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See discussions, stats, and author profiles for this publication at: https://www.researchgate.net/publication/50386882 Application de la démarche d'ingénierie de système pour la conception d'une plate-forme d'ingénierie simultanée pour les avant-projets spatiaux Article · January 2011 Source: OAI CITATIONS 0 READS 531 3 authors: Some of the authors of this publication are also working on these related projects: THOR SPACE STATION AT EML2 View project NIMPH (Nanosatellite to Investigate Microwave Photonics Hardware) View project Stéphanie Lizy-Destrez Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE) 53 PUBLICATIONS 107 CITATIONS SEE PROFILE Mickael Causse Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE) 96 PUBLICATIONS 1,699 CITATIONS SEE PROFILE Soudeh Kamali National Center for Atmospheric Research (NCAR) 6 PUBLICATIONS 12 CITATIONS SEE PROFILE All content following this page was uploaded by Stéphanie Lizy-Destrez on 21 October 2015. The user has requested enhancement of the downloaded file. Open Archive Toulouse Archive Ouverte (OATAO) OATAO is an open access repository that collects the work of Toulouse researchers and makes it freely available over the web where possible. This is an author -deposited version published in: http://oatao.univ-toulouse.fr/ Eprints ID: 4533 To link to this article: URL: To cite this version: LIZY-DESTREZ Stéphanie, CAUSSE Mickael, KAMALI Sudeh. Application de la démarche d'ingénierie de système pour la conception d'une plate-forme d'ingénierie simultanée pour les avant-projets spatiaux. Génie logiciel : le magazine de l'ingénierie du logiciel et des systèmes, 2011, n° 96. ISSN 1265-1397 Any correspondence concerning this service should be sent to the repository administrator: staff-oatao@inp-toulouse.fr Application de la Démarche d’Ingénierie de Système pour la Conception d’une Plate-Forme d’Ingénierie Simultanée pour les Avant-Projets Spatiaux Stéphanie Lizy-Destrez, Sudeh Kamali et Mickaël Causse Résumé : La phase de conception d’une mission spatiale, et notamment l’avant-projet, requiert une large gamme d’outils logiciels en support à l’analyse de mission (définition des trajectoires), du pré-dimensionnement (établissement de bilan de performances), choix d’architecture, préparation des essais de vérification et de validation…À l’ISAE/SUPAERO, les équipes de recherche du « Centre Aéronautique et Spatial » (C.A.S) ont développé leurs propres outils de conception préliminaire pour répondre spécifiquement à leurs besoins, réduire les coûts d’acquisition et acquérir compétences et savoir-faire. L’objet principal de cet article est de présenter la démarche appliquée dans cette étude de conception d’une plate-forme d’ingénierie concourante pour des avant-projets spatiaux. Les auteurs se concentrent essentiellement sur les processus d’ingénierie du besoin et de conception fonctionnelle. Plus particulièrement, ils décrivent la démarche d’inspection cognitive et les résultats obtenus. Mots clés : Systèmes spatiaux, plate-forme d’ingénierie simultanée, inspection cognitive, architecture fonctionnelle 1. INTRODUCTION La phase de conception d’une mission spatiale, et notamment l’avant-projet, requiert une large gamme d’outils logiciels en support à l’analyse de mission (définition des trajectoires), du pré-dimensionnement (établissement de bilan de performances), du choix d’architecture, de la préparation des essais de vérification et de validation, etc. À l’ISAE/SUPAERO, les équipes de recherche du « Centre Aéronautique et Spatial » (C.A.S) ont développé leurs propres outils de conception préliminaire pour des missions spatiales afin de répondre spécifiquement à leurs besoins, réduire les coûts d’acquisition et acquérir compétences et savoir-faire. L’un des principaux objectifs de ces logiciels est d’apporter un support pédagogique et didactique à l’enseignement et à la recherche, dans le domaine des systèmes spatiaux (support aux projets étudiants, thèses et recherche appliquée). Cependant, étant gérés indépendamment, ces outils ont des niveaux de maturité hétérogènes et évoluent de façon non concertée. Il nous est donc apparu opportun de les regrouper en une plate-forme de conception unique. Cette plate-forme devra permettre d’aborder, en phase d’avant-projet, tout type de mission spatiale (télécommunications, observation de la Terre, projet militaire, exploration ou vols habités) et d’accueillir les premières études de dimensionnement (activités transverses comme la gestion de projet, l’ingénierie système,… et des disciplines plus spécialisées comme l’orbitographie, la structure, les télécommunications, le contrôle d’attitude et d’orbite, les bilans de puissance, la thermique...). Elle pourra être utilisée pour des projets de développement de petits satellites étudiants (cubesat, nanosatellite ou microsatellite). Par conséquent, l’utilisation d’une telle plate-forme numérique pourra servir de banc de tests et de validation, de simulateur (pour l’entraînement aux opérations), de démonstrateur et de ressource pédagogique dans le cadre de l’enseignement assisté par ordinateur (EAO). L’objet principal de cet article est de présenter la démarche appliquée dans cette étude de conception d’une plate-forme d’ingénierie simultanée pour des avant-projets spatiaux. L’article n’exposera pas le concept obtenu pour cette plate- forme. Par la suite, nous présentons l’approche d’ingénierie de système qui a été mise en place à partir de l’analyse du besoin pour proposer une première architecture fonctionnelle d’une telle plate-forme. Le chapitre 2 présente une synthèse de la méthode appliquée. Le chapitre 3 décrit comment une mission spatiale est modélisée. Le chapitre 4 expose les résultats de l’analyse du contexte (avec un point particulier sur l’application de la démarche de cognitive walkthroughs). Le chapitre 5 montre la conception fonctionnelle obtenue. Enfin, le chapitre 6 concerne la conclusion et les perspectives. 