Conception, vie et fin de vie d’un produit

Vers une économie circulaire 

L’économie circulaire est un modèle économique visant à décorréler le développement économique mondial (à fort dominante capitaliste) de la consommation des ressources limitées, tout en assurant la réduction des impacts environnementaux (ADEME 2014a; Ellen MacArthur Foundation 2016). Ce modèle vise d’une part à conserver la valeur des produits, des matières et des ressources aussi longtemps que possible, et à réduire d’autre part la production de déchets (Commission Européenne 2015). C’est donc une économie restauratrice et régénératrice par nature, qui cherche à maintenir au mieux les produits, composants et matériaux à leurs niveaux d’utilité et de valeur optimaux. L’économie circulaire privilégie également l’utilisation d’énergies renouvelables, vise à éliminer les produits chimiques toxiques en favorisant une meilleure conception des produits, des matériaux, des systèmes, et plus généralement innove en matière de modèles d’affaires. (Ellen MacArthur Foundation 2016) Il existe d’autres définitions et interprétations du concept d’économie circulaire centrées sur les ressources. Elles soulignent toutes la nécessité de créer des flux fermés de matière, et de réduire la consommation de ressources vierges et les impacts environnementaux nuisibles qui en découlent. (Rizos, Tuokko, et Behrens 2017) Les objectifs et leviers de l’économie circulaire sont :
– la régénération, qui consiste à
♦ récupérer, conserver et rétablir des écosystèmes sains ;
♦ restituer les ressources biologiques issues de la biosphère ;
– le partage, autrement dit
♦ partager les actifs (p. ex. véhicules, appartements, équipements électroniques, etc.) ;
♦ réutiliser, favoriser l’achat de produits et objets d’occasion ;
♦ prolonger la durée de vie des produits par une conception assurant leur durabilité ou leur évolutivité, leur maintenance (préventive ou curative), etc. ;
– l’optimisation dans le but
♦ d’améliorer la performance du produit ;
♦ d’éliminer les déchets dans la production et la chaîne logistique ;
♦ d’exploiter les grandes bases de données, l’automatisation et les commandes à distances ;
– la valorisation des déchets pour
♦ reconditionner les produits ou les composants ;
♦ recycler les matériaux ;
♦ méthaniser les déchets organiques ;
♦ extraire des produits biochimiques à partir des déchets organiques ;
– la dématérialisation
♦ directe (p. ex. livres, CD, DVD, etc.) ;
♦ ou indirecte (p. ex. achats en ligne) ;
– l’échange afin de
♦ favoriser les énergies et les ressources renouvelables ;
♦ utiliser les nouvelles technologies (p. ex. impression 3D) ;
♦ sélectionner les produits nouveaux qui seront utilisés dans une logique de service (p. ex. transports multimodaux). (Ellen MacArthur Foundation 2016) .

Le produit

Le produit est au cœur de tout système économique. Comme dans d’autres modèles, l’objectif est non seulement la production de valeur, mais aussi sa préservation. Les leviers permettant de soutenir le modèle de l’économie circulaire apparaissent ainsi
– en fin de vie (c.-à-d. lorsqu’il est assimilé à un déchet) et qu’il peut encore être valorisé ;
– tout au long de sa vie, en prolongeant sa durée de vie pour qu’il continue à être fonctionnel ;
– mais aussi dès sa conception, si sa structure est optimisée pour l’adapter au mieux à sa filière de traitement en fin de vie. Il semble donc judicieux de bien définir en premier lieu ce que nous entendons par produit, et ainsi que la notion de valeur que l’on cherche à augmenter ou à préserver dans tout système économique.

Notion de produit

Par définition, le terme produit désigne tout bien ou service résultant d’une activité humaine (ISO 2006a). On en distingue quatre catégories :
– les services (p. ex. le transport) ;
– les logiciels ;
– les produits matériels (p. ex. une pièce mécanique) ;
– ou toute matière issue d’un processus quelconque.
Notre étude se focalise toutefois seulement sur les produits physiques, c’est-à-dire ceux appartenant aux deux dernières catégories.

Valeur du produit
Puisque la notion de valorisation du produit en fin de vie doit être abordée ultérieurement , il semble naturel d’évoquer en premier lieu celle de valeur du produit ou de ses composants.

