ingénierie des systèmes complexes méthodologie de...
TRANSCRIPT
Ingénierie des systèmes complexes
H-2018 Design III / Projet multi 1
Ingénierie des systèmes complexesMéthodologie de design
Denis LaurendeauProfesseur
Génie électrique et génie informatiqueUniversité Laval
Revue par Dominic Grenier
Ingénierie des systèmes complexes
H-2018 Design III / Projet multi 2
Note: inspiré du cours: « Systems Engineering Training », Joe Jenney and Scott Armstrong ITT Industries, Fort Wayne, IN, USA
§ 9500 employés§ chiffre d’affaire 2.5 G$
Ingénierie des systèmes complexes
H-2018 Design III / Projet multi 3
Joe Jenney§ Dr. Joe Jenney writes from the experience of having practiced effective leadership methods and achieved dramatic improvements in organizations. He is an executive with more than 35 years of leadership experience. This experience is in a variety of organizations. Positions have been in small and large organizations from entrepreneurial startups to corporate staff of multi billion dollar enterprises. He led research and development, manufacturing, services and projects organizations. § He learned the principles and practices of leadership from mentoring, training and hands-on practice. He had the good fortune to receive mentoring from famous management experts and leadership authors. He received management training from numerous company-sponsored programs and the Wharton School of the University of Pennsylvania.§ Dr. Jenney’s management skills and experience with process improvement methodologies led to his selection as the first President and Chief Executive Officer of the National Center for Quality, an organization formed to provide quality management training for Northeast Tennessee. The National Center for Quality was the genesis for the Tennessee Quality Award, a model for quality management worldwide.
Ingénierie des systèmes complexes
4
Table des matières
§ Historique des processus d’ingénierie des systèmes§ Approche d’ingénierie simultanée (« concurrent design »)
• Les étapes en bref• Etape 1: Focalisation de l’équipe de design• Etape 2: Planification du projet• Etape 3: Développement de la base de référence du système• Etape 4: Développement des sous-systèmes• Etape 5: Définition des performances du système• Etape 6: Vérification des performances du système• Etape 7: Intégration du système
H-2018 Design III / Projet multi
Ingénierie des systèmes complexes
5
Ingénierie des systèmes complexes
§ Historique• Avant 1940• 1940-1980• 1980-20??
H-2018 Design III / Projet multi
Ingénierie des systèmes complexes
H-2018 Design III / Projet multi 6
Historique
§ Avant 1940• Projets simples• Formation de l’équipe:
Ø Un ingénieur chef de projetØ Une équipe de développeurs
• Avantages:Ø Communication facile à l’intérieur de l’équipe
• Inconvénients:Ø Approche limitée aux systèmes simples
Ingénierie des systèmes complexes
7
Historique des approches de design de systèmes
§ 1940-1980• Projets plus complexes• Formation de l’équipe:
Ø Ingénieurs de systèmes et équipe de développement formée de spécialistes
• Approche séquentielle de design avec revues de design périodiques.
• Avantages de cette approche:Ø Possibilité de concevoir des projets plus gros grâce à l’ajout de
spécialistes du domaine• Inconvénients de l’approche:
Ø Les longues périodes de temps entre les revues de design ne permettent pas de découvrir les faiblesses du design assez tôt
H-2018 Design III / Projet multi
Ingénierie des systèmes complexes
8
Historique (suite)
Ø Le processus séquentiel tente d’estimer simultanément le coût, l’échéancier et la qualité du système. Seulement deux de ces quantités sont indépendantes
Ø Le produit arrive à l’étape de la fabrication en série (manufacturing) avant que la méthodologie de fabrication ne soit complètement terminée
H-2018 Design III / Projet multi
Ingénierie des systèmes complexes
9
Historique (suite)
§ 1980-20??• Nouvelles méthodes de d’ingénierie simultanée afin de
contourner les difficultés propres à l’approche séquentielleØ Approche:
• Développement simultané des sous-systèmes• Implication hâtive des différents intervenants dans la conception et
la fabrication du système:» Fabrication» Contrôle de qualité» Service des achats» Fournisseurs» Etc.
Ø Objectif:• Prévenir les problèmes plutôt que les solutionner• Concevoir le bon système dès la première itération (Do it right the
first time!)
H-2018 Design III / Projet multi
Ingénierie des systèmes complexes
10
L’approche d’ingénierie simultanée de systèmes complexes
?
H-2018 Design III / Projet multi
Ingénierie des systèmes complexes
11
Une Approche d’ingénierie simultanée des systèmes(Concurrent Engineering)
§ Étapes (selon une des approches possibles) du processus moderne de conception des systèmes complexes• Focalisation de l’équipe• Planification du projet• Développement de la base de référence (baseline) • Développement des sous-systèmes (allocated baseline)• Définition des performances• Vérification des performances• Intégration des sous-systèmes• Support à la production
H-2018 Design III / Projet multi
Ingénierie des systèmes complexes
12
Etape 1
Focalisation de l’équipe de design
H-2018 Design III / Projet multi
Ingénierie des systèmes complexes
13
Etape 1: Focalisation de l’équipe de design
§ Activités de cette étape:• (*)Etablir les rôles et les responsabilités de chaque membre
de l’équipe• (*)Concevoir un diagramme de contexte décrivant l’essence
du système à réaliser• (*)Utiliser le concept de DPF (Description des Propriétés
Fonctionnelles) pour établir clairement les exigences du client et la proposition de l’équipe de développement (le fournisseur) pour répondre à ces exigences
• Concevoir des diagrammes de Kano pour maximiser les chances de succès et anticiper les développements futurs
(*) Les items marqués d’une étoile sont à considérer dans le cadre du cours de Design III)
H-2018 Design III / Projet multi
Ingénierie des systèmes complexes
14
Etape 1 – Diagramme de contexte
§ Diagramme de contexte:• Isole le système du reste de l’univers• Nomme le système• Cache les parties internes au système• Met en évidence les entrées fournies au système et les actions
effectuées par celui-ci en forçant leur identification et leur définition• Rend la fonctionnalité principale du système évidente• Permet de vérifier avec le client l’exactitude de la compréhension
du problème par l’équipe de design• Plusieurs itérations sont nécessaires pour arriver à un diagramme
complet. Des révisions sont nécessaires (et bénéfiques).• Exemple de diagramme de contexte pour la conception d’un
système d’alarme
H-2018 Design III / Projet multi
Ingénierie des systèmes complexes
15
Etape 1 – Concept de DPF (1/6)
§ Description des propriétés fonctionnelles (DPF):
• Une DPF est un outil utile pour formuler un problème
• La DPF focalise l’équipe sur les exigences et les attentes du client
• La DPF identifie les fonctionnalités (et sous-fonctionnalités) que doit offrir le système pour satisfaire les exigences et les paramètres critiques (PC) associés à chaque fonctionnalité
• La DPF doit être utilisée tout au long du cycle de développement du système
• La DPF ne tient pas immédiatement compte des risques associés à chaque fonctionnalité. Voir notions de risque et de registre de risques p. 42.
