Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
Cet article a pour objectif de présenter les principes de sécurisation pouvant être mis en oeuvre dans le cadre des systèmes mécatroniques, afin de réduire le risque de défaillance. Un système mécatronique est composé d'éléments de différentes natures : des composants mécaniques, électroniques et logiciels. Deux aspects particuliers sont abordés : les aspects "architecture matérielle" (composante électronique) et les aspects "application logicielle" (composante informatique). La sécurisation d'une architecture matérielle a été l'occasion de nombreux travaux, qui ont permis de définir différents mécanismes tels que la détection des défauts, la diversité, la redondance temporelle, la redondance du matériel, la redondance des données et la reprise.
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The aim of this article is to introduce the security principles that can be implemented within the framework of mechatronic systems, in order to reduce the risk of default. A mechatronic system is composed of elements of various natures: mechanical, electronic and software components. Two particular aspects are dealt with: "hardware architecture" (electronic component) and "software application" (computer components). The securing of a hardware architecture was the subject of numerous studies, which helped to define various mechanisms such as fault detection, diversity, temporal redundancy, hardware redundancy, data redundancy and recovery.
Auteur(s)
-
Jean-Louis BOULANGER : Docteur en science de l'informatique - Évaluateur-Certificateur
INTRODUCTION
Les systèmes mécatroniques sont de plus en plus complexes et induisent par voie de conséquence des défaillances de plus en plus fréquentes qu'il faut combattre pour en limiter le risque par un ensemble de techniques qui sont regroupées sous le terme de sécurisation des systèmes. Notre intérêt se porte sur deux composantes des systèmes mécatroniques :
-
les aspects « architecture matérielle » (la composante électronique) ;
-
les aspects « application logicielle » (la composante informatique).
Le risque lié à la composante mécanique n'est pas traité ici et le lecteur se reportera au dossier concernant l'intégration de la sécurité à la conception des machines [BM 5 007].
Ce premier dossier [BM 8 070] fait essentiellement l'objet des techniques de sécurisation d'une architecture matérielle électronique, avec un rappel des principes de base de la sûreté de fonctionnement et de la définition des entraves pouvant impacter le bon fonctionnement d'un système. La norme IEC 61508 caractérise les exigences à mettre en œuvre pour démontrer la sécurité d'un système E/E/EP (électrique/électronique/électronique programmable). Cette norme a été déclinée pour différents domaines (ferroviaire, automobile...). Les techniques de mise en sécurité de ces architectures électroniques comme la détection des défauts, la diversité, la redondance temporelle, la redondance du matériel, la redondance des données et la reprise sont illustrées par des exemples qui sont tous des représentations d'applications réelles des différents domaines (aéronautique, ferroviaire, automobile, spatial, nucléaire...). Un deuxième dossier [BM 8 071] traite des techniques de sécurisation d'une application logicielle.
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VERSIONS
- Version courante de déc. 2021 par Jean-Louis BOULANGER
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Contexte normatif1. Concepts de base
Depuis quelques années, nous vivons une accélération de l'utilisation de l'électronique et de l'informatique et son introduction au sein des systèmes plus ou moins complexes. Cette évolution touche autant les produits de la vie courante (électroménager, automobiles...) que les produits industriels (contrôle industriel, appareils médicaux, transactions financières...). Au sein de ces produits, il existe des systèmes dont un dysfonctionnement peut avoir un impact direct ou indirect sur l'intégrité (blessure) et/ou sur la vie des utilisateurs ou un impact sur le fonctionnement d'une organisation. Cette informatisation permet une automatisation toujours plus poussée des processus au sein de l'industrie. Ces systèmes sont soumis à des exigences de sûreté de fonctionnement.
La sûreté de fonctionnement n'est aujourd'hui plus seulement une préoccupation (que l'on retrouvait dans les domaines à hauts risques tels que le nucléaire ou l'aéronautique) mais une exigence, au même titre que la productivité, qui s'est imposée progressivement à la plupart des secteurs industriels et technologiques.
Définition 1 : la sûreté de fonctionnement se définit comme la qualité du service délivré par un système, qualité telle que les utilisateurs de ce service puissent placer une confiance justifiée dans le système qui le délivre.
Dans ce dossier, nous considérerons cette définition, mais il est à noter qu'il existe des approches plus techniques de la sûreté de fonctionnement, à titre d'information dans la norme IEC 1069, la sûreté de fonctionnement est la mesure à laquelle on peut se fier pour que le système exécute exclusivement et correctement la (les) tâche(s) qui lui est (sont) attribué(s).
Les systèmes sûrs de fonctionnement doivent se prémurir contre certaines entraves (faute/erreur/défaillance) qui peuvent avoir des répercussions désastreuses pour les personnes (blessure, mort d'homme), pour l'entreprise (image de marque, aspect financier) et/ou pour l'environnement.
La sûreté de fonctionnement est caractérisée par un ensemble d'attributs que l'on note FMDS (RAMS, en anglais) :
-
la fiabilité (reliability ) ;
-
la maintenabilité (maintainability ) ;
-
la disponibilité (availability) ;
-
la sécurité...
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Concepts de base
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - ABRIAL (Jr.) - The B book – Assigning programs to meanings. - Cambridge University Press, Cambridge, août 1996.
-
(2) - BALEANI (M.), FERRARI (A.), MANGERUCA (L.), PERI (M.), PEZZINI (S.) - Fault-tolerant platforms for automotive safety critical applications. - Proceedings of the 2003 international conference on Compilers, architecture and synthesis for embedded systems, p. 170-177 (2003).
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(3) - BIED-CHARRETON (D.) - Concepts de mise en sécurité des architectures informatiques. - Recherche Transports Sécurité, no 64, p. 21-36, juil.-sept. 1999.
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(4) - DUFOUR (J.L.) - Automotive safety concepts : 10-9/h for less than 100E a piece. - Automation, Assistence and Embedded Real Time Platforms for Transportation, AAET, Braunschweig, Allemagne, 16-17 fév. 2005.
-
(5) - ESSAME (D.), ARLAT (J.), POWELL (D.) - Tolérance aux fautes dans les systèmes critiques. - Rapport LAAS, no 151, mars 2000.
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...
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