Variables « produit »

a) Caractérisation de l’état d’un système

Les variables « produit » doivent permettre de caractériser l’incertitude sur l’état du système et de ses constituants, principale source d’incertitude, en déconstruction. L’état de chaque constituant du système en fin de vie est représenté par une ou plusieurs variables « produits ». Elles doivent permettre de caractériser son niveau de dégradation au moment de la déconstruction dans le but d’en évaluer l’impact sur les trajectoires de déconstruction.

Dans le cas où une seule variable est utilisée, elle caractérise différents niveaux de dégradation d’un constituant. Les modalités de la variable vont ainsi correspondre à une échelle de valeur allant de l’état non dégradé, dont les caractéristiques correspondent à celle du composant neuf, à l’état le plus dégradé (pouvant entraîner l’abandon d’une opération, empêcher une valorisation, …). Cette variable peut être évaluée directement ou à l’aide d’un ensemble de variables décrivant le produit.

Le nombre de variables pouvant être utilisé pour caractériser l’état d’un constituant va dépendre de différents facteurs tels que la complexité du constituant analysé, l’information disponible pour analyser celui-ci ou encore l’impact de l’état du constituant sur la réalisation des trajectoires.

La notion d’état d’un système peut être considérée selon différents points de vue en fonction des facteurs que l’on considère. De manière générale, nous déclinons la notion d’état en trois catégories de variables. Pour chacune d’entre elles, nous indiquons la nature de la variable et précisons les facteurs qui conduisent à son utilisation.

 Etat fonctionnel

Ce type de variable s’applique principalement aux sous-ensembles relativement complexes réalisant une fonction spécifiée par un utilisateur. L’état fonctionnel pour un constituant est caractérisé dans le cadre de l’évaluation des options de type recyclage fonctionnel c’est-à-dire pour un constituant pour lequel il existe une demande de réutilisation dans le cadre de la production ou de l’exploitation d’autres systèmes. Cette demande correspond alors à un besoin d’un utilisateur qui doit être en adéquation avec la fonction remplie par le constituant.

L’objectif est d’évaluer les performances du constituant par rapport à la fonction recyclée et au besoin de l’utilisateur. En effet, les performances (en exploitation) d’un constituant vont conditionner les revenus pour celui-ci : on peut logiquement considérer que plus les performances du constituant seront élevées, plus les revenus seront importants et les coûts de l’action de valorisation faibles. Ces performances sont celles couramment évaluées au moment de la conception des systèmes mais, dans le cadre de la déconstruction, il s’agit notamment de mettre en évidence l’écart entre les performances d’origine (au moment de la conception) et les performances actuelles (au moment de la déconstruction). La disponibilité opérationnelle, la fiabilité ou les coûts de maintien en conditions opérationnelles sont des exemples de performances d’un constituant qui peuvent être réévaluées au

81 moment de la déconstruction en vue d’une réutilisation c’est-à-dire en prenant en compte l’impact du cycle de vie du système sur ces performances. La quantité d’information nécessaire pour évaluer ces différents indicateurs peut être relativement importante.

Sur la Figure III.2, nous illustrons l’évolution de la performance d’un système au cours de son exploitation. Les courbes (a), (b), (c) et (d) caractérisent différentes évolutions : la courbe (a) représente un système dont les performances ne diminuent pas alors que sur la courbe (d) le système ne remplit plus la fonction considérée. La connaissance de la forme de ces courbes est liée à celle des mécanismes de vieillissement, de dégradation ou encore d’évolution de la structure qui sont, par nature, des phénomènes aléatoires. Le niveau de performance du système au moment de sa déconstruction ne peut alors pas toujours être déterminé de manière certaine.

Les variables « état fonctionnel » sont caractérisées de la manière suivante :

 Etat matière ou physico-chimique

Les variables « état matière » sont principalement associées à des composants élémentaires dans le but d’évaluer leur aptitude au recyclage matière, leur impact sur les opérations de déconstruction et leur

Vef : Variables « état fonctionnel »

 Nature

Indicateurs de performances fonctionnelles (dysfonctionnelles)

 Type constituants

Complexité élevée (sous-ensembles)

 Information

Données conception

Retour d’expérience (Cycle de vie et autres constituants de même type) Expertise

 Impact trajectoire

Performances économiques du recyclage fonctionnel

 Origine incertitude

Phénomènes aléatoires (défaillance, …) Processus de déconstruction Environnement Exploitation Date de déconstruction Début d’utilisation Axe temporel Axe performance = variable état fonctionnel 100% 0% Mécanismes de vieillissement, de dégradation … (a) (b) (c) (d)

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aptitude à la réutilisation. Elles peuvent aussi s’appliquer à des sous-ensembles constitués de composants ayant des matières homogènes.

En ce qui concerne l’aptitude au recyclage matière, elle peut être évaluée à partir de caractéristiques telles que le poids du constituant, le type de matière ou encore les impuretés. Elles sont établies à l’aide des données de conception mais doivent aussi être réévaluées en fonction de l’environnement du système lors de son cycle de vie. Les variables « état matière » doivent notamment permettre d’enregistrer les modifications des matières d’un système au cours du cycle de vie.

En ce qui concerne l’évaluation de l’aptitude à la réutilisation d’un constituant, une analyse physico- chimique de celui-ci au moment de sa déconstruction peut être réalisée. En raison du vieillissement des matériaux des constituants, l’état matière conditionne l’aptitude à leur réutilisation. Dans certaines conditions, ce vieillissement induit des défaillances rendant le constituant inapte à la réutilisation. Il doit pouvoir être estimé à l’aide de grandeurs mesurables pour le prendre en compte dans le paramétrage des trajectoires de déconstruction.

