Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
Cet article a pour but de modéliser la propagation de pannes dans une antenne active par la méthodologie MBSA (model-based safety assessment). Elle sera déterminée au moyen de deux outils : MissRdP, outil standard de la sûreté de fonctionnement chez Thales Alenia Space qui se base sur les réseaux de Petri, et AltaRica 3.0, langage dédié à l’analyse sûreté et adapté à la propagation de défaillances dans un système complexe. Cet article permet ainsi de mettre en avant la puissance, mais surtout la souplesse de ces outils, notamment pour une modification rapide et efficace d’architecture, en comparaison des outils plus classiques tels que les diagrammes de fiabilité ou les chaînes de Markov.
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This article aims at assessing the failure propagations in an active antenna thanks to the MBSA methods (Model-Based Safety Assessment). It will be determined using two tools: MissRdP, standard tool for the Safety engineer at Thales Alenia Space, based on Petri nets, and AltaRica 3.0, language dedicated to safety analysis and suited for failure propagation in a complex system. This study provides a demonstration for the power but mainly the flexibility of such tools, especially for a quick and efficient modification of the architecture, in comparison with more classic tools such as reliability block diagram or Markov chains.
Auteur(s)
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Marion JUAN : Thales Alenia Space, Toulouse, France - Élève ingénieur ISAE-SUPAERO, Toulouse, France
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David MAILLAND : Thales Alenia Space, Toulouse, France
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Nicolas FIFIS : Thales Alenia Space, Toulouse, France
-
Guy GREGORIS : Thales Alenia Space, Toulouse, France
INTRODUCTION
Dans le domaine spatial, la fiabilité désigne l’aptitude d’un satellite à accomplir une fonction, typiquement sa mission sur un intervalle de temps donné. Il s’agit d’une grandeur spécifique à la sûreté de fonctionnement, et particulièrement pour les satellites qui sont des systèmes non réparables, tels que les satellites de télécommunication par exemple, pour lesquels il n’existe pas de seconde chance.
L’expérience montre que les pertes de mission sont toujours plus coûteuses que l’investissement dans l’assurance qualité et la fiabilité, d’autant plus pour les satellites de télécommunication qui sont très onéreux.
Lors de la phase de conception d’un projet, les ingénieurs en sûreté de fonctionnement doivent évaluer la fiabilité des différentes architectures envisagées et apporter leur point de vue lors des discussions entre les différentes parties en vue d’atteindre un compromis. En effet, la fiabilité est un critère important considéré par l’ingénierie et peut permettre de discriminer une conception par rapport à une autre.
Les systèmes étudiés étant de plus en plus complexes, Thales Alenia Space, acteur de l’industrie satellite, adapte ses outils et ses méthodes afin de répondre aux défis qui lui sont proposés. Ainsi, l’émergence du MBSA (model-based safety assessment) se présente comme une technique prometteuse pour la sûreté de fonctionnement. Elle consiste à représenter un système par un modèle de haut niveau afin d’en étudier la propagation des défaillances, puis d’en estimer la fiabilité par des simulations informatiques. Son avantage notable réside dans sa souplesse, qui permet des changements d’architecture rapides, replaçant ainsi l’ingénieur en sûreté de fonctionnement au cœur des discussions d’architecture.
Dans cet article, c’est avant tout la flexibilité des outils MBSA qui est étudiée, c’est-à-dire leur capacité à modéliser rapidement plusieurs architectures similaires, cette flexibilité étant notamment comparée à la modélisation par réseaux de Petri, à l’origine des concepts développés par le MBSA.
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MOTS-CLÉS
KEYWORDS
Modelling | Failure | AltaRica | MissRdP
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Présentation
Présentation des outils de modélisation1. Architecture considérée
Cette étude analyse l’architecture d’une antenne active typique. Ces antennes offrent de plus amples possibilités que des antennes classiques, puisque les éléments rayonnants qui la composent forment des faisceaux modulables. En effet, chaque élément rayonnant est doté d’une amplitude et d’une phase propre, la superposition créant ainsi un signal spécifique.
