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Processus de validation basée sur la notion de propriété

Marcel Gallardo

RATP

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Sommaire

• Présentation de METEOR

• Processus de développement MTI

• Processus de validation RATP

• Essais accrédités par le COFRAC

• Conclusions

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Présentation de METEOR

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le SAET de METEOR, c'est ...

• Un système automatique complexe fortement intégrématériel roulant, équipements électriques, infrastructures, automatismes, ...

• Six sous-systèmes :- Moyens audio et vidéo

- Poste de Commande Centralisée

- Logique traction

- Portes palières

- Pilotage automatique

- Signalisation

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le SAET de METEOR, c'est ...

• la mixité des circulations Trains équipés d’automatismes

- mode de conduite automatique intégrale ou

- mode de conduite manuel

et trains non équipés

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et METEOR est aussi devenula ligne 14 du métro parisien

• Mise en service le 15 octobre 1998

• 7,2 km de ligne exploitée, de Madeleine à Bibliothèque François Mitterrand pour 7 stations

• dès maintenant une capacité de 25 000 voyageurs par heure et par sens

• 19 trains de 6 voitures (extension à 8 voitures prévue)

• une vitesse commerciale de 40 km/h

• un intervalle de 85 secondes pour les trains en Conduite Automatique Intégrale

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Un automatisme complexe1 - vidéo-surveillance train

2 - inter-phonie train

3 - vidéo-surveillance quai

4 - inter-phonie quai

5 - portes palières

6 - pilotage automatique embarqué

7 - tapis de transmission

8 - transmission sol - bord

9 - signalisation

10 - pilotage automatique fixe

- 1 PA de ligne

- des PA de section

11 - poste de commandes centralisé

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Une architecture répartie de calculateurs redondés

Pilote Automatique de Ligne

PiloteAutomatique

Sol 1

Pilote AutomatiqueEmbarqué1

Pilote AutomatiqueEmbarqué2

PiloteAutomatique

Sol 2

PiloteAutomatique

Sol n

……

Poste de commandecentralisé

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Présentation du processus de développement

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le rôle des acteurs, côté logiciels

Le Constructeur MTI La RATP

conçoit et valide contrôle et validepar

spécificationsdéveloppement dont ..

..méthode Butilisation de l'atelier B

preuve Btranscodage

testsgénération des donnéesgestion de configuration

parmodélisations statiques

analyses de sécuritéprocessus de revues

traçabilitévalidation des règles B

analyse de codetests des exigences .. ..de sécurité

couverture des testsvalidation des données

les méthodesleur application

la traçabilitéles documents

les règles Bles preuves B

parmodélisations dynamiquesanalyse des algorithmes

travaux sur l'atelier Btests fonctionnels et....tests agressifs sur ..

..calculateur ciblecouverture des tests

validation des donnéesrégénération du codegest. de configuration

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Séparation du code et des données

STBL

EXECUTABLE

Description de la ligne

Modèle B

Invariants de BesoinCode ADA sécurisé

Caractéristiquesdes trains

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le cycle de vie des logiciels B

spécification littéraledu logiciel

tests fonctionnels

ré-expressionformelle en B

conceptionformelle

génération deprogramme

(automatique)

intégrationlogicielle

preuve

preuve

preuve

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Processus d’élaboration des données

Description de la ligne

InvariantsTopologique

PAE

InvariantsTopologique

PAL

InvariantsTopologique

PAS1

InvariantsTopologique

PASn

Outilde

Génération

CaractéristiquesDes trains

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Présentation du processus de validation RATP

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Cycle de vie en V

CDCF

SFE

STBL

EXECUTABLE

Tests FonctionnelsModélisation

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Processus RATP

• Certification du calculateur de base

• Validation fonctionnelle indépendante de celle de l’industriel

• Contrôle RATP des activités de l’industriel

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Certification du calculateur

Pour Météor la RATP a

• Vérifié les démonstrations de sécurité

• Mené ses propres analyses :

- Identification des fonctions de sécurité

- Prise en compte et déclinaison des exigences de sécurité

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Méthode de validation RATP (1)

• Formalisation des activités et responsabilités par un Plan de Validation des logiciels

• Formalisation de la méthode de détermination des tests par des Plans de tests de niveau équipement

• Formalisation de la méthode de validation des données par des Plans de validation des données de niveau équipement

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Méthode de validation RATP (2)

• Réflexion depuis les niveaux sous-système et équipement

• Modélisation dynamique des spécifications :- validation des spécifications

- préparation des cahiers de tests

• Validation du logiciel sur calculateur cible

• Mesure de la couverture des tests / spécifications

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Méthode de validation RATP (3)

• Validation des principes fonctionnels basée sur la détermination de propriétés de sécurité

• Validation des interfaces entre équipements par l’analyse de fonctions transversales

• Validation des données par reconstruction à partir des codes sources des données géographiques

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Principe de Modélisation

PROCESSUS ENVIRONNEMENT

Transitions accessibles àl'utilisateur- Défaillances- Réparations- Activations- …

PROCESSUS D'OBSERVATION

ENTREES :- Environnement- Résultats de calcul

SORTIES :- Vérification des séquences de

calcul- Vérification des équations

EVALUATION LOCALE DESETATS ATTEINTS

PROCESSUS D'EVALUATION

EVALUATION DES ETATSGLOBAUX

- Par sous-fonction- Pour la fonction

EVALUATION DESPROPRIETES

SITUATIONS PHYSIQUES EQUATIONS DU SYSTEME PROPRIETES

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OBSERVATEUR

On observe le résultat de l’application des principes définis dans les spécifications sur les événements issus de l’environnement.

