Les outils Open Source de modélisation et de simulation du génie

Les outils Open Source de modélisation et de simulation
du génie électrique
Mohammed Tamali
To cite this version:
Mohammed Tamali. Les outils Open Source de modélisation et de simulation du génie
électrique. Master. Les outils Open Source de modélisation et de simulation du génie électrique,
Bechar, Algérie, Algérie. 2017, pp.34. <cel-01485491>
HAL Id: cel-01485491
https://hal.archives-ouvertes.fr/cel-01485491
Submitted on 8 Mar 2017
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Université de Béchar
Laboratoire des Études Énergétiques en Zones Arides
Équipe Modélisation & Simulation des Systèmes
Centrale éolienne de
Kabertan, Adrar
Les outils Open Source de
modélisation et de simulation
du génie électrique
(10 MW)
…
ICESD’2017
Prof. TAMALI Mohammed,
Université de Béchar | Fac.Tech.
(ENERGARID Lab./SimulIA Team)
Projet National de Recherche SITI
Présentation
Bechar University was born in 1986 as the National Institutes of Higher Education (INES), in 1992
it becomes University Center and on January 1st 2007, it was officially declared as a University.
Since then, many research teams have seen the day. In 2011, The Laboratory for Energy Systems
Applied Studies to Arid Zones was run by a group of young and well motivated researchers.
ENERGARID Lab. Is actually composed by seven research teams, the main task was and still,
solving local and real problems altering arid zones, Simul IA Team is one of the Lab. components.
The workload of SimulIA concerns managing models and simulating real cases of systems in arid
areas under smart environment and using adopted computing means.
Major research areas:
● Energy & Environment (Modeling & Simulation)
● Application & Usage of heat transfer process in arid zones
● Optimization & Economy of energy usage.
● Development of 2D/3D Mapping Tools of resources in arid zones.
SimulIA Team task in the short term is to develop the computer code for modeling and simulation of
energy process which can be accessed via Web Interface.
Website of the laboratory team: www.univ-bechar.dz/energarid/simulia
2
Plan
Généralités & Positionnement
Définitions fondamentales
Classification des outils logiciels
Études de cas
Modèles de solution
Conclusions
3
Généralités & Positionnement
Les méthodologies utilisées par les humains, en rapport avec les tentatives de
compréhension des questions fondamentales qui nous entourent et que nous
manipulons et prenons comme sujets dans nos études, mettent la lumière sur la
complexité de ces même systèmes .
Le niveau de complexité des ces systèmes est élevé, à un niveau où toutes les
tentatives de lancement de procédures expérimentales laissent et obligent à considérer
des erreurs et encore plus, les effets tangents. Selon la théorie de l’évaluation des
performances, l’exigence ‘comprendre’ le système n’a de réponse que si :
● Nous connaissant largement notre système que les exigences des études
ultérieures sont satisfaites.
● Nous avons des références, avec quoi comparer,
● Nous avons un historique susceptible d’être retracé,
● Il y a une possibilité pour faire de l’expérimentation.
Les trois premières conditions satisfont à elles-mêmes. Si telle est le cas, elles nous
clarifient l’image. Le quatrième critère exige que l’expérience se fasse effectivement
pour que toutes les questions, relatives au problème posé, soient élucidées. Ces
variables sont les facteurs du systèmes et peuvent évoluer selon des modalités
proposées.
4
Généralités & Positionnement
Les outils utilisés par les humains à l’issue d’une production technologique laisse un arrière goût
fugitif mais répété alors que la recherche scientifique fondamentale le fait d’une manière pressante,
à l’action, mais trop espacé pour prétendre une quelconque réaction.
Le niveau de complexité de ces technologies est très fort à un niveau où toute intégration sociale
des produits résultants ne peut se faire sans dégâts ou effets secondaires. En contre partie, la
majorité des produits technologiques sont juste, la solution immédiate de bon nombre de questions
urgentes de la vie courante, en zone urbaine ou rurale. Une sensibilisation pour le compte de
l’environnement et sa préservation reste le souci majeur des observateurs et des chercheurs.
L'avènement de produits, de grande consommation, comme l'informatique, l'internet et les
télécommunications, à chacun ses outils, a révolutionné les méthodologies de travail des équipes et
des laboratoires de recherches. Les outils et suites logiciels sont d’un grand secours dans les
travaux de modélisation et de simulation de processus.
L'informatique et les moyens de conception sont les vecteurs qui ont provoqués une amélioration
nette à la vitesse de mise en œuvre de moyens exploitables.
Les logiciels, à travers leurs codes, ont joué un grand rôle dans le cours du développement de
beaucoup de procédés de Modélisation et ont facilité la compréhension de beaucoup phénomènes
de Simulation.
5
Généralités & Positionnement
Les méthodes éducatives valables au moment de la prise en charge du
système universitaire sont nettement soupçonnées. Elle sont, actuellement
à revoir, pour une éventuelle qualification des fondements de manœuvres,
des travaux à entreprendre et des buts futurs à atteindre.
La pédagogie est les manières et les méthodes d'enseignement propres à
une discipline, à une matière, à un ordre d'enseignement, à un
établissement d'enseignement ou à une philosophie de l'éducation.
