MBSE vs gestion traditionnelle des exigences : ce que les entreprises doivent savoir

Les produits d’ingénierie modernes, tels que les voitures, les avions ou les dispositifs médicaux, combinent désormais logiciels, électronique, services infonuagiques et systèmes mécaniques en une seule architecture de produit. Ainsi, gérer les exigences système pour ces produits nécessite plus que la rédaction de la documentation des exigences.

Il est vrai que l’approche de gestion des exigences demeure la base de tous les programmes d’ingénierie. Mais, en même temps, le génie des systèmes basés sur des modèles (MBSE) attire de l’attention. Au lieu que les documents soient le principal vecteur de l’intention système, le MBSE utilise des modèles formels et interconnectés, où les exigences, l’architecture, le comportement et les interfaces vivent dans une seule structure gouvernée.

Ce changement a suscité une discussion importante dans l’industrie sur la façon dont les deux approches s’intègrent dans les environnements d’ingénierie modernes.

Pourquoi existe la discussion entre MBSE et gestion des exigences traditionnelle

Le débat entre le MBSE et la gestion traditionnelle des exigences (basée sur des documents) n’est pas théorique; Elle est née de défaillances réelles dans de grands programmes d’ingénierie où une approche basée sur les documents peinait à capturer l’interaction système.

Par exemple :

• Mars Climate Orbiter a été perdu : pendant le développement, une équipe d’ingénierie avait calculé les données de poussée en livres-force-secondes tandis qu’une autre avait supposé des secondes newton. En raison de ce décalage, le vaisseau est entré dans l’atmosphère martienne par la mauvaise trajectoire et s’est désintégré. La raison de cette défaillance était la documentation des exigences déconnectée qui n’a jamais été validée au niveau du système.
• Accident du Boeing 737 MAX : En octobre 2018 et mars 2019, deux avions Boeing se sont écrasés. Par la suite, l’équipe d’enquête a constaté que des détails critiques concernant le système de contrôle de vol MCAS étaient dispersés dans la documentation technique et n’étaient pas liés à l’analyse de sécurité de l’appareil.

Ainsi, ces défaillances mettent en lumière des défis plus larges, que nous avons énumérés ci-dessous, auxquels de nombreux leaders en ingénierie font maintenant face dans différents secteurs :

• Manque de traçabilité au cycle de vie.
• Visibilité limitée sur la façon dont les sous-systèmes se connectent
• Gestion des besoins à travers les courriels et les documents dispersés
• Découverte tardive des problèmes d’intégration

C’est pourquoi les entreprises s’orientent vers une approche d’ingénierie des systèmes basée sur des modèles et de gestion structurée des exigences. Comprenons-la en profondeur dans la section suivante.

Où le MBSE excelle dans les environnements d’ingénierie complexes

Le MBSE devient précieux lorsque les systèmes d’ingénierie deviennent trop complexes pour être compris par des spécifications écrites.

Comprenons cela avec un exemple ci-dessous :

Considérons le système de distribution d’énergie de l’avion, qui est responsable de fournir de l’énergie à plusieurs sous-systèmes, notamment :

• Génératrices
• Batteries
• Avionique
• Systèmes de secours d’urgence

Ici, le document d’exigences peut spécifier que « L’alimentation doit passer en secours dans les 50 ms lorsque le générateur tombe en panne », mais le comportement du système dépend des transitions d’état qui ne peuvent pas être validées par des exigences documentées.

En utilisant l’ingénierie pilotée par modèle, les équipes peuvent :

• Cartographiez comment l’électricité circule entre les générateurs, les batteries et les sous-systèmes
• Représenter la logique de contrôle qui régit les décisions de commutation
• Évaluer le comportement du système dans différents scénarios de défaillance
• Validez si l’architecture peut répondre aux exigences de temporisation, comme la condition de basculement de 50 ms.

Pourquoi les entreprises adoptent une approche de développement basée sur les MBSE 

• Visibilité de l’architecture système : Dans le développement de projets complexes, plusieurs équipes, y compris les équipes mécanique, électrique, de conception et logicielle, construisent différentes pièces. Le MBSE permet la création d’une vue d’architecture unifiée et facilite la compréhension visuelle des relations entre chaque composant.
• Simulation du comportement précoce : Avec les modèles numériques, les équipes peuvent simuler différents scénarios avant d’investir dans des ressources pour construire des prototypes précoces. Cela aide à détecter rapidement les problèmes d’intégration.
• Soutien aux pratiques d’ingénierie numérique : Les modèles MBSE relient les exigences, l’architecture, les simulations et les artefacts de vérification. Cela aide les organisations à maintenir une compréhension cohérente des systèmes et une traçabilité à travers les étapes de développement, de test, de déploiement et opérationnelles.