* Vérification des séquences de calcul et de l’état atteint

* Vérification des équations de la fonction observée

IL PERMET LE LIEN AVEC LA CONCEPTION FORMELLE B

Les propriétés de CORRECTION et de COMPORTEMENT <--> INVARIANTS B

IDENTIFICATION SYSTEMATIQUE DE SCENARII :

* Situations physiques (trains, matériel),

* Définition des étapes transitoires (séquencement des états de calcul),

* Valeurs attendues

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EVALUATEUR

• IL VERIFIE L’ENSEMBLE DES PROPRIETES DE SECURITE :

Il évalue, A PARTIR DE SA PROPRE BASE DE REGLES, la correction et la cohérence des sorties produites en fonction des entrées issues de l’environnement.

• IL CONSTITUE UNE AIDE AU DEPOUILLEMENT DES RESULTATS DES TESTS SUR CIBLE :

Les propriétés sont vérifiées sur les résultats produits lors de l’exécution des scénarii de test.

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Exemple de propriété de sécurité

• P2 : seuls les trains équipés, localisés et ayant un mode de conduite automatique peuvent disposer d’une cible

• P3 : L’état interne du PAS représentant l’occupation de la voie doit être cohérent avec l’ensemble des trains (équipés ou pas) présent dans la zone gérée par ce PAS.

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Outils de modélisation

• ASA , ASA+ :• SADT

• Automate étendue communicant

• Noyau de vérification

• ELSIR : • Réseau de pétri

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La Validation des données

• Vérification sur le terrain des données initiales

• Validation outillée par la RATP– effectuant la fonction de transfert inverse

– vérifiant le respect des contraintes de sécurité (exprimées formellement dans le langage LPIC)

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Outils de validation des données

Descriptionde la ligne

InvariantsTopologique

d'un équipement

Outilde

Génération

DonnéesGénérées

Outilde

Comparaison

Outil deVérification

des Contraintes

OK ou KOOK ou KO

Caractéristiquesdes trains

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Exemple de contrainte sur les données

• P4 : L’ensemble des circuits de voie forme une partition de la voie.

• P10: Il existe une cible (unique) par sens autorisé pour un CV. Le sens de ralliement de la cible est nécessairement celui du CV.

• P15: Il doit y avoir deux DN de substitution par CdV substituable.

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Accréditation par le COFRAC

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Accréditation COFRAC

• Action stratégique décidée par la direction du département ESE sous l ’impulsion des tutelles

• Référentiel qualité du laboratoire basé sur les normes EN 45 001 et EN 50 128

• Procédures métiers basées sur la démarche de validation RATP

• Élargir le périmètre des marchés et Garantir au client compétence, indépendance et impartialité

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Essais accrédités (1)

• Accréditation sur 5 essais du programme 152 du COFRAC :- Essai SUR1 : Vérification orientée Sûreté de Fonctionnement de la documentation de spécification du logiciel

- Essai SUR2 : Modélisation orientée Sûreté de Fonctionnement de la spécification du logiciel

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Essais accrédités (2)

- Essai SUR 11 : Mesure de couverture des exigences de Sûreté de Fonctionnement par les tests

- Essai SUR 13 : Tests de validation orientée Sûreté de Fonctionnement

- Essai SUR 14 : Analyse orientée Sûreté de Fonctionnement de l’impact des modifications du logiciel

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CONCLUSIONS

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Quelques éléments statistiques sur le développement

• 1 150 composants B

• 115 000 lignes de code B

• 27 800 obligations de preuve

• 150 000 lignes de code ADA (données comprises) pour les 3 équipements

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sur le processus RATP

• 20 Dossiers de principe

• 23 Modèles

• 30 Cahiers de tests

• Plus de 5 000 tests en environnement temps réel simulé.

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Anomalie/Remarques

• 400 remarques critiques pour la sécurité au niveau des spécifications

• 110 anomalies sur l’ensemble des versions des logiciels de sécurité (3 versions sur 3 applicatifs différents)

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le bilan sur METEOR

• Un processus de vérification de spécification basée sur les propriétés (fonctions + données)

• Un processus de tests sur cibles avec vérification de propriétés

• Un logiciel qui a fonctionné dès sa première installation

• Une maîtrise accrue des évolutions

• et ... la conviction de la sécurité