D’après LAROUSSE, La didactique se dit de ce qui vise à l'explicitation
méthodique d'un art, d'une science, de quelqu'un qui poursuit ce but dans
ses propos, son attitude : Il est très didactique dans sa manière d'exposer
une question.
La didactique est une réflexion sur la transmission des savoirs, alors que
la pédagogie est orientée vers les pratiques d’élèves en classe.
6
Définitions fondamentales
IlIl est
est donc
donc aussi
aussi question
question de
de méthodes:
méthodes:
●● expositives
expositives :: forme
forme d'un
d'un exposé,
exposé,
●● démonstratives
démonstratives :: exercices
exercices
d'application,
d'application,
●● interrogatives
interrogatives :: questions
questions -- réponses
réponses
●● actives
actives :: situations
situations où
où l'action
l'action et
et
l'initiative
l'initiative de
de l'apprenant
l'apprenant
prédomineront.
prédomineront.
Les
Les choix
choix techniques
techniques opérés
opérés par
par l'enseignant
l'enseignant
en
en fonction
fonction des
des éléments
éléments de
de connaissance
connaissance
qu'il
qu'il souhaite
souhaite inculquer
inculquer relève
relève du
du champ
champ
didactique.
didactique. Ainsi,
Ainsi, le
le ""jeu
jeu"" mené
mené entre
entre
l'enseignant
l'enseignant,, l'élève
l'élève et
et le
le savoir,
savoir, semble
semble
pouvoir
pouvoir composer
composer un
un SYSTÈME.
SYSTÈME.
Le
Le système
système didactique
didactique..
7
Définitions fondamentales
Modélisation
Modélisation
Pour
primaire
Pour la
la modélisation,
modélisation, le
le système
système étudié
étudié est
est appelé
appelé système
système primaire.
primaire.
primaire..
Son
Son modèle
modèle (équivalent)
(équivalent) est
est une
une représentation
représentation de
de la
la réalité
réalité et
et ilil est
est
dit
secondaire
dit système
système secondaire.
secondaire.
Par définition
définition un
un modèle
modèle est
est une
une
secondaire.. Par
représentation
représentation simplifiée
simplifiée de
de la
la réalité.
réalité. Le
Le but
but majeur
majeur de
de cette
cette
opération
DÉCRIRE
PRÉDIRE
RÉAGIR
opération c’est
c’est de
de DÉCRIRE,
DÉCRIRE,
PRÉDIRE,
EXPLIQUER && RÉAGIR.
RÉAGIR.
DÉCRIRE,, PRÉDIRE,
PRÉDIRE,, EXPLIQUER
RÉAGIR..
Modélisation
Modélisation graphique
graphique
C’est
une
stratégie
C’est une stratégie modélisatrice
modélisatrice des
des
système
système utilisant
utilisant le
le graphique
graphique
comme
comme langage
langage et
et outil
outil de
de travail.
travail.
Les
Les suites
suites logiciels
logiciels de
de simulation
simulation
Composition
faites
des
Composition faites des deux
deux entités,
entités, Les
Les
SYSTÈMES
((Collections
SYSTÈMES d’INFORMATION
d’INFORMATION (Collections
Collections
(Collections
de
d’informations
de données
données et
et d’informations)
d’informations)
et les
les
d’informations)) et
MATHEMATIQUES
(Collections
Collections
(
MATHEMATIQUES
(Collections
(Collections
d’algorithmes
calcul
d’algorithmes de
de calcul).
calcul).
). C’est
C’est le
le moyen
moyen
calcul).
utilisé
pour
allié
efficacité
et
utilisabilité
utilisé pour allié efficacité et utilisabilité
des
des études
études et
et des
des coûts
coûts équivalents
équivalents àà une
une
réelle
expérimentation.
.
expérimentation
réelle expérimentation.
expérimentation.
Les
Les objectifs
objectifs sont
sont généralement
généralement pour
pour
des
des stratégies
stratégies d’aide
d’aide àà la
la décision.
décision.
Finalité
Finalité de
de la
la modélisation
modélisation
Technique
Technique :: fournir
fournir des
des spécifications
spécifications claires
claires àà reproduire,
reproduire,
puis
puis àà exploiter
exploiter
Intellectuelle
Intellectuelle :: fournir
fournir au
au métier,
métier, une
une utilité
utilité dans
dans les
les
structures
structures sociétales.
sociétales.
Courbes
Courbes d’évolution
d’évolution
d’un
d’un phénomène
phénomène
physique
physique
Exemple
ExempleArduino
Arduino ISP
ISPsous
sous Fritzing
Fritzing (GPL)
(GPL)
Modèle
Modèle SIG
SIG d’une
d’une urbanisation
urbanisation
Sous
Sous QGIS
QGIS (GPL)
(GPL)
8
Définitions fondamentales
Réponse
Réponse aux
aux interactions
interactions
Situation
Situation d’un
d’un seul
seul
facteur
facteur
Les
Les Plan
Plan d’expériences
d’expériences :: Organisation
Organisation permettant
permettant la
la conduite
conduite des
des expériences,
expériences,
L’expérience
L’expérience peut
peut être
être menée
menée selon
selon beaucoup
beaucoup de
de manière,
manière, le
le phénomène
phénomène étudié
étudié
est
au
centre
des
préoccupations.
