PTC s’associe à l’UTC et l’ECAM LaSalle pour lancer une chaire industrielle autour de l’éco-conception, baptisée ProActive Design for Sustainability. L’objectif étant de définir des indicateurs, des méthodologies et de les associer à des outils de CAO et de PLM, pour aider les concepteurs à tenir compte des enjeux environnementaux dès les phases amonts de la conception.

Aujourd’hui pour mettre de nouveaux produits sur le marché, les industriels doivent non seulement continuer à développer et à optimiser des niveaux de performance et de qualité toujours plus élevés, mais ils doivent en plus y ajouter la minimisation de leur impact environnemental tout au long de leur durée de vie, en se conformant à de multiples normes et directives (ISO 14000, RoHS, REACH…).

Autant de nouveaux aspects que les concepteurs doivent anticiper dès les phases amonts de leurs projets, même s’il existe bien peu d’outils intégrés dans les logiciels de CAO et de PLM qu’ils utilisent au quotidien. « Nous avons constamment des demandes de nos clients allant dans ce sens, car ils souhaitent aligner leur stratégie avec les objectifs de l’accord de Paris et voudraient avoir un peu plus de visibilité sur le futur impact carbone des projets qu’ils ont en cours de développement, via des outils d’aide à la décision, afin de le minimiser. En effet, 80 % de l’impact carbone d’un produit se joue dès la phase de conception », constate Murvin Boodhoo, Solutions Consulting Director chez PTC.

C’est ce qui a, entre autre, poussé l’éditeur à s’associer à l’ECAM LaSalle, école d’ingénieurs lyonnaise fondée en 1900 et à l’Université de technologie de Compiègne (UTC), pour créer une nouvelle chaire industrielle autour de l’éco-conception, baptisée ProActive Design for Sustainability.

Une chaire tripartite

« Nous avons rencontré l’ECAM LaSalle à la Ruche Industrielle de Lyon, un lieu où les grands industriels (Bosch Rexroth, EFI, SEB, SNCF, Volvo Renault Trucks…) et les grandes écoles de la région se rencontrent pour accélérer leur transformation et échanger notamment sur leurs ‘‘irritants’’. Donc les discussions sont naturellement arrivées autour de l’éco-conception et du développement durable. Parallèlement nous avions déjà un partenariat en place avec l’UTC puisque leurs étudiants utilisent nos logiciels dans leur cursus de formation. Nous avons donc tout naturellement opté pour ce partenariat à 3 têtes, entre PTC, l’UTC et l’ECAM LaSalle. »

« L’idée pour nous est donner accès à nos clients, dans notre outil de CAO Creo, mais aussi dans notre outil de PLM Windchill, qui assure la continuité numérique des données entre les différentes fonctions de l’entreprise, à toutes les bonnes données, les bonnes informations, les bonnes pratiques et outils associés qui seront développés dans les deux thèses de cette chaire, afin qu’ils bénéficient le plus tôt possible dans leur cycle de développement des meilleures recommandations d’éco-conception pour prendre les bonnes décisions en termes d’impact carbone. »

Penser impact environnemental très en amont de la conception

On constate en effet que les industriels qui mettaient jusque-là en équilibre les éléments qui relèvent de la performance technologique avec le coût économique, font évoluer le paradigme en incluant toutes les caractéristiques liés aux impacts environnementaux des matériaux, depuis leur sourcing jusqu’à leur mise en œuvre, ainsi qu’à l’architecture du système mise en place pour minimiser sa consommation d’énergie, durant tout son cycle de vie, sans oublier le recyclage final.

« On va aussi mettre l’accent sur la réparabilité ou le ‘‘remanufacturing’’ du produit en fin de 1^ère vie, mais pour cela il va falloir maitriser la fragilité de tous les composants du produit tel que conçu. Ce n’est pas encore bien maîtrisée, donc ce sont des paramètres que l’on va objectiver et dimensionner pour les apporter aux concepteurs en termes d’architecture et de choix pour la prise de décision finale intégrant les caractéristiques et les impacts environnementaux, dont l’équivalent carbone, mais qui n’est pas le seul indicateur. Actuellement, on parle beaucoup de cet équivalent carbone parce que ça a un impact sur l’effet de serre et le changement climatique. Mais on prendra aussi en compte tous les critères habituels liés à l’éco-conception, que l’on a dans les caractéristiques environnementales analysées », explique quant à lui Bertrand Marconnet, enseignant-chercheur en génie industriel à l’ECAM LaSalle.

Si depuis une bonne dizaine d’années l’UTC a réalisé différentes thèses sur l’éco-conception au sein de son équipe de recherche, pour accompagner le concepteur vers les bons choix, cette fois il s’agit de regarder la dimension outillage logiciel pour offrir de l’accès à la donnée et à l’information sur les caractéristiques environnementales, sur l’impact que va avoir le choix de tel ou tel matériau pour concevoir et fabriquer tel produit. « Nous allons aussi mieux analyser le cycle de vie du produit dans la phase d’usage pour en tirer les optimalités de temps de maintenance et d’entretien pour une durée de vie idéale, afin de ne pas retirer du marché un produit alors que ses performances techniques sont encore largement satisfaisantes, alors qu’il faudrait peut-être juste optimiser sa consommation d’énergie en révisant certains de ses modes opératoires », précise quant à lui Benoît Eynard, responsable d’une équipe de recherche en génie industriel et mécanique dans le laboratoire Roberval de l’UTC.

