Une technique hiérarchique pour la modélisation et l'évaluation des systèmes de sécurité fonctionnelle

A Hierarchical Modelling and Evaluation Technique for Safety Critical Systems

• Auteur / Autrice : Michael Pock
• Direction : Jean-François Aubry, Arndt Bode
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Automatique, Traitement du Signal et des Images, Génie informatique
• Date : Soutenance le 30/03/2012
• Etablissement(s) : Université de Lorraine en cotutelle avec Technische Universität (Munich, Allemagne)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale IAEM Lorraine - Informatique, Automatique, Électronique - Électrotechnique, Mathématiques de Lorraine
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de recherche en automatique (Nancy)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Hans-Joachim Bungartz, Frédéric Kratz
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Antoine Rauzy, Markus Siegle

Mots clés

Mots clés contrôlés

Graphes de fluence

Optimisation hiérarchique

Modèles mathématiques

Sécurité des systèmes

Fiabilité

Mots clés libres

Binary Decision Diagrams

Systèmes de sécurité fonctionnelle

Modélisation des systèmes

Modèles hiérarchiques

Binary Decision Diagrams

Safety Critical Systems

System Modelling

Hierarchical Models

Résumé

Cette thèse présente une nouvelle approche pour la modélisation des systèmes de sécurité fonctionnelle qui prend en compte plusieurs modes de défaillance pour les composants et le système global. Les diagrammes de flux d'information (IFDs) ont été initialement développé dans un thèse précédent. Dans ce travail, l'évaluation si l'approche flux d'information être rendue plus efficace par utiliser les diagrammes de décision binaires (BDD).Cette thèse sera d'expliquer pourquoi ce modèle est nécessaire et pratique, suivie d'une explication détaillée des IFDs. Cela inclut sa structure hiérarchique et comment ce modèle peut être appliqué.La prochaine étape est la formalisation du modèle IFD original pour permettre l'utilisation des techniques d'évaluation plus efficaces. Il sera expliqué pourquoi ces étapes de formalisation ont été prises et les avantages de leur utilisation.Ensuite une explication détaillée des algorithmes développés est présenté. Ces algorithmes sont basés sur une combinaison de différentes techniques de BDD. Zero Suppressed BDDs (ZBDDs) sont combinées avec des Boolean Expression Diagrams (BEDs). En outre, la structure des IFD est utilisé pour construire un BDD global sur plusieurs petits BDDs. Cela augmente l'efficacité du processus d'évaluation.Les techniques présentées sont évaluées par l'analyse de plusieurs cas d'utilisation qui sont expliqués dans ce travail

This thesis presents a novel approach for modelling safety critical systems which takes into account several failure modes both for components and the global system. The so called Information Flow Diagrams (IFDs) were originally developed in a previous PhD-thesis. In this work, the evaluation if the IFD-approach should be made more efficient by using Binary Decision Diagrams (BDDs).This thesis will explain why such a model is necessary and practical, followed by a detailed explanation of the IFD-model. This includes its hierarchical structure and how this model can be applied. The next step is to formalise the original IFD-model in order to enable more efficient evaluation techniques. It will be explained why these formalisation steps were taken and what was gained by using them. Afterwards a detailed explanation of the developed algorithms is presented. These algorithms are based on a combination of different BDD-techniques. Zero Suppressed BDDs (ZBDDs) are combined with Boolean Expression Diagrams (BEDs). Furthermore, the structure of the IFDs is used in order to construct a large BDD out of several smaller BDDs. This increases the efficiency of the evaluation process.The presented techniques are evaluated by analysing several use cases which are explained in this work