Les diagrammes SysML : cours de 1re Sciences de l'ingénieur

Quand tu ouvres un portail automatique, une trottinette électrique ou un distributeur de boissons, tu vois un objet. Un ingénieur, lui, doit se mettre d'accord avec d'autres personnes sur ce que fait cet objet, pour qui, dans quel environnement et avec quelles pièces. Parler à l'oral ou rédiger de longs paragraphes ne suffit pas : on dessine, avec des règles communes.

Le programme de Première en Sciences de l'ingénieur le dit clairement : la société attend des ingénieurs qu'ils proposent des solutions nouvelles pour répondre à des besoins.¹ Pour y arriver, il faut d'abord savoir analyser un produit existant. C'est l'objet de ce chapitre : apprendre à lire et à compléter des diagrammes qui décrivent un système.

Dans ce cours, nous suivons le fil de l'analyse d'un produit : on cherche d'abord sa mission, on situe le système dans son environnement, on décrit ses usages, puis on regarde de quoi il est fait. Chaque étape correspond à un type de diagramme. Pour fixer les idées, nous prendrons comme exemple un portail automatique de résidence (un exemple inventé pour ce cours, qui n'est pas un produit réel).

Cette distinction entre modèle et diagramme est la clé du chapitre. Imagine un bâtiment : le plan du rez-de-chaussée, le plan électrique et la façade sont trois dessins différents du même bâtiment. Aucun ne montre tout, mais ensemble ils décrivent la construction. De la même façon, le modèle de ton système est l'ensemble de ce qu'on sait de lui, et chaque diagramme en est une vue choisie pour répondre à une question précise.

Cette règle te libère : tu n'as pas à tout faire figurer sur chaque schéma. Un diagramme trop chargé devient illisible, et il ne répond plus à sa question. Si tu veux expliquer à quoi sert le portail, inutile de dessiner le moteur ; si tu veux décrire ses constituants, inutile de raconter le scénario d'un visiteur.

Un diagramme SysML possède aussi un cadre et un en-tête.² Les types de diagrammes sont désignés par des abréviations, par exemple uc pour le diagramme des cas d'utilisation et bdd pour le diagramme de définition de blocs.² Repère toujours l'en-tête en premier : il t'annonce de quel type de diagramme il s'agit.

Les diagrammes ne répondent pas tous à la même question. On les range en grandes familles. Parmi les outils d'ingénierie système cités par le programme, on trouve les diagrammes fonctionnels, l'expression des exigences accompagnée de leurs critères, les cas d'utilisation et l'étude de la structure.¹ Retiens donc deux grands regards sur un produit : le regard fonctionnel (ce que fait le système) et le regard structurel (de quoi il est constitué).

Pour ne pas te perdre, associe chaque famille à une question de bon sens :

• Fonctionnel : à quoi sert le produit, et pour qui ?
• Structurel : en quels blocs peut-on le découper ?

Quand tu hésites devant un énoncé, pose-toi cette question. Si on te demande ce que « fait » le portail, tu travailles du côté fonctionnel. Si on te demande ses constituants, tu passes côté structurel.

L'analyse d'un produit démarre par sa mission. Le programme formule la compétence ainsi : analyser la mission du produit à faire, puis compléter le diagramme de contexte.¹ Le système est étudié en analysant sa mission, puis en complétant les diagrammes de contexte.¹ L'ordre compte : sans mission claire, impossible de dire ce qui appartient à l'environnement du système.

Le diagramme des cas d'utilisation, noté uc, est le premier des deux diagrammes fonctionnels de SysML.² Le programme cite aussi les cas d'utilisation et les scénarios parmi les notions travaillées.¹ Dans ce cours, on le lit comme une réponse à la question « que peut-on faire avec ce système ? », vue de l'extérieur, sans parler de ses composants internes.

Un cas d'utilisation peut être précisé par un enchaînement d'actions. Le diagramme d'activité, que l'on rencontre un peu plus loin, sert justement à cela : quand on décrit un cas d'utilisation avec ce diagramme, on obtient en quelque sorte sa version sous forme d'algorithme.⁵

Après avoir répondu à « que fait le produit ? », on regarde « de quoi est-il fait ? ». C'est le domaine de l'analyse structurelle, citée dans les outils d'ingénierie système du programme.¹

Le mot « bloc » désigne ici un constituant du système, que l'on peut décrire sans entrer dans tous les détails. Un bloc peut lui-même se décomposer en blocs plus petits, ce qui permet de zoomer ou de dézoomer selon la question. Les diagrammes de haut niveau représentent souvent le contenu d'un paquet.²

Le diagramme d'activité est utile pour comprendre un scénario. C'est un diagramme comportemental hérité d'UML⁵, que SysML a repris sous la notation act. Il représente le déclenchement d'événements en fonction des états du système, et permet de modéliser des comportements qui se déroulent en parallèle.⁵ On l'utilise aussi pour décrire un flux de travail.⁵

Il existe aussi des symboles de bifurcation et d'union (en anglais fork et join), qui servent à lancer plusieurs actions en même temps puis à les rassembler.⁵ Pour le portail, après la demande d'ouverture, on peut imaginer que le système commande le moteur et allume le feu de signalisation en parallèle ; la suite ne reprend qu'une fois ces deux actions terminées.

Pour réviser efficacement, reprends un objet de ton quotidien (un vélo à assistance électrique, une serrure à code, un lave-linge) et essaie de produire, sur une feuille, sa mission, son contexte, trois cas d'utilisation et un découpage en quelques blocs. Si tu y arrives sans hésiter, tu maîtrises l'essentiel du chapitre.