A new model to improve the life cycle of products since early design phase.
Un nouveau modèle pour améliorer le cycle de vies des produits dès la phase de conception
Résumé
From a sustainable product design perspective, we propose a new multi-criteria decision support approach for the choice of an optimal scenario that aims to minimize environmental, social, and economic impacts. The model combines the system approach and the product approach from a life cycle perspective. It is structured around three significant levels, namely; the strategic, tactical and operational levels applied in the design of new products or services. Our contribution is distinguished by treating two issues. The first concerns the proposal of a mechanism that allows the generation of sustainable design scenarios that are consistent with organizations’ context.This latter is characterized by taking into account internal and external issues and stakeholders requirements. These scenarios are not limited to traditional technological or component choice options. In fact, they are considered value chain-oriented sustainable design strategies. To this end, we use strategic analysis tools such as SWOT, PESTEL, and 7S techniques to identify a multitude of criteria. These criteria form tactics to determine design alternatives by life cycle phase. Design alternatives are then combined to generate design scenarios that are not generic, but meaningful in the context of organizations. The second issue deals with the complexity of life cycle analysis methods and the uncertainty of data and experts’ judgments in order to select an optimal scenario satisfying numerous and often dependent criteria. To this end, we propose to implement a decision support system based on the modelling of environmental, social, and economic assessment for each scenario by life cycle phase. Hence, we calculate the impact indicators related to each assessment. The decision support system is based on control and influence criteria set by organizations as well as the Choquet integral for reducing the number of scenarios. The ANP (Analytic Network Process) method is then deployed to select the optimal design scenario. The validation of the model is tested on a real case study for a company designing, manufacturing, and distributing batteries for motorcycles. The application of the model has effectively generated significant strategic scenarios for the company. The adopted tactical variables are summarized in technology options (AGM, Gel), logistics options (Land transport/Sea transport), manufacturing site options (Tunisia/Tanzania) and distribution options (Local/Exports) with logistics sub-options.On the basis of simulations and impact calculations, we have established environmental, social and economic assessments of each scenario by highlighting the influence of options by scenario nd by phase of the life cycle. Among the most impacting scenarios, we have demonstrated that the choice of AGM technology, manufacturing in Tanzania and maritime logistics generate the most environmental impacts (affecting ecosystem quality and degrading human health) ,the most important social aspects (labor rights, community and governance) and significant costs. The most advantageous scenarios are those using Gel technology, manufacturing at theTunisian site and land transport. The resulting aspects have less impacts. However, the fourteen simulations showed that, although some scenarios are advantageous, they have different impacts per life cycle phase. Thus, the implementation of the fuzzy ANP and the Choquet integral has resolved interactions and dependencies between attributes and between phases of the product’s life cycle. The implementation of this method led to the choice of the optimal scenario while addressing uncertainties of experts’ judgments. The results obtained from this case study confirmed the relevance of the model to the company’s expectations and demonstrated its applicability and ability to minimize environmental, social and economic impacts since early critical design phase.
Dans une perspective de conception durable des produits, nous proposons une nouvelle démarche d’aide à la décision multi-critères pour le choix d’un scénario optimal qui vise la minimisation des impacts environnementaux, sociaux et économiques. Le modèle conjugue l’approche système et l’approche produit dans une perspective de cycle de vie. Il est articulé autour de trois niveaux significatifs, à savoir: les niveaux stratégique, tactique puis opérationnel appliqués dans un cadre de conception de nouveaux produits ou services. Notre contribution se distingue par le traitement de deux problématiques. La première, concerne la proposition d’un mécanisme qui permet la génération des scénarios de conception durable cohérents avec le contexte des organismes. Ce dernier se caractérise par la prise en compte des enjeux internes et externes et des exigences des parties intéressées. Ces scénarios sortent des cadres classiques des options technologiques ou de choix de composants pour migrer vers des stratégies de conception durable orientées chaines de valeurs. A ce titre, nous employons des outils d’analyse stratégique tel que les techniques SWOT, PESTEL, et 7S pour identifier une multitude de critères. Ces derniers, forment des tactiques permettant de déterminer des alternatives de conception par phase du cycle de vie. Ces dernières sont combinées afin de formuler des scenarios de conception, non pas génériques, mais significatifs par rapport au contexte des organismes. La seconde problématique traite la complexité des méthodes d’analyse de cycle de vie et l’imprécision des données et des jugements des experts afin d’aboutir au choix optimal d’un scénario qui satisfait des critères souvent nombreux et interdépendants. A cet effet, nous mettons en œuvre un système d’aide à la décision qui se base sur la modélisation des profils environnementaux, sociaux et économiques par phase de cycle de vie et par scénario. A ce titre, nous calculons les différents indicateurs d’impacts de chaque scénario par phase de cycle de vie du produit à concevoir. Le système d’aide à la décision se base sur les critères de maîtrise et d’influence des organismes ainsi que sur l’intégrale de Choquet pour la réduction du nombre de scénarios. La méthode ANP (Analytic Network Process) est déployée pour le choix du scénario de conception optimal. La validation du modèle a été testée sur un cas pratique réel pour une entreprise assurant la conception, fabrication et distribution de batteries. Le cas étudié concerne les batteries pour motocycles. L’application du modèle a permis effectivement de générer des scenarios stratégiques plausibles et significatifs pour l’entreprise. Les différentes variables tactiques adoptées se résument dans les options technologiques (AGM, Gel), les options logistiques (Transport terrestre / maritime), les options de site de fabrication (Tunisie / Tanzanie) et les options de distributions (Local / Exports) avec des sous options logistiques. Suite aux simulations et aux calculs des impacts, nous avons établi les bilans environnementaux, sociaux et économiques de chaque scénario en mettant en évidence l’influence des options par scenario et par phase du cycle de vie. Parmi les scénarios les plus impactants, nous avons démontré que le choix de la technologie AGM, la fabrication en Tanzanie et la logistique maritime génèrent les plus grands impacts environnementaux (Affectation de la qualité de l’écosystème et dégradation de la santé humaine), les aspects sociaux les plus importants (Les droits du travail, la communité et la gouvernance) et les coûts les plus importants. Les scénarios les plus avantageux sont ceux utilisant la technologie Gel, la fabrication au site tunisien et les transports terrestres. Les aspects qui en découlent sont moins impactants. Toutefois, les quatorze simulations ont montré que, bien que certains scénarios soient avantageux, ils présentent des différences d’impacts par phase de cycle de vie. C’est ainsi que la mise en œuvre de l’ANP floue et de l’intégrale de Choquet a permis de résoudre les interactions et les dépendances entre les attributs et entre les phases du cycle de vie. La mise en œuvre de cette méthode a conduit au choix du scenario optimal tout en traitant les incertitudes sur les jugements des experts. Les résultats obtenus à partir de ce cas pratique ont confirmé la pertinence du modèle par rapport aux attentes de l’entreprise et ont permis de démontrer son applicabilité et sa capacité à minimiser `
les impacts environnementaux, sociaux et économiques dés la phase critique de conception.
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)