23
Centre d’Études et de Recherches de Toulouse Evaluation d'un système hydraulique avion : recherche de scénarios critiques à partir de modèles AltaRica P. Bieber, C. Castel, C. Kehren, C. Seguin ONERA {bieber, castel, kehren, seguin}@cert.fr

Evaluation d'un système hydraulique avion : recherche de …homepages.laas.fr/francois/SVF/seminaires/inputs/03/seguin.pdf · Problèmes rencontrés lors des analyses •Arbres de

Embed Size (px)

Citation preview

Cen

tre

d’É

tude

set

de

Rec

herc

hes

de T

oulo

use

Eva

luat

ion

d'u

n s

ystè

me

hyd

rau

liqu

e av

ion

:

rech

erch

e d

e sc

énar

ios

crit

iqu

es à

par

tir

de

mo

dèl

es A

ltaR

ica

P. B

ieb

er, C

. Cas

tel,

C. K

ehre

n, C

. Seg

uin

O

NE

RA

{bie

ber

, cas

tel,

keh

ren

, seg

uin

}@ce

rt.f

r

2Pré

sen

tati

on

gén

éral

e d

u t

rava

il

Cad

re :

pro

jet

euro

pée

n “

En

han

ceS

afet

yA

sses

smen

to

f C

om

ple

xS

yste

m”

Ale

nia,

Air

bu

s F

(+

GF

I-C

on

sult

ing

, IM

L)

G U

K, S

aab,

OF

FIS

, IR

ST

, Pro

ver,

ON

ER

A (

+ L

aBri

)

Bu

t :

amél

iore

r le

s an

alys

es d

e sé

curi

té s

ystè

me

amo

nt

(FH

A, P

SS

A)

expl

icite

r le

s ex

igen

ces

de s

écur

ité q

ual

itat

ives

valid

er l

’allo

cati

on

des

exig

ence

s au

sei

n du

sys

tèm

e

éval

uer

la te

nue

des

exig

ence

s

Ap

pro

che

: ex

pér

imen

tale

+ f

orm

elle

anal

yse

de s

ystè

mes

avi

on

AIR

BU

Sre

cher

che

de «

mo

tifs

d’a

rch

itec

ture

de

sécu

rité

» ré

curr

ents

m

odél

isat

ion

Alt

aRic

ade

s sy

stèm

es +

exp

ress

ion

LT

Lde

s ex

igen

ces

éval

uatio

n à

l’ai

de d

es te

chni

ques

(m

od

el-c

hec

kin

g, p

reu

ve, g

énér

atio

n d

’arb

res…

) et

out

ils a

ssoc

iés

dont

Cec

ilia-

OC

AS

3

Sys

tèm

e h

ydra

uliq

ue

de

l’A

320

4Car

acté

rist

iqu

es d

u s

ystè

me

Fo

nct

ion

Imp

act

sur

le s

ystè

me

Rôl

e ?

• gé

nére

r•

dist

ribu

er ,

régu

ler

• de

la p

uiss

ance

hyd

raul

ique

Com

posa

nts

de b

ase

• ré

serv

oir,

pom

pes,

• tu

yaux

, va

lves

, jo

nctio

ns ..

.•

man

ipul

ant

du fl

uide

hyd

raul

ique

Qua

nd ?

dura

nt to

utes

les

phas

es d

e vo

l•

au s

ol, a

vant

d’a

llum

er le

s m

oteu

rs•

en v

ol, m

oteu

rs a

llum

és•

… o

u co

upés

Pris

e en

com

pte

de l’

envi

ronn

emen

t•

dive

rsifi

catio

n de

s so

urce

sd’

éner

gie

des

pom

pes

(mot

eurs

,él

ectr

icité

, RA

T)

• de

s m

oyen

s de

rec

onfig

urat

ion

(act

ions

pilo

tes,

PT

U …

) fon

ctio

nde

l’ét

at d

es m

oteu

rs, …

Pou

r ?

