Automatismes et Simulation pour la Sûreté/Sécurité des Systèmes Industriels

1. Recherche - Ingénierie - Formation SÉCURITÉ - SICHERHEIT - SAFETY - SICUREZZA Automatismes et Simulation pour la Sûreté/Sécurité des Systèmes Industriels RENCONTRE SIEMENS - A&M/ENSTA ParisTech Prise de contacts - Recherche de synergies 8 janvier 2010 - Rencontre de Saint-Denis - Intervenants : Olaf MALASSÉ, Bruno MONSUEZ

2. Laboratoire commun Arts et Métiers/ENSTA ParisTech Présentation page 2/12 une présence sur le pôle d’excellence universitaire de Saclay et le pays des 3 frontières à Metz (France/Allemagne/Luxembourg/Belgique) 04:28

3. Une équipe : deux centres ENSTA Paristech (UEI) A&M Centre de Metz (A3SI) • Conception de systèmes sûrs • Sûreté des systèmes matériels & logiciels • Conception de systèmes embarqués • Ingénierie Système • Sûreté de Fonctionnement • Fiabilité, Maintenabilité, Disponibilité, Sécurité (Safety) • modèles et méthodes pour l’évaluation de la sûreté de fonctionnement (IEC 61508)

4. Une équipe : deux centres ENSTA Paristech (UEI) A&M Centre de Metz (A3SI) • 9 (3) Enseignant-Chercheurs • 2 (1) Ingénieur de Recherche • 30 (10) doctorants • 1 Enseignant-Chercheur • 1 Ingénieur de Recherche • 3 Doctorants

5. La Sûreté de Fonctionnement • Norme IEC61508,Functionalsafety of electrical/electronic/programmable electronicsafety-relatedsystems • Normes IEC62061, ISO13849 (Directive machine 2006/42/CE) Sécurité des machines - Parties des systèmes de commande relatives à la sécurité • Norme IEC61511 (Directive processs 96/82/CE - SEVESO 2) Sécurité fonctionnelle - Systèmes instrumentés de sécurité pour le secteur des industries de transformation • Norme IEC 61513 Centrales nucléaires - Instrumentation et contrôle commande des systèmes importants pour la sûreté • Normes EN50126/IEC62278, EN50128, EN50129 Applications ferroviaires - (1)Spécification et démonstration de la fiabilité, disponibilité, maintenabilité et sécurité , (2) Systèmes de signalisation, de télécommunication et de traitement (3) Systèmes électroniques de sécurité pour la signalisation • Norme ISO26262 Véhicules routiers - Sécurité fonctionnelle • Norme DO-178B Software considerations in airborne systems and equipment certification • Norme IEC60601 Appareils électromédicaux

6. L’analyse statique • Les modèles • Analyse exhaustive • Modèles conjoints incluant matériel & logiciel • Analyse des systèmes à événements discrets • Analyse probabilistique • Les propriétés • Absence d’exception • Conformité aux spécifications • Les techniques • Model-Checking • Theorem Proving • Interprétation abstraite • Inférence de types

7. L’exécution symbolique & la simulation • Evaluation des performances • Statiquement (analyse symbolique) • Conjointement (simulation du matériel & logiciel) • Evaluation de la robustesse • Détermination des défaillances critiques • Reconfigurabilité

9. Les moyens techniques Matériels • composants de SIS pour les industries manufacturière et du processus, outils de développement, • systèmes de commande à sécurité intégrée : S7-300, S7-400 F et F/H, Entrées/Sorties déportées • réseaux de terrain de sécurité : ProfiSafe, AsiSafe… • barrières immatérielles, scrutateurs scanners • Plateforme & outils de développement sur FPGA (Cadence, Synopsis, …) • Plateforme SDR Ateliers logiciels • Systèmes Temps réel • Programmation (Java, C, C++…), interface Matlab/VxWorks • Métiers (Step7, WinCC, PCS7…) • Simulation des systèmes stochastiques dynamique : Matlab/Simulink/Stateflow, Scilab/Scicos • Analyse/Évaluation FMDS : OpenSesame, Design CPN, Möbius, GRIF/Aralia, OCAS… • SPIN, CAPSA, PRISM…

