Suis-je capable de recycler ou transformer le matériau ? Puis-je réutiliser la pièce elle-même ? Puis-je réutiliser un sous-ensemble d’un produit et l’intégrer dans un nouveau cycle de vie ? Autant d’interrogations qui sont au cœur de la chaire industrielle « ProActive Design for Sustainability », inaugurée le 3 avril par PTC avec deux partenaires académiques français, l’école d’ingénieurs ECAM LaSalle et l’université de technologie de Compiègne (UTC). Ensemble, ils s'emploient à élaborer des méthodologies d'analyse environnementale appuyées notamment par l'intelligence artificielle générative, et à les intégrer dans des solutions logicielles promouvant une « écoconception proactive ».
Les prémices de cette chaire dédiée à l'écoconception remontent à 2022 dans la « Ruche Industrielle », à Lyon, un groupement d’entreprises telles que Bosch, la SNCF, Volvo, ou encore SEB, où se côtoient depuis plusieurs années l’éditeur de logiciels PTC et l’école d’ingénieurs ECAM LaSalle. Ces échanges ont été largement motivés par l'évolution du contexte réglementaire, notamment en termes de responsabilité sociétale et environnementale (RSE), ainsi que de reporting extra-financiers portant sur les aspects environnementaux, sociaux et de gouvernance (ESG).
« La plupart des entreprises avec lesquelles nous échangeons, ont aligné leurs objectifs de neutralité carbone sur ceux de l'Accord de Paris. Dans ce contexte, la performance économique est indissociable de la maîtrise de l'impact environnemental. En outre, s'ajoute à cette pression le cadre réglementaire, notamment la CSRD (directive européenne Corporate Sustainability Reporting Directive, ndlr), qui impose de nouvelles normes et obligations de reporting non financier, contraignant ces acteurs à appréhender l'intégralité de la chaîne de production de leurs produits », avance Murvin Boodhoo, directeur du département « Solutions Consulting » chez PTC.
La chaire s'attache ainsi à développer une solution « intelligente » d'aide à la décision qui privilégie des conceptions intégrant notamment des critères environnementaux tels que l'impact carbone, la recyclabilité et la réutilisation, qui « sont déterminés à 80 % dès la phase de conception d'un produit, d'où l'importance fondamentale de l'écoconception dans notre démarche », précise Bertrand Marconnet, enseignant-chercheur en génie industriel à l'ECAM LaSalle.
De l’ACV au PLM
La chaire se focalise sur des produits en cours de conception destinés à être exploités sur les dix prochaines années, voire au-delà. Il est donc essentiel de ne pas se limiter aux données liées aux analyses de cycle de vie (ACV) qui sont centrées sur un produit fini. « Ces analyses sont importantes puisqu’elles rendent compte des impacts environnementaux d’un système ou d’un objet, de l’extraction des matières premières nécessaires à sa fabrication jusqu’à sa fin de vie, mais n’interviennent pas au-delà de la conception. Or notre enjeu primordial est d'apporter une démarche prospective, de considérer l'ensemble des usages d'un produit, depuis l'étape antérieure à sa production jusqu'à son retraitement en fin de vie », ajoute Bertrand Marconnet.
Pour anticiper le cycle de vie d’un produit dans sa globalité, la chaire entend contribuer au développement du « Product Lifecycle Management » (PLM), c’est-à-dire « la gestion du cycle de vie d’un produit », et l’inclure dans les futures solutions qui découleront de ces travaux.
Deux thèses pour penser la globalité du cycle de vie
Dans ce cadre, deux doctorants seront recrutés en 2024. À partir de septembre et jusqu’à 2027, ils prépareront deux thèses visant à faciliter l'accès aux données relatives aux caractéristiques environnementales d'un produit, à son cycle de vie, voire à évaluer le potentiel de son « second cycle de vie » après réparation, reconditionnement ou recyclage.
« Cela va du choix des matériaux lors de la conception à l’optimisation des temps de maintenance et des modes opératoires pendant la phase d'usage, en passant par la consolidation d’informations sur le produit en fin de vie afin de réaliser au mieux son retrait de service, note Benoît Eynard, responsable d’une équipe de recherche en génie industriel au sein du laboratoire Roberval de l’UTC. Les aspects de soutenabilité ne se limitent plus au simple choix d’un matériau ou de performances à atteindre dans un moteur, par exemple. C’est tout un écosystème de pensée qui est à changer, pour concilier les attentes industrielles et celles d’une réglementation en mouvement. »
La première thèse vise à collecter et structurer les connaissances liées aux contraintes environnementales et aux normes à respecter qui sont actuellement très diffuses. Ces données seront intégrées dans le système PLM pour faciliter l’accès aux données dès l’étape de conception. La deuxième thèse va être consacrée à la conception assistée par ordinateur (CAO), afin de suggérer les bonnes informations aux ingénieurs concepteurs et de les accompagner en leur évitant de se noyer dans la masse d'informations.
Intégrer l’intelligence artificielle dans les choix
Dans le dessein d'adopter une approche proactive intégrant les impacts environnementaux dès les premières étapes de développement du produit, la chaire entend incorporer l'intelligence artificielle (IA) dans les outils de CAO et de PLM. « Nous cherchons à créer un système intelligent qui va anticiper les besoins du concepteur et lui proposer de manière dynamique des informations ou des connaissances. Pour atteindre cette proactivité, il existe plusieurs méthodes, comme l'utilisation d'un logiciel avec un raisonnement sémantique, ou des technologies en lien avec l'IA », explique Murvin Boodhoo.
L’intelligence artificielle générative aura également sa place dans cette recherche, avec l’idée d’améliorer l’interaction entre le système de conception assistée et le concepteur. « Nous envisageons le développement d’une aide à la décision semi-automatisée voire automatisée qui pourrait ressembler au système conversationnel de ChatGPT afin de faciliter la tâche des ingénieurs dans leur quotidien, et penser avec eux, en leur fournissant les éléments nécessaires à la conception de n'importe quel produit, avec n’importe quel matériau », conclut Bertrand Marconnet.
Les travaux issus de cette chaire devraient être valorisés dans les solutions de PTC pour accompagner les clients dans leur future démarche d’écoconception.