Le
cas
le
plus
simple
est
celui
où
la
variation
est au centre des préoccupations. Le cas le plus simple est celui où la variation
d’un
d’un seul
seul paramètre
paramètre est
est considéré.
considéré.
Le
système
dépend,
fondamentalement,
Le système dépend, fondamentalement, de
de ses
ses composantes
composantes intrinsèques
intrinsèques qui
qui
varient
dans
le
temps
et
l’espace
physiques.
Le
cas
général
à
considérer
est;
varient dans le temps et l’espace physiques. Le cas général à considérer est;
quand
quand plus
plus d’une
d’une composante
composante rentre
rentre en
en interaction
interaction..
Domaine
Domaine de
de variabilité
variabilité de
de
deux
facteurs
deux facteurs
Facteurs
Facteurs && Modalités
Modalités
La
La réponse
réponse du
du système
système étudié
étudié dépend
dépend
essentiellement
essentiellement du
du type
type de
de considérations
considérations des
des
rattachements
rattachements àà remarquer
remarquer dans
dans les
les interactions
interactions
afin
afin qu’une
qu’une réponse
réponse du
du système
système ne
ne soit
soit
ressentie.
ressentie.
L’observation
L’observation des
des interactions
interactions doubles
doubles est
est la
la
plus
plus simple
simple àà exécuter.
exécuter. Les
Les systèmes
systèmes physiques
physiques
sont,
sont, par
par défaut,
défaut, trop
trop complexes.
complexes.
9
Définitions fondamentales
Les
Les suites
suites logiciels
logiciels de
de modélisation
modélisation et
et de
de simulation
simulation des
des
systèmes
systèmes et
et des
des procédés
procédés ne
ne peuvent
peuvent en
en aucun
aucun cas
cas
représentés
le
SUBSTITUANT
de
l’expérimentation
et
représentés le SUBSTITUANT de l’expérimentation et du
du
terrain
terrain (réalité
(réalité des
des choses).
choses).
C’est
compréhension
C’est des
des outils
outils d’aide
d’aide àà la
la compréhension,
compréhension,
la réduction
réduction
compréhension,, àà la
des
coût
impliqués
par
l’exercice
expérimentale
des coût impliqués par l’exercice expérimentale et
et encore
encore
pour
décision
pour répondre
répondre àà une
une exigence
exigence de
de la
la décision.
décision.
décision..
Pour
Pour que
que ces
ces outils
outils atteignent
atteignent un
un niveau
niveau de
de maturité
maturité de
de ce
ce
fait,
fait, ils
ils peuvent
peuvent être
être acceptés
acceptés avec
avec une
une CONFIANCE
CONFIANCE
mathématique
mathématique appréciable
appréciable et
et ils
ils sont
sont dotés
dotés d’une
d’une base
base de
de
données
(Pour
des
cas,
plus
un
moteur
d’inférence)
.
données (Pour des cas, plus un moteur d’inférence) .
Ils
((PROCESSING
CORE
Ils sont
sont conçu
conçu autour
autour d’un
d’un noyau
noyau (PROCESSING
PROCESSING CORE)
CORE)
qui
(PROCESSING
CORE)) qui
est
surmonté
par
une
Bibliothèque
de
modules
est surmonté par une Bibliothèque de modules
(unités/Plug-Ins
(unités/
(unités/Plug-Ins)
Plug-Ins)) de
de bases
bases et
et d’extension.
d’extension.
Le
plus
important
de
tous
ces
l’l’INTERFACE
Le plus important de tous ces modules
modules est
est l’INTERFACE
INTERFACE
l’INTERFACE
GRAPHIQUE.
.
La
complexité
de
cette
dernière
est
GRAPHIQUE
GRAPHIQUE.
de taille,
taille,
GRAPHIQUE. La complexité de cette dernière est de
puisque
puisque toutes
toutes les
les tâches
tâches de
de traitement
traitement se
se font
font directement
directement
àà travers
travers elle.
elle. En
En plus
plus de
de la
la zone
zone de
de modélisation
modélisation du
du
processus
processus système
système àà modéliser,
modéliser, des
des menus,
menus, des
des barres
barres
d’outils
d’outils et
et des
des panneaux
panneaux forment
forment le
le moyen
moyen via
via lequel
lequel
l’utilisateur
interagit
en
toute
sécurité
avec
l’application.
l’utilisateur interagit en toute sécurité avec l’application.
D’autres
D’autres éléments
éléments cachés
cachés par
par défaut
défaut et
et ne
ne sont
sont affichés
affichés que
que
si
une
requête
les
concernant
a
été
émise.
si une requête les concernant a été émise.
Logiciel
Logiciel de
de visualisation
visualisation graphique
graphique
Paraview
Paraview (GPL)
(GPL)
Menu
Menu principal
principal
Barre
Barre d’outils
d’outils
Canevas
Canevas graphique
graphique
Panneau
Panneau des
des
propriétés
propriétés
Ligne
Ligne du
du temps,
temps,
pour
l’animation
pour l’animation
Le
Le format
format des
des données
données peut
peut être
être spécifique
spécifique (*.dxf
(*.dxf pour
pour
AutoCAD)
ou
commun
pour
beaucoup
de
logiciels
(*.xml,
AutoCAD) ou commun pour beaucoup de logiciels (*.xml,
Standard
Standard OpenDocument).
