Il est aujourd’hui indispensable de garder à l’esprit l’impact environnemental d’un produit lors de sa phase de développement avec de multiples aspects à prendre en compte. Plus tôt ces facteurs sont pris en considération, plus la quantité d’émissions de CO2 est limitée. L’objectif étant de trouver le compromis idéal qui permet de résoudre les conflits qu’ils génèrent. La manière la plus efficace de procéder est donc de planifier la production et son automatisation dès la phase de conception produit.
Le changement climatique représente une menace pour les populations et pour l’environnement. Afin d’atténuer ses conséquences néfastes, il est indispensable d’éviter que les émissions de gaz à effet de serre liées à la consommation d’énergie augmentent.
Tous les produits ont un impact sur l’environnement
Tous les produits ont un impact sur le climat pouvant prendre différentes formes : il peut s’agir d’émissions directes de gaz à effet de serre lors de son fonctionnement ou d’émissions relatives à la production et au stockage de l’énergie dont il a besoin. Par ailleurs, la production et la logistique génèrent également des émissions carbone. Depuis l’extraction des matériaux pendant les opérations de minage jusqu’à la livraison au fournisseur en amont, en passant par l’assemblage final, chacune de ces étapes s’accompagne d’émissions de CO2.
L’impact climatique lié au transport jusqu’au revendeur ou au consommateur final doit également être pris en considération. Enfin, l’effort nécessaire au traitement approprié du produit à la fin de son cycle de vie – ou de son recyclage en matériau brut – doit également entrer en ligne de compte. En effet, tous ces éléments participent de l’empreinte écologique d’un produit.
Prendre en compte ces facteurs dès la phase de conception du produit
Il est utile de prendre en considération tous ces éléments dès la phase de conception, au moment où les besoins sont définis, pour pouvoir mettre en œuvre des mesures lors du développement du produit. En effet, à cette étape initiale du cycle de vie, l’effet de levier est considérable. De plus, il est plus facile de corriger des concepts sans que cela n’engendre une perte de temps ou d’argent considérable.
En outre, cette approche permet d’éviter les retards dans le processus de développement et de s’assurer que le produit répond immédiatement aux besoins du marché. Les consommateurs finaux se montrent de plus en plus sensibles à la dimension durable des produits. Par conséquent, le fait de prendre en compte ces préoccupations au cours du processus de développement est également un critère de réussite économique.
Une approche holistique
Pour de nombreuses entreprises – et pas simplement pour les PME – l’innovation la plus importante consiste à prendre en compte la totalité du cycle de vie du produit : depuis le brainstorming jusqu’au traitement en fin de cycle, en passant par le développement, la production et l’utilisation, y compris les éventuelles réparations qui permettent d’étendre sa durée de vie. Il est essentiel de se fixer des objectifs de durabilité lors de la formulation des caractéristiques produit. Les entreprises sont ainsi en mesure d’intégrer ces différents aspects très tôt dans le cycle de vie du produit, en s’appuyant sur des données factuelles.
Il est préférable d’inclure l’empreinte carbone des matériaux et des produits primaires utilisés dès la conception. À première vue, de telles considérations augmentent la charge de travail pour les départements de R&D. Toutefois, les recherches nécessaires peuvent souvent être menées lors d’une autre étape préalable au développement et être transmises en grande partie aux fournisseurs en amont.
Faire plus avec moins
Toutes les entreprises du secteur manufacturier qui souhaitent développer des produits de manière durable doivent également adopter l’approche qui consiste à « faire plus avec moins ». Ce concept est apparu lorsque les matériaux primaires sont devenus rares et coûteux. Même si cela ne se reflète pas toujours dans le prix, sur le plan de la durabilité, chaque matériau et produit primaire doit être considéré comme une ressource rare. Cette approche prend en compte la consommation de matériaux des composants mécaniques, les propriétés nécessaires de ces matériaux, ainsi que les quantités qui doivent être produites.
Un fabricant d’appareils électroniques de qualité destinés à la grande consommation est notamment passé de boîtiers en matériaux composites très résistants à des caissons en aluminium. Cela lui a permis de réduire considérablement la consommation d’énergie totale lors de la production, du transport et du traitement des matériaux. L’une des conséquences de ce changement est que le boîtier n’est plus résistant à la chaleur. En revanche, la consommation d’énergie totale lors de la production, du transport et du traitement des matériaux (y compris le moulage et les finitions) est bien moins importante. Ceux-ci peuvent être fondus et réutilisés aussi souvent que nécessaire. Cet exemple montre bien qu’il est préférable de ne pas tenir compte uniquement des besoins en énergie liés à la production lors de la conception d’un produit.
La miniaturisation en tant que facteur de réussite
Dans le domaine de l’électronique, la puissance volumique et la densité fonctionnelle de nombreux composants ne cessent d’augmenter. Les développeurs peuvent ainsi obtenir le même niveau de fonctionnalité avec moins de composants et réduire ainsi la taille du produit à long terme, ce qui limite les émissions de gaz à effet de serre.
