Dependability in Complex Systems Engineering

Abstract

With the continuous advancement of technologies around the world, systems are becoming increasingly complex, making their behaviour harder to predict. Evaluating the performance of these systems from simple to highly complex is a fundamental aspect of business management and operational safety. This work analyses the mechanisms that lead to accidents and system failures, highlighting the various research methods developed by companies and institutions to prevent or mitigate such unexpected events. Among these methods, Failure Modes, Effects, and Criticality Analysis (FMECA) is widely used as a reliable, proactive analytical tool to identify, classify, and reduce potential failures. However, this method has certain limitations, particularly in decision-making contexts where the available information is vague or uncertain. The objective of this thesis is to propose an effective approach based on engineering criteria to analyse, estimate, and evaluate system performance. This approach takes into account the key characteristics of complex systems such as evolution, interaction, and emergent behaviour, in order to avoid failure and meet various operational safety constraints. ----------------------------------------------------------------------------- في ظل التطور المستمر للتقنيات المختلفة في عالمنا المعاصر، أصبح من الطبيعي أن تتجه الأنظمة نحو مزيد من التعقيد، ما يجعل سلوكها أكثر صعوبة في التنبؤ به ويُعد تقييم أداء هذه الأنظمة - من البسيطة إلى المعقدة. عنصرًا جوهريا في مجال إدارة الشركات وضمان السلامة التشغيلية. يتناول هذا العمل تحليل الآليات التي تؤدي إلى وقوع الحوادث وإخفاقات النظام، حيث قامتالعديد من الشركات والمؤسسات بتطوير أساليب بحث متعددة بهدف الوقاية أو الحد من هذه الحوادث غير المتوقعة. من بين هذه الأساليب تُستخدم طريقة تحليل أنماط الفشل وآثارها وخطورتها (FMEA) على نطاق واسع كأداة تحليلية موثوقة توظف بشكل استباقي لتحديد وتصنيف وتقليل فرص الإخفاقات. ومع ذلك، فإن هذه الطريقة تعاني من بعض أوجه القصور، خاصة في مواقف اتخاذ القرار التي تتسم بالغموض أو عدم اليقين في المعلومات المتاحة. تهدف هذه الأطروحة إلى اقتراح نهج فعّال يستند إلى معايير هندسية لتحليل، وتقدير، وتقييم أداء الأنظمة، بما يراعي خصائص النظام المعقد مثل: التطور، والتفاعل، والسلوك الكلي. ويهدف هذا النهج إلى المساهمة في تجنّب الفشل، وتلبية المتطلبات المختلفة المرتبطة بالسلامة التشغيلية. ----------------------------------------------------------------------------- Avec l’évolution constante des technologies à travers le monde, les systèmes deviennent de plus en plus complexes, rendant leur comportement difficile à prévoir. L’évaluation des performances de ces systèmes des plus simples aux plus sophistiqués constitue un élément essentiel dans la gestion des entreprises et la sécurité opérationnelle. Ce travail analyse les mécanismes menant aux accidents et aux défaillances des systèmes, et met en lumière les approches développées par de nombreuses entreprises et institutions afin de prévenir ou réduire ces événements imprévus. Parmi ces approches, la méthode d’analyse des modes de défaillance, de leurs effets et de leur criticité (AMDEC) est largement utilisée en tant qu’outil analytique fiable et proactif pour identifier, classer et atténuer les défaillances potentielles. Toutefois, cette méthode présente certaines limites, notamment dans les processus de prise de décision lorsque les informations sont imprécises ou incertaines. Cette thèse propose une approche efficace basée sur des critères d’ingénierie pour analyser, estimer et évaluer la performance des systèmes répondant aux caractéristiques des systèmes complexes, telles que l’évolution, l’interaction et le comportement global. L’objectif est d’éviter les défaillances tout en répondant aux différentes contraintes de sécurité opérationnelle.