10. Projets de recherche scientifique Assurer un progrès maîtrisé digne de confiance page 10/12 suppression des verrous scientifiques et technologiques, anticipation des problématiques 04:28

11. Les actions en cours • ANR Flip (Formal Look at IP) – CEA, ST • Débogueur abstrait pour l’analyse de SystemC • ANR APE (Application Parallèle pour l’embarqué) – CEA, LIP6, ST, INRIA • Détermination des pire temps d’exécution pour des plateformes embarqués • SAGEM (Fadec A400M) • Détermination des pires temps d’exécution (temps-réel dur) • Knowledge Inside (Analyse Système V2V) • Modélisation, Conception Système et analyse des performances d’un système de collision avoidance V2V

12. Les actions en cours • Projet EMIL – (CFC) • Diminuer les besoins énergétiques externe des CFC (de la Corse) (ENR, Hybride, optimisation disponibilité)

13. Les actions en cours de montage • ANR Aprodese (Contrôle-commande de centrales de production d’électricité) – EDF, DA, Siemens, ENS, ENSEM • Étude de la prise en compte simultanée des fautes systématiques et probabilistes • FUI 10 CICAVE (Modèle de conception d’actionneurs) – Goodrich, Arion, Airbus • Modèle d’architecture correct par construction • Prise en compte de l’aspect certification dès la conception du modèle. • STREP Momento (Fiabilité et sûreté des plateformes multiprocesseurs embarqués)

14. Les actions en cours de montage

15. Les partenariats privilégiés • Académique • CEA (LIST & LETI) • Ecole Polytechnique • ENSEM • Telecom ParisTech • TU München • Boston University • Industriel • SAGEM • ST • Knowledge Inside • Airbus • SNCF • RATP • ClearSy • EDF • Renault

16. Construire de nouveaux systèmes fiables Comprendre, maîtriser et sécuriser page 16/12 forger les expertises 04:28

17. Les thématiques à développer • Outils de vérification/validation pour les plateformes complètes utilisant les méthodes formelles • Pas de séparation matériel/logiciel (analyse & validation du système complet • Outils de preuve automatique/semi-automatique Détection des erreurs potentielles. • Outils de mise au point formel Possibilité de poser des questions de la forme, supposons que tel événement se produise, quel est l’ensemble des chemins conduisant à cet événement ?

18. Les thématiques à développer • Plateforme de virtualisation pour le ferroviaire • Prise en compte de la sûreté de fonctionnement au niveau de la plateforme de virtualisation • Utiliser le hardware pour augmenter la sûreté/fiabilité Placement des tâches sur les processeurs, spécification & respect des propriétés non fonctionnelles, redondance. • Faciliter la tolérance aux pannes Estimer les scénarii de défaillance, proposer des reconfiguration pour la plateforme

19. Les thématiques à développer

20. Quelques bacs à sable possible • Liaison bord/sol • Modélisation & validation de la liaison • Analyse des communications, adjonction d’un protocole de sécurité, estimation • Virtualisation/architecture composant • Implanter une plateforme pour un sous-ensemble, estimer les performances (tableau de bord par exemple) • Système de commande • Vérification des codes embarqués • Vérification des commandes par rapport aux spécifications • Extraction des scénarii « dangereux ».

21. Formation Diffusion de la connaissance et des technologies page 21/12 faire connaître des technologies et des produits, échanger 04:28

22. Participation à l’effort de formation • Renforcer la formation à la sécurité/fiabilité des systèmes • Par des ateliers • Par une place accrue dans l’enseignement des écoles • Par des MS portés par des industriels • Renforcer la formation aux systèmes ferroviaires • Système = Véhicule + Infrastructure (Peu de formation complète) • Par une place accrue dans l’enseignement des écoles • Par des MS portés par des industriels orientés vers le véhicule et son système.