H-2018 Design III / Projet multi
Très Important
Ingénierie des systèmes complexes
Étape 1… – Fonctionnalités (2/6)
• Les fonctionnalités sont décrites par des verbes d’action
• Les fonctionnalités sont les actions que le système doit prendre pour rencontrer les exigences du clientØ n’ont aucun volume, aucune masse et ne sont pas « visibles »Ø commencent par un verbe d’action suivi de noms
• Les fonctionnalités complexes sont décomposées en fonctionnalités plus simples dites sous-fonctionnalités
H-2018 Design III / Projet multi 16
Ingénierie des systèmes complexes
17
Etape 1 – Comment concevoir une DPF (3/6)
§ Remue-méninges sur qui est le client et les autres parties impliquées dans le projet
§ Remue-méninges sur les exigences du client§ Classer les exigences en ordre de priorité§ Remue-méninges sur les forces de la compagnie et sur les
fonctionnalités requises pour le produit§ Organiser ces fonctionnalités en catégories (et leur associer les
paramètres critiques si nécessaire)§ Construire une matrice de relations entre les exigences du
client et les fonctionnalités§ Estimer grossièrement les valeurs souhaitées de performance
pour les fonctionnalités (cette étape n’est pas couverte en Design III)
H-2018 Design III / Projet multi
Ingénierie des systèmes complexes
18
Etape 1 – Concept de DPF (4/6)
Structure d’uneDPF
Matricede
couplage
Fonctionnalités nécessaires poursatisfaire les exigences
Exigencesdu
client
Matrice derelations
Quoi?
Comment?
Combien?
Estimation des avantagescompétitifs
Perception
du
client
Catégorie 1 Catégorie 2Fonct. 1
Paramètres critiquesFonct. 2
Paramètres critiques
Exigence 1Exigence 2
Fonct. 1 Fonct. 2
2 5
Nombre entre0 et 5 estimantla dépendanceentre une exigenceet une fonctionnalité
Voir matricede couplagepage suivante
H-2018 Design III / Projet multi
Ingénierie des systèmes complexes
19
Etape 1 – Concept de DPF (5/6)
Cat. 1Fonct. 1
Fonct. 2
Fonct. 1
Fonct. 2
Cat. 1 Cat 2
Fonc
t. 1
Fonc
t. 2
Fonc
t. 1
Fonc
t. 2
Matrice de couplage
H-2018 Design III / Projet multi
Ingénierie des systèmes complexes
20
Etape 1 – Concept de DPF (6/6)
Dans les systèmes complexes pour lesquels le projet doit tenir compte de la fabrication, les fonctionnalités d’une étape deviennent les exigences de l’étape suivante
Besoins duclient Usine
Planificationdu
produit
Design Planification duprocessus
Planification desopérations
H-2018 Design III / Projet multi
Ingénierie des systèmes complexes
Étape 1 – Exemples
§ (*)Exemple de Diagramme des propriétés fonctionnelles pour le système d’alarme
§ Exemple de Matrice de couplage pour le système d’alarme
H-2018 Design III / Projet multi 21
Ingénierie des systèmes complexes
22
Etape 1 – Construction de diagrammes de Kano
§ Les diagrammes de Kano permettent d’identifier le design gagnant auprès du client.
§ Ils illustrent graphiquement le niveau de satisfaction du client en fonction de la présence ou de l’absence de caractéristiques sur le produit
§ Ce niveau de satisfaction se trace pour trois cas:• Caractéristiques obligatoires• Caractéristiques obligatoires améliorées et
caractéristiques optionnelles mineures• Caractéristiques optionnelles majeures
H-2018 Design III / Projet multi
Ingénierie des systèmes complexes
23
Etape 2
Planification du projet
H-2018 Design III / Projet multi
Ingénierie des systèmes complexes
24
Etape 2: Planification du projet
§ Principaux buts de cette étape• Identifier et documenter les tâches techniques qui doivent
être implantées pour mener à un projet fonctionnel• Identifier et documenter les paramètres critiques qui
assurent le bon fonctionnement du projet§ Approche pour la planification du projet
• (*)Développement d’un plan de gestion intégré (PGI) (réalisé en partie dans Design III)
• (*)Développement d’un diagramme de flux des activités techniques (Gantt Chart)
• Développement d’un plan de modélisation et de simulation (PMS)
H-2018 Design III / Projet multi
Ingénierie des systèmes complexes
25
Etape 2 – Plan de Gestion Intégré (PGI) (1/3)
§ Le PGI est formé des éléments suivants:• Une description de haut niveau du projet
Ø Liste des biens livrables critiques avec étapes importantesØ Description des biens livrablesØ Liste des objectifs à long terme (par rapport à la gamme des
produits déjà supportés par l’entreprise)Ø Diagramme PERT (Program Evaluation Review Technique) au
niveau système• Un arbre des plans de haut niveau
Ø (*)Matériel (description des prototypes) Ø (*)Logiciel (diagramme de séquences, diagramme de classes, cas
d’utilisation)Ø Description technique du système
H-2018 Design III / Projet multi
Ingénierie des systèmes complexes
26
Etape 2 – Plan de Gestion Intégré (2/3)
§ PGI (suite)• Une Structure de découpage du projet (Work Breakdown
Structure WBS)Ø (*)Identification des coûts de fabrication (factures pour Design
III ne dépassant pas le montant fixé)Ø Budget préliminaire, liste des sources de financement
• Un plan d’utilisation des ressources en personnelØ Prévisions des besoins en personnel (en jours/personne)Ø Identification des ressources critiquesØ Identification des rôles
• Une liste des risques potentiels initiaux, stockée dans le registre de risques (risk register)
H-2018 Design III / Projet multi
Ingénierie des systèmes complexes
27
Etape 2 – Plan de Gestion Intégré (3/3)
§ PGI (suite)• Liste des interdépendances entre les différents programmes
en cours de développement • Plan préliminaire de support au développement:
Ø Plan de gestion des documents (Configuration Management Control Plan)
Ø Plan d’assurance qualitéØ Plan de logistique et de support sur le terrain (field support)Ø Plan de gestion des dépensesØ Plan de mesures environnementalesØ Plan de santé et sécurité
H-2018 Design III / Projet multi
Ingénierie des systèmes complexes
28
Etape 2 – Diagramme de Gantt et Structure de découpage du projet (1/3)
§ Le diagramme de Gantt représente une description graphique:
• Du déroulement des tâches du projet dans le temps• Des liens entre les tâches et des contraintes imposées par
certaines tâches sur d’autres tâches• Des ressources humaines affectées à l’exécution des
tâches• (*) Du temps consacré par ressource (feuilles de temps en Design III)