Concevoir pour une seconde vie

Plutôt que de démanteler le produit en fin de vie pour récupérer juste les matériaux, pourquoi ne pas récupérer certains composants qui sont encore fiables ou les remettre à neuf à moindre coût pour les réexploitées dans un second cycle de vie. « C’est le principe même de la circularité, où l’on reconditionne tout ou partie d’un produit, ce que l’on appelle du ‘‘remanufacturing’’, pour lui donner une seconde vie. Mais pour cela il faut avoir cette analyse de circularité dès la phase de conception, voire même dès les exigences et la définition du besoin associé au produit, pour au plus tôt arbitrer et orienter la stratégie de conception avec cette logique pro-active de circularité », explique Benoît Eynard.

L’exemple type est celui de Renault Trucks, qui a lancé la Used Truck Factory. « Il s’agit de récupérer des camions ayant déjà parcouru 300 ou 400 000 km pour les remettre à neuf avant de les revendre en seconde main. Ce qui implique d’anticiper cette démarche dès la phase de conception du produit en prévoyant le démontage et la remise à niveau. Un exemple frappant est la planche de bord en matière plastique qui n’est plus en un seul morceau, mais constituée de plusieurs modules dont il suffit de changer seulement ceux qui sont abimés, minimisant ainsi les besoins en matière première et les coûts. Mais la démarche de circularité et de remanufacturing va encore plus loin, puisque cette usine s’est fait une spécialité de transformer ces camions thermiques usagés en camions électriques dotés d’une caisse cargo pour effectuer les livraisons dans les zones urbaines. Renault Trucks a ainsi su saisir une nouvelle opportunité de marché en faisant évoluer son Business Model. Une opportunité qui doit être anticipée dès la conception initiale », ajoute Bertrand Marconnet.

Pour cela, l’objectif des thèses est d’arriver à des preuves de concept d’outils d’évaluation environnementale et de simulation des performances écologique en fonction du choix de matériaux, des dimensions de la pièce, des procédés de fabrication qui peuvent être mis en œuvre. « Le concepteur aura ainsi accès à des recommandations sur les choix de matériaux, de procédés de fabrication ou de stratégies d’assemblage qu’on peut mettre en œuvre si on veut faire de la réparabilité », affirme Benoît Eynard.

Agir dès la phase Ingénierie Système

Pourquoi alors ne pas imaginer travailler bien en amont du modèle 3D où, de fait, un certain nombre de choix de conception ont déjà été faits, en intervenant dans la phase amont de l’Ingénierie Système où l’on définit pour le produit la mission à remplir et les exigences à satisfaire. La réduction de l’impact carbone n’étant alors qu’une exigence supplémentaire ? « Cela fait partie des pistes de recherche envisagées, d’autant plus que PTC dispose de l’outil de gestion des exigences Codebeamer, pour checker les normes, les standards, etc., et les intégrer. D’ailleurs l’une des thèses va porter sur comment on va structurer les normes, les connaissances, les expertises métiers pour que cela soit lisible par un système PLM tel Windchill, afin de pouvoir les traiter à l’aide d’outils à base d’Intelligence Artificielle. L’objectif, c’est de gagner du temps aussi à ce stade là et d’être sensibilisé au plus tôt aux enjeux environnementaux », explique Bertrand Marconnet.

L’IA, avec des outils comme le raisonnement sémantique, le Machine Learning ou les modèles généralisés, va non seulement permettre de rechercher les informations environnementales, techniques, réglementaires, économiques, sociétales, etc. pertinentes et de raisonner autour, afin de les proposer au concepteur de manière appropriée sans le noyer d’informations, en essayant de comprendre ce dont il a besoin à un instant T.

Ne risque-t-on pas de brider l’innovation ?

Mais le recours à l’IA, qui permet une exploitation intelligente et rapide de base de données existantes, même si elle est dotée de capacités d’apprentissage, n’apporte pas l’étincelle qui permet de transformer un produit classique en un trait de génie. « De fait l’IA, en se chargeant des tâches sans vraie valeur ajoutée de recherche d’informations, qui représente 70 % du temps d’un concepteur, va lui redonner du temps qu’il pourra consacrer à explorer de nouvelle voies et au final à innover », estime Bertrand Marconnet.

Cela sera d’autant plus vrai, qu’apparaissent de nouveaux métiers chargés de capitaliser les informations et d’améliorer les bases de données, (Data Scientist, ingénieurs de connaissances, de cogniticiens…) pour les rendre plus accessibles aux concepteurs, afin de démocratiser et généraliser l’éco-conception, sans toutefois aller jusqu’à une uniformisation des produits. « Encore une fois le concepteur garde la main, ce n’est pas le système qui décide à sa place. L’IA n’est là que pour proposer des idées, des règles. Après à charge du concepteur, avec le contexte dans lequel il travaille, de les appliquer ou pas. Il ne faut pas le voir comme une injonction directive, mais comme une aide à la décision, pour éviter les erreurs de conception et minimiser les impacts environnementaux. C’est un outil de simulation parmi d’autres, dont il faudra tenir compte lors des arbitrages en revues de projet », rétorque Benoît Eynard.

Et il faudra aussi éviter d’être trop intrusif dans la démarche de conception du concepteur pour éviter les risques de rejet. « L’objectif c’est justement d’avoir un système cognitif qui s’adapte au contexte, à l’activité de conception et aussi au profil de l’utilisateur. Beaucoup de travaux sur ces aspects cognitifs ont déjà été réalisés par des cogniticiens en liaison avec des philosophes, des psychologues, etc. On ne proposera pas la même chose à un junior ou à un senior, qui n’ont ni la même mentalité, ni la même expertise. Il s’agit d’améliorer l’expérience de l’utilisateur, pas de le contraindre, en lui montrant le temps qu’il va gagner et les erreurs de conception qu’il va éviter », rassure Bertrand Marconnet.

Jean-François Prevéraud