Probl´ ematique
2.3 L’ing´ enierie syst` eme
2.3.1 D´efinition d’un syst`eme
Si la compr´ehension globale du terme “syst`eme” est relativement facile lorsque le contexte est d´efini, il est n´eanmoins n´ecessaire d’en proposer une d´efinition claire. Selon la NASA et l’International Council on System Engineering (INCOSE), qui sont des organismes incontournables du d´eveloppement de l’ing´enierie syst`eme, un syst`eme est :
“ a construct or collection of different elements that together produce results not obtainable by elements alone.”[4]
“ a combination of interacting elements organized to achieve one or more stated purposes.” [5]
Figure 2.2: Hi´erarchie dans les syst`emes - adapt´e de [5]
Un syst`eme est con¸cu pour r´epondre `a un objectif. Ce dernier est atteint grˆace `a la combinaison d’´el´ements constitutifs. Ces derniers peuvent aussi bien ˆetre des com-posants que des sous-syst`emes, impliquant alors une notion de niveau ou de hi´erarchie, illustr´e en figure 2.2.
2.3.2 Les syst`emes complexes
Lesne [6] propose une d´efinition d’un syst`eme complexe issue de ses travaux dans le domaine des syst`emes vivants :
“Un consensus existe sur des propri´et´es communes `a la plupart des syst`emes complexes :
2.3 L’ing´enierie syst`eme
– le syst`eme est compos´e d’un grand nombre d’´el´ements ;
– souvent les ´el´ements sont de plusieurs types et poss`edent une structure interne qui ne peut ˆetre n´eglig´ee ;
– les ´el´ements sont reli´es par des interactions non lin´eaires, souvent de diff´erents types ; – le syst`eme est soumis `a des influences ext´erieures `a diff´erentes ´echelles.
Mais pour moi la principale caract´eristique d’un syst`eme complexe est sa causalit´e circulaire, en termes plus explicites l’existence de r´etroactions des comportements
collectifs et des propri´et´es ´emergentes (macroscopiques) sur le comportement des ´el´ements (microscopiques). Les ´el´ements vont collectivement modifier leur environnement, qui en retour va les contraindre et modifier leurs ´etats ou comportements possibles. Dans un syst`eme complexe, connaˆıtre les propri´et´es et le comportement des ´el´ements isol´es n’est pas suffisant pour pr´edire le comportement
global du syst`eme.”
Un appareil a´erien est un syst`eme qui peut ˆetre consid´er´e comme complexe car il r´eunit l’ensemble des propri´et´es ´enonc´ees. La derni`ere caract´eristique ´enonc´ee par Lesne est une source de motivation `a la mise en place de la probl´ematique. L’analyse des inter-actions entre les syst`emes ou l’environnement est un des piliers pour la conception de syst`emes complexes. La volont´e de proposer un produit virtuel qui pr´edira le compor-tement de l’appareil doit donc prendre en compte au maximum les interactions entre ´el´ements, sous peine de ne pouvoir ˆetre suffisant. White [7] propose une d´efinition qui est aussi orient´ee vers les interactions entre les composants du syst`eme :
“Un syst`eme ouvert avec des ´el´ements en continuelles coop´eration ou comp´etition” Dans le cadre de nos recherches, la consid´eration d’un maximum de syst`emes pour s’approcher de la r´ealit´e en prenant en compte un maximum d’interactions semble primordiale. Plus tard dans ce document, l’approche par interactions et impacts sera propos´ee et fera ´echo `a cette d´efinition.
2.3.3 D´efinition de l’ing´enierie syst`eme
L’INCOSE propose trois d´efinitions de l’ing´enierie syst`eme [5] :
“Systems engineering is a discipline that concentrates on the design and application of the whole (system) as distinct from the parts. It involves looking at a problem in its
entirety, taking into account all the facets and all the variables and relating the social to the technical aspect. (Ramo)”
“Systems engineering is an iterative process of top–down synthesis, development, and operation of a real–world system that satisfies, in a near optimal manner, the full
range of requirements for the system. (Eisner)”
“Systems engineering is an interdisciplinary approach and means to enable the realization of successful systems. It focuses on defining customer needs and required
functionality early in the development cycle, documenting requirements, and then proceeding with design synthesis and system validation while considering the complete
problem : operations, cost and schedule, performance, training and support, test, manufacturing, and disposal. SE considers both the business and the technical needs of
all customers with the goal of providing a quality product that meets the user needs. (INCOSE)”
L’ing´enierie syst`eme est une discipline qui se consacre `a l’´etude du produit sur l’en-semble de son cycle de vie (de la conception jusqu’`a la fin op´erationnelle). La conception est la partie qui motive l’utilisation des concepts de l’ing´enierie syst`eme dans les travaux pr´esent´es dans ce document. En effet, l’ing´enierie syst`eme offre un grand nombre de notions, de concepts et de d´efinitions provenant de l’´etude du produit, consid´er´e alors comme un syst`eme. Le choix de l’ing´enierie syst`eme pour appuyer la mise en place d’une m´ethodologie bas´ee sur la conception d’un syst`eme est donc naturel. Cette base solide, il convient de l’utiliser comme point de d´epart, de s’en approprier les concepts et de d´etecter o`u, et avec quels moyens, nous pouvons l’utiliser pour la conception d’un a´eronef poss´edant un syst`eme de propulsion ´electrique.
2.3.4 L’ing´enierie syst`eme bas´ee sur les mod`eles
L’ing´enierie syst`eme bas´ee sur les mod`eles est appel´ee le Model Based Systems En-gineering (MBSE, l’ing´enierie syst`eme bas´ee sur les mod`eles). Ce concept consiste `a utiliser la mod´elisation au sein de l’ing´enierie syst`eme. L’INCOSE propose la definition [5] :
2.4 De la mod´elisation en ing´enierie syst`eme vers les simulations physiques
“MBSE is the formalized application of modeling to support system requirements, design, analysis, verification and validation activities beginning in the conceptual design phase and continuing throughout development and later life cycle phases” Les mod`eles d´evelopp´es permettent de consid´erer le syst`eme ´etudi´e dans son ensemble, incluant les exigences, les fonctions... Cependant, ces mod`eles d’ing´enierie syst`eme ne couvrent pas, pour le moment, les besoins en termes de mod´elisation physique. C’est la puissance de mod´elisation et de stockage d’information qu’offre le MBSE qui en fait l’approche privil´egi´ee pour participer `a la r´ealisation d’une m´ethodologie d’aide `a la conception de syst`eme de propulsion hybride ou ´electrique. En sp´ecialisant et orientant la mod´elisation vers une consid´eration des disciplines d`es la phase de mod´elisation en ing´enierie syst`eme, les interactions et impacts entre les syst`emes et entre les disciplines vont pouvoir ˆetre d´etect´es.