Réseaux de Petri pour l'étude de la disponibilité opérationnelle des systèmes spatiaux en phases d'avant-projet
Résumé
Most of nowadays space projects follow economic goals and are submitted to strong operational constraints. Avoiding under (or over) sizing up of these systems is a main objective which can decide if the project can be realized or not. If too much risks are taken, then investment will be very difficult to find, and, if the system is over sized up the price will dramatically increase and be dissuasive. In that context, the study of Operational Availability in first design phases can provide precious criteria in order to estimate the compromise cost / risk and then can help to make early important design choices. However complexity and size of these systems increase in such a way that traditional availability approaches can no more be useful. Petri net theory, rich of thirty years worldwide research and principally devoted to the analysis, evaluation and control of distributed systems, offers stimulating perspectives to overcome these limits. The main contribution of this work, led inside French space agency and industry, was to promote its use for Operational Availability study of complex space systems in the concrete context of early design phases. We have firstly justified Petri nets interest for modeling and evaluating such systems by comparison with traditional approaches. Then, we have illustrated their use over real space program studies in the context of integrated work with project teams. At least, we have proposed the basis for a modeling approach, application oriented, which aim is to help non Petri net addicts to build easily models for complex systems. These main three steps are presented here.
Si certains conservent un objectif scientifique et expérimental, la plupart des projets spatiaux visent maintenant à développer des systèmes profitables soumis à de fortes contraintes opérationnelles. Dimensionner ces systèmes, "ni trop, ni trop peu", est donc un objectif majeur qui conditionne leur viabilité économique. Si trop de risques sont pris les investisseurs se feront rares, et si le système est surdimensionné son coût peut être également rapidement dissuasif. Dans ce contexte, l'étude de la Disponibilité Opérationnelle en phases d'avant-projet donne certains critères précieux pour évaluer le compromis coût / prise de risque et permet ainsi de guider très tôt certains choix de conception. Cependant la complexité et la taille croissante de ces systèmes ont rapidement mis en évidence certaines limites des méthodes classiques d'évaluation de cette grandeur. La théorie des réseaux de Petri, riche d'une trentaine d'années de recherche et principalement appliquée à l'analyse, l'évaluation et la commande des systèmes distribués, offre des perspectives intéressantes pour dépasser ces limites. La principale contribution de ce travail mené au sein de l'Agence française de l'Espace et d'un industriel du spatial a été de favoriser son utilisation pour l'étude de la Disponibilité Opérationnelle de système spatiaux complexes et dans le cadre très concret des phases d'avant-projets. On a tout d'abord justifié l'intérêt que les réseaux de Petri présentent tant pour la modélisation que pour l'évaluation de tels systèmes par comparaison aux approches classiques. Puis on a illustré leur utilisation sur des programmes bien réels et dans le cadre d'un travail intégré avec les équipes projets. Enfin, on a proposé les bases d'une démarche de modélisation orientée application dont le but est d'aider des non spécialistes à concevoir aisément des modèles de systèmes complexes. Ce sont ces trois grandes étapes qui sont ici présentées.