Aide à la conception des systèmes embarqués sûrs de fonctionnement

Embedded systems run the computing devices hidden inside another larger system or product. Embedded systems have the charge of controlling various types of sub-systems; they are also in charge of the monitoring of the whole system and coordination with other systems. This means that when some event affecting the safety of the system occurs, a reconfiguration action is executed in order to maintain the system in a safe degraded state. If the reconfiguration fails then the system will reach a feared (dangerous) state with dramatic consequences for users. So it is important to understand how the system reaches such feared states to set up the reconfiguration actions. In our approach for safety analysis of dynamic systems, feared scenarios are derived from Petri net model. Based on linear logic as new representation (using the causality relations) of the Petri net model, a qualitative analysis allows to determine a partial order of transition firings and thus, to extract feared scenarios. The analysis is focalized on the parts of the model that are interesting for the reliability analysis, avoiding exploration of the global system and the problem of the state space explosion. The final objective is to determine all minimal scenarios. Indeed, one scenario can lead to a feared state and contain events which are not strictly necessary to reach the final feared state. By analogy with the concept of minimal cutsets for the fault trees, we define the concept of minimal scenario in Petri net model. To take into account the hybrid nature of systems, we developed a hybrid simulator which combines the deriving feared scenarios algorithm and differential equations solver. The algorithm is in the charge of the discrete part modelled by Petri net and the solver of the continuous part modelled by a set of differential equations. In order to have a system approach for dependability analysis, we propose an approach which allows taking into account the safety requirements in the require ment engineering process. It makes possible the establishment of the traceability in order to make sure of taking into account of the safety requirements throughout the life cycle of the system. The approach is based on EIA-632 engineering system standard.L'avancée technologique que les systèmes embarqués ont connue lors de ces dernières années les rend de plus en plus complexes. Ils sont non seulement responsables de la commande des différents composants mais aussi de leur surveillance. A l'occurrence d'événement pouvant mettre en danger la vie des utilisateurs, une certaine configuration du système est exécutée afin de maintenir le système dans un état dégradé mais sûr. Il est possible que la configuration échoue conduisant le système dans un état appelé " état redouté " avec des conséquences dramatiques pour le système et l'utilisateur. La description des scénarios qui mènent le système vers l'état redouté à partir d'un état de fonctionnement 'normal' permet de comprendre les raisons de la dérive afin de prévoir les configurations nécessaires qui permettent de les éviter Dans notre approche d'analyse de sûreté de fonctionnement des systèmes dynamiques, les scénarios sont générés à partir d'un modèle réseau de Petri. En s'appuyant sur la logique linéaire comme nouvelle représentation (basée sur les causalités) du modèle réseau de Petri, une analyse qualitative permet de déterminer un ordre partiel de franchissement des transitions et ainsi extraire les scénarios redoutés. La démarche est focalisée sur les parties du modèle intéressantes pour l'analyse de fiabilité évitant ainsi l'exploration de toutes les parties du système et le problème de l'explosion combinatoire. L'objectif final consiste en la détermination de scénarios minimaux. En effet, un scénario peut bien mener vers l'état redouté sans qu'il soit minimal. Il contient des événements qui ne sont pas strictement nécessaires à l'obtention finale de l'état critique redouté. De même que la notion de coupe minimale a été définie dans le cadre des arbres de défaillance, nous proposons une définition de ce qu'est un scénario minimal dans le cas des réseaux de Petri. Pour prendre en compte La nature hybride des systèmes, nous avons développé un simulateur hybride basé sur le couplage de l'algorithme de génération de scénarios redoutés avec un solveur d'équations différentielles. L'algorithme se charge de la partie discrète modélisée par le réseau de Petri et le solveur d'équations de la partie continue modélisée par un ensemble d'équations différentielles. Afin d'avoir une approche système pour l'analyse de la sûreté de fonctionnement, nous proposons une approche qui permet de prendre en compte les exigences de sûreté dans le processus d'ingénierie des exigences qui permet d'établir un modèle de traçabilité afin de s'assurer de la prise en compte de ces exigences tout au long du cycle de vie du système. L'approche est basée sur une norme de l'ingénierie système, en l'occurrence l'EIA-632