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ISIS : Ingénierie de Systèmes complexes

Présentation & Partenaires

Cette plateforme, en construction, vise à regrouper les prototypes des divers outillages méthodologiques et techniques issus de travaux de recherche autour de l’Ingénierie de Systèmes complexes (IS, ou System Engineering SE) et de Systèmes de Systèmes (System of Systems Engineering SoSE). Ces travaux sont menés au sein de l’équipe Ingénierie des Systèmes et des Organisations à Risques (ISOAR). Ces outillages visent à aider, guider et supporter un collectif d’acteurs parties prenantes (ingénieurs système, ingénieurs métier, managers, …) pour mener à bien, en confiance et de manière plus efficiente et collaborative, les activités et les processus de l’IS :

  • activités de modélisation, de vérification, de validation, de simulation et d’évaluation en phase de conception pour les processus techniques de l’IS (analyse de mission, ingénierie des besoins et des exigences, ingénierie des architectures) comme pour les processus support (vérification, validation et analyse système). 
  • activités de vérification, de validation, de préparation à la transition, de commissioning global et de préparation à la qualification opérationnelle des systèmes en phase de réalisation pour les processus d’Intégration, de Vérification, de Transition et de Qualification. 

Ces travaux ont par exemple abouti au développement de méthodes et de prototypes d’outils pour :

  • Caractériser et évaluer au plus tôt les propriétés non-fonctionnelles des systèmes : performance, sûreté, sécurité, interopérabilité, résilience, maintenabilité, …
  • Proposer des langages métiers (Domain Specific Modelling Language - DSML) exécutables et vérifiables pour le Model Based System Engineering
  • Proposer des techniques de fédération de modèles et de simulation fédérée
  • Développer le concept de Maquette Numérique vs. Jumeau Numérique
  • Développer des méthodes de simulation (discrète, continue, hybride, fédérée)
  • Promouvoir et faciliter le déploiement du Model Based System Engineering dans des PME/PMI ou des départements de R&D.

Nos équipements

Il s’agit de prototypes d’outils logiciels et des références aux méthodes développées.

Offres & Domaines d'application

L’équipe ISOAR propose un panel d’actions telles que :

  • Encadrement de travaux de R&D (dont thèses CIFRE)
  • Expertise
  • Recherche collaborative
  • Déploiement / Accompagnement au déploiement de l’IS et du SoSE
  • Prototypes et preuves de concept et d’outillages

Les domaines applicatifs sont actuellement : 

  • Nucléaire (Conception, Démantèlement, Sûreté)
  • Santé
  • Services pour l’entreprise
  • Analyse et gestion des risques 
  • Mécatronique (conception multi-métiers)
  • Transport et Défense

Savoir-faire & Expertise scientifique

L’expertise scientifique tourne autour des thématiques de R&D suivantes :

  • Ingénierie Système : processus, standards, techniques et outils
  • Model Based System Engineering : modélisation, DSML Exécutables, Vérifiables et Interopérables, techniques d’évaluation, simulation, …
  • Early V&V : Vérification et Validation au plus tôt avec des techniques de transformation de modèles, de fédération de modèles, de preuve, de simulation, ou d’analyses de sensibilité et de traçabilité ;
  • Simulation comportementale (discrète, continue, hybride, fédérée, FMI/FMU, HDL)
  • Construction de maquettes numériques ;
  • Evaluation graduelle d’architectures en phase d’architecting ou d’ingénierie des architectures et l’aide à la décision ;
  • Modélisation et évaluation de propriétés non-fonctionnelles (interopérabilité, performance, résilience, sûreté...).

Nos réalisations récentes

La Chaire MBSE-CI, signée en Juin 2019 pour une durée de 5 ans (2019-2024), est portée par IMT Mines Alès, la Fondation Mines-Alès sous égide de la fondation Mines-Télécom et la société ASSYSTEM Engineering and Operation Services. Cette Chaire de Recherche se concentre sur la thématique de l’Ingénierie Système basée sur des modèles (Model Based System Engineering - MBSE). L'objectif général est de développer une recherche de niveau international sur cette thématique, appliquée dans le domaine Nucléaire dans un premier temps, du Transport et de la Défense dans un deuxième temps. L’objectif scientifique est de développer des méthodes et d’assurer la continuité numérique des outils du MBSE pour aider les acteurs métiers à collaborer plus efficacement, à mieux appréhender les risques et les aléas, et à prendre en compte les exigences de plus en plus contraignantes des différentes parties prenantes d’un projet de grande envergure. Il s’agit ici de se concentrer sur des projets visant à concevoir, valider, qualifier, exploiter puis démanteler en fin de vie des Infrastructures Critiques dans les domaines du nucléaire et des transports, impliquant, entre autre, les autorités de régulation françaises et internationales. Dans ce cadre, les principaux axes de recherche de la Chaire sont : 

  • Revisiter le MBSE pour la conception, l’intégration et la mise en service d’infrastructures nucléaires ;
  • Développer des approches de modélisation et d’analyse innovantes pour la sureté nucléaire sur la base du MBSE ;
  • Conceptualiser, formaliser et développer des « Digital Mock-Up » et des « Digital Twin » pour la vérification, la validation et l’évaluation d’architectures d’infrastructures nucléaires en se basant sur des fédérations et des compositions de modèles d’ingénierie ;
  • Formaliser et outiller la phase de commisionning, la mise en service et le maintien en conditions opérationnelles d’infrastructures nucléaires en exploitant les modèles ;
  • Améliorer l’impact et l’utilisation des approches de Early V&V dans le cycle d’ingénierie d’une infrastructure critique.

