Vers une approche d’intégration produit-procédé-entreprise

Le domaine du génie des procédés, en anglais process systems engineering (PSE), consiste princi- palement à modéliser, simuler et optimiser les procédés physicochimiques (Klatt et Marquardt, 2009). Pour la conception de procédés et dans un contexte de durabilité, les recherches sur la con- ception de procédés tentent depuis le début des années 2000 d'intégrer l'évaluation des impacts sur l'environnement puis, depuis les travaux d’Azapagic et al., les aspects économiques et sociaux (Azapagic et al., 2006). Gagnon et al. parlent même de génie des procédés durables (Gagnon et

al., 2012). Cette récente exigence du domaine peut être résumée par : « le génie des procédés sus-

cite de grands espoirs quant au développement de procédés efficients qui mènent à des processus de fabrication bénins pour l’environnement, économiquement attractifs et durables » (traduit de l’anglais) (Klatt et Marquardt, 2009). L’intégration des considérations environnementales, so- ciales et économiques dans le génie des procédés semble s’appuyer en grande partie sur la mé- thode d’ACV.

Il résulte du couplage entre le génie des procédés et l’ACV une approche dite produit-procédé qui se base sur l’interaction entre les cycles de vie du procédé et du produit. Cette interaction est pro- posée par Bauer et al. et repris par Jacquemin et al. (Bauer et Maciel Filho, 2004; Jacquemin et

al., 2012). La figure 11 propose une synthèse de l’interaction des cycles de vie respectivement du

Partie A. Contexte scientifique & état de l’art Chapitre 3. L’ingénierie d’entreprise pour la durabilité des systèmes 53 Utilisation Production Développement Concept Recherche exploratoire Support Retrait Extraction des matières premières Transports Recherche exploratoire Concept Développement Construction Extraction des matières premières Transports Cycle de vie du projet de produit Cycle de vie du projet de procédé

Cycle de vie matériel du produit et du procédé Utilisation Support Démantèlement Phases de conception du produit Phases du cycle de vie matériel du produit Phases du cycle de vie matériel du procédé Phases de conception du procédé Lien entre phases de cycle de vie Légende

Figure 11. Interaction cycle de vie procédé et produit (Bauer et Maciel Filho, 2004)

Azapagic et al., Bauer et al. Gasafi et al. ou Jacquemin utilisent un processus de conception de procédé « classique » en intercalant des phases de prise en compte de l’environnement (Azapagic

et al., 2006; Bauer et Maciel Filho, 2004; Gasafi et al., 2003; Jacquemin, 2012). Finalement, il

s’agit de l’utilisation d’un logiciel de conception de procédé et d’un logiciel d’ACV. L’idée est d’intégrer l’ACV dans la conception, c’est-à-dire d’inclure des contraintes supplémentaires dans le cycle de conception normal d’un procédé (Azapagic et al., 2006).

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Li et al. (2006) mettent en œuvre une méthodologie d’intégration d’objectifs environnementaux, techniques et économiques. À cet effet, il propose un couplage ACV/PSE en définissant des pa- ramètres environnementaux et des paramètres technologiques liés au procédé. Ces paramètres dépendent de variables communes. La définition du système est importante et relative à l’échelle considérée.

Sugiyama et al. puis Peças et al. proposent une méthodologie d’évaluation du cycle de vie d’un point de vue ingénierie basée sur les volets économique (AcCV), environnemental (AeCV) et technique (Peças et al., 2009; Sugiyama et al., 2003). Ils évaluent les trois aspects d’un procédé séparément puis croisent les résultats dans un diagramme en triangle. Cette approche est valable pour la comparaison de deux alternatives.

