Développement d'une méthode d'évaluation de la performance environnementale des innovations incrémentales

Development of an evaluation method of the environmental performance of incremental innovations

• Auteur / Autrice : Julien Garcia
• Direction : Dominique Millet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie mécanique
• Date : Soutenance le 13/01/2015
• Etablissement(s) : Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'Ingénieur (Châtenay-Malabry, Hauts de Seine)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'énergétique moléculaire et macroscopique, combustion (Gif-sur-Yvette, Essonne)
• Jury : Président / Présidente : Pierre-Alain Yvars
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Dominique Millet, Emmanuel Caillaud, Lionel Roucoules, Raphaël Chenouard, Flore Vallet, Louis David
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Emmanuel Caillaud

Mots clés

Mots clés contrôlés

Aspect environnemental

Automobiles

Analyse du cycle de vie

Écoconception

Mots clés libres

Ecoconception

Analyse du Cycle de Vie (ACV)

Innovation incrémentale

Système d’amélioration continue

Ecodesign

Life Cycle Assessment (LCA)

Incremental innovation

Continuous Improvement System

Résumé

Le développement durable est la conceptualisation de la transition imposée de la Société humaine vers un modede développement soutenable pour la planète, pour trouver une solution de sortie à la crise de l’Environnement. Acet égard, l’écoconception est l’une des solutions que le monde industriel et entrepreneurial se propose de mettreen application. Elle consiste à prendre en compte les impacts environnementaux sur l’ensemble du cycle de vied’un produit (bien ou service) lors de la conception de celui-ci. L’intégration de la dimension Environnementsoulève une triple complexité : (i) celle liée à la nature multicritère de la dimension Environnement, (ii) celle liéeà la compréhension de la dimension Environnement par les acteurs de la conception de produits dont la résistancepeut être un frein à une bonne intégration, et (iii) celle liée au processus de conception et d’innovation d’un produit,spécialement dans le cas des produits complexes. Or malgré la multitude d’outils d’écoconception qui a étédéveloppée, peu de sujets de recherche s’intéressent à la prise en compte à la fois des aspects techniques etorganisationnels, lors de l’intégration de la dimension Environnement en phase d’innovation d’un produitcomplexe. Cette thèse vise donc à expérimenter, chez un constructeur d’automobiles, une stratégie d’intégrationde l’évaluation environnementale d’innovations incrémentales nommée E3PICS (Methodology of an Evolutiveintegration of the Evaluation of the Environmental Performances of Innovative Complex Sub-systems). Mise enforme par des contraintes à la fois techniques et organisationnelles, la stratégie E3PICS emploie une démarcheprogressive d’intégration d’un référentiel évolutif d’écoconception dans les processus d’ingénierie avancéed’éléments innovants qui seront raccordés à des projets de développement des véhicules. La première étape estcelle de la conception itérative du référentiel évolutif d’écoconception avec l’équipe écoconception (au sein duservice Environnement) et les pilotes d’innovations, permettant ainsi un apprentissage croisé. La deuxième étapeest celle de l’accompagnement de l’ensemble des pilotes d’innovations dans l’utilisation systématique duréférentiel d’écoconception. La troisième étape consiste à développer un outil analytique d’évaluation de l’impactd’innovations sur la recyclabilité en fin de vie des véhicules. Elle nécessite la création de modèles de véhiculesafin de contourner le manque de données sur le système complet en cours de conception et de faire une projectioncet impact. La quatrième et dernière étape concerne le développement d’un deuxième outil analytique pourl’évaluation de l’impact d’innovations sur la performance environnementale sur le cycle de vie des véhicules. Dela même manière, cet outil nécessite une méthode de développement de modèles environnementaux de véhicules ;cependant, pour les impacts environnementaux calculés sur le cycle de vie, contrairement à la recyclabilité qui estcalculée sur le véhicule en fin de vie, ces modèles sont basés sur le traitement par classification ascendantehiérarchique de résultats d’analyse de cycle de vie de véhicules. Les expérimentations ont été réalisées chez PSAPeugeot Citroën. La stratégie E3PICS a permis d’intégrer dans les processus d’innovation, l’utilisation duréférentiel d’écoconception et de systématiser son utilisation, dans l’optique d’une amélioration continue pérennedes véhicules du constructeur.

Sustainable development is the conceptualization of transition imposed from human society towards a sustainableway of development for the world to find a solution to the crisis of the Environment. In this regard, ecodesign isone of the solutions that the industrial and business world proposes to implement. It consists of taking into accountthe environmental impacts throughout the life cycle of a product (good or service) in the design of it. Integratingthe Environment dimension raises a triple complexity: (i) the one related to the multi-criteria nature of theEnvironment dimension, (ii) the one related to understanding the Environment dimension by actors designingproducts who may resist and be a barrier to successful integration, and (iii) the one related to process design andinnovation of a product, especially in the case of complex products. But despite the multitude of ecodesign toolsthat has been developed, few research topics are interested in taking into account both technical and organizationalaspects, while integrating environment in the innovation phase of a complex product. Therefore this thesis aims toexperiment, by a car manufacturer, an integration strategy of the environmental evaluation of incrementalinnovations, named E3PICS (Methodology of an Evolutive integration of the Evaluation of the EnvironmentalPerformances of Innovative Complex Sub-systems). Framed by constraints on the technical and organizationalconstraints, E3PICS strategy employs a progressive approach to integrate a scalable ecodesign repository inadvanced process engineering of innovative features that are connected to development projects vehicles. The firststep is the iterative design of the scalable ecodesign repository with the ecodesign team (in the EnvironmentDepartment) and innovation leaders, allowing cross learning. The second step is to accompany all the innovationleaders in the systematic use of the ecodesign repository. The third step is to develop an analytical tool for assessingthe impact of innovations on the recycling end of life vehicles. It requires the creation of models of vehicles tobypass the lack of data on the complete system under design and project impact. The fourth and final step is thedevelopment of a second analytical tool for assessing the impact of innovations on environmental performanceover the life cycle of vehicles. Similarly, the tool requires a method of developing environmental models ofvehicles; however, for environmental impacts calculated on the life cycle, unlike recyclability which is calculatedon the vehicle end of life, these models are based on the treatment by hierarchical clustering of vehicle life cycleassessment results . The experiments were performed at PSA Peugeot Citroen. The E3PICS strategy has helped tointegrate the processes of innovation using the eco-design repository and systematize its use in the context of asustainable continuous improvement of vehicle manufacturer.