L'ingénierie système en STI2D et SI - Comment l'appliquer en cycle terminal ? - Formation IS 2019
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Objectifs de la journée 1. Découvrir les acteurs et processus liés à l’Ingénierie Système ; 2. Comprendre le déroulé de l’Ingénierie Système en STI2D et SI ; 3. S’exercer sur le Plugin MagicDraw : « Ingénierie Système dans l'Éducation Nationale » ; 4. Appréhender la rédaction de la validation de projet format session 2019-2020 ; Formation IS – 2019 2
Ensemble des documents utilisés pour cette formation ❑ Les différents documents, supports, fil rouge vous seront partagés via votre clef USB. ❑ Courant octobre, vous recevrez des informations complémentaires pour la dépose des fichiers. Formation IS – 2019 3
Déroulé de la journée 9h-11h : Présentation de l’IS avec le fil rouge « Clipflow » 11h-12h : Proposition d’activité sur l’évolution du « Clipflow » 12h-13h : Repas 13h-15h : Poursuite de l’activité sur l’évolution du Clipflow et proposition de réponse 15h-15h30 : Présentation du document de validation de terminale STI2D 2020 avec la trottinette 15h30-15h50 : Présentation d’une démarche IS prenant en compte le domaine des produits issus du bâtiment 15h50-16h : Commande pour J2 et conclusions Formation IS – 2019 4
Sommaire Les risques liés à un projet mal défini Des systèmes qui nécessitent d’être abordés différemment Les trois processus A vous de jouer Une proposition de réponse La validation des projets pour la terminale STI2D 2020 L’IS en AC, une aberration ? Formation IS – 2019 5
Les frontières d’un besoin mal définies Le vol inaugural d'Ariane 5 du 4 juin 1996 se solde par un échec. 40 secondes après le démarrage de la séquence de vol, le lanceur, qui se trouve à une altitude de 3700 mètres, dévie de sa trajectoire, se brise et explose. Des ingénieurs des équipes du projet Ariane 5 du CNES et de l'industrie commencent immédiatement à rechercher les causes de cet échec. Formation IS – 2019 7
Les frontières d’un besoin mal définies Rapport de la Commission d'enquête Ariane 501 Echec du vol Ariane 501 Président de la Commission : Professeur J.-L. LIONS Après enquête, les ingénieurs du CNES s’aperçoivent que, par mesure d'économie, le logiciel de navigation de la fusée Ariane 5 est celui qui avait été conçu pour Ariane 4 générant une incompatibilité entre le logiciel et le matériel. Tout tient à une seule variable : celle allouée à l'accélération horizontale. L'accélération maximum d'Ariane 4 a une valeur d'environ 64, la variable a été codée sur 8 bits. Mais, Ariane 5 est plus véloce : son accélération peut atteindre la valeur 300 (soit 1 0010 1100 en binaire et nécessitant 9 bits). La variable codée sur 8 bits a connu un dépassement de capacité. Ce dépassement a produit une valeur absurde dans la variable, ne pouvant correspondre à la réalité. Par effet domino, le logiciel face à des valeurs considérées comme anormales décide l'autodestruction de la fusée. Formation IS – 2019 8
Définir au mieux les besoins pour un projet réussi Les principales causes de succès et d’échecs d’un projet sont liées aux exigences (Standish Group 2015) Facteurs d’échecs Causes racines Facteurs de succès 37 % Besoins, exigences 40 % 9% Projet, ressources 23 % Gestion des données 8% 14 % techniques 11 % Technique, technologie 9% Formation IS – 2019 9
Niveau de résolution des projets (étude 2015 Standish Group) Conforme : le projet est réalisé en temps et en heure, dans les budgets alloués, avec toutes les fonctionnalités et caractéristiques spécifiées à l'origine. Défaut de conformité : le projet est terminé et opérationnel, mais avec un dépassement du budget et/ou des délais, et moins de fonctionnalités que prévues initialement. Rejeté : le projet est abandonné avant la fin prévue ou n'est jamais mis en œuvre. 1 Formation IS – 2019 0
Des systèmes qui nécessitent d’être abordés différemment 1 Formation IS – 2019 1
Une complexité croissante des systèmes La complexité croissante des systèmes induit des facteurs de risques de plus en plus nombreux et fréquents : Formation IS – 2019 12
