Model Engineering in a Modular PSA
Ingénierie des modèles dans une EPS modulaire
Résumé
For the purpose of PSA (Probabilistic Safety Analysis) for complex industrial systems, often PSA models in the form of fault and event trees are developed to model the risk of unwanted situations (hazards). While the recent decades, PSA models have gained high acceptance and have been developed massively. This led to an increase in model sizes and complexity. Today, PSA models are often difficult to understand and maintain.
This manuscript presents the concept of a modular PSA. A modular PSA tries to cope with the increased complexity by the techniques of modularization and instantiation. Modularization targets to treat a model by smaller pieces (the ``modules'') to regain control over models. Instantiation aims to configure a generic model to different contexts. Both try to reduce model complexity.
A modular PSA enables to apply new functionality for model management. Current PSA model management is often characterized to be limited or inefficient. This manuscript shows new methods to manage the evolution (versions) and deviations (variants) of PSA models in a modular PSA.
The concepts of version and variant management are presented in this thesis. In this context, a method to compare and fusion PSA models is
precised. Model comparison provides important feedback to model engineers and model fusion targets to combine the work from different model engineers (concurrent model engineering).
Apart from model management, methods to understand the content of PSA models are presented. The methods focus on highlighting the dependencies between modules rather than their contents. Dependencies are automatically derived from a model structure. They express relations between model objects (for example a fault tree may have dependencies to basic events). The visualization of those dependencies (for example in form of a model cartography) can constitute a crucial aid to model engineers for understanding complex interrelations in PSA models.
Within the scope of this thesis, a software named ``Andromeda'' has been developed at EDF R&D to test and evaluate the concepts around a modular PSA. Andromeda is based on a modular and extensible architecture that can be customized to specific needs of customers. Apart from research interest, it has recently gained industrial interest. Andromeda has potential to augment existing PSA tools by specific functionality they lack and to promote common modeling standards and techniques within the international PSA community.
Dans le cadre de l’EPS (Étude Probabiliste de Sûreté) pour des systèmes industriels complexes, souvent les modèles EPS sont développés sous la forme d’arbres de défaillances et d‘événements pour modéliser les risques des situations non attendues (hasard). Au cours des dernières décennies, les modèles EPS ont été de plus en plus acceptés et développés. Cela a conduit à un accroissement de la taille des modèles et de leur complexité.
Aujourd'hui, les modèles EPS sont souvent difficiles à comprendre et maintenir.
Ce manuscrit présente le concept de l’EPS modulaire. Une EPS cherche à faire face à la complexité croissante par les techniques de modularisation et d’instanciation. La modularisation vise à traiter les modèles en petits morceaux (les “modules”) pour mieux comprendre ces modèles. L’instanciation a pour but de configurer un modèle générique à des contextes différents.
Une EPS modulaire permet d'appliquer des nouvelles fonctionnalités pour gérer les modèles. La gestion actuelle des modèles EPS a souvent ses limites. Cette thèse montre de nouvelles méthodes pour gérer les évolutions (versions) et les variations (variantes) des modèles EPS dans une EPS modulaire. Les concepts de versions et de variantes sont présentées dans cette étude. Une méthode de comparaison et fusion des modèles EPS est précisée. La comparaison des modèles apporte des informations intéressantes aux ingénieurs de modèles et la fusion des modèles permet de combiner leurs différents travaux.
Des méthodes pour comprendre le contenu des modèles EPS sont également introduites. Ces dernières mettent l’accent sur les dépendances entre les modules plutôt que sur leur contenu. Les dépendances viennent automatiquement d’une structure de modèle. Elles expriment les relations entre les objets de modèle (par exemple un arbre de défaillances peut créer des dépendances vers des événements de base). Les possibilités de visualiser ces dépendances (par exemple sous la forme d’une cartographie de modèles) peuvent être une aide précieuse pour les ingénieurs de modèle afin d’analyser les corrélations complexes dans les modèles EPS.
Dans le cadre de cette thèse, un logiciel nommé “Andromeda” a été développé au sein du département Recherche et Développement d’EDF pour tester et évaluer les concepts autour d’une EPS modulaire. Andromeda se base sur une architecture modulaire et extensible qui peut être adaptée aux besoins spécifiques des utilisateurs. En plus de l’intérêt de la recherche, Andromeda a gagné récemment celui de l’industrie. Il a le potentiel de compléter les outils EPS actuels par des fonctionnalités spécifiques et de faire appliquer à la communauté internationale EPS des techniques et normes de modélisation communes.
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