Estimer la valeur

La norme Afnor portant sur le vocabulaire de l’Analyse de la valeur définit la valeur comme un jugement porté par le client ou l’utilisateur sur la base de ses attentes et motivations. Plus spécialement, c’est une grandeur qui croît lorsque la satisfaction de l’utilisateur augmente ou que la dépense y afférant diminue (Afnor 2014). La valeur du produit ne se limite donc pas à son prix. Elle sera ainsi d’autant plus grande qu’il satisfera les attentes du client pour des coûts associés aussi faibles que possible : prix d’achat, coûts d’utilisation, d’apprentissage, de maintenance, de fin de vie, etc.

La valeur ajoutée du produit

La valeur ajoutée du produit est égale à sa valeur de production diminuée des consommations intermédiaires. Elle correspond donc à la valeur créée (c.-à-d. ajoutée) à chaque étape de son processus d’élaboration, de l’extraction des matières premières à sa fabrication à proprement parler. La valeur ajoutée dépend alors de sa nature propre (c.-à-d. de ses constituants, de ses matériaux constitutifs), mais aussi de sa fonction. Plus généralement, la valeur ajoutée consiste en toute transformation (amélioration) qui apporte au produit une valeur supplémentaire, le plus souvent économique. Elle peut donc s’accroître jusqu’à sa mise sur le marché en intégrant différents aspects marketing qui améliorent son image de marque. Enfin, elle varie continûment au cours de sa vie (c.-à-d. en cours d’utilisation ; voir § 3.3.4) en raison d’évolutions quantifiables (p. ex. usure, maintenance, mise à niveau, etc.) ou plus difficiles à évaluer (p. ex. effet de mode) .

En conséquence, on distinguera les trois principaux aspects suivants de la valeur ajoutée :
– la valeur ajoutée dite matière (c.-à-d. liée à la nature des constituants). Elle est plus généralement associée aux composants les moins complexes (p. ex. pièces élémentaires). Elle résulte d’abord de de la valeur propre de la matière (p. ex. matériaux stratégiques, terres rares, etc.). Néanmoins, elle dépend aussi des procédés d’obtention de cette matière (p. ex. plastiques issus de pétrole brut, métaux provenant des minéraux, alliages, etc.) ou des procédés de mise en œuvre de la pièce (p. ex. fabrication additive) ;
– la valeur ajoutée fonctionnelle. Elle est liée à la fonction du composant, et est donc plutôt associée à des sous-ensembles modulaires ou à des produits complets. Elle dépend d’abord de sa conception (qui assure son efficacité) ou de la complexité de son assemblage. Cependant là encore, tout procédé de fabrication spécifique peut augmenter sa valeur ;
– l’image de marque. Elle regroupe l’ensemble des représentations, à la fois affectives et rationnelles, d’un consommateur concernant le produit (TLFi s. d.). C’est donc la valeur que lui attache le consommateur. Différents facteurs psychologiques influent sur cette perception.

Le cycle de vie du produit

Définiton du cycle de vie

Le cycle de vie du produit consiste en l’ensemble des phases consécutives et liées, de l’acquisition des matières premières ou de la génération des ressources naturelles, à l’élimination finale (ISO 2006a). Ainsi, comme c’est par exemple le cas dans certaines analyses de cycle de vie (Franz 2010; Fraunhofer IZM 2016), le cycle se limite à
– sa vie  : extraction et transformation des matières premières et production d’énergie, fabrication, distribution, utilisation et prolongement de la durée de vie ;
– et sa fin de vie  : traitement du déchet.
Dans ce cadre, ce concept exclut le développement-même du produit (c.-à-d. sa conception), et se recentre sur la seule vie physique ou matérielle du produit.

Notre étude vise à fournir des outils au concepteur. Nous choisissons d’inclure son cycle de développement, c’est-à-dire de considérer la conception du produit comme part intégrante du cycle de vie. Cette approche est souvent retenue lorsqu’il s’agit d’une démarche d’écoconception (Le Diagon et al. 2014; Pôle éco-conception 2015; Q. Yang et Song 2006) car ces deux cycles s’imbriquent naturellement. Néanmoins la frontière entre l’idée du produit et son émergence physique est relativement floue, mais peut être située lors de la fabrication du premier prototype physique. Enfin étant donnée l’approche à retenir dans ce travail et le poids à donner aux différentes phases du cycle de vie au sens où nous l’entendons, la suite du paragraphe s’articulera autour
– du cycle de développement du produit ;
– de la vie du produit ;
– et de sa fin de vie ;
de façon à mieux définir les liens entre les acteurs de la conception et ceux de la fin de vie .