De plus, des composants plus intégrés permettent généralement de réduire la quantité de matériaux et d’énergie utilisés, tout en limitant les efforts liés au transport au cours du processus en amont. Il en est de même pour le produit fini, pour lequel un boîtier plus petit permet de réduire les dépenses nécessaires liées aux matériaux, à leur traitement et à leur transport. De plus, les déchets électroniques générés à la fin du cycle de vie sont moins importants. Cela garantit une empreinte carbone réduite sur l’ensemble du cycle de vie du produit.
Une vision d’ensemble, de nombreux leviers
Dans le domaine de l’électronique en particulier, il est possible d’atteindre un certain degré d’éco-efficience en prenant quelques mesures élémentaires. Les coûts liés au refroidissement et à la protection des circuits peuvent être minimisés en arrangeant la disposition des composants actifs sur la carte ou dans le boîtier. De plus, il est possible d’éviter la création d’ilots de chaleur en séparant les composants ou à l’aide d’un mini-ventilateur. Si la chaleur produite est requise à un autre endroit de la même unité, elle peut être acheminée à l’aide d’un échangeur thermique intégré.
Dans cette perspective, une approche mécatronique comporte des avantages. Les appareils de mesure contenus dans des caissons en métal plutôt que des boîtiers en plastique servent de puits de chaleur pour l’électronique de puissance lorsque celle-ci est disposée de manière adaptée et jouent un rôle de protection. Cela réduit considérablement la quantité de composants qu’il est nécessaire d’acheter et d’installer, ce qui accélère et simplifie considérablement l’assemblage.
La capacité à produire en tant qu’objectif de développement
Pour les développeurs produits, ces opportunités engendrent des conflits d’intérêts complexes. Par exemple, le fait de sélectionner un matériau plus écologique lors des phases d’utilisation et de recyclage peut entraîner des dépenses supplémentaires conséquentes lors du processus de production. Afin de trouver un équilibre, il est préférable de planifier la production et son automatisation dès la phase de conception du produit.
Mettre en place une ligne de production ou d’assemblage séparée pour un nouveau produit ne fait sens que lorsque cela concerne de vastes quantités qui varient très peu. La plupart du temps, les entreprises doivent s’accommoder des installations de production existantes. Pour un passage en production fluide et rapide, il est avantageux de connaître précisément ses capacités et ses limites et d’en tenir compte lors de la conception de nouveaux produits.
Adapter la production et l’automatisation
Dans le même temps, il devient alors possible d’optimiser l’élaboration des produits à l’aide de plusieurs boucles de correction mises en œuvre dès la phase de conception et de contribuer ainsi grandement à réduire l’empreinte carbone. Si, par ailleurs, la machinerie est modernisée à certaines étapes de la production – grâce à l’acquisition de nouvelles machines ou à des adaptations au sein de l’atelier de production de l’usine, par exemple – l’impact écologique en sera d’autant plus limité.
Une autre option consiste introduire de l’automatisation entre les étapes de production qui restent constantes. Un processus automatisé requiert souvent moins d’énergie et de ressources et est par conséquent plus efficient sur le plan écologique. Outre cette réduction du nombre d’étapes de production individuelles, il est également essentiel d’optimiser les processus cinétiques.
Grâce aux capacités techniques actuelles, l’effort de programmation et le bilan écologique correspondant peuvent être allégés. Les modules de commande dotés de l’intelligence artificielle favorisent la mise en place de processus aussi rapides qu’efficaces dès le départ. Il est ensuite possible d’effectuer des ajustements durant la phase de test, voire pendant la phase de fonctionnement du produit à l’aide du machine learning.
Le fait de surveiller la consommation d’énergie et d’optimiser les processus permet de faire des économies d’énergie importantes. Les moteurs et autres machines peuvent être mis en marche de manière idéale, en utilisant au mieux l’énergie pour être plus efficaces. Une gestion ciblée de l’énergie permet ainsi de réduire la consommation.
La logistique, un facteur influent
Comme mentionné plus haut, le développeur peut influer en partie sur l’effort de transport du produit fini grâce à la miniaturisation. La comparaison entre les achats et la production interne est généralement réservée à d’autres départements de l’entreprise. Le choix des matériaux ou des produits primaires a également un impact sur les émissions de dioxyde de carbone durant le transport.
Il est bon de prendre en compte les circuits de transport dans l’évaluation globale, en particulier dans le cas où de vastes quantités de matériaux et de produits primaires sont requises. Certains produits fabriqués au sein de l’Union européenne peuvent compenser un prix légèrement plus élevé par une empreinte carbone bien plus faible.
Dans le cas des petits composants qu’il est souvent nécessaire de se procurer rapidement, en particulier dans le domaine l’électronique, s’adresser dans la mesure du possible à un fournisseur unique comporte un avantage certain : les biens requis peuvent être acheminés en un seul chargement au moyen d’une livraison groupée. Cela permet généralement de réduire les émissions de gaz à effet de serre et de particules par rapport à une livraison en plusieurs colis qui seraient acheminés par coursier motorisé. Il suffit pour cela de se mettre en quête d’un partenaire fiable qui dispose d’une large gamme de produits et est prêt à intégrer à une commande des composants qui ne figurent pas à son catalogue.
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