OpenDocument). Les
Les rendus
rendus graphiques
graphiques ne
ne sont
sont
qu’une
image
de
la
réalité
données.
qu’une image de la réalité données.
10
Définitions fondamentales
Courbes
Courbes d’évolution
d’évolution
d’un
d’un phénomène
phénomène
physique
physique
Modèle
Modèle bloc
bloc d’un
d’un système
système
Expérience
Expérience
n.
n. f.f. Expérimenter,
Expérimenter, acte
acte de
de procéder
procéder àà des
des essais
essais effectifs
effectifs dans
dans un
un lieu
lieu
destiné
à
cette
tâche
(laboratoire)
et
pour
un
but
purement
scientifique
.
destiné à cette tâche (laboratoire) et pour un but purement scientifique.
Selon
Selon la
la complexité
complexité de
de la
la composition
composition du
du système,
système, on
on est
est appelé
appelé àà faire
faire
beaucoup
de
tests
(m
expériences
)
pour
un
même
scénario
et
ceci,
selon
beaucoup de tests (m expériences) pour un même scénario et ceci, selon
la
la dépendance
dépendance (ou
(ou non)
non) entre
entre les
les facteurs
facteurs régissant
régissant le
le système,
système, sujet
sujet de
de
l’expérience.
l’expérience.
Cette
Cette procédure
procédure est
est d’autant
d’autant plus
plus combinatoire
combinatoire que
que le
le nombre
nombre de
de cas
cas àà
vérifier
vérifier est
est beaucoup
beaucoup plus
plus grand
grand (m-∞).
(m-∞). Les
Les plans
plans d'expériences
d'expériences
permettent
permettent d'organiser
d'organiser au
au mieux
mieux les
les essais
essais qui
qui accompagnent
accompagnent une
une
recherche
scientifique
ou
des
études
industrielles.
Ils
sont
applicables
à
recherche scientifique ou des études industrielles. Ils sont applicables à de
de
nombreuses
disciplines
et
à
toutes
les
industries
à
partir
du
moment
où
nombreuses disciplines et à toutes les industries à partir du moment où
l’on
l’on recherche
recherche le
le lien
lien qui
qui existe
existe entre
entre une
une grandeur
grandeur d’intérêt,
d’intérêt, yy et
et des
des
variables,
x
.
Il
faut
penser
aux
plans
d'expériences
si
l’on
s’intéresse
variables, xii. Il faut penser aux plans d'expériences si l’on s’intéresse àà
une
une fonction
fonction du
du type
type yy == ff (x
(xii).). Avec
Avec les
les plans
plans d'expériences
d'expériences on
on obtient
obtient le
le
maximum
maximum de
de renseignements
renseignements avec
avec le
le minimum
minimum d'expériences.
d'expériences.
Courbes
Courbes d’évolution
d’évolution
d’un
d’un facteur
facteur selon
selon
des
des modalités
modalités
modélisation
modélisation mathématique
mathématique ::
Procédures
Procédures mathématique
mathématique permettant
permettant de
de choisir
choisir
un
équivalent
(Modèle)
à
un
système
donné.
un équivalent (Modèle) à un système donné.
Facteur,
Facteur, Modalité
Modalité &
& Plan
Plan
Facteurs
Facteurs :: les
les composantes
composantes d’un
d’un système
système sont
sont les
les éléments
éléments
dont
il
dépend.
dont il dépend.
Modalités
Modalités (Niveaux)
(Niveaux) :: Niveaux
Niveaux appréciable
appréciable que
que peut
peut
prendre
prendre un
un facteur
facteur relativement
relativement àà une
une situation
situation précise
précise du
du
système.
système.
Plan
Plan :: Une
Une composition
composition expérimentale
expérimentale visant
visant àà faciliter
faciliter la
la
tâche
de
l’expérimentateur
en
lui
présentant
tâche de l’expérimentateur en lui présentant une
une
méthodologie
méthodologie finie
finie pour
pour entreprendre
entreprendre ses
ses études
études et
et essais.
essais.
Espace
expérimental
:
Le
domaine
de
variabilité
Espace expérimental : Le domaine de variabilité des
des
réponse
réponse àà toutes
toutes les
les valeurs
valeurs du
du facteur
facteur étudié
étudié selon
selon des
des
modalités.
modalités.
11
Définitions fondamentales
Les
Les suites
suites logiciels
logiciels de
de modélisation,
modélisation, de
de simulation
simulation des
des systèmes
systèmes et
et des
des
procédés
sont
de
deux
catégories
vis-à-vis
des
droits
et
devoir
d’utilisation.
procédés sont de deux catégories vis-à-vis des droits et devoir d’utilisation. Pour
Pour
ces
ces mêmes
mêmes suites,
suites, ilil yy aa le
le développeur
développeur du
du produit,
produit, d’un
d’un côté,
côté, et
et l’utilisateur
l’utilisateur final
final
de
de l’autre.
l’autre. AA chacun
chacun ses
ses droits
droits mais
mais limitées
limitées selon
selon des
des clauses
clauses et
et les
les
recommandations,
sur
la
base
de
quoi,
le
deux
partenaires
se
sont
mis
d’accord.
recommandations, sur la base de quoi, le deux partenaires se sont mis d’accord.