• Du coût associé à l’exécution des tâches
H-2018 Design III / Projet multi
Ingénierie des systèmes complexes
29
Etape 2 – Diagramme de Gantt et Structure de découpage du projet (1/3)
§ Les tâches dans le diagramme de Gantt:
• sont en liens directs avec les fonctionnalités retrouvées dans la DPF
• incluent éventuellement les phases d’intégration des fonctionnalités en suivant la chronologie présentée par le plan d’intégration
• contiennent aussi la planification des réunions de l’équipe et les items des 4 biens livrables
H-2018 Design III / Projet multi
Ingénierie des systèmes complexes
30
Etape 2 – Diagramme de Gantt et Structure de découpage du projet (2/3)
§ La structure de découpage du projet (Work Breakdown Structure - WBS) illustre de manière différente les tâches montrées dans le diagramme de Gantt• Les tâches sont regroupées en classes propres à différents
types d’activités (rapports, conception, etc)• Les tâches sont illustrées en termes de blocs de travail sans
lien avec la distribution temporelle sur laquelle elles seront exécutées
• Par phases de développement ou par livrables• En général, le client paie sur les tâches complétées (i.e. un
work unit correspondant à une case du WBS), à condition qu’elles soient effectuées dans les temps prévus
H-2018 Design III / Projet multi
Ingénierie des systèmes complexes
H-2018 Design III / Projet multi 31
Etape 2 – Exemple Gantt et WBS (3/3)
Ingénierie des systèmes complexes
32
Etape 3
Développement de la base de référence du système (baseline)
H-2018 Design III / Projet multi
Ingénierie des systèmes complexes
33
Etape 3: Définition de la base de référence du système
§ La base de référence du système comprend les éléments suivants:• (*)Diagramme des fonctionnalités du système• (*)Diagramme physique du système• Spécifications pour le système• Spécifications de l’interface du système• (*)Registre de risque et plan de contingence face au risque• Liste de compromis (Matrice de Pugh)• Modèle de simulation du système• Liste des technologies critiques• Identification des fournisseurs principaux• Identification des installations principales de test et de
fabrication
H-2018 Design III / Projet multi
Ingénierie des systèmes complexes
34
Etape 3 – Diagramme des fonctionnalités
§ Diagramme des fonctionnalités• Segmentation du système en fonctionnalités que l’on
retrouve dans la DPF, sans considération de leur implantation physique
• Montre les relations entre les fonctionnalités (i.e. les influences entre fonctionnalités et non entre les signaux: la fonctionnalité 1 est reliée à la fonctionnalité 2 si elle a besoin de la fonctionnalité 1 pour être opérationnelle.)
• Les différentes entrées et sorties du système du diagramme de contexte, y apparaissent aussi
• N’est pas un diagramme de flux des actions (« flowchart »)• Rappel : Les fonctionnalités sont les actions que le
système doit prendre pour rencontrer les exigences du client
H-2018 Design III / Projet multi
Ingénierie des systèmes complexes
35
Etape 3 – Diagramme physique (1/2)
§ Diagramme physique du système• Disposition des fonctionnalités identifiées dans le
diagramme des fonctionnalités, en un assemblage de modules (ou sous-systèmes)
• Les fonctionnalités devront être accomplies par des dispositifs physiques réels (cela peut être un ordinateur, un micro-contrôleur, ou un FPGA pour le logiciel)
• La conception (design) du système consiste à effectuer un mapping des fonctionnalités («que doit accomplir le système ») vers les modules formés de dispositifs matériels/logiciels permettant d’implanter celles-ci (« que faut-il faire pour accomplir ces actions »)
H-2018 Design III / Projet multi
Ingénierie des systèmes complexes
36
Etape 3 – Diagramme physique (2/2)
§ Un module peut implanter une ou plusieurs fonctionnalités ou seulement une fraction de fonctionnalité
§ Une matrice est utile pour illustrer le mapping entre les fonctionnalités et les modules avec leurs dispositifs physiques
§ Un mapping 1à 1 entre les fonctionnalités et les modules physiques est hautement souhaitable parce que cela:Ø Simplifie la préparation des spécificationsØ Simplifie les procédures de testØ Simplifie la spécification et l’implantation des interfacesØ Facilite la mise-à-niveau (« upgrade ») du systèmeØ Facilite le découpage du travail
§ Les parties matérielles/logicielles complexes sont décomposées en sous-parties plus simples
H-2018 Design III / Projet multi
Ingénierie des systèmes complexes
37
Etape 3 – Exemples
§ (*)Exemple de diagramme des fonctionnalités pour le système d’alarme
§ (*)Exemple de diagramme physique pour le système d’alarme
H-2018 Design III / Projet multi
Ingénierie des systèmes complexes
38
Etape 3 – Spécifications (1/7)
§ Guide de préparation des spécifications.Une spécification définit ce qui doit être atteint en termes de paramètres critiques du systèmes:• Définir l’utilité de la spécification• Suivre les standards appropriés (MIL-STD-490 hardware, MIL-
STD-498 software) s’ils existent• Réfléchir attentivement à la spécification et à sa portée (scope)
H-2018 Design III / Projet multi
Ingénierie des systèmes complexes
39
Etape 3 – Spécifications (2/7)
§ Inclure les éléments suivants dans les spécifications:
• Interfaces• Diagramme physique• Diagramme des fonctionnalités• Description des modes
d’utilisation du système• Matrice de vérification
A faire lors de la préparation des spécifications
H-2018 Design III / Projet multi
§ Définir l’utilité de la spec§ Raffiner le modèle des
spécifications au besoin§ Préparer l’arbre des
spécifications du projet§ Nommer un responsable du
document des spécifications
Ingénierie des systèmes complexes
Etape 3 – Spécifications (3/7)
Arbre des spécifications:§ permet de visionner l'ensemble des opérations appliquées à
un objet§ montre les dépendances entre les spécifications § fournit une description hiérarchique des différentes
spécifications d’un système en développement
H-2018 Design III / Projet multi 40
Ingénierie des systèmes complexes
Etape 3 – Spécifications (3b/7)
H-2018 Design III / Projet multi 41
§ Logiciel pour réaliser un arbre des spécifications
Ingénierie des systèmes complexes
42