Remarque Nous ne retiendrons pas dans cette étude l’acception économique et commerciale du concept de cycle de vie du produit. Il y est décrit comme les cinq stades de commercialisation que le produit traverse : son développement, son introduction sur le marché (lancement), la croissance, la maturité et le déclin. (Pinel 2013)

Conception du produit

La conception est le processus de création ou d’invention, d’amélioration ou de modification d’un produit pour répondre à des besoins, résoudre des problèmes, proposer des solutions nouvelles ou explorer des possibilités permettant d’améliorer la qualité de vie de ses utilisateurs. Le développement du produit se décompose en toutes les étapes nécessaires pour passer d’un concept ou d’une idée, à sa mise sur le marché. Le processus de développement présenté dans ce chapitre s’appuie sur les travaux de Palh (Pahl, Beitz, Feldhusen, et Grote 2007), d’Ulrich et Eppinger (Ulrich et Eppinger 2011) et des guides synthétiques associés proposés par l’UQAR (UQAR s. d.).

Table des matières

Nomenclature. Sigles et acronymes
Introduction générale
Chapitre 1 Conception, vie et fin de vie d’un produit
1. Introduction. Vers une économie circulaire
2. Le produit
2.1. Notion de produit
2.2. Valeur du produit
2.2.1. Estimer la valeur
2.2.2. La valeur ajoutée du produit
3. Le cycle de vie du produit
3.1. Définiton du cycle de vie
3.2. Conception du produit
3.2.1. Vue d’ensemble du processus de développement
3.2.2. L’avant-projet
3.2.2.1. Identifier les défis du développement d’un produit
3.2.2.2. La structure organisationnelle
3.2.2.3. Planifier le développement
3.2.2.4. Finaliser l’avant-projet
3.2.2.5. Avant-projet. Synthèse
3.2.3. L’expression du besoin (définition du problème)
3.2.3.1. Identifier les besoins du client
3.2.3.2. Les spécifications du produit
3.2.3.3. La planification du projet
3.2.3.4. Le cahier des charges
3.2.3.5. Expression du besoin. Synthèse
3.2.4. La conception préliminaire
3.2.4.1. Développer des concepts
3.2.4.2. Définition préliminaire
3.2.4.3. Validation de la définition préliminaire
3.2.4.4. Bilan de la conception préliminaire
3.2.4.5. Conception préliminaire. Synthèse
3.2.5. La conception détaillée
3.2.5.1. Définition définitive
3.2.5.2. Prototypage virtuel
3.2.5.3. Plans et devis
3.2.5.4. Conception détaillée. Synthèse
3.2.6. Le prototypage
3.2.6.1. Réalisation du prototype
3.2.6.2. Essais et optimisation
3.2.6.3. Documentation
3.2.6.4. Le prototypage. Synthèse
3.2.7. L’industrialisation (Mise en production)
3.2.7.1. Mise en œuvre du processus de fabrication
3.2.7.2. Revue de conception
3.2.7.3. Validation de la production en série
3.2.7.4. Les plans et devis officiels
3.2.7.5. Industrialisation. Synthèse
3.2.8. Cycle de développement du produit. Synthèse
3.3. Vie du produit
3.3.1. Extraction et transformation des matières premières, et production d’énergie
3.3.2. Fabrication
3.3.3. Distribution
3.3.4. Utilisation
3.3.5. Prolongement de la durée de vie
3.3.5.1. Maintenance préventive
3.3.5.2. Maintenance corrective
3.3.5.3. Mise à niveau
3.3.5.4. Réemploi
3.3.6. Fin d’utilisation et notion de déchet
3.3.6.1. Notion de déchet. Définition
3.3.6.2. Causes de la fin d’utilisation
3.4. Fin de vie du produit
3.4.1. Objectifs
3.4.2. La gestion de déchets
3.4.2.1. Sortie du statut de déchet
3.4.2.2. Hiérarchie de traitement des déchets
3.4.2.3. Les voies de valorisation des déchets
4. Conclusions
4.1. Cycle de vie du produit. Synthèse
4.2. Note sur la limite sémantique du terme produit. Notion d’artéfact
4.3. Amorce de la problématique
Chapitre 2 Contexte et problématique
1. Introduction
2. Transition d’une croissance basée sur le capitalisme à un modèle de développement durable
2.1. Économie. Notion d’économie circulaire
2.2. Logistique Les nouveaux modes de chaîne d’approvisionnement
2.2.1. D’une vision linéaire…
2.2.2. … à une vision bouclée
2.2.2.1. La logistique inverse
2.2.2.2. La chaîne d’approvisionnement en boucle fermée
2.2.2.3. La chaîne d’approvisionnement verte
2.2.2.4. La chaîne d’approvisionnement durable
2.2.3. Synthèse des modes de chaîne d’approvisionnement
2.2.4. Limites de nouveaux modes de chaîne d’approvisionnement
