mises à disposition des concepteurs dans un souci de standardisation de leur production. Ce groupe de modèles est hétérogène et fait appel à plusieurs paradigmes. La bibliothèque d’éléments standards regroupe les unités constitutives du procédé du système (les éléments). Le concept d’élément s’inspire bien évidement du paradigme objet. Mais il est également plus vaste car chaque élément se compose de vues (Lallican 2007) représentant chacune une facette de la conception. Par exemple, la vue de supervision d’un élément correspond au symbole graphique utilisé pour le représenter à l’écran, ainsi que le programme permettant d’animer ce symbole. La bibliothèque permet ainsi de stocker toutes les informations nécessaires à la spécification d’un système, au moins d’un point de vue architectural.

Partant du principe que tous les composants d’un système ne peuvent pas être standardisés, un mécanisme inspiré par la programmation orientée aspect (Kiczales et al. 1997) est proposé. Ce mécanisme permet, à partir d’un élément adaptable, de concevoir un élément spécifique à un projet et de le stocker dans une bibliothèque d’éléments spécifiques dont la structure est identique à la bibliothèque d’éléments standards.

La bibliothèque de widgets écologiques regroupe des composants graphiques à haut niveau d’abstraction nécessaires à la génération d’une interface écologique. (Liu, Nakata, and Furuta 2002) ont défini 8 processus qui, par composition, permettent de spécifier l’ensemble des domaines de travail causaux. Chaque widget de la bibliothèque renvoie à un processus au sens de l’analyse du domaine de travail.

Le modèle standard d’IHM regroupe les règles de présentation de l’interface à produire, il pose ainsi l’identité visuelle du produit fini. En ce sens, c’est un guide de style au même titre que ceux proposés par Microsoft® (Microsoft 2014) ou Apple® (Apple 2013). C’est également un patron de conception puisqu’il impose des règles d’agencement des zones de l’IHM (Conte et al. 2001).

Pour contrôler et valider la qualité des modèles, plusieurs outils de vérification ont été mis en œuvre. Ces outils exploitent les techniques de la TMTA (Turing Machine Task Analysis) (Rechard et al. 2015), les méthodes de vérification formelles (Mesli-kesraoui, Kesraoui, et al. 2016; Mesli-kesraoui, Toguyeni, et al. 2016), les méthodes de vérification par simulation (Prat et al. 2016) et les concepts d’analyse des configurations (Bignon 2012).

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1.3.3.2.3 Les modèles d’exploitation

Les outils de génération s’appuient sur le concept de transformation de modèle dont une partie

est présentée dans (Mens, Czarnecki, and Gorp 2006; Combemale 2008) pour générer les

modèles d’exploitation. Les modèles d’exploitation générés s’inspirent du concept de PSM

(Plateform Specific Model) proposé dans la recommandation MDA (Model Driven Architecture) de l’OMG (OMG 2003). Il s’agit en réalité d’IHM, de code de commande et des données d’un serveur qui assurent la communication entre la supervision et la commande. Ces programmes permettent à un opérateur de superviser le système décrit par les modèles de spécification (Goubali et al. 2014).

Dans le projet Anaxagore, la conception des différents modules pour la supervision et la commande du système se font par raffinages successifs de différents modèles correspondant aux différentes étapes du processus. La solution s’appuie sur les particularités des systèmes tiers utilisés, tant pour le contrôle du système physique que pour la réalisation de l’application interactive. Elle consiste globalement à construire l’interface de supervision en se basant sur un modèle prédéfini d’interface, puis à déterminer les éléments dynamiques.