Humain - Fabien BOUFFARON

ECOLE DOCTORALE IAEM LORRAINE
Co-spécification exécutable basée sur des modèles :
Application à la conduite interactive d’un procédé industriel critique
UMR 7039
Fabien BOUFFARON ([email protected])
Directeur de thèse : Gérard MOREL
CONTEXTE Recherche & Développement : Conduite interactive d’un procédé industriel
Composant Humain
relation
i Elément i
i Elément i
• Conduite d’un procédé majoritairement sous contrôle
humain: 95 % des informations de conduite ne sont pas
numériques
i Elément i
i Elément i
IUA
relation
i Elément i
i Elément i
i Elément i
i Elément i
IUP
Composant Technique
IPA
relation
i Elément i
i Elément i
i Elément i
i Elément i
Bus physico - physiologique
Interaction durant la conduite
(adaptée de (Galara, 2006))
Métier de
maintenance
Métier de conduite
Salle de commande
Agents Humain
• Nature des interactions : Interactions physicotechniques «IPA», technico-humaines «IUA» et
physico-humaines «IPU» de conduite
• Distribution des informations de conduite autour
d’un bus numérique
Procédé
Métier de conduite et de maintenance
Terrain
Bus
Numérique
Equipements
automatisés
Equipement manuel
instrumenté
Equipements
manuels
Agents Technique
Distribution des informations autour d’un bus
numérique
Problématique scientifique : Co-Spécification Système Basée sur des Modèles
• Spécification système concourante de trois interactions : physico-techniques «IPA», technico-humaines «IUA» et physico-humaines
«IUP»
• Spécification d’une architecture distribuée autour d’un bus numérique d’un système de contrôle facilitant l’élaboration d’informations
pertinentes par et pour des composantes techniques et humaines
Co-Spécification multi-modèles
(Système pour faire) Spécification du système de conduite
CU
Co-spécification
des domaines
Opérationnel
Technique et
Humain
Espace
Solution
Domaine Opérationnel
WP_ES
IAU , IAP , IUP ↦ S
Domaine Ingénierie Système
WP_EP
R
Espace
Solution
Spécification multi-modèles basée sur deux
interprétations de cadre de modélisation de
(Hall,2005 ) et (Boy, 2011)
D’après notre interprétation du
modèle de (Hall, 2005), les trois
spécifications d’interactions «IPA»,
«IUA» et «IUP» permettent de spécifier
de façon concourante le système de
conduite comme un TOUT selon :
WT_ES
Domaine
Technique
A
U
CA
IUA
comme un TOUT
I PA
IUP
WP
RP
S
Multi-modèles basée sur des
patrons de conception
Co-Spécification Système
WIS_ES
S
Espace
Problème
Espace
Solution
WIS_EP
RIS
Espace
Problème
SIS
Patron de fonction cognitive pour :
• Allocation
de
composants
technique ou humain
• Distribution
d’une
forme
d’intelligence au plus près du
procédé
Objectifs
Composant Humain
: Description
: Prescription
Domaine
Humain
Prescrire
Rendre
situation à
compte de
atteindre Intelligencel’activité
Espace
Solution
Humaine
WH_ES
Construire
la situation
courante
Spécification concourante en Ingénierie Système Homme-Machine
Atteindre
situation
prescrite
Observations
L’ ingénierie système vue comme le domaine pivot entre les
domaines spécialistes (Humain et Technique), autour d’un
modèle de référence du système comme un TOUT « S »
(Bouffaron, 2012) (Gouyon, 2013)
S représente la spécification du
système comme un TOUT à faire
pour satisfaire l’ensemble des
exigences RP (Taches) à partir de la
connaissance de l’environnement WP
(Organisation, Situation, Procédé)
selon :
Actions
Objectifs
Informations
Composant technique
Prescrire
Rendre
situation à
compte de
atteindre
l’activité
Intelligence
Technique
Construire
Atteindre
situation
situation
courante
prescrite
Co-Spécification Système Exécutable
Observations
(Système à faire) Emulation d’une fonction d’alimentation en
eau de secours (Plate-forme CISPI)
Actions
Procédé
Emulation du procédé
Ingénierie
humaine
Ingénierie
automatique
Ingénierie
système
Architecture fonctionnelle basée sur le
patron de fonction cognitive pouvant
être allouée à un composant humain ou
technique
Ingénierie
des procédés
WP , S ↦ RP
Bus de co-simulation
Références
• Bouffaron, F., Gouyon, D., Dobre, D., & Morel, G. (2012).
Revisiting the interoperation relationships between Systems
Engineering collaborative processes. INCOM 2012,
Romania.