23. PROXY-TP Cibles possibles Enseignement Secondaire et Supérieur, Entreprises, AFPA, CCI… Belgique francophone et germanophone, Lands de Rhénanie-Palatinat, Sarre, Régions Lorraine, Alsace… Domaines d’applications Sécurité intégrée, mécatronique, chaînes d’entraînement électrique/hybride, énergies renouvelables, GTC, PCC, maintenance de systèmes (sol, bordTramway, blindés, systèmes d’armes)… Soutiens à demander Europe, Grande Région, Ministères, Régions Lorraine, Alsace, Lands frontaliers, CG 57, 67, ISEETECH… Quadropole, Communes/Communautés de communes Entreprises…

24. MS Système Ferroviaire Un domaine d’application fortement typé Systèmes de signalisation, transports urbains, systèmes train, systèmes de production d’énergie/traction, conception et maintenance de systèmes ferroviaires… avec de nombreux intervenants industriels Une formation en partenariat fort avec les entreprises Intégration des formations pour une optimisation des équipements Un cursus définis en collaboration étroite avec les entreprises partenaires Mixte franco-allemande, ou en parallèle : française, allemande, anglaise Un profil fortement appliqué Des petits flux d’élèves pour une formation très pratique et de haute qualité Une sélection sévère et de fortes exigences de travail Imbrication des niveaux pour un apprentissage du travailler ensemble Ouvrier, technicien, ingénieur

26. Merci pour votre attention Un ensemble de collaborations et de partenariats D’universités et d’entreprises Contacts: Olaf Malassé Bruno Monsuez ENSAM METZENSTA ParisTech tél. 03.87.37.54.49 tél. 01.45.52.40.94 olaf.malasse@ensam.eu bruno.monsuez@ensta.fr des collaborations locales et internationales, une forte volonté d’implication franco-allemande 04:28

27. PROXI-TP Centre de ressources européen en salles mobiles de Travaux Pratiques PROJET F1 Pool européen inter-établissements de compétences et ressources pour travaux pratiques (Association, Fondation, Académie, Ecoles, Pool d’Ecoles, GIS…) et d’un pool de formateurs Cibles possibles Enseignement Secondaire et Supérieur, Entreprises, AFPA, CCI… Belgique francophone et germanophone, Lands de Rhénanie-Palatinat, Sarre, Régions Lorraine, Alsace… Domaines d’applications Sécurité intégrée, mécatronique, chaînes d’entraînement électrique/hybride, énergies renouvelables, GTC, PCC, maintenance de systèmes (sol, bordTramway, blindés, systèmes d’armes)… Soutiens à demander Europe, Grande Région, Ministères, Régions Lorraine, Alsace, Lands frontaliers, CG 57, 67, ISEETECH… Quadropole, Communes/Communautés de communes Entreprises… un rayonnement européen pour une diffusion et un amortissement optimal 04:28

28. Moyens Prévention des fautes Tolérance aux fautes (détection/masquage/recouvrement) Elimination des fautes (vérification/maintenance) Prévision des fautes (évaluation) Attributs Disponibilité Fiabilité Sécurité-innocuité Confidentialité Intégrité Maintenabilité Caractérisée par Entraves Fautes Erreurs Défaillances Sûreté de fonctionnement des systèmes informatisés Fiabilité – Maintenabilité – Disponibilité - Sécurité Omniprésence – Transparence - Dépendance Les composantes de la sécurité fonctionnelle 1- Conformité aux exigences de sécurité Nécessité de déterminer un intervalle de test et de maintenance périodique Problématiques globales Intégration, Complication, Complexité, Présence d’erreurs résiduelles, Apparition d’erreurs aléatoires, Niveaux de granularité et de connaissances hétérogènes… Systèmes reconfigurables, Diversification des missions… Liens entre exigences FMDS et performances économiques des systèmes Structure des modèles, Explosion combinatoire du nombre d’état des modèles… Évaluation pour la validation  vérification des problèmes récurrents, une complexité et une importance croissante 04:28