Le programme des cinq prochaines années intègre à ce titre deux thèses de Doctorat lancées en 2019 :

  • Méthode pour guider, structurer et piloter des activités d’Early V&V et d’évaluation d’architectures d’infrastructures critiques nucléaires candidates à des fins d’aide à la décision (thèse de J.Bourdon - 2019 – 2021)
  • Méthode pour guider, structurer et piloter le commissioning d’infrastructures critiques nucléaires (thèse de A.Gaignebet - 2019 – 2021)

Une troisième thèse et plusieurs stages de niveau M2 permettant de sensibiliser et d’attirer des candidats pouvant s’impliquer à leur tour dans des sujets connexes vont être initiés. Enfin, cette chaire industrielle a pour objectif de développer et outiller des formations de niveau Master 2 à Bac+5 et MASTERE à Bac+6 dans le domaine de l’ingénierie d’infrastructures critiques, de l’Ingénierie Système et de son application au nucléaire.

IMT Mines Alès se place ainsi parmi les établissements leader pour la recherche et la formation dans ce domaine.

Thèse CIFRE de E. Roumili en partenariat avec ASSYSTEM (2019/2022)

La Démonstration de Sûreté Nucléaire implique plusieurs dimensions en termes d’analyse de risques (incendie, sismique, contamination …) et de moyens (méthodes, outils, processus, …) mis en place pour rendre ces risques aussi faibles que possible. Elle est aussi perçue différemment selon les pays, en fonction des usages, des cultures et des réglementations. Cette démonstration est donc un enjeu essentiel dans l’industrie Nucléaire. Ces travaux, actuellement en cours, nous amèneront à développer et outiller une méthode pour établir et justifier le plan de démonstration de la Sûreté d’une Installation Nucléaire de Base (INB).
 

Projet ANR (ANR-18-CE39-0018-05 - 2019 – 2023 – Thèse de A.Weppe – 2020/2023)

RESIIST, démarré le 17 janvier 2019, regroupe 9 partenaires. Il vise à proposer un modèle générique d’une infrastructure critique et de moyens pour l’évaluation de la résilience en continu sur la base de modèles et de données remontantes du terrain. Le but est de proposer une aide à la validation et à la décision de décisions d’amélioration et de pilotage en tenant compte des dimensions Technique, Economique, Règlementaire, Environnementale, Sociale et Humaine.

Projet CARNOT M.I.N.E.S 2018-2019

Ce projet a permis de définir et d’outiller une méthode d’ingénierie d’infrastructures critiques résilientes. La résilience est la capacité d’un système à prévenir et revenir rapidement dans un état maîtrisé avec une qualité de service acceptable lorsque soumis à des événements redoutés. Cette méthode repose sur une approche système, sur la définition et l’implémentation de métriques d’évaluation de la résilience et sur des mécanismes de simulation Multi-Agents et d’évaluation.

Pour plus de détails, voir :

Projet Franco- Allemand (financement ANR/BMBH - 2017-2019)

Ce projet s’est intéressé à la résilience du réseau ferré grande vitesse franco-allemand face à la menace terroriste en termes de :

Les installations nucléaires font l’objet en fin de vie d’opérations complexes d’assainissement et de démantèlement (A&D), réalisées dans un contexte réglementaire et économique contraint. Ces opérations nécessitent la collaboration d'un grand nombre d'acteurs métier venant de domaines d'activité variés. La thèse de M.Maxence Lafon a consisté a développer une méthode outillée pour aller vers une meilleure compréhension, appréhension et reproductibilité des chantiers d'A&D. Cette méthode, basée sur des principes systémique et promouvant la modélisation, permet en effet de décrire puis de piloter des chantiers d'A&D en les adaptant éventuellement en cours de route. Elle repose sur 1) des concepts permettent de donner aux parties prenantes d'un chantier d'A&D une vision globale et holistique des opérations d’A&D avec un niveau de traçabilité et de confiance élevé 2) des langages de modélisation et de simulation avec lesquels les acteurs métier manipulent ces concepts, 3) une démarche opératoire aujourd'hui éprouvée, 4) un outillage démonstrateur support de cette démarche et 5) un référentiel de connaissances pour guider et simplifier la modélisation puis la validation de futurs chantiers d'A&D.