S’adapter à une complexité croissante Dans l’industrie automobile, un projet "véhicule" représente en moyenne : → une charge de 1.500 hommes-années de travail, → répartie sur 4 ans, → fait intervenir 30 à 50 corps de métiers différents → met en jeu des budgets de l’ordre du milliard d’euros. Source : Groupe PSA.com Formation IS – 2019 13
Définition d’un système artificiel Ensemble organisé : De matériels, logiciels, compétences humaines et processus Structuré en fonction d'un objectif à atteindre, Par le biais d'un jeu de relations (interactions mutuelles, dynamiques...), Remplissant une ou plusieurs fonctions. Intégré à un environnement Formation IS – 2019 14
Les notions clés d’un système artificiel Flux matière, énergie, ❑ Le système est une boite noire utilisant des information ressources pour transformer des éléments d’entrée en éléments de sortie. Ressources humaines, logicielles, physiques ❑ Le système est dit fermé quand il ne reçoit pas de flux de son extérieur. ❑ Le système est dit ouvert quand il reçoit Flux matière, énergie, des flux de son extérieur. information Formation IS – 2019 15
Limite et contexte ❑ L’analyse des flux permet d’identifier l’environnement du système en définissant l’intérieur et l’extérieur Formation IS – 2019 16
Mettre en œuvre l’ingénierie système durant le projet, c’est… Processus 3 : conception de l’architecture Domaine de la solution Processus 1 : définitions des Processus 2: parties prenantes analyse des exigences Passer du domaine du problème au domaine de la solution en déroulant les 3 Domaine du processus techniques de problème l’ISO 15288. Formation IS – 2019 17
Mais c’est aussi et surtout….. Pour arriver à la satisfaction client client Partir du besoin initial « Le commencement est beaucoup plus que la moitié de l'objectif. » Aristote Formation IS – 2019 18
L’ingénierie système en deux mots ou un peu plus…. Démarche dont l’objectif est de formaliser et de coordonner l’ensemble des processus à seule fin de REPONDRE CORRECTEMENT à un besoin exprimé. Recueillir le Arrêter la Définir les Concevoir Valider la besoin, le finalité et les modes l’architecture réalisation verbaliser, le missions du d’utilisations du système valider système à et les réaliser fonctions associées 1 2 3 4 5 L’ensemble de ces actions s’inscrit dans une démarche de management de projets, qui sous tend les notions suivantes : BIEN FAIRE (avec de bonnes pratiques) les BONNES activités au BON moment avec les BONNES ressources. Source AFIS Formation IS – 2019 19
L’ingénierie système, c’est donc… Une démarche méthodologique coopérative et interdisciplinaire englobant l’ensemble des activités adéquates. En apportant une solution économique et performante aux Pour concevoir, développer, faire évoluer et vérifier un ensemble de besoins des parties prenantes produits, processus et compétences humaines. acceptable par tous (inspirée de IEEE 1220). Cet ensemble est intégré en un Dans un contexte de recherche Sur l’ensemble de son cycle de vie. système. d’équilibre et d’optimisation. Formation IS – 2019 20
Relation entre système à faire et système pour faire système mettant en œuvre l’IS à dominante technologique Système mis en œuvre pour réaliser l’IS à dominante organisationnelle. Formation IS – 2019 21
Les deux types de systèmes en IS Technologique : • Ensemble organisé de matériels, logiciels, systèmes développés dans compétences humaines et processus pour répondre à un contexte mettant en un besoin dans un ou des environnements œuvre l’ingénierie Organisationnel : • Ensemble organisé d’équipes (réunions de compétences), de méthodes, de processus et de systèmes mis en œuvre moyens pour répondre à un besoin (ici le besoin de pour réaliser l’ingénierie développer un système), mobilisé dans un des systèmes développés. environnement technico-industriel donné. Formation IS – 2019 22
Système de systèmes (SoS) Fait partie lui-même d’un système de plus haut niveau : le sur-système du système d’intérêt : trafic, route, etc. Se définit comme : « l’assemblage de constituants réalisant une tâche qu’aucun autre système ne Constitué de peut accomplir lui- systèmes de plus bas même » niveau : les sous- systèmes du système d’intérêt. Source : 2014/IBM/smart-si/assets/livresblancs/ingenierie-systeme- pour-les-nuls.pdf Formation IS – 2019 23