29. A3SI - Centre de compétences et Plateformes en Sécurité fonctionnelle Partenariat Arts et Métiers ParisTech, Institut de Sûreté Industrielle, entreprises SÉCURITÉ – SICHERHEIT – SAFETY – SICUREZZA Automatismes et Simulation pour la Sûreté/Sécurité des Systèmes Industriels Missions et usage centre de compétences et plateformes pour la conception, l’évaluation et l’exploitation des systèmes industriels automatisés contraints par des impératifs de sûreté et sécurité  Fiabilité, Maintenabilité, Disponibilité, Sécurité (Safety) expertise sur les modèles et méthodes pour l’évaluation de la sûreté de fonctionnement des Systèmes Instrumentés de Sécurité (SIS) au sens de la norme IEC 61508 et de ses déclinaisons métiers Le centre dispose d’une plateforme dédiée aux applications à sécurité intégrée. Actions Recherche et Formation par la recherche, Conseils et expertises, Formation continue (sur catalogue ou à la demande) et Formation initiale, Séminaires techniques et scientifiques, Vulgarisation, Tests d’intégration, Ingénierie de projet… recherche de développement d’une dynamique partenariale industrielle et franco-allemande 04:28

30. Plateformes d’ingénierie et de recherche Comprendre et maîtriser page 30/12 forger les expertises 04:28

31. Sécurité fonctionnelle Une problématique partagée Norme IEC61508,norme générique utilisée comme référentiel par tous les grands secteurs industriels Functional safety of electrical/electronic/programmable electronic safety-related systems Normes IEC62061, ISO13849 (Directive machine 2006/42/CE) Sécurité des machines - Parties des systèmes de commande relatives à la sécurité Norme IEC61511 (Directive processs 96/82/CE - SEVESO 2) Sécurité fonctionnelle - Systèmes instrumentés de sécurité pour le secteur des industries de transformation Norme IEC 61513 Centrales nucléaires - Instrumentation et contrôle commande des systèmes importants pour la sûreté Normes EN50126/IEC62278, EN50128, EN50129 Applications ferroviaires - Spécification et démonstration de la fiabilité, disponibilité, maintenabilité et sécurité Applications ferroviaires - Systèmes de signalisation, de télécommunication et de traitement Applications ferroviaires - Systèmes électroniques de sécurité pour la signalisation Norme ISO26262 Véhicules routiers - Sécurité fonctionnelle Norme DO-178B Software considerations in airborne systems and equipment certification Norme IEC60601 Appareils électromédicaux machines, industrie du processus, énergie, transports terrestres, aériens, maritimes, infrastructures.. 04:28

32. Une plateforme SIS orientée Machine Support de formations initiales et continues Moyens Techniques composants de SIS pour les industries manufacturière et du processus, outils de développement systèmes de commande à sécurité intégrée : S7-300, S7-400 F et F/H, Entrées/Sorties déportées réseaux de terrain de sécurité : ProfiSafe, AsiSafe… barrières immatérielles, scrutateurs scanners… Ateliers logiciels pour la conception de systèmes de contrôle/commande embarqués sûrs de fonctionnement Temps réel Programmation (Java, C, C++…), interface Matlab/VxWorks Métiers (Step7, WinCC, PCS7…) Simulation des systèmes stochastiques dynamique : Matlab/Simulink/Stateflow, Scilab/Scicos Analyse/Évaluation FMDS : OpenSesame, Design CPN, Möbius, GRIF/Aralia, OCAS… normes, modélisation, évaluation et mise en œuvre des systèmes contraints par des impératifs de sûreté de fonctionnement 04:28

33. Un ensemble de collaborations et de partenariats D’universités et d’entreprises Coopérations Coopérations régionales : CRAN (ENSEM, Nancy), LGIPM (ENIM, Metz), LICM (Université Metz) Coopération nationales : SPE (Université Corse)… Fraunhofer IESE (Kaiserslautern) Coopérations franco-bavaroise : LRR (TU München), ITIS/Universität der Bundeswehr München) Autres coopérations : NTNU, PT, UY… Relations industrielles : Siemens, INERIS, SNCF, EDF, Alstom, IRSN, Total… Contacts: Olaf Malassé Bruno Monsuez bureau C115 bureau tél. 03.87.37.54.49 tél. 01. olaf.malasse@ensam.eu bruno.monsuez@ensta.fr des collaborations locales et internationales, une forte volonté d’implication franco-allemande 04:28

