Contribution à l'évaluation quantitative de la sureté de fonctionnement des systèmes d'automatisation en phase de conception

This work concerns the evaluation of dependability used as an explicit criterion for the design of automation systems. This document is organised in the following way:A first part defines the concepts of automation systems and distributed intelligencebase automation systems, and then Lays down the general problem about their design. Dependability and the main notions about dependability are introduced.A second part presents several representations which may be used when designing a system.A third part deals with the usuai methods used to quantify the different aspects ofdependability. Among them, the methods which deal with availability and reliability/security are more developed. Finally, the binary decision diagrams are tackled as a tool to evaluate these aspects of dependability.A fourth part presents the proposed method for the design of automation systems. It uses a combinatory research in order ta optimise the designed architecture thanks to criteria about dependability.A last part iIlustrates the proposed method on two examples.Les travaux exposés dans ce mémoire portent sur l'évaluation de la sureté de fonctionnement explicitement utilise comme un critère lors de la conception des systèmes d'automatisation. Ce document est organisé de la manière suivante : une première partie définit les différents termes relatifs aux systèmes d'automatisation et aux systèmes d'automatisation à intelligence distribuée puis la problématique générale de leur conception. Ensuite, la sureté de fonctionnement et les principales notions s'y rattachant sont introduites. Une deuxième partie présente les différentes représentations utilisées lors de la démarche de conception. Une troisième partie aborde les principales méthodes employées pour quantifier les différents aspects de la sureté de fonctionnement. Parmi celles-ci, celles relatives aux aspects disponibilité et fiabilité/sécurité sont plus particulièrement développées. Enfin, les arbres de décision binaire sont abordés comme outil pour la quantification de ces aspects. Une quatrième partie présente la méthode proposée pour la conception des systèmes d'automatisation. Celle-ci s'appuie sur une recherche combinatoire afin d'optimiser l'architecture à concevoir prenant en compte ces critères relatifs à la sureté de fonctionnement. Une dernière partie illustre la démarche proposée en l'appliquant à deux exemples

Design and Optimisation of Dependable Measurement Systems

International audienceThis paper deals with the use of a structural modelling in order to optimise the cost of a measurement system with dependability constraints. The aim of the proposed method is to determine the sensor placement that tolerates a given number of failures with the lowest cost. A structural model is used. It describes the links between the physical quantities and is employed in order to determine the potential analytical redundancies. With that, the optimisation problem becomes an integer linear programming (ILP) problem whose resolution provides the best reliable and lowest-cost system

Enseigner les microcontrôleurs en travaux pratiques : l'expérience IMA/Polytech'Lille

Cet article présente la plate-forme développée par le département IMA de Polytech'Lille pour les travaux pratiques d'enseignement des microcontrôleurs. Elle s'inscrit dans la première année de formation d'ingénieur dans le domaine de la conception de systèmes embarqués et ainsi propose la réalisation d'applications sur ce thème. Cette plate-forme a été étudiée de manière à faciliter l'écriture des programmes, principale difficulté de l'enseignement des microprocesseurs et des microcontrôleurs. Les étudiants ne programment plus uniquement en assembleur, langage coûteux en temps de développement, de part sa complexité, des connaissances à acquérir et du peu de lisibilité des programmes développés qui deviennent, par ailleurs, vite longs. La solution proposée repose sur un langage beaucoup plus proche du langage naturel, des commandes en pseudo-langage se substituent à des sous-programmes assembleurs. Ce nouveau mode de programmation permet de dégager du temps pour se consacrer à l'étude des circuits d’entrées/sorties. Par ailleurs, la plate-forme intègre un simulateur, capable de reproduire le comportement d'un microcontrôleur de type 68HC12, mais également celui d'un processus physique simple ou de diverses interfaces (claviers, afficheurs, boutons…). Ceci a permis d'élaborer une quinzaine de sujets très variés et très ludiques autours du thème des systèmes embarqués. Enfin, la plate-forme présentée est actuellement entièrement logiciel et peut être ré-exploitée par d'autres établissements

Enseigner les microcontrôleurs en travaux pratiques : l'expérience IMA / Polytech'Lille