L’architecture globale de l’antenne est donnée dans la figure 1. Les antennes réceptrice (Rx) et émettrice (Tx) sont représentées, mais le principe étant le même pour chacune, la seule différence entre les deux chaînes résidant dans le taux de défaillance des équipements et le nombre d’éléments rayonnants, la plupart des représentations et résultats se limiteront à l’antenne Rx seulement.
L’architecture d’une antenne active consiste en une fonction réception, suivie d’une fonction numérique permettant de traiter le signal RF, préalablement converti en signal numérique. Le signal est ensuite reconverti pour être retransmis au travers d’une fonction émission. Les éléments rayonnants, au bout de cette chaîne, constituent un réseau d’antennes dont les propriétés permettent une grande flexibilité.
Les éléments rayonnants (ER), chacun relié à une chaîne RF, peuvent être regroupés par groupe de deux, quatre ou plus ; cet ensemble est appelé un « assemblage ». Chaque assemblage est alimenté électriquement par un « module DC/DC », et commandé par un « module TM/TC ». Ces chaînes de réception/transmission sont reliées à une carte numérique centrale, assurant le traitement du signal RF.
-
Le système étudié est une antenne active composée d’éléments rayonnants assurant transmission et réception de signaux.
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Chaque élément rayonnant est connecté à une chaîne RF, elle-même reliée à un module d’alimentation et de commande, ainsi qu’à une carte centrale, composée d’un ASIC et d’une partie commune.
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Architecture considérée
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - SIGNORET (J.-P.) - Dependability & safety modeling and calculation: Petri nets. 2nd IFAC workshop on dependable control of discrete systems. - Bari, Italie (10 au 12 juin 2009).
-
(2) - BEN SAOUD (S.) - Les réseaux de Petri - (2015).
-
(3) - PROSVIRNOVA (T.) - AltaRica 3.0: a model-based approach for safety analyses. - Computational engineering, finance, and science [cs.CE]. École polytechnique (2014).
-
(4) - RAUZY (A.), HASKINS (C.) - Foundations for model-based systems engineering. - Department of mechanical and industrial engineering. NTNU (2018).
-
(5) - BATTEUX (M.), PROSVIRNOVA (T.), RAUZY (A.), YANG (L.) - Reliability assessment of phased mission systems with AltaRica 3.0. - 3rd International conference on system reliability and safety (ICSRS 2018), Barcelone, Espagne (novembre 2018).
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...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
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Reliability stress screening – Part 1 : Repairable assemblies manufactured in lots - IEC 61163-1:2006 - Juin 2006
-
Rev.1 – Dependability - ECSS-Q-ST-30C - Février 2017
-
Glossary of terms - ECSS-S-ST-00-01C - Octobre 2012
-
Programmable controllers – Part 6 : Functional safety - IEC 61131-6 - Octobre 2012
-
Functional safety of electrical/electronic/programmable electronic safety-related systems – Part 1 : General requirements - IEC 61508 - Avril 2010
ANNEXES
Logiciel MissRdP version 6.1 (1992 - 2000) - IXI
Logiciel OpenAltaRica (2015 – 2020) – SystemX
HAUT DE PAGE
LEGRAND (F.) – Principe des méthodes de Monte Carlo https://www.f-legrand.fr/scidoc/docimg/numerique/montecarlo/principe/principe.html
HAUT DE PAGE3.1 Acteurs industriels (liste non exhaustive)
Thales Alenia Space https://www.thalesgroup.com/fr/espace
HAUT DE PAGE3.2 Laboratoires – Bureaux d’études – Écoles – Centres de recherche (liste non exhaustive)
ISAE-SUPAERO (Institut supérieur de l’aéronautique et de l’espace)...
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