Ces
Ces termes
termes définissent
définissent ici
ici ce
ce qui
qui est
est communément
communément appelé
appelé LICENCE.
LICENCE.
Cette
Cette dernière
dernière décrit
décrit clairement
clairement les
les partenaires,
partenaires, le
le produits
produits et
et les
les limites
limites de
de
chacun
vis-à-vis
de
la
loi.
chacun vis-à-vis de la loi.
IlIl existe
existe deux
deux types
types de
de licence:
licence:
•• Propriétaire,
Propriétaire,
•• Libre
Libre d’utilisation
d’utilisation dite
dite encore
encore GPL
GPL
Dans
Dans le
le premier
premier type,
type, le
le développeur
développeur se
se doit
doit de
de porter
porter assistance
assistance àà ses
ses clients
clients et
et
de
de garantir
garantir la
la continuité
continuité du
du service.
service. Au
Au même
même moment
moment que
que les
les clients
clients ne
ne doivent,
doivent,
et
et aucun
aucun cas,
cas, porter
porter préjudice
préjudice àà leur
leur mode
mode ou
ou manière
manière d’utilisation
d’utilisation du
du produit,
produit, ne
ne
pas
pas l’utiliser
l’utiliser qu’avec
qu’avec le
le consentement
consentement du
du développeur,
développeur, ne
ne pas
pas l’altérer
l’altérer par
par un
un
quelconque
quelconque moyen.
moyen. La
La distribution
distribution du
du produit
produit est,
est, de
de ce
ce fait
fait totalement
totalement interdite.
interdite.
Le
Le client
client est,
est, par
par ailleurs,
ailleurs, bien
bien en
en état
état de
de connaissance
connaissance de
de tout
tout dommage
dommage qui
qui
pourrait
éventuellement
lui
être
causé
par
sont
utilisation
du
produit
et
pourrait éventuellement lui être causé par sont utilisation du produit et pour
pour lequel
lequel
la
la partie
partie développeur,
développeur, décline
décline toute
toute responsabilité.
responsabilité.
Pour
le
deuxième
type,
le
développeur
Pour le deuxième type, le développeur se
se partage
partage les
les droits/devoirs
droits/devoirs de
de
re/développer
le
produit
avec
son
client.
re/développer le produit avec son client.
Les
Les suite
suite GPL
GPL (General
(General Public
Public Licence)
Licence) sont
sont généralement
généralement des
des contributions
contributions qui
qui
évoluent
évoluent pour
pour gagner
gagner du
du terrain.
terrain. Le
Le paquetage
paquetage est
est distribuer
distribuer avec
avec les
les fichiers
fichiers
binaires,
binaires, le
le code
code sources,
sources, tous
tous les
les fichiers
fichiers bibliothèques
bibliothèques et
et annexes
annexes en
en plus
plus de
de la
la
documentation.
documentation.
Architecture
Architecture Intranet
Intranet universitaire
universitaire
Ces
Ces suites
suites sont
sont déployées
déployées et
et présentent
présentent leur
leur
service
service selon
selon deux
deux mode,
mode, Localisé
Localisé (Stand
(Stand
Alone/Desktop)
Alone/Desktop) ou
ou bien
bien réparties
réparties sur
sur le
le Web
Web
(Web
Based).
Elle
peuvent
avoir
besoin
(Web Based). Elle peuvent avoir besoin de
de
données
données Localisé
Localisé ou
ou Distribué.
Distribué.
12
Définitions fondamentales (Type de logiciels)
Application
Application àà système
système expert
expert
L’architecture
L’architecture de
de base
base de
de tout
tout logiciel
logiciel utilisé
utilisé dans
dans le
le domaine
domaine de
de la
la technologie
technologie pour
pour des
des fins
fins de
de modélisation
modélisation et
et de
de
simulation
des
processus,
repose
sur
une
structure
à
trois
étages.
simulation des processus, repose sur une structure à trois étages.
Le
noyau
Le noyau,
noyau,
combine les
les procédures
procédures de
de modélisation
modélisation (définitions)
(définitions) et
et de
de simulation
simulation (traitements)
(traitements) des
des données
données se
se reportant
reportant àà
noyau,, combine
un
un système
système àà traiter.
traiter. Les
Les niveau
niveau deux,
deux, regroupe,
regroupe, tous
tous les
les processus
processus logiciels
logiciels du
du système
système de
de communication
communication entre
entre le
le
noyau
et
les
niveaux
applicatifs.
noyau et les niveaux applicatifs.
Le
UI
Le niveau
niveau Application
Application représente
représente le
le code
code interface
interface utilisateur
utilisateur UI,
UI,
moyen utilisé
utilisé pour
pour inter-changer
inter-changer des
des informations
informations entre
entre
UI,, moyen
l’utilisateur
chercheur
et
le
logiciel
en
question.