MBSE en pratique : exemples tirés de programmes de génie réel

• Airbus (programme A350 XWB) : L’équipe Airbus a utilisé une approche de développement basée sur le MBSE pour construire l’A350 XWB. Par la suite, leurs équipes d’ingénierie ont rapporté que les défauts au niveau d’intégration avaient diminué de 30 à 40% par rapport aux programmes précédents. Tout cela s’est produit lorsque leur équipe a pu valider le système contre différents scénarios en simulant avant de construire un produit physique.
• Siemens (automatisation ferroviaire) : Siemens Mobility utilise généralement le MBSE pour développer les systèmes de contrôle des trains. Ils ont publié une étude de cas via INCOSE en 2022 et ont déclaré que la vérification basée sur les modèles réduisait leur effort de documentation des cas de sécurité de 25%.

Ainsi, le MBSE améliore la visibilité globale du système et permet aux équipes de comprendre facilement les interactions entre architectures complexes.

Lorsque la gestion structurée des exigences demeure cruciale

Les organisations qui utilisent le MBSE ont également besoin d’un processus structuré de gestion des exigences pour contrôler la manière dont les exigences sont rédigées, examinées, approuvées et vérifiées au cours du cycle de développement du produit.

Cependant, au lieu d’utiliser une approche traditionnelle de gestion des exigences basée sur les documents, les équipes d’entreprise se tournent vers des outils de gestion des exigences basés sur le cloud comme Modern Requirements4DevOps, qui fonctionne dans Azure DevOps. Ces outils permettent de gérer les besoins en parallèle des flux de travail de développement tout en maintenant une traçabilité complète au même endroit.

Prenons un exemple de programmes de développement d’aéronefs : 

• Pour obtenir des approbations pour l’aviation, les équipes doivent se conformer à la norme internationale DO-178C . Pour cela, ils doivent présenter des preuves documentées montrant comment les exigences ont été définies, examinées, tracées, versionnées et vérifiées auprès des organismes de réglementation. Dans de tels cas, la gestion des exigences maintient les liens traçables entre les exigences de sécurité, les éléments de conception du système, les tests de vérification et la documentation de certification.

De plus, la gestion structurée des exigences continue de soutenir plusieurs activités essentielles dans les programmes d’ingénierie d’entreprise :

• Gouvernance et révision des flux de travail pour les approbations.
• Contrôle de version pour suivre comment les exigences changent entre les sprints et les versions.
• La traçabilité du cycle de vie relie les exigences à la conception, au développement et aux tests.
• Conformité réglementaire pour la sécurité et les normes de certification.
• Analyse d’impact pour vérifier comment un changement d’exigences affecte d’autres artefacts.

Dans des environnements d’ingénierie complexes, ces capacités de gouvernance garantissent que les exigences demeurent contrôlées, traçables et auditables tout au long du cycle de vie du développement.

La réalité de l’entreprise : stratégies d’ingénierie hybride

En réalité, le MBSE ne remplace pas la gestion structurée des exigences. Au contraire, ils se complètent. La plupart des entreprises aujourd’hui utilisent les deux ensemble, et un flux de travail typique ressemble à ceci :

• Les exigences sont recueillies, gérées, suivies et examinées sur une seule plateforme.
• L’architecture système et les modèles numériques sont développés à l’aide d’outils MBSE spécifiques.
• Des liens de traçabilité sont maintenus entre les modèles numériques et les exigences.
• Les activités de développement produit et de test sont reliées via des pipelines DevOps.

Même les organisations de premier plan adoptent cette approche hybride. Par exemple :

• Northrop Grumman utilise des modèles numériques SysML pour développer et visualiser l’architecture système et utilise une plateforme de gestion des exigences basée sur le cloud pour les programmes de défense.
• De même, Bosch Automotive utilise des plateformes MBSE pour une vue architecturale et des plateformes de gestion des exigences afin de se conformer aux normes internationales telles que l’ISO 26262.

Donc, l’idée est claire. Au lieu de remplacer la gestion des exigences par des MBSE, commencez à les utiliser ensemble pour maintenir la visibilité du système et le contrôle du cycle de vie en même temps.

La prochaine étape pour les entreprises gérant des systèmes complexes

Ce changement de MBSE est réel. Désormais, les leaders en ingénierie devraient commencer à repenser comment la connaissance des systèmes devrait être gérée tout au long du cycle de vie du développement produit. L’étape suivante n’est pas d’ajouter plus de documentation, mais plutôt de relier les exigences, les modèles d’architecture, les flux de travail DevOps et les données de validation afin que les équipes puissent comprendre le comportement du système.

De nombreuses organisations ont déjà commencé à mettre en place des fils numériques dans leurs programmes d’ingénierie. Il relie les exigences, les modèles d’architecture, les artefacts de conception et les résultats de test en une seule chaîne traçable. Ils adoptent aussi des jumeaux numériques qui leur permettent de créer des répliques numériques de produits physiques et de simuler différents scénarios virtuellement.

En regardant vers l’avenir, commencez à bâtir des écosystèmes d’ingénierie où le MBSE et la gestion des exigences restent connectés pour gérer la complexité croissante des systèmes modernes.