Etape 3 – Spécifications (4/7)
§ Termes à utiliser:• Inscrire TBR (To Be Revised)
quand une spec. est préliminaire (ex. le poids de la brocheuse ne devrait pas dépasser 0,5 Kg)
• Inscrire TBD (To Be Defined) quand la valeur de la spec est inconnue et qu’une estimation ne peut être faite lors de l’écriture (ex. la couleur du revêtement du boîtier du système d’alarme)
• Minimiser le nombre de TBR et TBD
• Inclure les limites et le domaine de variation de la spec (ex. le système d’alarme doit pouvoir fonctionner entre +40°C et -40°C)
§ Ecrire les spécifications clairement• Toutes les exigences
doivent être nécessaires• La spec doit définir ce qui
doit être atteint et non comment l’atteindre
• Chaque spec devrait être indépendante des autres
• Décrire la spec en un seul paragraphe
• Le système doit être en mesure d’atteindre la spec
• La spec doit pouvoir être vérifiée
H-2018 Design III / Projet multi
Ingénierie des systèmes complexes
43
Etape 3 – Spécifications (5/7)
§ Les spécifications portant sur les performances obligatoires doivent utiliser le mot « doit » (shall) dans leur définition
§ Les spécifications portant sur les performances non-obligatoires doivent utiliser le mot « devrait » (should) dans leur définition
§ Le mot « devra » (will) ne doit être utilisé que pour exprimer une déclaration, mais ne doit jamais apparaître dans la définition d’une spécification
§ Les versions de la rédaction des spécifications devraient être soumises à des révisions par les pairs
§ Les spécifications peuvent être rédigées pour les sous-systèmes (ou les modules), ce qui rend leur performances plus claires que si l’on tente de les déduire à partir des spécifications de chacune de leurs composantes
H-2018 Design III / Projet multi
Ingénierie des systèmes complexes
44
Etape 3 – Spécifications (6/7)
§ Garder les spécifications simples:• elles ne sont pas une solution de design, mais désignent
plutôt ce que le système doit atteindre comme performance pour répondre aux exigences
• Une spécification non atteinte = échec de la conception
H-2018 Design III / Projet multi
Ingénierie des systèmes complexes
45
Etape 3 – Spécifications (7/7)
§ Ne pas rédiger les specs avant que:• L’analyse soit complétée sur
l’item pour lequel la spec est rédigée
• Le rôle de la spécification soit compris par tous les intervenants
• L’arbre des spécifications du projet soit complété
§ Ne pas inclure de solutions de design dans la description de la spec
§ Ne pas documenter inutilement
A NE PAS faire lors de la préparation des spécifications
H-2018 Design III / Projet multi
Ingénierie des systèmes complexes
Design III, c’est…
H-2018 Design III / Projet multi 46
Ingénierie des systèmes complexes
47
Etape 3 – La gestion du risque (1/8)
§ Gestion du risque
• Comprendre ce qu’est le risque• Comprendre comment aborder le risque (notion de risk
management)• Comprendre l’importance du registre de risques (risk
register)
H-2018 Design III / Projet multi
Ingénierie des systèmes complexes
48
Etape 3 – La gestion du risque (2/8)
§ Qu’est-ce que le risque?
• Probabilité qu’un événement indésirable se produise• Ne doit pas être confondu avec une mauvaise conception
• Conséquences de l’occurrence d’un événement indésirable• Conséquences d’un choix de conception intéressant mais
novateur (expérience limitée avec cette technologie, technologie immature)
H-2018 Design III / Projet multi
Ingénierie des systèmes complexes
49
Etape 3 – La gestion du risque (3/8)
§ Aspects du risque à considérer
• Aspects relatifs aux performances techniques du système face aux spécifications attendues
• Aspects relatifs à l’environnement de développement du système (ressources, sous-contracteurs, fournisseurs)
• Aspects relatifs au support (entretien, formation)• Aspects relatifs au coût• Aspects relatifs à l’échéancier
H-2018 Design III / Projet multi
Ingénierie des systèmes complexes
50
Etape 3 – La gestion du risque (4/8)
§ Attitudes dangereuses face au risque:• Ignorance (jouer à l’autruche)• Nier son existence en adoptant des échéanciers optimistes• Faire de la rétention d’information
* Cacher des contraintes (parfois planifiées, mais non diffusées aux membres de l’équipe)
* Cacher le plus longtemps possible les dépassements de cédule
H-2018 Design III / Projet multi
Ingénierie des systèmes complexes
51
Etape 3 – La gestion du risque (5/8)
§ Attitudes positives face au risque:• Etre honnête et ne rien cacher• Etre objectif et utiliser des faits concrets plutôt que des
impressions pour identifier les risques• Diffusion de l’information• Justification claire des décisions• Calculer correctement l’estimation des risques
H-2018 Design III / Projet multi
Ingénierie des systèmes complexes
52
Etape 3 – La gestion du risque (6/8)
§ Approches de prise en compte du risque• (*)Faire un registre de risques
Ø Liste des risques identifiésØ Association d’un niveau de priorité à chaque risqueØ Estimation du niveau de vraisemblance d’occurrence du risqueØ Estimation des conséquences de la présence du risque en
termes de coûts directs et indirects, de même qu’en termes de délais et de dégradation des performances du système
Ø Stratégies de réduction des risques (plan de contingence)Ø Identification de la personne responsable de gérer le risque
jusqu’à son élimination• Exemple d’un registre de risques pour le système d’alarme
H-2018 Design III / Projet multi
Ingénierie des systèmes complexes
53
Etape 3 – La gestion du risque (7/8)
§ Approches de prise en compte du risque (suite)• Établir la liste des risques (stockée dans le registre) dès la
préparation de la proposition du projet (c.f. Plan Gestion Intégré).• Établir une liste de critères selon lesquels les décisions sur
chaque risque sont prises• Le chef de projet crée, revoie régulièrement et met à jour le
registre de risques• La stratégie de réduction des risques doit faire partie du
budget et de l’échéancier du projet• Le budget doit prévoir un coût pour les risques afin de
minimiser le coût global du projet en respectant les exigences de performance et l’échéancier
• Le registre de risques ne doit pas seulement énumérer les risques, mais également les décrire en détails.