Une
mémoire,
sous
forme
de
base
de
données
est
utilisée
pour
stocker
l’utilisateur chercheur et le logiciel en question. Une mémoire, sous forme de base de données est utilisée pour stocker
les
les informations
informations temporaires
temporaires et
et celles
celles finales
finales avant
avant qu’elles
qu’elles ne
ne soient
soient transformées
transformées par
par des
des processus
processus de
de calcul
calcul ou
ou bien
bien
affichées
affichées sur
sur l’interface
l’interface utilisateur.
utilisateur.
13
Définitions fondamentales (Typologie)
Local
Réseau
Web/Cloud
Avec IU
(Graphique)
Avec IU
(Graphique)
Avec IU
(Graphique)
Avec IU
(Texte)
Avec IU
(Texte)
Avec IU
(Texte)
Sans IU
(Terminal)
Sans IU
(Terminal)
Sans IU
(Terminal)
Orienté
Fichier
Orienté
Fichier
Orienté
Fichier
Orientée
SGBD
Orientée
SGBD
Orientée
SGBD
Acquisition
Acquisition
données
données
Traitement
Traitement
Manipulation
Manipulation
Mise
Miseen
enforme
forme
Interopérabilité
Interopérabilité
Processus
Adjacent
Affichage
Affichage
Rapport
Rapport
14
Classification des outils logiciels
(Licence des droits légaux d’utilisation)
Il existe deux classes de licences :
• Propriétaire,
• Libre d’utilisation dite encore GPL
Les logiciels peuvent être :
- À interface graphique/Sans
- Orienté SGBD/Fichier à format spécifique
- Déployé en local/Internet (Cloud, distribué)
- Interopérabilité intégrée/Non
- Reporting détaillé/limité
- Documentation large/limitée
- Communauté large/limité ou sans
15
Logiciels GPL du Génie Électrique
Dans le domaine du génie électrique, beaucoup d’outils GPL peuvent être
utiliser en mode local, de la manipulation des simples circuits électriques
jusqu’aux grandes installations et équipements de l’électrotechnique.
Mode
Mode Local
Local
Logiciel
Logiciel Qucs
Qucs
Logiciel
Logiciel
KTechLab
KTechLab
Logiciel
Logiciel SPICE
SPICE
16
Logiciels GPL du Génie Électrique
Dans le domaine du génie électrique, beaucoup d’outils GPL peuvent être utiliser
sous des environnement Cloud, de la manipulation des simples circuits électriques
jusqu’aux grandes installations et équipements de l’électrotechnique.
Logiciel
Logiciel
Circuit
Circuit Cloud
Cloud
17
Logiciels GPL du Génie Électrique (Simulateur)
Logiciel
Logiciel PCB
PCB
Fritzing
Fritzing
Microcontrôleur
Microcontrôleur Arduino
Arduino
UNO
UNO
Calcul
Calcul &
& Programmation
Programmation des
des
microcontrôleurs
123IO
microcontrôleurs 123IO
Microcontrôleur
Microcontrôleur Arduino
Arduino
Nano
Nano
18
Logiciels GPL du Génie Électrique (Simulateur)
Logiciel
Logiciel PCB
PCB
Fritzing
Fritzing
Microcontrôleur
Microcontrôleur
RaspBerry
RaspBerry PI
PI B+
B+
Microcontrôleur
Microcontrôleur Intel
Intel
Gallileo
Gallileo
19
Logiciels GPL du Génie Électrique (Simulateur)
Logiciel
Logiciel FreeFEM++
FreeFEM++
Logiciel
Logiciel Octave
Octave
20
Logiciels GPL du Génie Électrique (Simulateur)
Logiciel
Logiciel InterPSS
InterPSS Editor
Editor
Logiciel
Logiciel InterPSS
InterPSS Cloud
Cloud
Via
Via Google
Google Drive
Drive
21
Logiciels GPL (Programmation visuelle)
Pour les simulations en programmant
sans avoir à écrire sans faire de
CODE.
Logiciel
Logiciel Visuino
Visuino
Logiciel
Logiciel Blocky
Blocky,, Google
Google
Vis
ual
Programming
Visual Programming
22
Logiciels GPL (Interface SIG & Simulation)
Pour les simulations dont une projection
sur carte topographique est nécessaire.
Calcul
Calcul orienté
orienté géo-référence
géo-référence
Plateforme
Plateforme GIS
GIS Cloud
Cloud
Logiciel
Logiciel QGIS
QGIS
23
Logiciels GPL (Interface FEM & Simulation)
Logiciel
Logiciel Paraview/FreeCAD
Paraview/FreeCAD
Pour les simulations dont une projection
sur espace thermique/mécanique des
fluides est nécessaire.