• Boy, G. A. (2011). The handbook of human-machine
interaction: a human-centered design approach. Ashgate
• Galara, D. (2006). Roadmap to master the complexity of
process operation to help operators improve safety,
productivity and reduce environmental impact. Annual
Reviews in Control, 30 (2), 215-222.
• Gouyon, D., Bouffaron, F., & Morel, G. (2013). Specifying
some key SE training artifacts. CSDM, Paris (Best student
paper)
• Hall, J. G., & Rapanotti, L. (2005). Problem Frames for Sociotechnical Systems. . Dans A. Silva, & J. L. Maté (Eds.),
Requirements Engineering for Socio-Technical Systems.
• Lieber, R., Dupont, J.-M., Bouffaron, F., & Morel, G. (2013).
Improving physical-physiological interaction requirements
for maintenance enabling systems specification. The 11th
IFAC/IFIP/IFORS/IEA, Las Vegas - USA.
Informations
Co-Spécification d’un système de conduite
Vérification (Model in the loop) et Validation (System in the
loop) au plus tôt de la spécification par exécution de
modèles en co-simulation hybride
itsUc_Conduir e
1
1
Operations
vDegazeur
C SMTSigIn:double
MHS_A limentation_G V _V oie_1
1
MHS_Brassage
1
MHS_Remplissage
vCEX_T V
C SMTSigIn:double
MS_A limentation_GV _V oie_1
MS_A limentation_GV _V oie_2
MS_Brassage
1
pBr assage
C SMTSigIn:double
1
MS_Remplissage
vCEX_T
C SMTSigIn:double
MHS_A limentation_G V _V oie_2
1
Functional-Interaction - IBD
vm1 Voie_1
C SMTSigIn:double
v Degazeur:double
Etude des interactions physicophysiologiques «IUP» pour déterminer
les conditions nécessaires mais
non suffisantes (Lieber, 2013)
(Bouffaron, 2014) pour construire la
représentation
de
la
situation
courante pour l’humain : (auditive
(fuite); tactile (température); visuelle
(écoulement d’un fluide))
1
vr Voie_2
1
C SMTSigIn:double
v C EX_TV :double
1
C SMTSigO ut:double
1
dA ppointA SG:double
v m1V oie1:double
dBr assage
C SMTSigO ut:double
1
1
1
v2.0 v rV oie_2:double
dV oie1:double
Consigne_dVoie1
v m2V oie2:double
dVoie2
C SMTSigO ut:double
C SMTSigIn:double
dV oie2:double
v F uite_GV :double
exin_disc
v2.0
consigne_dV oie1:double
1
PID(s)
vFuite_GV
exout_disc
v2.0
C SMTSigIn:double
Regulation_Voie_1 prVoie_1
1
consigne_dVoie2
C SMTSigIn:double
MUST_DO
_INPUT
1
WANT_DO
_OUTPUT
Sink:User
WANT_DO_INPUT
WANT_DO_OUTPUT
CAN_DO_INPUT
CAN_DO_OUTPUT
CAN_DO_INPUT
CAN_DO_OUTPUT
HOW_DO_INPUT
HOW_DO_OUTPUT
HOW_DO_INPUT
HOW_DO_OUTPUT
MUST_DO_INPUT
1
MUST_DO_OUTPUT
MUST_DO_INPUT
MUST_DO
_OUTPUT
MUST_DO_OUTPUT
vm2 Voie_2
C SMTSigIn:double
dBrassage:double
v m1V oie_2:double
exin_disc
vm1 Voie_2
vr Voie_2
v m2V oie1:double
dVoie1
C SMTSigO ut:double
1
C SMTSigIn:double
v rV oie2:double
1
vm2 Voie_1
C SMTSigIn:double
pBrassage:double
dA ppointA SG
WANT_DO_OUTPUT
WANT_DO_INPUT
v C EX_T:double
1
Source:Artifact
consigne_dVoie1
C SMTSigIn:double
1
Sink_Source:Interaction
WANT_DO_INPUT
WANT_DO_OUTPUT
CAN_DO_INPUT
CAN_DO_OUTPUT
HOW_DO_INPUT
HOW_DO_OUTPUT
MUST_DO_INPUT
MUST_DO_OUTPUT
dVoie_1
consigne_dV oie2:double
exin_disc
v2.0
Consigne_dVoie2
exin_disc
v2.0
dVoie_2
PID(s)
exout_disc
v2.0
Regulation_Voie_2 prVoie_2
Patron architectural partitionnant
l’interaction étudiée en 3 blocs : Source,
Puits et Interaction Source-Puits
Interactions entre l'Automatique, les Mathématiques, l'Informatique et les entreprises – 23/01/14

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