L’état matière d’un constituant peut aussi avoir un impact sur les opérations de déconstruction. En fonction de l’état de la matière d’un constituant, l’effort de déconstruction peut en effet être plus ou moins important.

Les variables « état matière » peuvent aussi permettre de mieux caractériser l’incertitude sur l’état fonctionnel des constituants. La dégradation d’un matériau peut en effet induire des dysfonctionnements dans la réalisation d’une fonction par un constituant.

Les caractéristiques des variables « état matière » sont les suivantes :

 Etat structurel

Il décrit l’analyse des liaisons entre les constituants du système afin d’évaluer leur aptitude à la déconstruction. Celle-ci est notamment relative à l’effort de désolidarisation nécessaire pour obtenir

Vem : Variables « état matière »

 Nature

Indicateurs dégradation matériau Niveau d’impureté Indicateur d’homogénéité  Type de constituants Composant  Information Données de conception Retour d’expérience Expertise  Impact trajectoire

Aptitude au recyclage matière Etat fonctionnel

Opérations de déconstruction

 Origine incertitude

Phénomène de dégradation des matières Processus de déconstruction

Environnement Exploitation

83 les constituants. Pour cela, différents paramètres peuvent être pris en compte tels que l’accessibilité de la liaison, les outils utilisés, … (voir chapitre II). L’incertitude relative à ces variables est due à la difficulté de caractériser l’impact de l’environnement du système au cours de son cycle de vie sur la dégradation des liaisons. L’état structurel correspond aussi à la présence des constituants. En effet, la structure d’un système évolue au cours de son exploitation en fonction les besoins de l’utilisateur ou au cours d’échanges de composants d’usure qui ne peuvent pas toujours être réalisés à l’identique. Ces évolutions ne sont pas toujours connues au moment de la déconstruction et induisent une incertitude sur la présence des constituants.

 Etat global d’un constituant

Nous avons vu précédemment que l’état de chaque constituant d’un système en fin de vie devait être au minimum caractérisé par une variable « produit ». Ce type de variable permet aussi de synthétiser l’information contenue dans les autres types de variables d’état afin de faciliter la prise en compte des incertitudes sur l’état des constituants dans les trajectoires de déconstruction. Pour cela, nous caractérisons les variables « produit » en utilisant le même schéma que pour les autres variables :

Vp : Variables « produit » (état global)

 Nature

Echelle d’évaluation du niveau de dégradation du produit

 Type constituant

Tous les constituants

 Information Autres variables Inspection Expertise Prévision  Impacts trajectoires Processus de valorisation

Performance économique valorisation

 Origine incertitudes

Autres variables Expertise & prévision

Vef Vem Ves

Ves : Variables « état structurel »

 Nature

Echelle d’évaluation du niveau de dégradation des liaisons Présence d’un constituant

 Type constituant

Sous-ensembles

 Information

Données de conception Evolution sur le cycle de vie

 Impact trajectoire

Opération de déconstruction & action de valorisation

 Origine incertitude

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b) Evaluation de l’état d’un système en fin de vie

On peut considérer deux modes d’évaluation de l’état d’un système en fin de vie. Le premier consiste à réaliser une inspection du système avant et/ou pendant sa déconstruction. Pour cela, le système doit être présent physiquement. Le deuxième est basé sur des prévisions. Il s’agit de prévoir l’état du système et développer des trajectoires en fonction de celui-ci. Il est alors nécessaire d’estimer l’impact de l’environnement d’exploitation sur l’état du système. Nous présentons dans ce paragraphe ces deux modes et leur prise en compte dans le cadre du référentiel de variables que nous avons établi.

L’état d’un système au moment de la déconstruction est déterminé à l’aide d’un certain nombre d’inspections. Les résultats de ces inspections (déformation, traces d’usure ou de corrosion, …) sont caractérisés par un ensemble de variables que nous appelons variables « inspection ». Elles doivent permettre ainsi de contribuer à l’analyse des autres variables d’état.A partir d’observation de l’aspect extérieur, on peut en effet, dans certaines situations, estimer l’état fonctionnel, matière ou structurel du système. Une déformation peut par exemple mettre en évidence une inaptitude au recyclage fonctionnel en raison d’un risque de défaillance trop important.

La situation de prévision de l’état d’un système est illustrée sur la Figure III.3 décrivant l’analyse de l’état d’un système en fin de vie. On retrouve les trois composantes descriptives de l’état d’un constituant. On distingue alors l’état initial du constituant et son état actuel au moment de la déconstruction. L’état initial peut être parfaitement déterminé à l’aide des données de conception du système et est alors considéré comme certain. L’état du système et de ses constituants évolue ensuite sous l’effet de son environnement d’exploitation et de son cycle de vie. Les mécanismes d’évolution, représentés par les relations entre les variables du niveau « cycle de vie » et les variables caractérisant l’état du système, sont régis par des phénomènes aléatoires et l’état actuel du système est en général incertain. L’objectif est de caractériser l’état du système et l’incertitude relative à celui-ci au travers des variables « produit ».

Vi : Variables « inspection » (résultat)

 Nature

Mesure quantitative ou qualitative

 Type constituant

Tous constituants suivant leur accessibilité

 Information

Instrument de mesure et expertise

 Impact trajectoire

Etat des constituants

 Origine incertitude

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