Synthèse de règles de sécurité pour des systèmes autonomes critiques

Synthesis of safety rules for critical autonomous systems

• Auteur / Autrice : Mathilde Machin
• Direction : Hélène Waeselynck, Jérémie Guiochet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 12/11/2015
• Etablissement(s) : Toulouse 3
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Systèmes (Toulouse ; 1999-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes [Toulouse]
• Jury : Président / Présidente : Cyril Briand
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Hélène Waeselynck, Jérémie Guiochet, Charles Pecheur, Jean-Marc Thiriet, Eric Rutten, Antoine Rollet
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Charles Pecheur, Jean-Marc Thiriet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Tolérance aux fautes (ingénierie)

Interaction homme-robot

Systèmes informatiques -- Mesures de sûreté

Mots clés libres

Moniteur de sécurité

Règles de sécurité

Systèmes autonomes

Synthèse

Vérification

Tolérance aux fautes

Safety monitor

Safety rules

Autonomous system

Fault tolerance

Verification

Synthesis

Résumé

Les systèmes autonomes, notamment ceux opérant à proximité d'êtres humains, soulèvent des problèmes de sécurité-innocuité puisqu'ils peuvent causer des blessures. La complexité de la commande de ces systèmes, ainsi que leurs interactions avec un environnement peu structuré, rendent difficile l'élimination complète des fautes. Nous adoptons donc une démarche de tolérance aux fautes en considérant un moniteur de sécurité séparé de la commande principale et qui dispose de ses propres moyens d'observation et d'intervention. Le comportement de ce moniteur est régi par des règles qui doivent assurer la sécurité du système tout en lui permettant de remplir ses fonctions. Nous proposons une méthode systématique pour obtenir ces règles de sécurité. Les dangers, déterminés par une analyse de risque, sont modélisés formellement puis un algorithme synthétise des règles sûres et permissives, s'il en existe. Nous avons outillé cette méthode pour les étapes de modélisation et de synthèse en nous appuyant sur l'outil de vérification de modèle NuSMV. L'étude d'un cas industriel illustre l'application de la méthode et des outils sur un robot manufacturier dans un environnement humain.

Autonomous systems operating in the vicinity of humans are critical in that they potentially harm humans. In these systems, fault removal is not sufficient given the command complexity and their interactions with an unstructured environment. By a fault tolerance approach, we consider a safety monitor separated from the main command and able to observe and intervene on the system. The monitor behavior is specified by safety rules that must both ensure safety and permit the system to carry out its tasks in absence of hazard. We propose a systematic method to obtain these safety rules. The hazards, determined by a risk analysis, are formally modeled, then an algorithm synthesizes safe and permissive rules, if any exists. The method is tooled both for modeling and synthesis by use of the model-checker NuSMV. Method and tools are applied to the industrial use case of a robotic co-worker.