activ

er d

es c

onso

mm

ateu

rs +

ou

-cr

itiqu

es

Arc

hite

ctur

e de

séc

urité

• tr

iplic

atio

n ch

aude

de

la fo

nctio

n•

expl

oita

tion

des

redo

ndan

ces

fonc

tionn

elle

s fr

oide

s

5Arc

hit

ectu

re d

u s

ystè

me

jaun

e

bleu

vert

Arc

hite

ctur

e de

sécu

rité

: red

onda

nces

mul

tiple

s

6Ext

rait

s d

es a

nal

yses

de

sécu

rité

Déf

ailla

nce

effe

t im

méd

iat:

per

te d

éfin

itiv

ed

’un

com

posa

nt

•po

ur d

es r

aiso

ns in

tern

esou

exte

rnes

au c

ompo

sant

(ex

empl

e : p

ompe

act

ivée

san

s flu

ide)

à ef

fet à

term

e

•fu

ite

de fl

uide

: vi

de p

rogr

essi

vem

ent l

es r

éser

voirs

•su

rch

auff

ede

s po

mpe

s

Exe

mp

les

d’e

xig

ence

s d

e sé

curi

téqu

antit

ativ

e: p

erte

tota

le d

u sy

stèm

e C

AT

AS

TR

OP

HIQ

UE

: 10

-9pa

r he

ure

de v

olco

ntre

part

ie q

ualit

ativ

e

•ro

bust

esse

: il f

aut a

u m

oins

troi

s pa

nnes

pou

r pe

rdre

le s

ystè

me

•p

réve

nti

on

des

err

eurs

: le

cont

rôle

de

l’ac

tivat

ion

des

pom

pes

est s

ûr, p

as d

e po

mpe

act

ivée

à v

ide,

7Sys

tem

mo

del

= {

han

d m

ade

fau

lt t

ree

FT

ifo

r T

LE

i}

FT1,

Top

Lev

el E

vent

1

FT2,

TLE

2

....

= bo

olea

nfo

rmul

a

FTn,

TLE

nvi

ew o

f 1 sy

stem

stat

e

Fau

lt-t

ree

anal

ysis

qual

itativ

e : m

inim

al c

ause

com

puta

tion

of T

LEi

f1 & f2 & (~ r)

quan

titat

ive

: pro

babi

lity

of T

LEi/

prob

abili

ty o

f bas

ic e

vent

s

Syst

em+

f1

&

f2 ~r

SubF

T1

++

TLE1

f3le

af =

failu

re e

vent

Tra

dit

ion

al a

sses

smen

t o

f sa

fety

req

uir

emen

t :

anal

ysis

of

han

d m

ade

fau

lt t

ree

8

Fo

rmal

isat

ion

9Mo

dél

isat

ion

Alt

aRic

ad

u t

uya

u

Info

rmat

ion

véh

icu

lée

par

un

tu

yau

:dé

pend

des

mod

es d

e dé

faill

ance

à p

ropa

ger

•fu

ites

se p

rop

agen

t d

ans

2 se

ns

•n

ivea

ude

pre

ssio

n

Co

de

Alt

aRic

ad

u t

uya

u

outp

ut_f

luid

{n

o, lo

w, y

es}

inpu

t_flu

id

inpu

t_flu

id_r

ever

se_i

nfo

outp

ut_f

luid

_rev

erse

_inf

o

trans

state_ = ok |-

leak

-> state_ := leakage;

assert

(if

state_ =

ok then

(output = input));