H-2018 Design III / Projet multi
Ingénierie des systèmes complexes
54
Etape 3 – La gestion du risque (8/8)§ La matrice de Pugh est un bon moyen de réduire les
risques de choix de conception.§ Pour construire la matrice de Pugh:
• Un concept est choisi comme référence (benchmark)• Des concepts alternatifs sont comparés au concept de
référence selon des critères clairement établis
Matrice de PughFonctionnalité Concept référence
Détecter une intrusion Détecteur mouvement IR Détecteur Mouvement laser -1Détecteur ouverture magnétique Détecteur ouverture mécanique 0
Déclencher une alarme Sirène électrique Haut-parleur de caisse de son -1
Alimenter le système Pile 9 volts Secteur 1
Avantage global -1
Concept alternatif 1
Nombre entre-5 et +5
H-2018 Design III / Projet multi
Ingénierie des systèmes complexes
55
Etape 4
Développement des sous-systèmes(allocated baseline)
H-2018 Design III / Projet multi
Ingénierie des systèmes complexes
56
Etape 4: Développement des sous-systèmes (1/2) § Cette étape consiste à:
• Développer le partitionnement optimal des sous-systèmes• Définir et documenter les exigences (requirements)
requises pour Ø chaque sous-système aux niveaux matériel et logicielØ des interfaces entre les sous-systèmes
• Établir les spécifications pourØ chaque sous-système aux niveaux matériel et logicielØ des interfaces entre les sous-systèmes
• Concevoir les diagrammes-blocs des sous-systèmes (matériel et logiciel — potentiellement en UML)
H-2018 Design III / Projet multi
Ingénierie des systèmes complexes
Etape 4: Développement des sous-systèmes (2/2)
§ Les principes vus précédemment pour le développement de la base de référence du système s’appliquent maintenant à chaque sous-système
• Diagramme des fonctionnalités des sous-systèmes• Diagramme physique des sous-systèmes• Spécifications pour les sous-système et leurs interfaces
(paramètres critiques dans la DPF)• Gestion du risque
H-2018 Design III / Projet multi 57
Ingénierie des systèmes complexes
58
Etape 5
Définition des performances du système
H-2018 Design III / Projet multi
Ingénierie des systèmes complexes
59
Etape 5: Définition des performances du système (1/2)
§ Principaux buts:• Développer des outils permettant de prédire les
performances du système et des sous-systèmes• Définir la méthodologie pertinente à la vérification de
chaque performance du système• Observer le niveau de performance de certains paramètres
critiques qui apparaissent dans la DPF, tout au long du processus de design, notamment lorsØ de changements ou Ø du choix de concepts alternatifs pour réduire les risques.
H-2018 Design III / Projet multi
Ingénierie des systèmes complexes
60
Etape 5: Définition des performances du système (2/2)
§ La définition des performances du système est accomplie à l’aide des éléments suivants:• simulations/modélisations pour les sous-systèmes et
le système complet• (*)matrice de vérification des exigences• mesures de performances techniques (MPT) de certains
indicateurs clés, observés et suivis
H-2018 Design III / Projet multi
Ingénierie des systèmes complexes
61
Etape 5 – Vérification des exigences (1/3)
§ (*)Matrice de vérification des exigences
Identifie le niveau (et sous-niveau) pour lequel les vérifications seront effectuées (module ou sous-système)• Identifie les paramètres critiques indiqués dans la DPF,
qui seront observés• Identifie la méthode retenue pour vérifier chaque exigence
(inspection, test, démonstration, analyse, différence/similitude)
H-2018 Design III / Projet multi
Ingénierie des systèmes complexes
Design III, c’est…
H-2018 Design III / Projet multi 62
Ingénierie des systèmes complexes
63
Etape 5 – Vérification des exigences (2/3)
§ Méthodes de vérification:
• Démonstration: vérification de la fonctionnalité du matériel ou du logiciel en fonctionnement sans faire appel à des mesures ou outils de test (le comportement est celui désiré)
• Inspection: vérification qui repose sur les sens humains (e.g. vision ou manipulation) pour l’ajustement et la configuration du matériel ou du logiciel (regarder la pièce pour vérifier qu’elle est de la bonne couleur)
• Similitude: vérifie le respect des exigences en se basant sur l’utilisation garantie de composantes similaires dans des conditions identiques ou plus sévères (diode utilisée est la même que dans un design similaire)
H-2018 Design III / Projet multi
Ingénierie des systèmes complexes
Étape 6 – Vérification des exigences (3/3)
§ Méthodes de vérification (suite)• Test: utilise des techniques (potentiellement sophistiquées) pour
vérifier les performances de manière directe ou indirecte (utiliser un interféromètre pour vérifier la courbure d’une surface). Des e ́quipements de tests, standard ou spe ́cifiques sont habituellement requis. Une proce ́dure est a ̀ e ́tablir (voir Plan de test)
• Analyse: vérification par calcul sans intervention aucune sur le produit. Les techniques employe ́es sont la mode ́lisation, la simulation, la pre ́diction. Peut demander l’analyse de données expérimentales recueillies lors de mesures spécifiques (lors d’autres tests par exemple par le biais d’une équation).