SoS du fil rouge Formation IS – 2019 24
Visions et points de vue : une compréhension indispensable Instance de points du vue (ex : brosse Visions Répond à la question Exemples de points de vue à dents électronique) Mission, contexte Dents propres et saines, gain de Opérationnel Pourquoi ? opérationnel, contexte temps , salle de bain « tendance ». stratégique. Brossage, régulation de vitesse, Fonction, fonctionnement et Fonctionnel Quoi ? programmation de la force de mode de fonctionnement. brossage. Compostant, organe et Tête, base, corps, régulateur de Organique Comment ? configuration technique. vitesse. Formation IS – 2019 25
Schémas des visions et points de vue Formation IS – 2019 26
Cycle de vie d’un produit Phase de projet Formation IS – 2019 27
Standards et normes Phase de projet Formation IS – 2019 28
Définition du Processus Processus : ensemble de tâches coordonnées ajoutant une valeur dans les transformations d'entrées en sorties. Régis par la norme ISO 15288 Définit pour chaque processus : ✓ L’objet du processus Cette démarche permet de construire un ✓ Les résultats modèle du produit, formalisé en SysML. ✓ Les activités (tâches à accomplir) On parle alors d’approche modèle. MBSE : Model-Based System Engineering Formation IS – 2019 30
Les différents processus pilotés dans le cadre de l’IS Spécifique à la phase de projet Formation IS – 2019 31
Processus techniques en projet Réalisation des constituants Définition du système Intégration du système Formation IS – 2019 32
Enchainement des processus en projet Maître d’ouvrage MOA Maître d’œuvre MOE Intersection de deux branches Formation IS – 2019 34
Définition des acteurs du processus Le maître d’ouvrage MOA Le maître d’oeuvre MOE Les parties prenantes Type 1 : Responsable du besoin Responsable de la solution Intéressées par l’utilisation et/ou l’exploitation du système ou susceptibles d’être concernées par le système Doit obtenir un système répondant au besoin et le Doit fournir un système Type 2 : mettre à disposition des répondant au besoin. exploitants et utilisateurs Impliquées dans le cycle de vie du système : concepteurs, producteurs, « maintenanciers », logisticiens… Formation IS – 2019 35
Les responsabilités du MOA Différence entre maîtrise d’ouvrage et maître d’ouvrage : ▪ La maîtrise d'ouvrage (MOA) représente le client du projet, celui qui sera normalement le propriétaire de l'ouvrage. Il s’agit d’une personne morale (une entreprise, un service...). • Le maître d'ouvrage est la personne physique qui représente la MOA. On parle parfois de pilote stratégique du projet ou de sponsor. Source http://www.gestion-projet-informatique.vivre-aujourdhui.fr/ Formation IS – 2019 36
Les responsabilités du MOE La maîtrise d'oeuvre (MOE) est garante de : • la bonne réalisation technique des solutions ; • la fourniture du produit. Elle peut réaliser elle-même cette solution, ou missionner un ou plusieurs fournisseurs pour cette réalisation ; • la qualité technique de la solution proposée ; • du respect des coûts ; • du respect des délais. Source http://www.gestion-projet-informatique.vivre-aujourdhui.fr/ Formation IS – 2019 37
Temporalité des processus techniques et acteurs 3 processus techniques : ▪ 1 - DBPP : Définition des Besoins des Parties Prenantes ▪ 2 - AE : Analyse des Exigences ▪ 3 - CA : Conception Architecturale 1 MOA 2 MOE 3 MOE Domaine du problème Domaine de la solution Formation IS – 2019 38
L’intérêt du SysML dans l’IS ❑ Traduire graphiquement les Définir les besoins Définir le contexte Définir les utilisations Définir les besoins des parties résultats obtenus en prenantes BDD UC RD suivant les processus de l’IS Analyser les Définir les états Décrire les missions Définir les exigences exigences SMD SD, SMD RD Concevoir Identifier les Définir la vue logique Vérifier l’architecture l’architecture – Point opérations logique AD de vue logique SD & SMD RD & Matrices Concevoir Analyse des Définir la vue interne Vérifier l’architecture l’architecture – Point architectures physique IBD de vue physique BDD RD & Matrices Formation IS – 2019 39
Processus 1 du projet : Définition des exigences des parties prenantes 4 Formation IS – 2019 0
