Systems engineering methodology integrating

Proposition de thèse ISAE-SUPAERO 2016
Titre :
Méthodologie d’ingénierie système intégrant la dimension temporelle pour l’analyse
de sûreté de fonctionnement d’un système critique avec opérateur dans la boucle
Directeurs de thèse :
H. Demmou (HDR, LAAS-CNRS, [email protected])
JC. Chaudemar (ISAE-SUPAERO, [email protected])
Description du sujet :
La conception d’un avion nécessite une prise en compte très tôt du niveau de confiance
attendu par les pilotes et autorités de certification (ARP4754-A, ARP4761, CS 1302). Les
récentes évolutions des normes et standards en vigueur permettent de garantir une
confiance et une fiabilité accrues à l’aide de méthodes et approches d’ingénierie système
(IS) basées modèles dans le cadre de la conception et de l’évaluation des architectures de
systèmes critiques (MBSA, Model-Based Safety Assessment).
Aujourd’hui, pour démontrer la tenue d’un système à ses objectifs de sécurité qualitatifs et
quantitatifs, on utilise en effet des modèles. Cependant, ces modèles n’intègrent pas la
dimension humaine qui peut agir soit sur les solutions pour une mitigation d’un événement
redouté (ER), soit sur les circonstances d’apparition de l’événement.
Dans le cadre de cette thèse, on vise à proposer une démarche basée sur l’Ingénierie
Système mettant l’accent sur la prise en compte de la dimension temporelle dans l’analyse
de sécurité, en particulier pour la composante humaine. Ainsi cette démarche permet de
vérifier en phase de conception que le pilote aura le temps d’exécuter des tâches, en mode
nominal ou bien en présence de pannes.
Aussi, dans un premier temps, on cherchera à modéliser le comportement du pilote à partir
des fonctions qui lui sont attribuées selon le concept d’emploi. Ces fonctions peuvent être
alors déclinées lors des phases de construction d’architectures systèmes pour définir des
exigences temporelles et des critères de sélection des architectures.
Dans un second temps, des simulations temps réel permettront notamment de s’assurer que
les hypothèses prises lors de l’élaboration du système en phase amont (FHA, Functional
Hazard Assessment), pour statuer sur les sévérités des ER sur le plan de la charge pilote,
sont valables. Les simulations peuvent être mises en œuvre sur la plateforme PRISE
(Plateforme pour la Recherche et l’Ingénierie des Systèmes Embarqués) développée au
sein du département ISAE/DISC.
Cette thèse est financée par l’ISAE-SUPAERO dans le cadre d’une chaire
DASSAULT Aviation "Architecture de systèmes aériens avec l’homme dans la boucle".
Candidatures (CV et lettre de motivation) à envoyer à [email protected] et
[email protected] ; démarrage en Octobre 2016.
ISAE-SUPAERO PhD position 2016
Title:
Systems engineering methodology integrating temporal aspects into the safety
analysis of critical human-system interactions
PhD supervisors:
H. Demmou (HDR, LAAS-CNRS, [email protected])
JC. Chaudemar (ISAE-SUPAERO, [email protected])
Description:
The design of an aircraft requires that the manufacturer meets both certain handling qualities
expected by pilots and the safety objectives imposed by certification authorities (ARP4754A, ARP4761, CS 1302). The recent evolution of internationally applied safety standards
enables the use of model-based safety assessment (MBSA) methods for increasing the
confidence in the reliability of avionics systems.
Nowadays, to verify that qualitative and quantitative safety objectives are indeed met,
models are already used. However, these models have not included the human dimension in
such a way that the pilot’s behavior can potentially either mitigate a feared event or
conversely can increase the probability of this event occurring.
In the framework of this thesis, the proposed systems engineering methodology aims at
focusing on taking into account the time dimension for safety analysis, especially with
respect to the pilot’s behavior. In the conceptual design phase, this approach allows to verify
that the pilot is able to perform all tasks in a timely way, both under nominal conditions and
in failure mode.
Therefore, as a first step, we will look into ways to model the pilot’s behavior while
considering his assigned tasks. These tasks will be derived in the design phase in order to
define technical requirements associated with time aspects that provide new trade-off criteria
for avionics architectures.
To evaluate the proposed methodology, real time simulations will enable us to assure that
the assumptions made in the earlier conceptual design phase (FHA, Functional Hazard
Assessment), regarding the criticality of feared events with respect to the pilot’s workload,
are indeed valid. The simulations will be implemented on a distributed computing platform
(project PRISE, Plateforme pour la Recherche et l’Ingénierie des Systèmes Embarqués),
developed at ISAE.
This PhD thesis is funded by ISAE-SUPAERO in the framework of a research chair with
DASSAULT Aviation entitled “Human-in-the-loop approach for the design of aircraft
architectures”.
Applications (CV and cover letter) should be sent by e-mail to [email protected] and [email protected] ; kick-off date is in October, 2016.