2. PRÉSENTATION DE LA DÉMARCHE Le processus global d’ingénierie de système est un processus long, itératif et récursif. Il comprend notamment quatre activités fondamentales que sont l’ingénierie du besoin, l’ingénierie des exigences, la conception fonctionnelle et l’architecture organique. ○ L’ingénierie du besoin transforme le besoin ressenti en besoin exprimé. Elle est généralement conduite par le client ; ○ L’ingénierie des exigences transforme le besoin exprimé en exigences techniques. Elle est menée par le fournisseur en réponse à la demande de son client ; ○ La conception fonctionnelle transforme les exigences techniques en modèle fonctionnel du système ; ○ L’architecture organique transforme le modèle fonctionnel en une solution physique et concrète. Dans le cadre de l’étude de cette plate-forme pour les missions spatiales, il n’était pas possible de dérouler ce processus dans son intégralité. Il a donc été choisi de mettre en place une démarche simplifiée décrite ci-dessous. La démarche que nous avons adoptée sur ce projet s’inspire de deux des principaux processus de la démarche d’ingénierie système : le processus d’ingénierie du besoin et le processus de conception fonctionnelle. Néanmoins, compte tenu des particularités des missions spatiales, il nous a été nécessaire d’adapter certaines étapes. L’agencement de ces activités est présenté sur le schéma de la figure 1. L’ingénierie du besoin est en partie couverte par les trois premières activités (représentées dans des boîtes grises). Figure 1 : Synthèse de la démarche La première activité a consisté à déterminer à partir du besoin exprimé par l’équipe de recherche, la finalité d’une telle plate-forme, sa mission et ses objectifs principaux. Ces éléments étant validés auprès du demandeur, une analyse détaillée du cycle de vie de cette plate-forme a été menée, sur la base des recommandations du NASA SE handbook (7). Le cycle de vie obtenu donne la succession de phases montrée à la figure 2 : Figure 2 : Cycle de vie de la plate-forme Identification d la Finalité, la mission et les objectifs e Détermination du cycle de vie Analyse du Contexte Conception fonctionnelle Définition d’une mission satellite Identification des parties prenantes Interview des utilisateurs Inspection cognitive Identification des éléments extérieurs Identification des services et des contraintes Organisation temporelle des fonctions Identification des flux Comparaison des architectures fonctionnelles Conception Test et déploiement Opérations Recyclage Maintenance Formation Les phases de maintenance et de formation des utilisateurs se déroulent en parallèle de la phase opérationnelle. Ces phases peuvent alors être elles - mêmes décomposées en situations. On différenciera en particulier au sein d’une phase, les situations nominales des situations de contingences (cas de pannes, erreurs d’utilisation, occurrence d’évènements non prévus, comportement anormal). L’étape suivante consiste en l’analyse du contexte. Cette activité est composée de différentes tâches, que sont la définition de la mission satellite (présentée au chapitre 3), l’identification des parties prenantes, les interviews des utilisateurs et l’inspection cognitive (ces trois dernières tâches étant décrites au chapitre 4). Les résultats de l’analyse du contexte ont permis de traduire les besoins en une première version de jeu d’exigences techniques. Cette évaluation (Cognitive Walkthroughs) se place dans le processus d’ingénierie du besoin afin d’identifier au mieux les attentes utilisateurs et de pouvoir rédiger les spécifications techniques. L’étape de conception fonctionnelle a permis, à partir des exigences techniques établies précédemment, d’élaborer plusieurs architectures fonctionnelles de la plate-forme en identifiant les éléments extérieurs avec lesquels elle sera en interface, les services (fonctions) qu’elle doit rendre et les contraintes auxquelles elle est soumise, puis en proposant une organisation temporelle des fonctions retenues et en identifiant les flux de données entre ces fonctions. Les différentes architectures fonctionnelles, ainsi obtenues, ont été modélisées à travers des diagrammes eFFBD (enhanced Function Flow Block Diagrams). Cette étape est décrite au chapitre 5. La dernière étape a consisté à comparer ces architectures fonctionnelles pour n’en retenir qu’une seule. L’ensemble du processus présenté ici n’est pas linéaire, mais itératif. Dans cet article, nous présentons le résultat obtenu après plusieurs itérations. 3. MODÉLISATION D’UNE MISSION SPATIALE Dans le cadre de cette étude, on définit par « mission spatiale » tout nouvel avant-projet qui consiste à envoyer un objet complexe et communiquant dans l’espace afin d’accomplir un (ou des) objectif(s). La plate-forme en cours de uploads/Ingenierie_Lourd/ lizy-destrez-4533.pdf