Validation et vérification au plus tôt basée sur les exigences // Early V&V of Requirements in the Aeronautic Industry: Enhancing Safety and Reliability

Contexte
Les exigences jouent un rôle crucial pour assurer la sécurité et la fiabilité des systèmes dans l'industrie aéronautique. Cependant, l'élaboration, la vérification et la validation des exigences constituent un processus complexe et chronophage, et les erreurs dans ce processus peuvent entraîner des reconceptions coûteuses et des retards dans le développement des aéronefs. Par conséquent, il est nécessaire d'explorer les avantages de la vérification et de la validation précoces (V&V) des exigences dans l'industrie aéronautique, notamment pour améliorer la sécurité et la fiabilité.

Ce sujet de thèse vise à améliorer la création de valeur tout au long de la spécification, de la conception et de la validation des systèmes matériels et des systèmes cyberphysiques complexes (CPS), tels que les systèmes d'aéronefs ou les simulateurs, en développant une solution logicielle capable d'orienter les décisions d'ingénierie vers un compromis optimal potentiel.

Objectif
L'objectif de cette recherche de doctorat est d'étudier les principaux facteurs favorisant la vérification et la validation précoces des exigences dans l'industrie aéronautique et de développer un cadre pour la mise en œuvre de cette approche. Plus précisément, la recherche se concentrera sur:
Identifier les défis et les obstacles à la vérification et à la validation précoces des exigences dans l'industrie aéronautique. L'accent sera mis sur l'intégration de modèles système (par exemple, SysML v2, Capella, …) et de modèles 3D (3DX, …) dans un environnement convivial qui sera utilisé pour concevoir des produits.
Développer un cadre complet pour la vérification et la validation précoces des exigences qui prend en compte les caractéristiques spécifiques des activités et des produits de SOGECLAIR sur lesquels les entités de SOGECLAIR travaillent.

SOGECLAIR fournit à des clients comme Airbus ou Dassault Aviation, des services d'ingénierie pour développer leurs produits depuis des stades de maturité très bas jusqu'à leur certification et leur mise en production complètes. Il prend en charge les domaines de fabrication et de service. L'objectif de ce doctorat sera d'améliorer considérablement la manière dont ces services sont fournis en améliorant la gestion et la conformité des exigences et des attentes. Évaluation de l'efficacité du cadre de travail pour améliorer la sécurité et la fiabilité des systèmes d'aéronefs.

Résultat attendu
Le résultat attendu de cette recherche doctorale est un cadre de vérification et de validation précoces des exigences des activités critiques de SOGECLAIR qui peuvent améliorer la sécurité, la durabilité et la fiabilité des systèmes d'aéronefs. Ce cadre contribuera à la capitalisation et au développement de meilleures pratiques pour améliorer la qualité des systèmes d'aéronefs.

Les exigences du secteur aérospatial, plus particulièrement, sont très exigeantes. Pour les futurs programmes d'aéronefs, en plus des exigences traditionnelles liées à la navigabilité et à la fabricabilité, de nouvelles exigences telles que la durabilité et la réparabilité, … guideront également les décisions d'ingénierie.

Il est attendu de cette thèse une preuve de concept qui démontrera, dans une première étape, la faisabilité du développement d'un modèle standard, agnostique de l'outil de CAO qui, connecté à n'importe quel logiciel de CAO, fournira une correspondance en temps réel entre la conception actuellement conçue et les exigences auxquelles elle doit se conformer. Nous prévoyons de démarrer ce PoC pendant la thèse sur les exigences héritées : navigabilité et fabricabilité.

L'extension à un ensemble d'exigences plus complet doit être intégrée dans la conception conceptuelle de l'outil.
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Context
Requirements play a crucial role in ensuring the safety and reliability of aircraft systems in the aeronautic industry. However, developing, verifying, and validating requirements is a complex and time-consuming process, and errors in this process can lead to costly redesigns and delays in aircraft development. Therefore, there is a need to explore the benefits of early verification and validation (V&V) of requirements in the aeronautic industry, particularly in enhancing safety and reliability.
This PhD subject aims to improve value delivery throughout the specification, design, and validation of hardware systems and complex cyber-physical systems (CPS), such as aircraft systems or simulators, by developing a software solution capable of steering engineering decisions to a potential best trade-off.

Objective
The objective of this PhD research is to investigate the key enablers of early verification and validation of requirements in the aeronautic industry and develop a framework for implementing this approach. Specifically, the research will focus on:
Identifying the challenges and barriers to early verification and validation of requirements in the aeronautic industry. The focus will be on integrating system models (e.g., SysML v2, Capella, …) and 3D models (3DX, …) in a user-friendly environment that will be used to engineer products.
Developing a comprehensive framework for early verification and validation of requirements that considers the specific characteristics of SOGECLAIR's activities and products SOGECLAIR's entities work on.

SOGECLAIR supports customers worldwide in developing and sustaining engineering efforts to meet the increasingly stringent requirements and expectations of the transportation industry sector, particularly aerospace. SOGECLAIR also designs and manufactures products with high-technological content to serve the ambition of its industry for safer and sustainable transportation solutions.

SOGECLAIR provides customers as Airbus or Dassault Aviation, with engineering services to develop their products from very low maturity stages to their full certification and release. It supports manufacturing and in-service areas. The objective of this PhD will be to drastically improve the way these services are provided by enhancing requirements and expectations management and compliance. Evaluating the framework's effectiveness in enhancing the safety and reliability of aircraft systems.

Expected Outcome
The expected outcome of this PhD research is a framework for early verification and validation of requirements for SOGECLAIR critical activities that can enhance the safety, sustainability, and reliability of aircraft systems. This framework will contribute to the capitalization and the development of best practices to improve the quality of aircraft systems.

Requirements in the aerospace sector, more specifically, are very demanding. For future aircraft programs, in addition to the traditional requirements linked to airworthiness and manufacturability, new requirements such as sustainability and repairability, … will also drive engineering decisions.

It is expected from this PhD a proof of concept that will demonstrate, in a first step, the feasibility of developing a standard, CAD-tool agnostic model which, plugged in any CAD software, will provide a real-time match between the design currently engineered and the requirements it must comply with. We expect to start this PoC during the PhD on the legacy requirements: airworthiness and manufacturability.

Extension to a more comprehensive set of requirements must be integrated into the tool's conceptual design.
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Début de la thèse : 01/10/2025

Cifre

CIFRE ANRT

Université Toulouse II Jean Jaurès

475 EDMITT - Ecole Doctorale Mathématiques, Informatique et Télécommunications de Toulouse

Ingénieur avec une bonne connaissance du MBSE. Expérience industrielle serait un plus. La maîtrise de l'anglais professionnel est indispensable. Qualités de communication (notamment rédactionnelles) indispensables.
Systems Engineer with good knowledge in model-driven engineering. Experience in industry would be a plus. English is mandatory. Communication skills required.