§ (*)Exemple de matrice de vérification des exigences du système d’alarme
H-2018 Design III / Projet multi 64
Ingénierie des systèmes complexes
65
Etape 5 – Mesure de performances techniques (1/3)
§ mesure de performances techniques (MPT)?• Indicateur clé de performances (KPI-Key Performance Indicator)
du système ou de l’un de ses sous-systèmesØ Valeur attendueØ Marge de sécuritéØ Variations (entre la mesure et la valeur attendue)
• Choisie parmi un ou des paramètres critiques de la DPF§ La MPT est observée périodiquement (par exemple
sur une base mensuelle) pour en vérifier la variation au cours du processus de développement.
§ Exemple d’une MPT (tension d’alimentation) pour le système d’alarme
H-2018 Design III / Projet multi
Ingénierie des systèmes complexes
66
Etape 5 – Mesure de performances techniques (2/3)
§ Avantages associés à l’utilisation des MPT:• Permet de visualiser l’historique des performances par
rapport aux performances spécifiées• Permet la prédiction et la détection hâtives des problèmes• Permet de suivre les « zones » à risque du projet• Documente les principales hypothèses techniques et la
direction que celles-ci prennent tout au long du développement du projet
H-2018 Design III / Projet multi
Ingénierie des systèmes complexes
67
Etape 5 – Mesure de performances techniques (3/3)
§ Méthodologie de génération des MPT:• Identifier les paramètres critiques à suivre (à partir de la
matrice DPF)Pour chaque paramètre critique identifié:• Identifier les spécifications et les valeurs-cibles• Déterminer les valeurs de performances présentes par
modélisation, simulation, analyse, estimation ou mesure• Tracer l’évolution temporelle de ces valeurs de
performances pour analyser les tendances et prendre les actions nécessaires en cas de problème
H-2018 Design III / Projet multi
Ingénierie des systèmes complexes
68
Etape 6
Vérification des performances du système
H-2018 Design III / Projet multi
Ingénierie des systèmes complexes
69
Etape 6: Vérification des performances (1/2)§ Une fois les exigences attendues définies, il convient
de vérifier si les performances atteintes les respectent (« requirement compliance »)
§ Approche généralement adoptée:• (*) planification des tests1
qui indique comment faire les vérifications• (*) matrice de vérification des performances
qui identifie les exigences imposées (comme dans la matrice de vérification des exigences); mais elle donne en plus le résultat des vérifications d’après les tests effectués
1. Plan de test combiné avec matrice de vérification des exigences en Design III
H-2018 Design III / Projet multi
Ingénierie des systèmes complexes
70
Etape 6: Vérification des performances (2/2)
§ Objectifs de l’étape de vérification des performances:• Développer la stratégie et la méthodologie de test et les
inclure dans le processus de design le plus tôt possible de manière à ce que les tests s’effectuent de manière optimale.
• Développer la planification des tests pour le système complet
• Documenter tous les tests importants des systèmes et sous-systèmes
• Analyser les données des tests• Assurer que les exigences principales identifiées dans la
matrice de vérification des exigences, seront vérifiées
H-2018 Design III / Projet multi
Ingénierie des systèmes complexes
71
Etape 6 – Planification des tests (1/6)
§ Objectifs de la planification des tests• Développer les procédures de test, le processus d’analyse
des données des tests (nature, format, etc) et les logiciels d’analyse (type, nom, fournisseurs) en parallèle avec la conception du système
• Développer les équipements de test en utilisant la même approche de conception que celle utilisée pour le système lui-même
• Développer la procédure de support à l’équipe de test, et les approches de solution de problèmes (au cas où…)
H-2018 Design III / Projet multi
Ingénierie des systèmes complexes
72
Etape 6 – Planification des tests (2/6)
§ Étapes de la planification des tests:• Identifier les objectifs et définir les priorités afin de réduire
l’impact potentiel de conflits de ressources• Identifier les paramètres critiques sujets à vérification et
ceux nécessitant des mesures en continue (MPT)• Identifier les besoins en termes de données à recueillir
pour les tests§ Quantité de données en relation de la méthodologie de test§ Qualité des données (des données pour un test sans objet
sont inutiles… de mauvaises données pour un test pertinent sont également inutiles)
H-2018 Design III / Projet multi
Ingénierie des systèmes complexes
73
Etape 6 – Planification des tests (3/6)
• Développer la méthodologie de test (comment le système sera testé):Ø Documenter, valider, et diffuser la méthodologie
(il se peut qu’un test soit impossible à effectuer parce que le paramètre d’intérêt est très difficile à mesurer)
Ø Définir• les conditions initiales d’exécution des tests,• les conditions d’interruption (ne pas attendre que ça pète!), • les conditions d’acceptation ou de rejet des résultats des tests
Ø Réduire la dépendance de la méthodologie de test par rapport au reste de la documentation (la documentation des tests doit être autosuffisante autant que possible)
Ø Préparer le plan d’analyse des données• Déterminer le type de données à recueillir• Définir les procédures d’analyse de même que les outils requis• Valider les procédures d’analyse et les outils avant leur utilisation
H-2018 Design III / Projet multi
Ingénierie des systèmes complexes
74
Etape 6 – Planification des tests (4/6)
§ Produits résultant de la planification des tests:• (*) Plan de test1 du système (« Test Plan »)
Ø Liste des paramètres à tester dans le systèmeØ Méthodologie de test du système
• déroulement des test• conditions et décisions• analyse des résultats
Ø Liste des équipements de test de même que leurs spécifications
Ø Gabarits pour le rapport des tests
H-2018 Design III / Projet multi
1. Plan de test combiné avec matrice de vérification des exigences en Design III
Ingénierie des systèmes complexes
75
Etape 6 – Planification des tests (5/6)
§ Avantages offerts par la planification hâtive des tests:• Permet d’ajuster/améliorer la conception pour faciliter les
tests• Permet d’intégrer les tests à la procédure de vérification• Permet d’identifier/concevoir les montages matériels de
même que les outils logiciels requis pour effectuer les tests• Permet de définir la séquence des tests en fonction de la
séquence d’implantation du matériel et du logiciel qui est définie dans le Plan d’intégration
• Permet de réduire les risques définis dans le Régistre de risques
H-2018 Design III / Projet multi
Ingénierie des systèmes complexes
76
Etape 6 – Planification des tests (6/6)
§ Remarques générales sur la planification des tests• La planification des tests devrait faire partie intégrante des
plans de développement d’un produit• La planification des tests devrait être faite par des membres
appartenant à toutes les disciplines• Des tests appropriés pour les sous-systèmes favorisent
les tests sur le système intégré• Les équipements de tests devraient faire l’objet d’une
documentation complète• La conduite des tests est un élément important du budget
pour les systèmes complexes (par exemple les systèmes pour l’exploration spatiale)
H-2018 Design III / Projet multi
Ingénierie des systèmes complexes
77
Etape 6: Vérification (suite)
§ (*) Matrice de vérification des performances• Donne les performances pour toutes les exigences
(requirements) listées dans la matrice de vérification des exigences, selon la procédure indiquée dans le plan de test
• Montre si la conception atteint le niveau de performance requis
• Montre tôt dans le processus de conception si une performance n’est pas atteinte (« non-compliance ») et ainsi suivre le plan de repli pour faire face à ce problème.