Les étapes à suivre pour définir correctement le problème • Explicité par • Formalisa- • Rédigé sur la • Fait intervenir • Établi à partir tion du Mission Utilisation Besoin des parties prenantes seule base du Besoin initial Contexte l’utilisateur les acteurs de l’ensemble par sondage, besoin besoin initial, issus du des interview initial avec contexte. descriptions • Explicité par d’éventuels • Peut entrainer précédentes. le client lors retours pour • Peut nécessiter des de réunions mieux des formaliser la réécritures ou modification ajustements mission (vis-à- dans la vis de certaines de la mission formalisation parties • Peut entraîner prenantes…) des modifications des parties prenantes Formation IS – 2019 41
Définir le besoin initial ❑ Formulé par le client. ❑ Apporte toujours une réponse à une problématique (sociétale, environnementale, économique). ❑ Consiste en : • l’amélioration d’un produit existant, suite à une révision du cahier des charges initial ; • la création d’un nouveau service répondant à des attentes fortes ; • une initiative personnelle, prospective et visionnaire (prise de risque). Formation IS – 2019 42
Représenter le besoin initial Formation IS – 2019 43
Définir la mission du produit ❑ Elle est déduite ❑ Il s’agit de formuler le besoin initial (sans ajout) pour répondre clairement aux questions suivantes : Pourquoi ai-je besoin de ce produit ? → pour répondre à un problème posé → finalité du produit Que doit faire ce produit pour cela ? → mission du produit Formation IS – 2019 44
Représenter la mission du produit ❑ Elle est formalisée graphiquement par un diagramme des exigences car derrière un besoin se cache une exigence. Formation IS – 2019 45
Définir le contexte ❑ Il correspond à l’environnement dans lequel le système va évoluer. ❑ A l’intérieur des frontières de ce contexte, le système est en interaction avec les différentes parties prenantes Cette étape est primordiale. En cas de frontière mal définie, le projet se soldera par un échec Formation IS – 2019 46
Représenter le contexte ❑ Il est formalisé graphiquement par un diagramme de contexte qui mêle acteurs et blocs. Formation IS – 2019 47
Définir le cas d’utilisation du produit Un produit : • rend des services (services attendus/rendus) ; • donne un résultat observable ; • possède des cas d’utilisation différents décrient par un déroulement temporel défini comme scénario ❑ La mission du produit constitue le cas d’utilisation principal. ❑ Il permet de clarifier et organiser les besoins du client. ❑ Les cas d’utilisation, via les scénario d’utilisation, décrivent le comportement attendu du produit. Cas d’utilisation = comportement attendu du produit qui servira au final à valider le produit d’un point de vue comportemental. Formation IS – 2019 48
Représenter l’utilisation du produit ❑ Il est formalisé par un diagramme de cas d’utilisation qui inclut la description textuelle du scénario. Formation IS – 2019 49
Définir les besoins des parties prenantes Typés de la façon suivante : • Service attendu ; • Opérationnel : mode de fonctionnement, modes de marche, condition d’évolution, … ; • Performance ; • Interface : physique, ergonomie, interopérabilité, … ; • Contrainte : liée à une phase de vie, environnement du produit, règlementation, coût, délai, etc. Obtenus sur la base des éléments initiaux (contraintes, performances attendues initiales), complétés par l’analyse des activités précédentes : • étude du contexte : besoins d’interface, contraintes ; • utilisations : besoins de services attendus ; • étude des scénarios : besoins d’interface, opérationnels, ... Formation IS – 2019 50
Savoir rédiger les besoins des parties prenantes ❑ La MOA en charge de la spécification des besoins n’amène aucune expertise : ❑ Les besoins sont rédigés en des termes non spécialistes et doivent rester dans l’espace du problème. Ils n’amènent aucune solution technique ni architecturale. Espace du problème Solution technique/architecturale « Transmettre une information à communiquer en Wi-Fi distance » Mettre en œuvre la norme BlueTooth 5.2 « Animer, mettre en mouvement » guider en translation transmettre un mouvement « Être autonome en énergie » Produire stocker Formation IS – 2019 51