Gillani et al. (2011) utilisent la modélisation des procédés pour améliorer et compléter le modèle du cycle de vie d’un produit dans le but d’améliorer la connaissance du produit et de ses impacts environnementaux. Les travaux de Gillani et al. ouvrent également le domaine du génie des pro- cédés historiquement tourné vers l’industrie chimique au domaine de l’agro-industrie. Finalement, dans ses travaux de thèse, Gillani ouvre la voie vers une approche procédé-produit-entreprise afin d’intégrer le couplage entre le génie des procédés et l’ACV dans une démarche d’ingénierie d’entreprise plus globale (Gillani, 2013).

L’optimisation est surtout abordée par Morales et al., Abiola et al. et Azapagic (Abiola et al., 2010; Azapagic, 1999; Morales-Mendoza et al., 2012) Les premiers proposent une équation d’optimisation multiobjectif afin de considérer à la fois le procédé et les contraintes environne- mentales. La seconde propose une optimisation de l’ACV via une méthode itérative et complète qui intègre des contraintes techniques et économiques. Il s’agit d’abord de concevoir le procédé à l’aide d’un logiciel dédié et d’utiliser les résultats qui en ressortent afin de les introduire dans une ACV. Enfin, les troisièmes définissent une démarche itérative d’ACV et de modélisation des pro- cédés couplées à une optimisation multi-objective.

Une des principales questions soulevées concerne l’orientation de l’intégration des deux do- maines : l'ACV est-elle au service du génie des procédés (PSE), ou l'inverse, ou sont-ils complé- mentaires ? L'analyse de la littérature montre que les trois cas sont envisagés selon les objectifs de la modélisation (Gillani et al., 2010).

Finalement, l’approche produit-procédé trouve une voie complémentaire dans les travaux de (Heintz, 2012). Cette dernière propose en effet une approche systémique de substitution de consti-

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tuants d’origine fossile par des constituants bio-sourcés aux propriétés physico-chimiques équiva- lentes pour la conception de procédés durables. Le couplage produit-procédé est intégré dans une démarche d’ingénierie d’entreprise et s’appuie sur la formalisation et la modélisation des con- traintes liées au produit, ses propriétés exigées pour le procédé et pour l’environnement. Il est intégré dans un cadre plus global d’aide à la décision à base de groupes d’experts pour le choix du produit de substitution. Il faut souligner ici que l’approche proposée vise la conception de procé- dés durable bien qu’elle ne fasse pas appel à la pensée cycle de vie.

3.4 Conclusion

Ce chapitre a montré que, par sa généricité (d’une certaine manière, tout est système), l’ingénierie des systèmes basée sur les modèles est sous-jacente aux autres domaines d’ingénierie, notamment l’ingénierie d’entreprise. L’entreprise se place comme un système sociotechnique complexe qui joue un rôle clef dans la durabilité. Son modèle complet est constitué d’un grand nombre de sous- modèles. Or pour que les décisions stratégiques du système de pilotage soient pertinentes, elles doivent s’appuyer sur une connaissance fine de tous les systèmes qui constituent l’entreprise. En outre, tous les modèles de ces systèmes doivent être reliés et cohérents entre eux pour être intégrés dans le modèle unique de l’entreprise. L’intégration des modèles passe par l’utilisation de con- cepts et méthodes transversaux et génériques issus de l’ingénierie système basée sur les modèles tels que les métamodèles. Finalement, l’approche procédé-produit pour la conception de produit ou de service a permis d’illustrer une première voie d’intégration de modèles. L’étude bibliogra- phique sur l’ingénierie d’entreprise pour la durabilité des systèmes a fait émerger certains verrous scientifiques que l’approche proposera de lever.

V4. En présupposant que les outils de l’ingénierie d’entreprise et des systèmes puissent être appli- qués à un système agro-industriel, comment peuvent-ils aider à le modéliser ?

V5. Comment la durabilité et son évaluation peuvent-elles être systématiquement intégrées dans les modèles d’une entreprise et orienter les décisions stratégiques ?

V6. Comment les différents modèles qui constituent le modèle d’une entreprise peuvent-ils être intégrés ?

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