H-2018 Design III / Projet multi
Ingénierie des systèmes complexes
78
Etape 6…(suite)
§ (*)Exemple de plan de test pour le système d’alarme§ (*)Exemple de
matrice de vérification des performances pour le système d’alarme
H-2018 Design III / Projet multi
Ingénierie des systèmes complexes
79
Etape 7
Intégration du système
H-2018 Design III / Projet multi
Ingénierie des systèmes complexes
80
Etape 7 Intégration du système
§ (*) Plan d’intégration• sert de guide à l’intégration des différentes parties (sous-
systèmes du diagramme physique) du système complet• définit les étapes d’intégration et leur ordonnancement
temporel• est conçu tôt dans le processus de développement afin de
guider l’équipe et de permettre un suivi serré des étapes d’implantation
• doit être cohérent avec le plan de test§ L’intégration des sous-systèmes doit se faire le plus tôt possible
afin de favoriser une étape rigoureuse et complète de tests finaux
§ Exemple de plan d’intégration pour le système d’alarme
H-2018 Design III / Projet multi
Ingénierie des systèmes complexes
81
Les étapes du processus de développement (en bref - 1)
H-2018 Design III / Projet multi
Ingénierie des systèmes complexes
82
Les étapes du processus de développement (en bref - 2)
H-2018 Design III / Projet multi
Ingénierie des systèmes complexes
83
Les étapes du processus de développement (en bref - 3)
H-2018 Design III / Projet multi
Ingénierie des systèmes complexes
84
Documents importants...Documents à caractère technique
DiagrammeContexte
Descriptionpropriétés
fonctionnelles
Diagrammedes
fonctionnalités
Matricede Pugh
Diagrammephysique
Mesure desperformances
techniquesDiagrammes-P
Matrice devérification des
exigences
Matrice devérification desperformances
Design dusystème
Besoinsdu client
H-2018 Design III / Projet multi
Ingénierie des systèmes complexes
85
Documents importants...
Documents de planification et de gestion
Diagrammede Gantt WBS
Registrede risques
Plan detest
Pland'intégration
H-2018 Design III / Projet multi
Structure de
découpage du projet
Ingénierie des systèmes complexes
86
Design
Implantation
Intégration
Test
Analyse Approche séquentielle
H-2018 Design III / Projet multi
Ingénierie des systèmes complexes
87
Approche d’ingénierie simultanée
Opportunité
Définition etChoix de concept
Développement
Validation
Production
PDR
TRR
CDR
Proposition
Début
Gel progressif
Gel progressif
Gel progressif
Preliminary Design Review
Technical Readiness Review
Critical Design Review
H-2018 Design III / Projet multi
Ingénierie des systèmes complexes
88
Systèmed’alarme
07/09/2007
Design III – Système d’alarme – Diagramme de contexte
Sonner alarme
Emettre un signal sonored’amorçage/
désamorçage
Coded’amorçage/désamorçage
Identifier la source d’une alarme
H-2018 Design III / Projet multi
Ingénierie des systèmes complexes
Exemple de DPF pour le système d’alarme
H-2018 Design III / Projet multi 89
Suite
Retour
Exigences du clientAfficher
provenanceAlimentersystème
Respecterstandards
Respecterfaiblecoût
Respecterapparence
Respecterentretienminimum
Délai CodeSignalsonore
Vitessemin
(m/s)
Vitessemax(m/s)
Taillemin(cm
Ouv.Min
(mm)
Tauxdét.(%)
deltaT(sec) nbDigits
Intensité(db) no
Intensité(db)
Tempsréponse
(sec)Durée(sec)
Valim(volts)
Détecte ouverture porte 5 5 3 5Détecte ouverture fenêtre 3 5 3 5Détecte mouvement 5 5 5 5Amorcage aveccode secret 4 5 3 3Désamorcage aveccode secret 4 5 3 3Emission signalsonore amorcage 3 2Emission signalsonore désamorcage 3 2
Déclenchement d'une alarmelors d'une intrusion 3 5 4 5Affichage de lasource de l'intrusion 5 1Apparence discrète 5Facilité d'entretien 3 5Standards nord-américains 5 5Faible coût 4 5
Déclencher alarme
Fonctionalités
Détecter ouverture
porte / Détecter mouvement
Détecter intrusion
Amorcer/désamorcer
système
Ingénierie des systèmes complexes
Exemple de matrice de couplage pour le système d’alarme
H-2018 Design III / Projet multi 90
Dét
ecte
r int
rusi
on
Amor
cer/D
ésam
orce
r
Affic
her p
rove
nanc
e
Déc
lenc
her a
larm
e
Alim
ente
r sys
tèm
e
Res
pect
er S
tand
ards
Res
pect
er fa
ible
coû
t
Res
pect
er a
ppar
ence
Res
pect
er e
ntre
tien
min
.