Représenter les besoins des parties prenantes Formation IS – 2019 52
Focus sur un des besoins des parties prenantes Formation IS – 2019 53
Les informations remises ❑ Au travers du cahier du charge et grâce à « la spécification des besoins », le MOE a les réponses à : Question Via Pourquoi le produit est-il utile/nécessaire ? finalité Que doit-il faire ? mission Qui est concerné / impacté par celui-ci ? parties prenantes Quelles sont les frontières du produit ? contexte Quels services sont attendus ? utilisations Quels sont les comportements attendus ? scénarios Quels sont les besoins pour répondre à tout cela ? besoins Tout en restant toujours dans l’espace du problème ! Formation IS – 2019 54
Synthèse de la composition du CdC Client/MOA Cdc Synthèse projet Définition des besoins Diagramme de contenu Diagramme d’exigences Diagramme de contexte Diagramme Référentiel IS = Cdc de cas transmis d’utilisations Diagramme d’exigences Référentiel IS des besoins Formation IS – 2019 56
Processus 2 du projet : Analyse des exigences 5 Formation IS – 2019 7
Lecture du CdC et analyse des exigences A partir de l’analyse des besoins des parties prenantes : ❑ La maîtrise d’œuvre (MOE) en charge du processus technique : → Apporte des concepts systèmes (opérationnels/architecturaux) ; → Décrit les états initiaux (SMD), raffinés par la suite ; → Décrit précisément les scénarios (SD) ; → Définit les exigences système (RD), basées sur les besoins et raffinées par les concepts système apportés. ❑ Les exigences système (ES) sont typées de la même manière que les besoins, sauf pour : → Les besoins de service attendu, qui deviennent des exigences système « Fonctionnelles » ; → les exigences de « Validation » : définissent les protocoles, test ou essais permettant de valider une exigence . Formation IS – 2019 58
L’analyse des exigences La première étape consiste à spécifier les exigences de l'utilisateur pour ensuite, après une itération, spécifier une configuration système plus détaillée. Analyse CdC Exigences utilisateurs Exigences système Version développée des spécifications utilisateur. Décrit les exigences fonctionnelles et Ajoutent des détails et expliquent comment non fonctionnelles dans un langage le système doit répondre aux besoins des simple et sans ambiguïté. utilisateurs. Ne doit pas être assujetti à l’implémentation ou à la conception. Formation IS – 2019 59
Représenter les exigences utilisateurs en partant des besoins des parties prenantes Formation IS – 2019 60
Représenter les exigences du système Formation IS – 2019 61
Représenter les exigences du système Formation IS – 2019 62
Représenter les exigences du système satisfaites Formation IS – 2019 63
Processus 3 du projet : Conception de l’architecture 6 Formation IS – 2019 4
L’Architecture ❑ L’architecture est la clef de voûte. ❑ Si l’équilibre est atteint entre la proposition d’architecture et le besoin utilisateur, alors le succès est garanti. Démarche ❑ L’architecture définit les choix stratégiques du Architecture systèmes en termes : ▪ D’adaptabilité ; ▪ De performance ; ▪ De qualité. Pilotée/ besoin utilisateur ❑ C’est la combinaison de ces choix qui permettra la qualification. Formation IS – 2019 65
Représenter l’architecture logique du système Formation IS – 2019 66
Représenter l’architecture logique du système Formation IS – 2019 67
Représenter l’architecture physique du système Formation IS – 2019 68
Représenter l’architecture physique du système Formation IS – 2019 69
Représenter l’architecture physique du système Formation IS – 2019 70
Les itérations une étape indispensable Chaque itération sur • Permet de clarifier, affiner, valider les la phase d’analyse besoins de l’utilisateur Chaque itération sur la phase de • Permet la vigilance sur la prise en compte conception et des besoins utilisateur réalisation Chaque itération • Permet la vérification de durant la phase de la satisfaction des test besoins utilisateur Formation IS – 2019 71
A vous de jouer Formation IS – 2019 73
