Sujet du stage : Spécification et implémentation d’un langage de modélisation dédié à la capture de problèmes d’ingénierie système et de solutions compatibles

Au sein de l’Institut de Recherche Technologique SystemX, situé au cœur du campus scientifique d’excellence mondiale de Paris-Saclay, vous prendrez une part active au développement d’un centre de recherche technologique de niveau international dans le domaine de l’ingénierie numérique des systèmes. Adossé aux meilleurs organismes de recherche français du domaine et constitué par des équipes mixtes d’industriels et d’académiques, ce centre a pour mission de générer de nouvelles connaissances et solutions technologiques en s’appuyant sur les percées de l’ingénierie numérique et de diffuser ses compétences dans tous les secteurs économiques.

Vous serez encadré par un ingénieur chercheur SystemX du domaine Ingénierie Système.

Vous travaillerez au sein d’un projet de recherche inter-IRT (IRT Saint Exupéry et IRT SystemX), dénommé System & Safety Continuity (S2C), ayant pour partenaires industriels Airbus D&S, APSYS, Dassault Aviation, LGM, Liebherr, MBDA, Samares Engineering, Thales, pour partenaire institutionnel la DGA et pour partenaires académiques l’ONERA, l’IRIT, le LAAS-CNRS, et Isae-SupMéca.

Le poste est basé à l’IRT SystemX – Palaiseau

Présentation du sujet du stage

Contexte du stage
Le projet de recherche S2C s’intéresse à la continuité entre l’ingénierie système (IS [1]) et la sureté de fonctionnement (SdF [2]). De façon générale, les activités IS et SdF (ou plus largement RAMS [3]) sont fortement interdépendantes, mais sont réalisées par des équipes indépendantes et à des moments différents. Cet asynchronisme entre les activités et l’indépendance des équipes peuvent conduire à des problèmes de cohérence dans les modèles (abstractions), les analyses et les résultats. Cela peut multiplier les itérations de développement et en augmenter les coûts associés.
Une des approches exploratoires suivie dans le cadre du projet S2C est de définir une nouvelle abstraction qui sera capturée par un langage dédié (Domain-Specific Modeling Language – DSML, et donc un métamodèle [4] sous-jacent). Il permettra de manipuler un corpus de connaissance couvrant l’espace d’un problème d‘ingénierie système (besoins, architecture), ainsi que des ensembles de mesures répondant au problème (patterns d’architectures, de design plus détaillé,…) proposées par diverses ingénieries de spécialité (par ex. Ingénierie Système et Sûreté de fonctionnement) contributrices à la réalisation de ce système, ainsi que les règles de compatibilités/incompatibilités entre ces mesures.
Les objectifs sont donc :

  • d’éviter la redondance non désirée de mesures (proposées par diverses ingénieries) répondant à un même problème, ce qui induirait une sur-robustification de la solution et des surcoûts de réalisation ;
  • d’éviter les incohérences (incompatibilités) entre les mesures à appliquer, et ainsi réduire les risques de réalisation.

Un premier modèle conceptuel décrivant l’abstraction sera proposé par l’équipe projet et décrira un ensemble de mesures (solutions) types, généralement proposées par les différentes ingénieries, ainsi qu’un jeu de contraintes associé. Ils seront des données d’entrée du stage.