Logiciel
Logiciel GMesh
GMesh
Logiciel
Logiciel Open
Open Cascade
Cascade
24
Logiciels GPL (Interface Processus)
Environnement
Environnement programmation
programmation
CodeBlock
CodeBlock
Environnement
Environnement programmation
programmation
Eclipse
Eclipse
Environnement
Environnement de
de supervision
supervision
des
des processus
processus
OPEN
SCADA
OPEN SCADA (sous
(sous Eclipse)
Eclipse)
25
Logiciels GPL (Environnement HPC)
Albert3 (Chez BMW)
1,024 Intel processor cores
(256 compute nodes, each
with two Intel Xeon 5160
dual core processors)
RaspBerry
RaspBerry PI
PI en
en Cluster
Cluster
Google Data Center
26
Logiciels GPL (Environnement HPC/MPI)
/*The
/*The Parallel
Parallel Hello
Hello World
World Program*/
Program*/
#include
<stdio.h>
#include <stdio.h>
#include
#include <mpi.h>
<mpi.h>
main(int
main(int argc,
argc, char
char **argv)
**argv)
{{ int
node;
int node;
MPI_Init(&argc,
MPI_Init(&argc, &argv);
&argv);
MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD,
MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD, &node);
&node);
printf("Hello
printf("Hello World
World from
from Node
Node %d\n",
%d\n", node);
node);
MPI_Finalize();
MPI_Finalize();
}}
La compilation est lancée par la commande suivante :
mpicc hello.c -o hello ¿
Dans le cas d UBCluster on s’attend à une réponse équivalente à ce qui suit :
Mpirun –hostfile machines hello ¿
Hello
Hello
Hello
Hello
Hello
Hello
Hello
Hello
Hello
Hello
Hello
Hello
Hello
Hello
Hello
Hello
World
World
World
World
World
World
World
World
World
World
World
World
World
World
World
World
from
from
from
from
from
from
from
from
from
from
from
from
from
from
from
from
Node
Node
Node
Node
Node
Node
Node
Node
Node
Node
Node
Node
Node
Node
Node
Node
22
00
44
33
77
11
66
55
27
Logiciels GPL (Environnement HPC/MPI)
La topologie adoptée pour l'Intranet du centre de calcul de l'université de Béchar porte l'avantage d'être connecté à l'Intranet
(LAN, WLAN) et à Internet (WAN). Il est du type ROCKS Cluster version 6.3 (2016).
Il intègre beaucoup d’application et d’environnement de calcul :
FreeFEM++, OpenCascad,
Octave
Gmesh
FreeCAD, ParaView
C/C++, BioPerl,
BioPython
Fortran, Java, Open ACC
SGE Condor
Ganglia
MPI, Open MPI et MPICH
Serveur LAMP
28
Logiciels GPL (Environnement PYTHON)
from turing_machine import TuringMachine
initial_state = "init",
accepting_states = ["final"],
transition_function = {("init","0"):("init", "1", "R"),
("init","1"):("init", "0", "R"),
("init"," "):("final"," ", "N"),
}
final_states = ["final"]
t = TuringMachine("010011 ",
initial_state = "init",
final_states = final_states,
transition_function=transition_function)
print("Input on Tape:")
t.show_tape()
while not t.final():
t.step()
print("Result of the Turing machine calculation:")
t.show_tape()
29
Logiciels GPL (Environnement PYTHON)
Python
Python est
est un
un langage
langage intéressant
intéressant pour
pour sa
sa facilité
facilité et
et sa
sa richesse
richesse en
en possibilités
possibilités d’utilisation.
d’utilisation.
En
En version
version de
de base,
base, Python
Python dispose
dispose de
de nombreuses
nombreuses fonctionnalités
fonctionnalités intégrées
intégrées en
en standard.
standard.
Autour
Autour des
des aptitudes
aptitudes de
de base
base standard,
standard, IlIl est
est extensible
extensible par
par des
des modules
modules de
de tout
tout bord,
bord, qui
qui
sont
sont les
les contributions
contributions de
de développeurs
développeurs dévoués
dévoués àà la
la cause
cause de
de l’Open
l’Open Source.
Source. Ce
Ce sont
sont des
des
bibliothèques
qui
aident
le
développeur
à
travailler
sur
des
projets
particuliers.
Plusieurs
bibliothèques qui aident le développeur à travailler sur des projets particuliers. Plusieurs
bibliothèques
bibliothèques peuvent
peuvent ainsi
ainsi être
être installées
installées pour,
pour, par
par exemple,
exemple, développer
développer des
des interfaces
interfaces
graphiques
graphiques en
en Python
Python (cas
(cas de
de tkinter).
tkinter).
Python
Python est
est un
un langage
langage de
de programmation,
programmation, dont
dont la
la première
première version
version est
est sortie
sortie en
en 1991.
1991. Créé
Créé
par
par Guido
Guido van
van Rossum,
Rossum, ilil aa été
été porté
porté du
du Macintosh,
Macintosh, de
de son
son développeur,
développeur, qui
qui travaillait
travaillait àà
cette
cette époque
époque au
au Centrum
Centrum voor
voor Wiskunde
Wiskunde en
en Informatica
Informatica aux
aux Pays-Bas,
Pays-Bas, jusqu'à
jusqu'à se
se voir
voir
associer
une
organisation
à
but
non
lucratif
particulièrement
dévouée,
la
PSF
associer une organisation à but non lucratif particulièrement dévouée, la PSF ((
Python
Python Software
Software Foundation),
Foundation), créée
créée en
en 2001.
2001. Ce
Ce langage
langage aa été
été baptisé
baptisé ainsi
ainsi en
en hommage
hommage àà la
la
troupe
troupe de
de comiques
comiques les
les «Monty
«Monty Python».
Python».