Détecter intrusion 5 2 3 5 4 2 3Amorcer/Désamorcer 5 4 2 3Afficher provenance 2 5 2 4 2 1Déclencher alarme 3 2 5 5 4 3 3Alimenter système 5 2 2 5 5 3 3 3Respecter Standards 3 5Respecter faible coût 4 4 4 4 3 5 4 3Respecter apparence 4 5 2Respecter entretien min. 3 3 1 3 3 3 2 5
Ingénierie des systèmes complexes
91
Réa
ctio
n du
clie
nt
Caractéristiques
Neutre
Nég
ativ
eP
ositi
ve
Différents types de sonneries
Ajout de plusieurs codes secretsAjout de communication avec police
Possibilité d’alimenter le système avec des piles et avec le secteur
Système à piles seulement à l’intérieur du budget minimum
26/10/2004
Diagramme de KANO – Système d’alarme
H-2018 Design III / Projet multi
Ingénierie des systèmes complexes
Exemple de diagramme des fonctionnalités pour le système
d’alarme AmorcerLe
système
DésamorcerLe
système
DétecterUne intrusion
Déclencher une alarme
AfficherUn site
D’intrusion
Code secret
Alarme Sonore Numéro site
Signal sonore
13/09/2007
Design III – Système d’alarmeDiagramme de fonctionalités
À noter que l’alimentationDu système n’est pas une fonctionnalité deCelui-ci. Par conséquent, elle n’apparaît pasDans le diagramme.
H-2018 Design III / Projet multi 92
Ingénierie des systèmes complexes
Exemple de diagramme physique pour le système d’alarme
13/09/2007
Design III – Système d’alarmeDiagramme physique
Code secret
Micro-contrôleur8051
Lien
Par
allè
le
Affichage LCDLM018L
Lien Parallèle
Bus
Dét. ContactXP-23
Dét. ContactXP-23
Dét. MvtXP-112
Dét. MvtXP-112
Numéro site
Sirène
Conv. N-A
Ampli OP Alarme Sonore
Haut-parleur Signal sonore
MémoireClavier
HP-8263
Alimentation
LogicielVoir diagramme de classes dansFichier alarmSystem.tpr
DétecterUne
intrusion
AmorcerLe
système
DésamorcerLe
système
AfficherUn site
D’intrusion
DétecterUne
intrusion
H-2018 Design III / Projet multi 93
Ingénierie des systèmes complexes
94
Exemple de registre de risquespour le système d’alarme
H-2018 Design III / Projet multi
Ingénierie des systèmes complexes
95
Exemple de matrice de vérification des exigencespour le système d’alarme
Document Niveau Sous-niveau Exigence NSP Méthode de vérification CommentairesDPF Détecter intrusion Détecter mouvement Vmin (m/s) Test
Vmax (m/s) TestTaille min (cm cube) Test
Détecter ouverture Ouverture min. (mm) TestTaux détection (%) Démonstration Essayer 100 fois et voir le nombre de
succès
DPF Amorcer/désamorcer Délai deltaT (sec) TestCode nbDigits Démonstration Faire fonctionner le systèmeSignal sonore Intensite (db) Test
DPF Affichage source no Inspection
Paramètre critique
H-2018 Design III / Projet multi
fonctionnalité sous-fonctionnalité
Ingénierie des systèmes complexes
96
27/01/2005
Design III – Système d’alarmeMPT
MPT: Tension d’alimentation
Tens
ion
TempsLivrable 1 Livrable 2 Livrable 3
15
Spécification
} Zone deVariation permise
H-2018 Design III / Projet multi
Ingénierie des systèmes complexes
97
Exemple de plan de test pour le système d’alarme
Niveau Sous-niveau Exigence Méthode de vérification Équipement requis Méthode d'analyseDétecter intrusion Détecter mouvement Vmin Test Chronomètre
Ruban à mesurerSource d'alimentationDétecteur XP-112Oscilloscope numériqueUn passant
Vmax Test ChronomètreRuban à mesurerSource d'alimentation 5 vDétecteur XP-112Oscilloscope numériqueUn passant
Taille Test Règle Mesurer dimensionsDétecter ouverture Ouverture min Test Détecteur Contact XP-23
Source alimentation 5 vVernier de déplacement linéaireSystème de fixation du détecteur et du vernierSpreadsheet
Amorcer/Désamorcer…
Mesurer la vitesse avec le chronomètre et le ruban. Mesurer le signal à la sortie du
Mesurer la vitesse avec le chronomètre et le ruban. Mesurer le signal à la sortie du
Déplacer une partie du détecteur avec la vis en laissant l'autre fixe. Noter la tension aux bornes du
H-2018 Design III / Projet multi
Param critiquefonctionnalité sous-fonctionnalité
Ingénierie des systèmes complexes
98
Exemple de matrice de vérification des performancespour le système d’alarme
Document Niveau Sous-niveau Exigence NSP Méthode de vérification Spécification Performance Marge CommentairesDPF Détecter intrusion Détecter mouvement Vmin (m/s) Test 0.50+/-0.1 0.52+/-0.1 0.02
Vmax (m/s) Test 1.5+/-0.1 1.6+/-0.2 0.1Taille min (cm cube) Test 12 10 2
Détecter ouverture Ouverture min. (mm) Test 1 1 0Taux détection (%) Démonstration 98% 99% 1%
DPF Amorcer/désamorcer Délai deltaT (sec) Test 1.5 1 0.5Code nbDigits Démonstration 4 4 -
Signal sonore Intensite (db) Test 10 9.8 -0,2
Malgré que la spécificationne soit pas rencontrée, on constate que l'alarme est audible de très loin et qu ele niveau est parconséquent suffisant
DPF Affichage source no InspectionDans les cas détectés,le numéro est toujours exact
Param. critique
H-2018 Design III / Projet multi
sous-fonctionnalitéfonctionnalit
é
Ingénierie des systèmes complexes
99
Exemple de plan d’intégration pour le système d’alarme
AfficherUn site
d’intrusion
Déclencheralarme
Détecterintrusion
Amorcer/désamorcer
SystèmeD’alarme
Alimenter
Phase 1
Phase 2
Phase 3
H-2018 Design III / Projet multi