1ère SSI Cours Séance 1.3 : LE LANGAGE SYSML 1. INTRODUCTION Un système peut être décrit suivant plusieurs représentations et selon différents points de vue indépendamment des objectifs visés : - la représentation schématique (schéma de principe, représentation symbolique) ; - la représentation réaliste (représentation 3D, 2D, dessin) ; - la représentation abstraite (schéma blocs). Ces différentes représentations cohabitent et sont nécessaires à différents niveaux de description. La représentation abstraite sous forme de blocs permet de décrire les systèmes à un haut niveau d’un point de vue fonctionnel, structurel et comportemental, le modèle pluritechnique du système. Pour décrire complètement un système, il est nécessaire de se placer suivant plusieurs points de vue qui dépendent de l’intention à communiquer : Fonctionnel : permet de recenser toutes les fonctions à réaliser et leurs niveaux ; Structurel : permet de mettre en évidence les composants du système et leurs interactions ; Comportemental : permet de définir les conditions et paramètres de fonctionnement du système de manière ordonnée et optimisée, et les interactions avec les acteurs ; Réaliste : permet de représenter les formes du système et de ses composants à l’aide de dessins ou de modèles 3D ; Schématique : permet de décrire le système à l’aide de schémas de principe (non normalisés) ou de symboles normalisés. Figure 1: les différents points de vue de la description 1/11 Lycée Newton 1ère SSI Sciences Industrielles 1ère SSI Cours Séance 1.3 : LE LANGAGE SYSML Les diagrammes étudiés permettent d’approcher la description d’un système selon trois points de vue : La modélisation des exigences pour définir les objectifs et les contraintes ; La modélisation du comportement dynamique ; La modélisation des structures du système. Figure 2: trois points de vue, six diagrammes Quels que soient les points de vue, toutes ces approches doivent assurer la traçabilité des exigences du système qui sont définies dans le cahier des charges, et les moyens permettant de les réaliser, de les évaluer et de les satisfaire. Ainsi, il sera possible de mettre en évidence comment une fonction attendue par le client se traduit en solutions technologiques. 2. LE LANGAGE SYSML Afin de répondre aux exigences et aux besoins de la société, de concrétiser les innovations pour améliorer l’existant ou développer de nouveaux produits, les systèmes intègrent des approches pluritechniques. Par ailleurs, la disparité des outils existants aujourd’hui, souvent propres à chaque domaine rend difficile une spécification cohérente ainsi que la communication et la compréhension au sein d’une équipe regroupant des spécialistes de plusieurs disciplines. Ces évolutions impliquent l’utilisation d’outils de description fonctionnelle et structurelle compréhensibles par tous et compatibles avec les spécificités de chacun. Le langage de modélisation objet SysML (System Modelling Language) s’appuie sur une description graphique des systèmes en utilisant un certain nombre de diagrammes et permet de représenter les composants et les flux de toutes natures dont notamment : - les constituants du système ; - les programmes informatiques ; - les flux d’information ; 2/11 Lycée Newton 1ère SSI Sciences Industrielles 1ère SSI Cours Séance 1.3 : LE LANGAGE SYSML - les flux d’énergie. L’adoption de ce langage permet de répondre au besoin de modélisation à travers un langage unique intégrant la double approche structurelle et comportementale des systèmes, supports privilégiés de formation et représentatifs du triptyque MEI tout en s’appuyant sur les exigences du cahier des charges. Le langage SysML va permettre de décrire de façon abstraite à travers différents points de vue cohérents les systèmes afin d’en permettre la compréhension et l’analyse. Les diagrammes SysML remplacent la plupart des autres outils de description auparavant utilisés (Grafcet, Fast, SADT, etc.). Ces diagrammes ne sont pas indépendants et permettent d’associer les éléments de diagrammes différents. C’est l’un des points forts de ce type de langage. Il est ainsi possible de conserver la traçabilité des éléments dans les différents diagrammes, par exemple : - lier une exigence avec des blocs pour établir le lien fonctions – solutions ; - lier des états avec les blocs pour établir le lien entre les actions et les composants qui les réalisent ; - lier les cas d’utilisation avec les scénarii des diagrammes de séquences. 2.1. La description fonctionnelle 2.1.1. Comment exprimer les exigences ? Que l’on soit en phase d’expression du besoin ou en analyse de l’existant, il est nécessaire de préciser les besoins et leurs limites. Ce besoin s’exprime par des exigences. Le diagramme des exigences permet d’exprimer et de structurer les besoins au niveau de chaque fonction, et ainsi d’assurer la traçabilité des fonctions. Ce diagramme est une traduction du cahier des charges sous forme graphique c’est un élément de la description fonctionnelle du système qui s’enrichit progressivement tout au long de l’étude. Figure 3: extrait d'un diagramme des exigences fonctionnelles d'un distributeur de boissons 3/11 Lycée Newton 1ère SSI Sciences Industrielles 1ère SSI Cours 2.2. Séance 1.3 : LE LANGAGE SYSML La description structurelle 2.2.1. De quoi est composé le système ? Décrire la structure et l’agencement des éléments d’un système est l’objectif même d’une démarche de conception ou d’analyse de l’existant. Le diagramme de définitions de blocs permet de décrire symboliquement les ensembles matériels qui constituent le système. Un bloc peut correspondre à : Un ensemble ; Un sous-ensemble qui peut être décomposé à son tour en blocs ; Un programme informatique ; Un composant mécanique, électronique, hydraulique, … Ce diagramme, particulièrement utile en conception, aboutit à une liste des composants du système, qui se précise progressivement. Chaque bloc peut être défini par une référence et ses valeurs caractéristiques. Figure 4: exemple de bloc Ce diagramme permet d’obtenir la nomenclature complète du système ainsi que les avec des paramètres paramètres de chaque composant. 