Le séminaire aborde l'éco-conception de systèmes industriels complexes, en particulier pour les sous-stations d'électrolyse d'aluminium, dans le cadre d'une thèse CIFRE associant l'Ecole Centrale Paris et Areva T&D. Les objectifs incluent l'intégration de l'éco-conception pour se différencier de la concurrence et la gestion de l'analyse de cycle de vie dans un contexte évolutif. Une méthodologie basée sur le DMAIC est proposée pour améliorer l'impact environnemental tout en tenant compte des spécificités locales et des retours d'expérience industriels.

1. 1> Séminaire des doctorants de 1ère année – Laboratoire Génie Industriel – Ecole Centrale Paris – 01/06/2010
Eco-conception de systèmes
industriels complexes
Application aux sous-stations d’électrolyse d’aluminium
François Cluzel
Areva T&D/Ecole Centrale Paris

2. 2> Séminaire des doctorants de 1ère année – Laboratoire Génie Industriel – Ecole Centrale Paris – 01/06/2010
Cadre général
Thèse CIFRE AREVA T&D
Power Electronics Massy, département R&D
Débutée en mai 2009
Encadrement académique
Bernard Yannou (directeur de thèse, LGI, ECP)
Dominique Millet (Supméca Toulon)
Dominique Pareau (LGPM, ECP)
Yann Leroy (LGI, ECP)
Encadrement industriel
Joël Devautour (Directeur R&D)
François Puchar (Senior Sales Manager)
Collaboration
Daniel Afonso (CUBIK Partners)

3. 3> Séminaire des doctorants de 1ère année – Laboratoire Génie Industriel – Ecole Centrale Paris – 01/06/2010
Aluminium Dunkerque

4. 4> Séminaire des doctorants de 1ère année – Laboratoire Génie Industriel – Ecole Centrale Paris – 01/06/2010
La sous-station d’électrolyse
Environ 3000t d’équipements pour 700 MW
Plusieurs centaines de tonnes d’huile
20-100 M€ par sous-station
Transports dans le monde entier
Durée de vie > 30 ans
Pas de fin de vie identifiée
N’est qu’un « petit » sous-système de l’aluminerie
++
x x x x x
x x
x

5. 5> Séminaire des doctorants de 1ère année – Laboratoire Génie Industriel – Ecole Centrale Paris – 01/06/2010
Contexte
Contexte industriel
Eco-conception en développement face
Aux réglementations [WEEE 03, RoHS 03, EuP 09, REACH 06]
À la politique environnementale d’AREVA (Areva Way)
À la concurrence (ABB, Fuji)
Volonté de se différencier de la concurrence
Contexte académique
Limites de l’ACV [Reap et al. 08a, Reap et al. 08b]
Face à des systèmes complexes [Millet et al. 07]
Face à un contexte d’implantation/utilisation changeant [Cooper 03,
Günther & Langowski 97]
Intégration de l’éco-conception en entreprise [Le Pochat 05,
Daoud 09]
Indicateurs environnementaux types ACV sont illisibles, voire
trompeurs pour des non-experts [Millet et al. 07]

6. 6> Séminaire des doctorants de 1ère année – Laboratoire Génie Industriel – Ecole Centrale Paris – 01/06/2010
Objectifs
Objectifs industriels
Intégrer l’éco-conception
Se différencier de la concurrence
Objectifs académiques
Manager l’ACV et l’éco-conception de systèmes complexes
dans un contexte changeant
Proposer des arguments de différenciation par l’éco-
conception fiables et parlants pour les clients

7. 7> Séminaire des doctorants de 1ère année – Laboratoire Génie Industriel – Ecole Centrale Paris – 01/06/2010
Méthodologie d’éco-conception basée sur le DMAIC
Environmental
Improvement
1. A classical eco-design process
Define
Goal and scope
Mea-
LCI
Analyze
Interpretation
Improve
Environmental
Improvement
Control
Environmental
Control
-sure
LCIA
3. The new DMAIC project for eco-design
Define Measure Analyze Improve Control
2. A classical DMAIC project
1ère publication
Cluzel F., Yannou B., Afonso D., Leroy Y., Millet D., and Pareau D., 2010,
“Managing the complexity of environmental assessments of complex
industrial systems with a Lean 6 Sigma approach,” CSDM 2010, Complex
Systems Design and Management 2010, Paris, France.
Mais peu applicable en l’état
(délais, complexité)
Goal and scope LCI InterpretationLCIA

8. 8> Séminaire des doctorants de 1ère année – Laboratoire Génie Industriel – Ecole Centrale Paris – 01/06/2010
Méthodologie d’éco-conception basée sur le DMAIC
Approche
globale
Approche
spécifique 1
Arbitrage et
choix des
projets
d’amélioration
Approche
spécifique 2
Approche
spécifique i
Système à étudier
Système amélioré
Mise à jour des données globales