Proposition d’activité sur l’évolution du clipflow L’objectif est de formaliser un nouveau CdC à partir de la demande du client (enregistrement audio de l’entretien). Cette activité est à réaliser en suivant le cadre ISEN du logiciel MagicDraw. Elle se découpe en 5 étapes : 1) Formuler l’expression du besoin initial ; 2) Définir la mission principale du système ; 3) Proposer le diagramme de contexte du nouveau système qui sera une évolution du diagramme d’origine ; 4) Compléter le diagramme des cas d’utilisation du nouveau système ; 5) Etablir le diagramme d’exigences correspondant aux besoins des parties prenantes. Formation IS – 2019 74
Une proposition de réponse Formation IS – 2019 75
Proposition de correction du besoin initial Formation IS – 2019 76
Proposition de correction de la mission principale Formation IS – 2019 77
Proposition de correction du contexte Formation IS – 2019 78
Proposition de correction du cas d’utilisation Formation IS – 2019 79
Proposition de correction des besoins des parties prenantes Formation IS – 2019 80
Proposition de correction de l’analyse des exigences Formation IS – 2019 81
Proposition de correction de l’analyse des exigences Formation IS – 2019 82
Proposition de correction - Diagramme de séquence analyse Formation IS – 2019 83
Proposition de correction de l’architecture logique Formation IS – 2019 84
Proposition de correction de l’architecture logique Formation IS – 2019 85
Proposition de correction de l’architecture physique Formation IS – 2019 86
Proposition de correction de l’architecture physique Formation IS – 2019 87
La validation des projets en terminale pour la rentrée 2019 Formation IS – 2019 88
Document de validation de terminale STI2D 2020 Formation IS – 2019 89
Document de validation de terminale STI2D 2020 Formation IS – 2019 90
Document de validation de terminale STI2D 2020 Formation IS – 2019 91
Document de validation de terminale STI2D 2020 Convertir ou pas, libre choix !! Diagramme des besoins des parties prenantes Diagramme des exigences pour terminer l’ancien programme STI2D 2011 Intitulés des tâches des élèves Formation IS – 2019 92
Document de validation de terminale STI2D 2020 ❑ Fiche officielle de validation du projet de terminale 2020 ❑ Certains champs se remplissent automatiquement. Formation IS – 2019 93
L’IS en AC, une aberration ? Lien diaporama Formation IS – 2019 94
Commande pour la J2 Formation IS – 2019 95
Production activité élève de 1ère STI2D (IT et/ou I2D) ou SI. Commande pour la J2 : Produire une activité pour des élèves de 1ère STI2D (IT et/ou I2D) ou SI qui abordera : ▪ Soit le SysML et son appropriation via une lecture et modification de diagrammes d’un produit disponible dans le laboratoire. ▪ Soit une analyse de besoin via la démarche IS pour améliorer un produit existant sans oublier de définir les périmètres de chaque intervenant dans le dossier ▪ Soit une action complète d’amélioration du besoin via la démarche IS Il s’agira d’une activité ou l’élève sera acteur. Sa finalité sera à intégrer dans un déroulé de séquence. Organisation pour la J2 : Production collaborative par groupe de 2 ou 4 A déposer avant la J2. Site de dépose donné courant octobre. Formation IS – 2019 96
Bibliographie 1. IS : ▪ Ouvrage collectif AFIS, « Découvrir et comprendre l’Ingénierie Système » Version 3 - 12 02 2009 ▪ Livre Blanc AFIS « Ingénierie Système : la vision AFIS pour les années 2020-2025 » ▪ Boîte à outil du concepteur INSA Lyon ▪ Philippe Revellat, Lien ISO 15288,[dernière consultation le 20 mars 2019]. disponible sur http://phr- configuration.com/gestion-de-configuration/lien-iso-15288/ ▪ https://www.incose.org/about-systems-engineering ▪ D. LUZAUX, J-R RUAULT. L’ingénierie système. Afnor Editions, 2013. 2. SysML : ▪ Laurent Balmelli, An Overview of the Systems Modeling Language for Products and Systems Development. IBM Technical Report 2006 TR-20060603, (?),[dernière consultation le 20 mars 2019]. disponible sur http://www.omgsysml.org/news-articles.htm ▪ Magic draw User Manual 18.1 No Magic, Inc.2015 ▪ http://www.omgsysml.org/what-is-sysml.htm ▪ P. ROQUES. Modélisation de systèmes complexes avec SysML. Eyrolles, deuxième tirage 2015 Formation IS – 2019 97
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