(if

state_ =

leak then

(if

still_fluid(input,output)

then

(input_fluid_reverse_info =

low

and

output_fluid

=low)

else(input_fluid_reverse_info = no and

output_fluid

= no));

parti

e au

tom

ate

parti

e as

serti

on

10Dif

ficu

ltés

ren

con

trée

s lo

rs d

e ce

tte

mo

dél

isat

ion

Du

co

nce

pt

de

flu

x p

hys

iqu

e au

x en

trée

s/so

rtie

s in

form

atiq

ues

Nor

mal

emen

t, da

ns le

lang

age

: Flu

x A

ltaR

ica

non

orie

ntés

•D

épen

danc

e en

tre

flux

= r

elat

ion

•V

aleu

r d’

une

entr

ée in

flue

sur

la s

ortie

et r

écip

roqu

emen

t

En

prat

ique

: or

ient

atio

n fa

cilit

e le

s te

chni

ques

d’a

naly

se b

asée

s su

r la

réé

critu

re

•P

our

mod

élis

er le

s in

fluen

ces

mut

uelle

s : d

uplic

atio

n de

s flu

x•

Bou

cles

inst

anta

nées

X(t

)= F

(X(t

), …

) à

élim

iner

Des

val

eurs

rée

lles

des

ph

ysic

ien

s à

la d

iscr

étis

atio

n e

n t

ypes

én

um

érés

Nor

mal

emen

t, da

ns le

lang

age

: tou

s le

s ty

pes

de d

onné

es s

ont m

anip

ulab

les

En

prat

ique

•Le

s ou

tils

Alta

Ric

ane

cal

cule

nt p

as a

ujou

rd’h

ui s

ur le

s ty

pes

infin

is

•C

e ni

veau

de

déta

il es

t sup

erflu

pou

r ét

udie

r la

pro

paga

tion

des

pann

es d

ans

les

phas

es a

mon

t d’é

tude

d’u

ne a

rchi

tect

ure

11Le

lan

gag

e d

e la

Lo

giq

ue

Tem

po

relle

Lin

éair

e

op

érat

eurs

bo

olé

ens

clas

siq

ues

& “

et”,

~“n

on

”, ..

. =

> d

escr

iptio

n d

’éta

ts in

stan

tan

és

op

érat

eurs

tem

po

rels

: =

> d

escr

iptio

n de

séq

uen

ces

•X

p :

Nex

tp

•F

p :

Fin

ally

p

•G

p :

Glo

bally

p

•p

U q

: p

Unt

ilq

p

Xp

pp

pp

Fpp

pp

pp

pp

pp

Gp

pp

pp

pp

pUq

q

12Fo

rmal

isat

ion

des

exi

gen

ces

qu

alit

ativ

es e

n L

TL

“La

per

te t

ota

le e

st c

ausé

e p

ar a

u m

oin

s 3

fau

tes”

Inte

rpré

tati

on

rela

tive

au

mo

dèl

e A

ltaR

ica

pert

e to

tale

inst

anta

née

du s

ystè

me

= p

erte

des

3 d

istr

ibut

ions

, ver

te, b

leue

et j

aune

system_loss

: disty.Output=no & distg.Output=no & distb.Output=no

pert

e to

tale

per

man

ente

du s

ystè

me

: G system_loss

L’e

xig

ence

du

po

int

de

vue

du

Mo

del

-ch

ecki

ng

Exp

ress

ion

LTL

de “

au p

lus

2 fa

utes

” : G atmost_2_faults

atmost_2_faults

: éva

luab

le à

l’ai

de d

’un

com

pteu

r de

faut

es

Exp

ress

ion

LTL

de l’

exig

ence

: (G atmost_2_faults) -> ~F(G system_loss)

L’e

xig

ence

du

po

int

de

vue

des

arb

res

de

déf

ailla

nce

sl’a

rbre

de

raci

ne G system_loss

a de

s co

upes

min

imal

es c

onte

nant

au

moi

ns 3

faut

es

13

Exp

loit

atio

n d

es m

od

èles

fo

rmel

s

14Sys

tem

mo

del

= 1

dyn

amic

beh

avio

ur

for

all T

LE

auto

mat

a, te

mpo

ral f

orm

ula

= m

ulti-

stat

e vi

ew

Mo

del

an

alys

is w

.r.t

. a T

LE

iden

tific

atio

n of

pat

hs th

at le

ad to

the

TLE

ex :