9. 9> Séminaire des doctorants de 1ère année – Laboratoire Génie Industriel – Ecole Centrale Paris – 01/06/2010
Contribution environnementale d’un sous-système
2ème publication (soumise)
Cluzel F., Millet D., Leroy Y., and Yannou B., 2010, “Relative contribution of a
subsystem to the environmental impact of a complex system: application to
aluminium electrolysis conversion substations,” Submitted to IDMME - Virtual
Concept 2010, Bordeaux, France.
Mise en évidence de l’importance de
La durée de vie
L’origine de l’énergie
Problèmes
Les tendances peuvent être inversées
Les actions d’éco-conception ne peuvent être les mêmes d’un site à l’autre !
Le concept d’unité fonctionnelle comporte des faiblesses

10. 10> Séminaire des doctorants de 1ère année – Laboratoire Génie Industriel – Ecole Centrale Paris – 01/06/2010
Conclusions & Perspectives
Travaux en cours
DMAIC initial – Phase Mesurer (ICV, EICV)
Stagiaire Supméca
Fin du DMAIC initial : septembre
Première réflexions sur un modèle étendu de durée de vie
Intégrer les spécificités locales (énergie, environnement, climat…)
Intégrer la maintenance/obsolescence
Intégrer le contexte socio-économique (ROI)
Travaux futurs
Identification des DMAIC d’approfondissement potentiels
Mise en place d’outils d’éco-conception adaptés
Mise en place d’éco-indicateurs/simulateurs marketing
[Nordheim & Barrasso 07]
Collaboration avec les clients d’AREVA T&D (niveau système)

11. 11> Séminaire des doctorants de 1ère année – Laboratoire Génie Industriel – Ecole Centrale Paris – 01/06/2010
Références
[Cooper 03] Cooper J., 2003, “Specifying functional units and reference flows for comparable alternatives,”
The International Journal of Life Cycle Assessment, 8(6), pp. 337-349.
[Daoud 09] Daoud W., 2009, “Développement d’un système de management intégré de l’éco-conception
des appareillages électriques de moyenne tension,” Thèse de doctorat, Ecole Nationale Supérieure d'Arts
et Métiers, Paris, France.
[EuP 09] European Union, 2009, Directive 2009/125/EC of 21 October 2009 establishing a framework for
the setting of ecodesign requirements for energy-related products (recast), European Union.
[Günther & Langowski 97] Günther A., and Langowski H., 1997, “Life cycle assessment study on resilient
floor coverings,” The International Journal of Life Cycle Assessment, 2(2), pp. 73-80.
[Le Pochat 05] Le Pochat S., 2005, “Intégration de l'éco-conception dans les PME: proposition d'une
méthode d'appropriation de savoir-faire pour la conception environnementale des produits,” Thèse de
doctorat, Ecole Nationale Supérieure d'Arts et Métiers, Paris, France.
[Millet et al. 07] ]Millet D., Bistagnino L., Lanzavecchia C., Camous R., and Poldma T., 2007, “Does the
potential of the use of LCA match the design team needs?,” Journal of Cleaner Production, 15, pp. 335-
346.
[Nordheim & Barrasso 07] Nordheim E., and Barrasso G., 2007, “Sustainable development indicators of
the European aluminium industry,” Journal of Cleaner Production, 15(3), pp. 275-279.
[REACH 07] Union Européenne, 2007, Règlement (CE) n°1907/2006 d u Parlement européen et du
Conseil du 18 décembre 2006 concernant l'enregistrement, l'évaluation et l'autorisation des substances
chimiques, ainsi que les restrictions applicables à ces substances (REACH), Union Européenne.
[Reap et al. 08a] Reap J., Roman F., Duncan S., and Bras B., 2008, “A survey of unresolved problems in
life cycle assessment - Part 2: impact assessment and interpretation,” The International Journal of Life
Cycle Assessment, 13(5), pp. 374-388.
[Reap et al. 08b] Reap J., Roman F., Duncan S., and Bras B., 2008, “A survey of unresolved problems in
life cycle assessment - Part 1: goal and scope and inventory analysis,” The International Journal of Life
Cycle Assessment, 13(4), pp. 290-300.
[RoHS 03] European Union, 2003, Directive 2002/95/EC of the 27 January 2003 on the restriction of the
use of certain hazardous substances in electrical and electronic equipment.
[WEEE 03] European Union, 2003, Directive 2002/96/EC of the 27 January 2003 on waste electrical and
electronic equipment (WEEE).