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Laboratoire des Sciences pour la Conception, l'Optimisation et la Production de Grenoble
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Conception produit-process : quels indicateurs pour une fabrication durable ?

Titre de la thèse : Conception produit-process : quels indicateurs pour une fabrication durable ?
Directeur(s) de thèse : Henri PARIS et Matthieu MUSEAU
Ecole doctorale : IMEP2
Date de début (souhaitée) : Octobre 2013
Financements envisagés - Contexte - Partenaires éventuels : Allocation ED IMEP2. L'étude pourrait s'appuyer sur les moyens disponibles au sein de l'AIP PRIMECA DS.
Description du sujet
L'industrie française consomme actuellement prés de 28% de l'énergie produite en France et représente environ 23% des émissions de CO2 [1]. Une part importante des émissions de CO2 est issue des installations permettant de produire de l'énergie. Des études menées récemment par des experts internationaux, dont les membres du CIRP [2], mettent en avant l'important
potentiel d'économie au sein d'un site industriel. Ces économies sont maintenant nécessaires car les ressources énergétiques sont limitées et la demande énergétique mondiale continue à croitre et est estimée à +45% en 2030 [3-4]. Différentes pistes, pour améliorer l'efficacité énergétique des systèmes de production, ont été identifiées et présentées récemment [5]. L'amélioration de l'efficacité énergétique nécessite d'une part, une analyse fine des outils et process de production et d'autre part l'étude de process alternatifs innovants ayant une meilleure efficacité énergétique [6]. La plupart des travaux en cours se concentrent sur l'amélioration de l'efficacité énergétique d'un outil de production concernant une étape dans le système de production du produit. Peu de travaux envisagent des process alternatifs, process à envisager dès la phase de conception de produit, de manière à gérer au mieux les contraintes de la technique de fabrication retenue. Actuellement, nous ne disposons pas d'indicateurs pertinents pour pouvoir comparer des procédés de fabrication différents (enlèvement de matière versus dépôt de matière par exemple).
La mise en place de tels indicateurs nécessite de penser l'ensemble de la chaine de production, de l'extraction du minerai au recyclage du produit, en passant par l'obtention de la matière première et du brut, ainsi que les différentes étapes d'obtention de la pièce finie. Sinon, il est impossible de comparer voire de choisir des process très différents.
L'objectif du travail de thèse est d'abord de formaliser les connaissances sur l'efficacité énergétique des différentes étapes du processus de fabrication. Cette formalisation permettra, à partir d'informations disponibles au début de la phase de conception détaillée du produit, de mettre en place des indicateurs permettant d'estimer la consommation énergétique des différents scénarios de fabrication envisagés. La notion d'éxergie [7] nous semble une piste intéressante pour la mise en place de tels indicateurs [8-9].
Un étudiant de Master2 travaille au laboratoire G-SCOP depuis novembre 2012 sur le concept de l'éxergie pour mesurer l'efficacité énergétique dans le cadre d'une opération tournage. Les premiers résultats montrent que ce concept devrait permettre de lever le verrou scientifique associé à ce sujet.
Références
[1] IEA Statistics, http://www.iea.org/stats/index.asp,,
[2] Kellens K., Dewulf W., Overcash M., Hauschild M.Z. et Duflou J.R., 2011. Methodology for systematic analysis and improvement of manufacturing unit process life-cycle inventory (UPLCI)CO2PE! initiative (cooperative effort on process emissions in manufacturing).
Part 1: Methodology description, The International Journal of Life Cycle Assessment,
[3] U.S. Energy Information Administration (EIA), http://www.eia.gov/forecasts/ieo/industrial.cfm,
[4] World Energy Outlook Homepage, http://www.worldenergyoutlook.org/,
[5] Museau M. et Paris H., 2012. Différentes pistes pour améliorer l'efficacité énergétique en production de pièces mécaniques, in Actes, St Etienne, France, CDROM.
[6] Serres N., Tidu D., Sankare S. et Hlawka F., 2011. Environmental comparison of MESOCLAD ® process and conventional machining implementing life cycle assessment, Journal of Cleaner Production, 19(9-10): 11171124.
[7] Morris D.R., Steward F.R. et Szargut J., 1988. Exergy analysis of thermal, chemical, and metallurgical processes, Hemisphere,
[8] Renaldi, Kellens K., Dewulf W. et Duflou J.R., 2011. Exergy Efficiency Definitions for Manufacturing Processes, Glocalized Solutions for Sustainability in Manufacturing, 329334.
[9] Renaldi, Kellens K., Dewulf W. et Duflou J.R., 2012. On the Implementation of Exergy Efficiency Metrics in Discrete Manufacturing System: The Dissipative Nature of Production Processes, Leveraging Technology for a Sustainable World, 545550.
Contact(s):henri.paris@ujf-grenoble.fr,matthieu.museau@g-scop.fr, www.g-scop.

mise à jour le 3 mai 2013

  • Tutelle CNRS
  • Tutelle Grenoble INP
  • Université Joseph Fourier
  • Tutelle UMR
Univ. Grenoble Alpes