AltaRica 3.0: a Model-Based approach for Safety Analyses - Archive ouverte HAL Access content directly
Theses Year : 2014

AltaRica 3.0: a Model-Based approach for Safety Analyses

AltaRica 3.0 : une appoche orientée modèles pour la Sûreté de Fonctionnement

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Abstract

The Model-Based approach for safety and reliability analysis is gradually wining the trust of engineers but is still an active domain of research. Safety engineers master "traditional'' risk modeling formalisms, such as Fault Trees and Event Trees. Efficient algorithms and tools are available. However, despite of their qualities, these formalisms share a major drawback: models are far from the specifications of the systems under study. As a consequence, models are hard to design and to maintain throughout the life cycle of systems. A small change in the specifications may require a complete revisiting of the safety models, which is both resource consuming and error prone. The high level modeling language AltaRica Data-Flow has been created to tackle this problem. AltaRica Data-Flow models are made of hierarchies of reusable components. Graphical representations are associated with components, making models visually very close to Process and Instrumentation Diagrams. AltaRica Data-Flow is at the core of several Integrated Modeling and Simulation Environments used in industry. AltaRica 3.0 is an entirely new version of the language. It improves AltaRica Data-Flow into two directions: its semantics is based on the new underlying mathematical model, Guarded Transition Systems (GTS), which makes it possible to handle systems with instant loops and to define acausal components, i.e. components for which the input and output flows are decided at run time; it provides new constructs to structure models, coming from prototype-oriented modeling languages. The thesis includes a formal part describing in detail the new structural constructs and the semantics of the language, an algorithmic part explaining the compilation of AltaRica 3.0 models into Fault Trees and an implementation of the algorithms in a prototype.
La sûreté de fonctionnement des systèmes est un domaine en plein essor. Les ingénieurs fiabilistes ont mis au point diverses méthodes d’analyse du risque qui sont aujourd’hui bien maîtrisées: les Arbres de Défaillance ou les Arbres d’Evénements. Des algorithmes efficaces et des outils performants sont disponibles pour évaluer les modèles. Ces formalismes ont cependant comme inconvénient majeur d’être éloignés des descriptions fonctionnelles des systèmes. Il en résulte un décalage, toujours dangereux, entre les spécifications techniques du système étudié et les modèles utilisés par les fiabilistes. Maintenir ces derniers tout au long du cycle de vie des produits est donc une tâche difficile, coûteuse et susceptible de comporter des erreurs. Le langage AltaRica Data-Flow a été créé pour pallier ce problème. AltaRica Data-Flow est un langage de modélisation de haut niveau permettant de décrire des composants sous forme d’automates d’états finis, de créer des bibliothèques de modèles de composants et d’assembler ces modèles en des hiérarchies. Le langage AltaRica Data-Flow a été choisi comme langage support de plusieurs ateliers logiciels utilisés dans l’industrie. La thèse porte sur la nouvelle version du langage AltaRica 3.0. Elle améliore AltaRica Data-Flow selon deux axes: son modèle d'exécution est basé sur les Systèmes de Transitions Gardées, ce qui permet de modéliser les systèmes bouclés et les composants avec les flux bidirectionnels; nouvelles constructions pour structurer les modèles, qui proviennent des langages orientés prototype, sont introduits. La thèse comporte une partie formelle décrivant les nouvelles constructions structurelles et précisant la sémantique du langage, une partie algorithmique expliquant la compilation des modèles AltaRica 3.0 vers les arbres de défaillance et la mise en œuvre des algorithmes dans un prototype.
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Dates and versions

tel-01119730 , version 1 (23-02-2015)
tel-01119730 , version 2 (10-03-2015)

Identifiers

  • HAL Id : tel-01119730 , version 2

Cite

Tatiana Prosvirnova. AltaRica 3.0: a Model-Based approach for Safety Analyses. Computational Engineering, Finance, and Science [cs.CE]. Ecole Polytechnique, 2014. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01119730v2⟩
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