National audienceCet article présente la plate-forme développée par le département IMA de Polytech'Lille pour les travaux pratiques d'enseignement des microcontrôleurs. Elle s'inscrit dans la première année de formation d'ingénieur dans le domaine de la conception de systèmes embarqués et ainsi propose la réalisation d'application sur ce thème. Cette plate-forme a été étudiée de manière à faciliter l'écriture des programmes, principale difficulté de l'enseignement des microprocesseurs et des microcontrôleurs. Les étudiants ne programment plus uniquement en assembleur, langage couteux en temps de développement, de part sa complexité, des connaissances à acquérir et du peu de lisibilité des programmes développés qui deviennent par ailleurs vite longs. La solution proposée repose sur un langage beaucoup plus proche du langage naturel, des commandes en pseudo-langage se substituent à des sous-programmes assembleurs. Ce nouveau mode de programmation permet de dégager du temps pour se consacrer à l'étude des entrées/sorties. Par ailleurs, la plate-forme intègre un simulateur, capable de simuler le comportement d'un microcontrôleur de type 68HC12, mais également celui d'un processus physique simple ou de diverses interfaces (claviers, afficheurs, boutons...). Ceci a permis d'élaborer une quinzaine de sujets très variés et très ludiques autours du thème des systèmes embarqués. Enfin, la plate-forme présentée est actuellement entièrement logiciel et peut être ré-exploitée par d'autres établissements

Optimization of Maintenance Actions for a Multi-Component Control System and for Planned Mission Duration

International audienc

Optimisation de l'instrumentation d'un système d'automatisation sur la base d'une modélisation structurelle

International audienc

Control system design with dependability criterion using structural analysis

International audienceThis paper deals with the design of control systems. The aim of the proposed method is to optimize the instrumentation scheme while satisfying criteria of financial cost and dependability. This method uses a structural model that describes qualitatively the different relations that link the physical variables. By analyzing this model, it is possible to obtain the different ways to estimate the unknown variables in function of the measurements provided by the sensors. The number of these ways may be interpreted as a fault tolerant level of the estimation possibilities. In this context, the optimization consists in finding the instrumentation scheme that satisfies the required fault tolerant level constraints with the lowest financial cost. The two main contributions of this paper are first an extension of the structural model in order to take into account different operating modes and their specific features and second a clear formalization of the optimization problem that takes into account the costs of devices and specified fault tolerant level

Conception de l'instrumentation d'un véhicule grâce à une modélisation structurelle sous un critère d'optimisation de la qualité de commande et du coût

Cet article s'intéresse à la conception de l'instrumentation d'un système de contrôle/commande. Il propose une méthode qui vise à optimiser cette instrumentation sous un critère de coût et sous des contraintes de sûreté de fonctionnement. Cette méthode s'appuie sur un modèle structurel, et la sûreté de fonctionnement est considérée en terme de garantie d'une bonne qualité de commande QoC pour un système en phase de conception

ICVSS: A New Methodology for Scoring Industrial Control Systems Vulnerabilities

International audienc

Conception de systèmes sûrs de fonctionnement par allocation d'instruments sous contrainte de sûreté de fonctionnement et sous critère de coût.

National audienceLes travaux menés par le LAGIS dans le cadre du projet GIS-2SGS SAFFE (Systèmes dynamiques tolérAnts aux Fautes et FiablEs), s'intéressent à l'optimisation de l'architecture matérielle des systèmes automatisés durant la phase de conception. Plus explicitement, pour un processus donné, les méthodes étudiées visent à déterminer la meilleure architecture du système de commande qui à coût minimal respecte des contraintes liées à la sûreté de fonctionnement. Ces contraintes concernent une fiabilité minimale du système, exprimée sous la forme d'une probabilité de réalisation d'une mission d'une durée fixée, et d'un niveau de tolérance aux pannes spécifié, exprimé sous la forme d'un nombre de pannes tolérables n'empêchant pas le système d'accomplir sa mission. L'aspect optimisation est traité de deux façons, soit par un algorithme de type "Branch and Bound", soit de type algorithme génétique, selon la taille du système à étudier et selon la nécessité d'avoir une solution exacte ou approchée. Actuellement, appliquées essentiellement à l'instrumentation (capteurs et actionneurs), les méthodes présentées ont comme intérêts : - de permettre de déterminer les redondances les plus efficaces et les moins coûteuses, - de pouvoir associer des contraintes de natures différentes : plutôt qualitatives avec le niveau de tolérance aux pannes ou très quantitatives avec la fiabilité, - d'être applicables à des systèmes de taille très variée, - d'être couplées à d'autres techniques de recherche de configurations ou de possibilités de commande (telles que l'analyse et la modélisation structurelles). Un train de 2 puis de 5 véhicules autonomes automatisés ont été choisis pour illustrer l'application de ces travaux. Inspirés de la plate-forme TRAVEL du laboratoire LAGIS, il s'agit de convois où des véhicules autonomes et communicants doivent suivre un véhicule de tête en maintenant une interdistance voulue