Développeur
Développeur Informaticien
Informaticien
Néerlandais
Néerlandais (langage
(langage Python)
Python)
Guido
Guido van
van Rossum
Rossum
31
31 janvier
janvier 1956
1956
Monty
Monty Python
Python est
est le
le nom
nom d'une
d'une troupe
troupe célèbre
célèbre
d'humoristes
d'humoristes britanniques
britanniques (1969).
(1969).
30
Logiciels GPL (Environnement PYTHON)
Installation
La plateforme ANACONDA installe tout le nécessaire (l’environnement PYTHON 3.X/2.X) et donnera accès aux
possibilités d’étendre l’installation aux modules PYTHON nécessaires pour le développement de calcul scientifique de
l’ingénieur ou du chercheur.
Les différents modules (librairies) nécessaire sont :
NUMPY : Analyse numérique & Matrices
SCIPY : Extension pour calcul scientifique
MATPLOTLIB : Dessin de courbe
SYMPY : calcul symbolique
NETWORKX : manipulation et gestion des graphes
PLOTLY : Librairie en ligne pour dessin de courbes
EVENTLET : Librairie gestion événementielle
TKINTER : Librairie pour manipulation d’interface graphique
IPYTHON : Bibliothèque pour calcul scientifique
CYTHON : Interface pour environnement C/C++
JPYTHON : Interface pour environnement JAVA
JUPYTER : Editeur orienté navigateur
DJANGO-CMS : System de gestion de contenus
WIDGY : CMS utilisant le Framework Django.
…encore ! ... des milliers de modules.
31
Logiciels GPL (PYTHON, qui l’utilse)
YouTube
YouTube
DropBox
DropBox
Survey
Survey Monkey
Monkey
Google
Google
Quora
Quora
Bitly
Bitly
Reddit
Reddit
Yahoo
Yahoo Maps
Maps
Hipmunk
Hipmunk
Pinterest
Pinterest
Instagram
Instagram
Disqus
Disqus
Spotify
Spotify
Washington
Washington Post
Post
Firefox
Firefox
NASA
NASA
Bitbucket
Bitbucket
Reddit
Reddit Gifts
Gifts
Prezi
Prezi
Playfire
Playfire
Eventbrite
Eventbrite
32
Conclusions
De
De nos
nos jours,
jours, avec
avec l’augmentation
l’augmentation de
de l’utilisation
l’utilisation de
de l’ordinateur
l’ordinateur individuel/portable,
individuel/portable, les
les
logiciels
logiciels (GPL)
(GPL) de
de modélisation
modélisation et
et de
de simulation
simulation de
de processus
processus en
en génie
génie électrique
électrique sont
sont
devenus
devenus accessibles
accessibles en
en version
version Mobile/Bureau
Mobile/Bureau ou
ou Serveur.
Serveur.
Les
Les applications
applications de
de modélisation
modélisation et
et de
de simulation
simulation des
des processus
processus se
se réfèrent
réfèrent àà tous
tous les
les aspects
aspects
de
de gestion
gestion et
et d’utilisation
d’utilisation de
de données
données de
de domaines
domaines par
par projection
projection géographiques
géographiques numériques
numériques
sur
une
interface
utilisateur.
sur une interface utilisateur.
L
L’outil
’outil logiciel
logiciel GPL
GPL reste
reste jusqu’à
jusqu’à lors,
lors, un
un outil
outil préféré
préféré pour
pour la
la conception
conception des
des idées
idées et
et des
des
simulations
des
situations
selon
des
stratégies
locales
ou
globales.
simulations des situations selon des stratégies locales ou globales.
L
L’observation
’observation scientifique,
scientifique, la
la modélisation
modélisation et
et la
la simulation
simulation sont
sont des
des outils
outils de
de manœuvres,
manœuvres,
beaucoup
importants,
mais
pas
plus.
Les
ressources
logiciels
GPL
couvrent
tous
beaucoup importants, mais pas plus. Les ressources logiciels GPL couvrent tous les
les besoins
besoins
tant
tant pour
pour la
la pratique
pratique d’une
d’une pédagogie
pédagogie que
que pour
pour l’investigation
l’investigation du
du domaine
domaine des
des chercheurs.
chercheurs.
Leur
Leur optimisation
optimisation reste
reste pour
pour toujours
toujours une
une question
question de
de possibilités
possibilités offertes
offertes àà l’opérateur
l’opérateur pour
pour
améliorer
améliorer selon
selon son
son besoin
besoin et
et sans
sans enfreindre
enfreindre àà l’équilibre
l’équilibre des
des compositions
compositions et
et relations
relations
totales.
INTELLECTUELLES
totales. surtout,
surtout, en
en terme
terme de
de PROPRIÉTÉS
PROPRIÉTÉS INTELLECTUELLES.
INTELLECTUELLES.
INTELLECTUELLES
Les
Les libertés
libertés de
de l’introduction
l’introduction d’une
d’une certaine
certaine mise
mise àà jour
jour est
est toujours
toujours valable,
valable, sauf
sauf nécessité
nécessité de
de
garantir
la
non
interférence
avec
la
sûreté
des
ensembles
voisins.
garantir la non interférence avec la sûreté des ensembles voisins.
33
MERCI POUR VOTRE
PATIENCE & ATTENTION
34