Pat

hs to

TL2

= [

π(init

,f3

,f2

) , π

(init

,f2

,f3

)]

Syst

em

even

ts a

re fa

ilure

f, n

orm

al a

ctio

n r

or sp

onta

neou

s cha

nge

ε

TLE2

TLE1

f3ε

f1r

f2

f2f3

f3

Init

Alt

aRic

aap

pro

ach

of

safe

ty a

sses

smen

t:

mo

del

bas

ed f

ault

tre

e g

ener

atio

n

15Bes

t ch

arac

teri

zati

on

dep

end

on

sys

tem

/TL

E

even

t are

inde

pend

antf

aults

: P

aths

abs

trac

ted

by a

boo

lean

form

ula

TLE2 = init &f3 &f2

even

ts a

re d

epen

dant

: P

ath

= s

eque

nces

= ti

me

stam

ped

form

ula

TLE2 = init@t0 &f3@t1 &f2@t2

Har

d p

oin

t :

min

imal

ch

arac

teri

zati

on

?

role

of n

egat

ion

?

path

inte

rleav

ed w

ith n

on r

elev

ant e

vent

? s

pont

aneo

us e

vent

?

Pat

h c

har

acte

riza

tio

n

16

Pro

prié

té?

(for

mul

eLT

L)

Mod

èle

M(a

utom

ate

àét

ats

finis

)

Mod

el-c

heck

erM

|= ?

?

VR

AI

FA

UX

Con

tre-

exem

ple,

trac

eS

ystè

me

Exi

genc

es

Ou

tils

co

mp

lém

enta

ires

: m

od

el-c

hec

kin

g(a

vec

SM

V)

Pri

nci

pe

de

l’év

alu

atio

n

Mis

e en

œu

vre

lang

age

d’e

ntré

e de

SM

V

•pr

oche

d’A

ltaR

ica

dat

aflo

wpo

ur la

par

tie s

ystè

me

•LT

L, C

TL

pour

la p

artie

exi

genc

e

trad

uctio

n au

tom

atiq

ue d

e A

ltaR

ica

vers

SM

V

résu

ltat

sin

stan

tané

s po

ur t

ou

tes

les

clas

ses

de

mo

dèl

es

17Les

mo

dèl

es A

ltaR

ica

réal

isés

: p

lusi

eurs

cla

sses

po

ur

un

m

ême

syst

ème

To

po

log

ie d

e l’

arch

itec

ture

vue

fonc

tionn

elle

: le

fluid

e ci

rcul

e da

ns u

n se

ns u

niqu

e

•sy

stèm

e «

linéa

ire

»vu

e ph

ysiq

ue: l

e flu

ide

circ

ule

dans

2 s

ens

•po

ssib

ilité

de

syst

ème

«b

ou

clé

»,pr

opag

e co

rrec

tem

ent l

es fu

ites

Dim

ensi

on

tem

po

relle

vue

stat

ique

: l’é

tat d

u sy

stèm

e es

t ind

épen

dant

de

l’or

dre

d’a

rriv

ée d

es é

véne

men

ts

•an

alys

e re

lativ

e à

une

conf

igur

atio

n pa

rtic

uliè

re (

ph

ase

de

vol,

acti

vati

on

des

co

mp

osa

nts

fig

ées)

vue

dyna

miq

ue: p

rise

en

co

mp

te d

u p

assé

•po

ur v

alid

er le

con

trôl

e•

pann

es e

n ca

scad

e, e

ffets

du

tem

ps...

