Simulation product fidelity: A qualitative & quantitative system engineering approach
Produit Simulation fidélité: Une approche d'ingénierie système qualitative et quantitative
Résumé
In using Modeling and Simulation for the system Verification & Validation activities, often the difficulty is finding and implementing consistent abstractions to model the system being simulated with respect to the simulation requirements. A proposition for the unified design and implementation of modeling abstractions consistent with the simulation objectives based on the computer science, control and system engineering concepts is presented. It addresses two fundamental problems of fidelity in simulation, namely, for a given system specification and some properties of interest, how to extract modeling abstractions to define a simulation product architecture and how far does the behaviour of the simulation model represents the system specification. A general notion of this simulation fidelity, both architectural and behavioural, in system verification and validation is explained in the established notions of the experimental frame and discussed in the context of modeling abstractions and inclusion relations. A semi-formal ontology based domain model approach to build and define the simulation product architecture is proposed with a real industrial scale study. A formal approach based on game theoretic quantitative system refinement notions is proposed for different class of system and simulation models with a prototype tool development and case studies. Challenges in research and implementation of this formal and semi-formal fidelity framework especially in an industrial context are discussed.
La modélisation informatique et la simulation sont des activités de plus en plus répandues lors de la conception de systèmes complexes et critiques tels que ceux embarqués dans les avions. Les décisions prises sur la conception de ces systèmes à partir des moyens de simulation doivent être sûres. L’étude a exploré le domaine large variant de moins formelle théorie d’ingénieur de system utilisant ontologies à plus formelle théorie de simulation. Les travaux réalisés sont développement et validation d’ontologie et formalisation de théorie d’inclusion entre domaine de simulation et domaine d’utilisation, définir et développer des méthodes semi-automatiques utilisant de ontologie de Modélisation et Simulation pour identifier et sélectionner une abstraction consistent par rapport aux objectives de simulation, formalisation et raffinement de théorie de relation de simulation et approximatif pour identifier les abstractions des systèmes des transitions avec des ensembles d’états et d’actions finis et approximativement équivalent par rapport aux niveaux de fidélité désiré par le utilisateur de simulation, développement des outils permettant évaluation de fidélité, appliquer la méthode et démontrer la preuve de concept sur des cas d’application fournis par l’entreprise.