Objectif du stage
Sur la base de ces entrées, l’enjeu du stage est de proposer un DSML (Domain Specific Modeling Languages avec l’outillage associé) permettant la capture et la manipulation de ce corpus de connaissance. Les problématiques couvertes par le stage sont donc : définition de syntaxe abstraite, définition de syntaxe concrète (de type diagramme), spécification et implémentation de mécanismes d’éditions (prototype d’interface utilisateur métier) et de validation.
Cette implémentation s’inspirera de la philosophie « ligne de produits » [5], notamment concernant la capture du domaine des possibles (cf. les approches de capture de la variabilité et des compatibilités, telle celle des feature models [6]), et des mécanismes de dérivation [5], voire d’instanciation. Une nuance cependant à apporter par rapport aux lignes de produits classiques, le domaine n’est ici pas aussi figé ; des mécanismes de mise à jour de celui-ci sont donc à prévoir : conjointement à la phase de dérivation ou lors d’une phase dédiée. La définition de la sémantique d’évolution du domaine est essentielle. Une des préoccupations pratiques d’implémentation concernera le couplage avec des méthodes et outils existant des ingénieries pour faciliter la mise à jour du domaine, c.-à-d. du modèle conceptuel et des règles d’incompatibilité. L’espace technique de réalisation de l’implémentation envisagée est l’environnement Eclipse / EMF [7].
En résumé, les missions sont :

  • Réaliser la spécification d’un langage de capture du domaine de connaissance couplé à l’environnement de méta-modélisation EMF ;
  • Réaliser l’implémentation d’un éditeur dans l’environnement Eclipse/EMF, sur la base de Sirius [8] pour la partie graphique, permettant l’édition du domaine (et sa mise à jour) et d’y associer les mécanismes de configuration (dérivation) et d’instanciation ;
  • Réaliser a minima un couplage avec un moteur de résolution de problèmes SAT [9] pour la vérification des contraintes sur les configurations réalisées, voir avec d’autres environnements logiques ;
  • Réaliser une mise en œuvre sur un cas d’étude fourni par le projet.

Références bibliographiques
[1] Systems Engineering Handbook, v3.1, INCOSE, 2007
[2] Laprie J.-C., Arlat J., Blanquart J.-P., Costes A., Crouzet Y., Deswarte Y., Fabre J.-C., Guillermain
H., Kaâniche M., Kanoun K., Mazet C., Powell D., Rabéjac C., Thévenod P. (1995). Guide de la Sûreté de
Fonctionnement. Cépaduès – Editions
[3] Reliability and Risk Assessment (second edition), John D. Andrews and Robert T. Moss, ASM International, Materials Park, Ohio 44073-0002, USA, 2002
[4] OMG. Meta object facility (mof) specification. Technical Re- port formal/2011-08-07, Object Management Group
[5] Klaus Pohl, Günter Böckle, and Frank J. van der Linden. Software Product Line Engineering: Foundations, Principles and Techniques. Springer NY, Inc., Secaucus, NJ, USA, 2005.
[6] K. C. Kang, S. G. Cohen, J. A. Hess, W. E. Novak, and A. S. Peterson. Feature-oriented domain analysis (foda) feasibility study. Technical report, Carnegie-Mellon University Software Engineering Institute, November 1990
[7] https://www.eclipse.org/modeling/emf/
[8] https://www.obeodesigner.com/en/product/sirius
[9] Daniel Le Berre, Anne Parrain. The SAT4J library, Release 2.2, System Description. Journal on
Satisfiability, Boolean Modeling and Computation, IOS Press, 2010, 7, pp.59-64. hal-00868136e

Profil et compétences

De formation : Master 2 ou école d’ingénieur dernière année, dans le domaine de l’informatique, du génie logiciel.

Compétences :

  • Informatique, théorie des langages et compilation,
  • Ingénierie dirigée par les modèles, modélisation et méta-modélisation
  • Conception orientée objet, langage Java
  • Environnement EMF, Eclipse

Aptitudes personnelles :

  • Bon relationnel,
  • Curiosité, esprit d’initiative, capacité d’analyse et rigueur
  • Esprit d’analyse, autonomie, travail collaboratif
  • Intérêt pour la recherche appliquée
  • Ouverture d’esprit, motivation

Informations clés

Durée du stage : 6 mois
Date de démarrage envisagée : février-mars 2022
Localisation du poste : Cluster Paris Saclay (91)
Référence de l’offre à mentionner dans l’objet de votre e-mail de candidature : DSR-2022-24-S2C


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