Proposition d’un modèle produit agile pour l’écoconception : application aux batteries Li-ion

par Daniel Belchi Lorente

Thèse de doctorat en Génie industriel conception et production

Sous la direction de Peggy Zwolinski.

Le président du jury était Valérie Laforest.

Le jury était composé de Virginie Goepp, Guillaume Mandil, Lenka Svecova.

Les rapporteurs étaient Valérie Laforest, Nicolas Perry.


  • Résumé

    Les produits high-tech sont couramment utilisés dans de nombreux secteurs industriels ainsi que dans nos vies de tous les jours. Ils améliorent notre qualité de vie, mais à quel prix ? En effet, la fabrication, l’utilisation et la fin-de-vie de ces produits high-tech génèrent des impacts environnementaux, économiques et sociaux importants. Ces impacts proviennent principalement des matériaux utilisés, de l’énergie consommée pour leur fabrication et pendant leur utilisation et des mauvaises conditions de travail pour l’extraction des matières premières et leur transformation. L’étape de fin-de-vie des produits high-tech contribue également à une grande partie des impacts, car cette phase est souvent négligée lors du processus de conception.Certaines études ont été faites afin de réduire l’impact environnemental des produits, mais ne considèrent qu’une partie des étapes de cycle de vie (par ex. la fabrication) et excluent d’autres étapes comme la fin-de-vie. D’autres études essayent d’intégrer les contraintes de toutes les étapes de cycle de vie mais négligent l’intégration des enjeux environnementaux et ne considèrent que les enjeux classiques de la conception (coûts, qualité, performance, etc.). D’autres études encore visent à intégrer les contraintes de toutes les étapes de cycle de vie et les enjeux environnementaux, mais ne sont pas adaptées à l’évolution rapide des développements dans le cas des produits high-tech (nouvelles technologies, nouveaux matériaux, etc.).Nous proposons donc un outil d’aide à la conception de produits high-tech, qui a pour objectif la prise en compte de toutes les étapes de cycle de vie — et notamment de la fin-de-vie — pour mieux considérer les enjeux environnementaux en plus des enjeux classiques de la conception. Il s’agit d’un modèle-produit agile pour l’écoconception : le MPAE, capable de guider les concepteurs tout au long du processus de conception sur les questions environnementales, malgré les nombreuses alternatives de conception envisagées lors de la conception des produits high-tech.Dans cette thèse, l’outil est appliqué sur un cas théorique de conception avec l’exemple des batteries Li-ion utilisées dans les véhicules électriques. Le modèle développé permet de cibler les paramètres de conception et les acteurs du cycle de vie à l’origine des impacts environnementaux, pour mieux considérer et tenter de les réduire.En résumé, cette thèse réinterroge l’application du concept de modèle produit dans le cas de la prise en compte des impacts environnementaux en conception afin d’aboutir à leur intégration efficace.

  • Titre traduit

    Product model for ecodesign : application to the Li-ion battery case


  • Résumé

    High-tech products are widely used in many industrial sectors as well as in our everyday lives. They improve our quality of life, but with a high price to pay? The manufacture, use and end-of-life of these products cause strong environmental, economic and social impacts. These impacts are mainly due to the materials and to the energy used for the manufacturing, to their use, but also to bad working conditions to obtain raw materials. The end-of-life stage for high-tech products is a huge source of impacts because not considered during the design.Some researches have been conducted to reduce the environmental impact of high-tech products, but they only consider partially the life cycle stages (eg. The manufacturing phases) and exclude other stages, such as the end-de- life. Further studies are trying to integrate all the life cycle constraints but neglect the integration of environmental issues and they only consider the classical design constraints (cost, quality, performance, etc.). Other studies aimed at integrating the al the life cycle constraints and the environmental issues, but they are not adapted to quick features evolutions during the design process of high-tech product (new technologies, new materials, etc.We therefore propose a tool to guide the design of high-tech products, which aims to integrate all life-cycle stages including the end-of-life and environmental issues in addition to classic design issues. This is an agile product model for eco-design (APME), which considers the rapid evolution of the solutions during the development of high-tech products.In this thesis, the model is theoretically applied in a case study related to Li-ion batteries for electric automotive applications. The developed model is able to highlight the main design parameters and the main actors of the product life cycle which induce high environmental impacts to try to reduce them.This thesis considers the use of the product model concept when taking into account environmental impacts during the design process, for their efficient integration.


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