34. Ecole d’application des chemins de fer et des transports guidés Une formation pratique et franco-allemande sur les systèmes embarqués PROJET F2 Une Ecole pour la formation de techniciens de très haut niveau et rapidement opérationnels en spécialistes des systèmes ferroviaires et transports guidés Un domaine d’application fortement typé Systèmes de signalisation, transports urbains, systèmes train, systèmes de production d’énergie/traction, conception et maintenance de systèmes ferroviaires… avec de nombreux intervenants industriels Une formation en partenariat fort avec les entreprises Intégration des formations pour une optimisation des équipements BEP, IUT ou Licence Pro, Master ou Mastère, Doctorats Un cursus définis en collaboration étroite avec les entreprises partenaires Mixte franco-allemande, ou en parallèle : française, allemande, anglaise Un profil fortement appliqué Des petits flux d’élèves pour une formation très pratique et de haute qualité Une sélection sévère et de fortes exigences de travail Imbrication des niveaux pour un apprentissage du travailler ensemble Ouvrier, technicien, ingénieur être rapidement opérationnel dans des métiers très techniques 04:28

35. Soutien aux activités pédagogiques et sociales Une présence au quotidien AUTRES REQUETES Renforcer les relations entre partenaires Accès aux bases de données et formations internes Documents pour illustration de cours, ED, TP Soutien au développement de la compétence et de sa diffusion Soutien aux activités d’insertion et de découverte du métier de l’ingénieur Stages élèves 1A, 2A, 3A, doctorats (accueil de stagiaires, mobilité internationale) Conférences d’ingénieurs et chercheurs actifs Visites de sites industriels, séjours d’étude en Europe (découverte des différentes facettes d’une activité) pourrait regrouper des étudiants français et allemands Fête de la science… SEE… Histoire liée de Metz et Munich Mettis/Metz capitale européenne de l’Austrasie Rois ‘messins’/metzigers Köenig : 511 - 534 Theuderich I./Thierry Ier 534 - 548 Theudebert I./Théodebert Ier 548 - 555 Theudebald I./Théodebald Ier 555 - 561 Chlothar I./Chlothaire Ier 561 - 575 Sigibert I./Sigebert Ier 575 - 596 Childebert II./Childebert II 596 - 612 Theudebert II./Théodebert II 612 - 613 Theuderich II./Thierry II 613 - 613 Sigibert II./Sigebert II 613 - 623 Chlothar II./Clotaire II 623 - 638 Dagobert I./Dagobert Ier Soutien au développement des relations franco-allemandes Partenariat TU München et Universität der Bundeswehr München Diskussionskreis FehlerToleranz… Visites de sites Siemens (Munich, Erlangen, Karlsruhe…) renforcer et pérenniser les contacts entre élèves, ingénieurs et l’entreprise 04:28

36. Plateformes de R&D Transport Plateforme NéoVAL ou guidage optique ou système de transport Plateforme simulation TR (DSpace ?) + engin réel NéoVAL par guidage optique ou par galets couplés assurant également le retour du courant traction type Translohr STE4 (changement de pneumatiques et galets 2 fois par ans !) Autobus Civis monotrace testés à Clermont-Ferrand (projet Mettis de TCSP de Metz Métropole?) Proximité LOHR Industrie (Duppigheim) Appel à projet FISE ??? Collaboration universités/entreprises /rame expérimentale suédoise explorer, tester 04:28

37. Des variations autour de nos compétences Des possibilités de cofinancement Projet APRODESE Modélisation et évaluation des systèmes industriels complexes critiques vis-à-vis de la sûreté Étude de la prise en compte simultanée des fautes systématiques et probabilistes EDF, ISO-Ingénierie, Dassault Aviation, Siemens, ENS, A&M/ENSTA, ENSEM Systèmes modulaires et intégration Modélisation et propagation des interactions au sein des systèmes modulaires Intégration de fonctions de commande et de sécurité Conception, évaluation, certification Disponibilité des matériels Détermination des potentiels résiduels des systèmes (matériels roulants, systèmes ENR…) Adapter les missions au potentiel résiduel Adapter les performances au potentiel pour maintenir les pas de maintenance (maîtrise des coûts de production) Association sûreté de fonctionnement et diagnostic budget propre, CIFRE et crédits d’impôt recherche, Région, ANR, Europe… 04:28