Modélisation des systèmes

Modélisation des systèmes en SysML

Définitions clés

• Système : ensemble d'éléments organisés pour remplir une fonction dans un environnement donné (norme ISO/IEC/IEEE 15288).
• SysML (Systems Modeling Language) : langage graphique standardisé par l'OMG dérivé d'UML, pensé pour l'ingénierie système. Il repose sur 9 diagrammes répartis en trois familles : structure, comportement, exigences.
• Modèle : représentation simplifiée d'un système, orientée par un objectif (dimensionner, valider, communiquer).

Les trois diagrammes centraux au bac STI2D

1. Diagramme des exigences (Requirement Diagram)

Formalise ce que doit faire le système. Chaque exigence a un identifiant, un texte et éventuellement une valeur cible mesurable (« l'autonomie doit être ≥ 8 h »). On les relie par <<derive>>, <<refine>>, <<satisfy>>.

2. Diagramme de définition de blocs (BDD)

Représente la décomposition matérielle : quels sont les composants du système et comment ils s'emboîtent (composition losange plein). Exemple pour un vélo électrique : Vélo contient Batterie, Moteur, Contrôleur, Cadre.

3. Diagramme de blocs internes (IBD)

Détaille les flux échangés entre blocs : matière, énergie, information. Les ports typés canalisent les flux ; ex. batterie → contrôleur : puissance : W.

Diagrammes de comportement

• Diagramme de séquence : chronologie des messages entre acteurs et système (lignes de vie verticales, messages horizontaux fléchés).
• Diagramme d'états (state machine) : états successifs d'un composant (Off → Charge → Marche → Défaut) et transitions déclenchées par des événements.
• Diagramme d'activités : enchaînement d'actions avec branchements et parallélisme (barres de synchronisation).

Formule utile : traçabilité

Une exigence est couverte si $\text{couverture} = \dfrac{\text{exigences satisfaites}}{\text{exigences totales}} \geq 1$. C'est un livrable typique du dossier de projet.

Cas industriel

Le TGV M (mise en service 2026) est spécifié en SysML : plus de 12 000 exigences reliées à des blocs (bogies, motorisation, CVS) et vérifiées par simulation avant assemblage. Cela réduit de 30 % le nombre de retouches en phase d'intégration.

Normes et outils

• ISO/IEC/IEEE 15288 (processus du cycle de vie système) et INCOSE Handbook v5 (2023) fournissent la méthode.
• Outils : Papyrus (open-source), Cameo Systems Modeler, Capella (IRT Saint Exupéry).

À retenir

• BDD = structure statique, IBD = flux, séquences = interactions temporelles.
• Une exigence doit être vérifiable (valeur numérique + méthode).
• SysML est un langage, pas une méthode : on l'utilise dans un processus (V ou agile).