Tout système vu de manière globale peut être analysé comme formé d’un "système opérant" et d’un "système de pilotage" dont il faut représenter la structure et les comportements.
Le système opérant est généralement modélisé (à différents niveaux de granularité), selon la vision fonctionnelle, par une architecture fonctionnelle sous forme d’un agencement de fonctions opérantes transformant des flux (physiques et/ou informationnels), et, selon la vision organique, par une architecture physique sous forme d’un agencement d’organes opérants réalisant les fonctions de l’architecture fonctionnelle et interagissant via leurs interfaces.
Lorsque le système est complexe, cette approche est structurée à différents niveaux de décomposition : les éléments de l’architecture sont les feuilles des arborescences fonctionnelles et physique arrêtées au niveau de granularité choisi.
Fonctions et organes doivent être pilotés : il faut déclencher et réguler leurs activités. C’est le rôle du système de pilotage.
Le système de pilotage, par analogie avec le système opérant, se modélise en vue fonctionnelle par un agencement de fonctions décisionnelles transformant des flux informationnels. En vue physique, ces fonctions sont réalisées par un agencement d’organes de pilotage (humains ou informatiques) en interaction. Dans les systèmes techniques autopilotés, les interfaces entre système de pilotage et système opérant sont constituées de capteurs et actionneurs.
Dans les systèmes complexes, le système de pilotage se structure à différents niveaux généralement liés à des niveaux de relative invariance du système. Chaque niveau de pilotage travaille avec un horizon d’analyse temporelle et une périodicité de décision à d’autant plus long terme qu’il est plus élevé dans la hiérarchie de pilotage. Il cherche à amortir les perturbations venant des niveaux inférieurs pour essayer de tenir les objectifs imposés par le niveau supérieur. Pour cela, il enchaîne des activités d’information (que se passe-t-il ?), de prospective (que va-t-il advenir ?), de décision (comment réagir pour respecter au mieux les objectifs ?) et de commande.
Exemple d’approche de modélisation d’un système
Ceci suppose une modélisation de l’évolution du comportement du système opérant aux différents niveaux d’invariance temporelle auxquels correspondent les niveaux de pilotage.
A titre d’exemple, la figure ci-dessus présente un système de pilotage de système technologique à quatre niveaux : régulation (recherche d’efficacité dans l’instant), opératoire (pilotage du déroulement des processus de fonctionnement), tactique (pilotage des scénarios de modes de fonctionnement), stratégique (pilotage des enchaînements de phases d’emploi).
La figure ci-dessous montre les différents types représentation traditionnelles utilisée dans la représentation des architecture lors de la conception d'une architecture de système opérant:
En vision opérationnelle:
- Diagramme de type contextuel représentant les relations du système avec les éléments de l'environnement,
- Diagramme de type sénarios représentant les séquences d'echanges du système avec chaque élément de l'environnement
En vision fonctionnelle:
- Diagrammes de flux représentant l'arrangement structurel des sous-fonctions du système reconstituant les fonctions opérantes en fonction des flux transformés par ces sous-fonctions
- Diagramme d'enchaînement fonctionnel montrant le comportement fonctionnel du sytème via les enchaînements d'activités de ces sous-fonctions. C'est le résultat de cette analyse comportementale qui conduit à la définition du pilotage, et notamment des flux de contôle du diagramme de flux
En vision physique:
- diagramme d'architecture physique représentant l'arrangement des organes avec leurs interfaces, traduisant l'architecture fonctionnelle (réalisant les fonctions avec les comportement attendus.
Grille simplifiée des différentes vues sur un système technologique