2.3. Législation Réglementations encadrant la gestion de déchets
2.3.1. Exigences législatives
2.3.2. Axes clés ciblés par la législation pour résoudre les problématiques de gestion des déchets
3. Mise en œuvre de la politique de gestion de déchets et d’économie circulaire
3.1. Premier axe de la politique de gestion des déchets : favoriser la valorisation des produits en fin de vie (déchets) par la mise en
place des filières de traitement
3.1.1. Notion de filière
3.1.1.1. Définitions
3.1.1.2. Caractérisation d’une filière
3.1.2. Évaluer la performance de valorisation d’une filière de traitement
3.1.2.1. Notions de performance et performance de valorisation (d’une filière de traitement)
3.1.2.2. Méthodes d’évaluation de la performance de valorisation d’une filière de traitement
3.1.2.3. État de lieux de la performance de filières REP en France
3.2. Second axe de la politique de gestion des déchets : prévenir la génération des déchets à partir d’une meilleure conception du
produit en vue de son traitement en fin de vie
3.2.1. Conception pour X
3.2.1.1. X ?
3.2.1.2. Conception pour la fin de vie
3.2.1.3. Conception pour l’environnement : l’écoconception
3.2.2. Évaluer la performance potentielle de valorisation d’un produit en conception
3.2.2.1. Notion de valorisabilité d’un produit
3.2.2.2. Méthodes de référence pour l’évaluation de la valorisabilité d’un produit
3.2.2.3. Corrélation entre valorisabilité et valorisation. État des lieux
3.2.3. Évaluer les impacts environnementaux d’un produit
3.2.3.1. Notions d’impact environnemental et d’analyse du cycle de vie
3.2.3.2. Méthodes d’évaluation de référence des impacts du cycle de vie d’un produit
3.2.4. Développement d’outils de conception intégrant la notion de fin de vie
4. Synthèse
4.1. Problématique liée à l’évaluation en conception de la valorisabilité d’un produit
4.2. Problématique liée à l’aide à la décision en conception
4.3. Représentation synoptique de la problématiques de recherche
Chapitre 3 Hypothèses de solutions
1. Introduction
2. Évaluer la valorisabilité du produit lors de sa conception
2.1. État de l’art des méthodes d’évaluation de la valorisabilité d’un produit
2.1.1. Méthodes mono-dimension
2.1.1.1. Approche technique
2.1.1.2. Approche économique
2.1.1.3. Approche environnementale
2.1.2. Méthodes multi-dimensions
2.1.2.1. Méthodes à deux dimensions
2.1.2.2. Méthodes intégrant les trois dimensions
2.2. Synthèse et analyse de méthodes d’évaluation de la valorisabilité d’un produit
2.2.1. Synthèse des méthodes d’évaluation de la valorisabilité d’un produit
2.2.2. Comparaison des méthodes d’évaluation de la valorisabilité du produit
2.2.2.1. 1er critère. Nature et nombre d’approche(s) considérée(s) par la méthode
2.2.2.2. 2e critère. Type de méthode et d’approche selon le nombre d’indicateurs
2.2.2.3. 3e critère. Prise en compte des critères massiques
2.2.3. Comparaison des indicateurs d’évaluation de la valorisabilité du produit
2.2.3.1. 1e critère. Prépondérance des indicateurs massiques
2.2.3.2. 2e critère d’analyse. Type d’indicateur (nature des résultats)
2.2.3.3. 3e critère. Approche de l’indicateur
2.2.3.4. 4e critère. Scénario de fin de vie considéré
2.2.3.5. 5e critère. Phase du cycle de vie visée
2.2.3.6. 6e critère. Utilisateur visé
2.2.4. Conclusions. Classement des indicateurs
3. Aide à la décision en conception pour une meilleure prise en compte de la fin de vie d’un produit.
3.1. Leviers d’action et contraintes réglementaires associés à une démarche d’écoconception pour la fin de vie
3.1.1. Identification des leviers d’action associés à une démarche de conception pour la fin de vie
3.1.1.1. Conception pour la valorisation fonctionnelle
3.1.1.2. Conception pour la valorisation matière
3.1.1.3. Conception pour la valorisation énergétique
3.1.1.4. Conception pour l’élimination
3.1.2. Identification des seuls leviers d’action environnementaux
3.1.3. Contraintes réglementaires
3.1.4. Synthèse de leviers d’action et contraintes réglementaires identifiés
3.2. Adéquation d’indicateurs de valorisabilité aux besoins d’analyse en conception
4. Hypothèses de solution
Conclusion générale

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