18Les

ou

tils

Alt

aRic

ate

stés

CE

CIL

IA-O

CA

S :

la p

late

-fo

rme

Das

sau

lt d

’inté

gra

tio

n d

es o

uti

ls A

ltaR

ica

Édi

teur

, sim

ulte

urgr

aphi

que

Gén

érat

eur

d’ar

bres

de

GF

IG

énér

ateu

r de

séq

uenc

es d

e G

FI

La

bo

îte

à o

uti

ls d

e A

rbo

ost

(An

toin

e R

auzy

)G

énér

ateu

r d’

arbr

es d

e G

FI,

Gén

érat

eur

de s

éque

nces

de

GF

IO

utils

de

calc

ul s

ur le

s fo

rmul

es b

oolé

enne

s

Les

ou

tils

du

LaB

riM

odel

-che

cker

Tra

duct

eur

vers

Lus

tre

Au

tres ON

ER

A, I

RS

T :

trad

ucte

urs

vers

SM

VIR

ST

, PR

OV

ER

: au

tres

mod

el-c

heck

er, g

énér

ateu

rs d

’arb

re, d

e sé

quen

ces

19Rés

ult

ats

ob

ten

us

(pré

sen

tati

on

FA

C03

)

Prop

riét

és/M

étho

des

AdD

GdS

M-C

.E

xpre

ssiv

ité

EN

Slo

giqu

e du

pas

sélo

giqu

e du

pas

séL

TL

+ c

aptu

re c

hem

ins

ordr

e de

s ev

tsno

nou

iou

i

état

s st

able

sou

ino

nou

i

résu

ltat

sto

tali

té<

ord

re l

1 sé

quen

ce d

'ord

re l

Tem

ps d

e ca

lcul

< 1

sor

dre

2: <

30s

ordr

e 2:

<1s

20

Co

ncl

usi

on

21La

mo

dél

isat

ion

en

Alt

aRic

aL

e la

ng

age

Alt

aRic

a+

des

con

cept

s si

mp

les,

ass

imila

bles

rap

idem

ent

+ a

dap

tés

aux

mod

èles

de

type

SdF

? M

émor

isat

ion

du p

assé

pou

r dé

crire

des

con

trôl

eurs

lour

des

+ u

ne s

éman

tiq

ue

form

elle

pour

app

lique

r di

ffére

ntes

tech

niqu

es

22La

rech

erch

e d

e sé

qu

ence

s

Mét

ho

de

actu

elle

d’é

valu

atio

n d

’exi

gen

ces

qu

alit

ativ

e et

qu

anti

tati

ve :

Con

stru

ctio

n m

anue

lle d

’arb

res

Ap

pro

che

Alt

aric

a:

Gén

érat

ion

auto

mat

ique

d’a

rbre

s

Gén

érat

ion

de s

éque

nces

Mod

el-c

heck

ing

23Pro

blè

mes

ren

con

trés

lors

des

an

alys

es

•A

rbre

s d

e d

éfai

llan

ces

pas

to

ujo

urs

per

tin

ents

–Im

poss

ibili

téde

qua

lifie

r co

rrec

tem

ent p

our

les

cas

conc

rets

l’EN

S

–A

bstr

actio

n d’

un c

hem

in p

ar u

ne fo

rmul

e bo

olée

nne

pas

touj

ours

acc

epta

ble

sur

les

cas

conc

rets

•G

énér

ateu

r d

e sé

qu

ence

s p

ren

d e

n c

om

pte

l’o

rdre

d’a

rriv

ée d

es

évén

emen

ts m

ais

:

–P

robl

ème

des

état

s te

mpo

raire

s

–D

éfin

ition

de

la n

otio

n de

séq

uenc

e m

inim

ale

•M

od

el-c

hec

kin

glè

ve t

ou

tes

ces

dif

ficu

ltés

mai

s :

–N

e gé

nére

pas

tout

es le

s sé

quen

ces.

Acc

epta

ble

pour

le q

ualit

atif,

àét

endr

e po

ur le

qu

antit

atif

?