2.2.2. Comment les composants interagissent-ils ? Il y a des échanges et des relations entre les éléments de structure d’un système qu’il est utile de caractériser. Le diagramme de bloc interne permet de mettre en évidence les relations entre les blocs et de les connecter entre eux. Ce diagramme permet de décrire les solutions constructives liées aux flux d’énergie et d’informations. Il permettra de construire le modèle de comportement physique du système étudié afin de réaliser des simulations et de caractériser ses performances. Figure 5: création d'un modèle de comportement à partir du diagramme de bloc interne du malaxeur des réservoir d'un distributeur de boissons 4/11 Lycée Newton 1ère SSI Sciences Industrielles 1ère SSI Cours Séance 1.3 : LE LANGAGE SYSML Description structurelle d’un « CYPRES » : Figure 6: diagramme de définition de blocs Figure 7: diagramme de bloc interne 5/11 Lycée Newton 1ère SSI Sciences Industrielles 1ère SSI Cours 2.3. Séance 1.3 : LE LANGAGE SYSML La description comportementale 2.3.1. Quelles sont les interactions des acteurs avec le système ? La définition d’une « frontière » autour du système permet de caractériser les échanges entre le système et l’environnement avec lequel il interagit afin de décrire les différents cas d’utilisation et les acteurs qui y participent. Les acteurs peuvent être des humains ou des éléments qui interagissent avec le système. Le diagramme des cas d’utilisation permet de décrire ces différentes situations qui concernent tout le cycle de vie. Figure 8: diagramme des cas d'utilisation d'un distributeur de boissons 2.3.2. Quel rôle jouent les acteurs pour le système ? Le comportement d’un système, ou d’un de ses éléments, en fonction des sollicitations externes ou internes peut être décomposé en : Comportement temporel (évolution dans le temps) ; Comportement dynamique (évolution des actions) ; Comportement physique (réaction à des contraintes physiques), qui est un élément particulier du comportement dynamique. Le comportement temporel d’un système peut être décrit à l’aide d’un diagramme de séquence. 6/11 Lycée Newton 1ère SSI Sciences Industrielles 1ère SSI Cours Séance 1.3 : LE LANGAGE SYSML Figure 9: diagramme de séquence du cas d'utilisation "choisir une boisson" d'un distributeur de boissons 2.3.3. Comment s’organisent les activités ? La description des états successifs du système en fonction des « événements » est nécessaire pour exprimer la succession des actions possibles et leur ordre d’apparition. Le modèle utilisé est le diagramme d’états qui permet d’identifier les « états » successifs du système et leurs conditions d’évolution. Ce diagramme peut ensuite être exporté dans les logiciels de programmation et ainsi simuler le fonctionnement du système et générer un programme transférable. Figure 10: diagramme d'états "fournir un gobelet" au distributeur de boissons 7/11 Lycée Newton 1ère SSI Sciences Industrielles 1ère SSI Cours 2.4. Séance 1.3 : LE LANGAGE SYSML Synthèse 8/11 Lycée Newton 1ère SSI Sciences Industrielles 1ère SSI Cours Séance 1.3 : LE LANGAGE SYSML 3. COMPARAISON OUTILS TRADITIONNELS ET SYSML Les outils de description traditionnels spécifiques à un seul domaine n’ont plus leur place dans l’enseignement SI, puisqu’ils ne permettent qu’une description partielle du système suivant le point de vue choisi (mécanique, informatique, construction, énergétique,..). Par contre, il est évident que toutes ces descriptions sont nécessaires à la compréhension et à l’analyse des systèmes et doivent donc se retrouver dans ce langage commun à tous. 9/11 Lycée Newton 1ère SSI Sciences Industrielles 1ère SSI Cours Séance 1.3 : LE LANGAGE SYSML Remarques : - le génie logiciel n’est pas représenté dans le tableau ci-dessous car il est déjà utilisateur du langage UML qui est la base du langage SysML. Il possède déjà une approche fonctionnelle très performante ; - le génie mécanique possède également des outils de modélisation fonctionnelle. Il est surtout très performant en modélisation volumique ; - le génie électronique utilise très peu les outils de modélisation fonctionnelle, mais possède des outils logiques très performants ; - le génie civil profite également pleinement de ce langage. Par exemple pour exprimer les spécifications d’un cahier technique des clauses particulières (CCTP), un diagramme d’exigences peut être utilisé. De la même manière, un diagramme des cas d’utilisation permet d’exprimer graphiquement les différentes utilisations d’un ouvrage. Le tableau suivant indique les analogies entre les différents diagrammes, mais il ne s’agit pas d’une stricte équivalence, les diagrammes pouvant avoir des objectifs différents. 10/11 Lycée Newton 1ère SSI Sciences Industrielles 1ère SSI Cours Séance 1.3 : LE LANGAGE SYSML 11/11 Lycée Newton 1ère SSI Sciences Industrielles