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GUIDE D'INGÉNIERIE POUR LA CONCEPTION DE PRODUITS DURABLES

La conception de produits durables peut avoir un effet transformateur sur les organisations tournées vers l'avenir, en se traduisant par des niveaux plus élevés d'innovation, d'efficacité, de rentabilité et de motivation des équipes. Mais pour réussir à mettre en œuvre des stratégies de conception plus durables, il faut favoriser une culture de la pensée créative qui encourage les ingénieurs à remettre en question les idées reçues. Ce livre blanc examine les macro-tendances qui poussent à la durabilité et explique comment les entreprises peuvent donner aux ingénieurs les moyens de penser hors du commun. Il fournit également une liste de points importants lors de l'évaluation de l'impact environnemental, social et économique des nouveaux produits, de leur phase initiale à leur fin de vie.

Sustainable future

Introduction : l'importance de la conception durable

Les ingénieurs en conception électronique ont l'habitude de s'attaquer à une longue liste de considérations critiques lorsqu'ils se lancent dans le processus de développement d'un nouveau produit : les performances techniques, les coûts, l’ergonomie et l’esthétique, pour n'en citer que quelques-unes.

Cependant, les préoccupations environnementales et le fait que les ressources soient limitées et qu'elles doivent donc être gérées avec prudence et sagesse font que la durabilité devienne l’élément le plus important du processus. Mais comment les ingénieurs produits peuvent-ils améliorer leurs conceptions pour minimiser l'utilisation de matériaux, d'énergie et de main-d'œuvre ? Et comment fabriquer des produits qui s'intègrent harmonieusement dans l'environnement et qui perturbent ou dégradent le moins possible les écosystèmes naturels ? Autant de questions vitales qui ont souvent été négligées dans une économie linéaire où l'on prend, fabrique et jette.

On ne saurait trop insister sur l'importance du rôle de l'ingénieur concepteur dans l'amélioration de la durabilité. La recherche suggère que plus de 80 % de tous les impacts environnementaux liés à un produit sont déterminés pendant la phase de conception du produit. La réingénierie de la durabilité d'un produit est difficile : elle doit être intégrée dès le départ.

De nombreuses entreprises ont travaillé avec des organisations telles que la Fondation Ellen MacArthur pour repenser les produits et les processus et réduire leur consommation globale de ressources. De nouveaux concepts tels que l'économie circulaire offrent un modèle de production et de consommation plus durable dans lequel les matières premières sont conçues pour être conservées plus longtemps dans les cycles de production et utilisées de manière répétée grâce à la refabrication et à la réutilisation, générant ainsi beaucoup moins de déchets. En effet, l'économie circulaire nous rappelle que la conception de produits est un processus non linéaire : il existe toujours de nouvelles stratégies et approches qui peuvent être adaptées pour obtenir de meilleurs résultats.

Ce livre blanc examine les facteurs économiques et sociétaux qui sous-tendent la volonté d'une conception plus durable. Il fournit aux organisations d'ingénieurs des conseils sur les meilleures pratiques à adopter pour créer une culture de la pensée durable, tout en suggérant dix domaines dans lesquels des progrès environnementaux peuvent être réalisés.

Conception durable : Pourquoi nous ? Pourquoi maintenant ?

Qu'est-ce qui motive les entreprises d'ingénierie à adopter une conception plus durable ? D'un point de vue général, les facteurs catastrophiques tels que la crise climatique et l'épuisement des ressources fournissent des raisons impérieuses de réduire l'impact environnemental de tous les produits industriels et de consommation – et, ce faisant, de répondre aux besoins de la génération actuelle sans compromettre la capacité des générations futures à être heureuses et en bonne santé.

Mais des raisons plus prosaïques entrent également en ligne de compte, la conception durable offrant des avantages commerciaux tangibles à plusieurs égards. Tout d'abord, elle peut remettre en question les idées reçues ainsi qu’aboutir à de nouvelles approches susceptibles d'accroître l'efficacité et de réduire les coûts. Elle peut également donner un nouvel élan à l'innovation, en ouvrant potentiellement de nouveaux marchés, modèles d'entreprise et sources de revenus. Des études ont montré que les organisations plus durables ont une plus grande satisfaction du personnel et de meilleurs niveaux de rétention, de nombreux jeunes ingénieurs souhaitant travailler pour des entreprises qui peuvent prouver leur respect de l'environnement. Dans le même ordre d'idées, les opérations durables peuvent avoir un effet positif sur la réputation de la marque, en particulier sur des marchés comme celui des biens électroniques grand public.

En effet, selon les dernières études menées par Deloitte, les consommateurs prennent de plus en plus souvent des décisions réfléchies en tenant compte de la durabilité et de l'environnement. Par exemple, plus de la moitié des consommateurs considèrent désormais la durabilité comme un facteur essentiel lors d'un achat, tandis que 38 % d'entre eux seraient prêts à payer plus cher pour un produit qui dure plus longtemps. En bref, la durabilité est une question de viabilité commerciale à long terme – le monde change et les entreprises doivent réagir si elles veulent survivre.

Comment mettre en place une culture de la conception durable ?

La première étape sur la voie d'une conception plus durable consiste à instaurer une culture de la pensée créative au sein de l'entreprise. Cela peut s'avérer plus facile à dire qu'à faire lorsque les stratégies et les approches en matière de développement de produits se sont enracinées au fil du temps et qu'il est difficile de les modifier. Cependant, l'adoption de la durabilité implique de libérer l'espace nécessaire à une réflexion critique sur le « business as usual », ce qui nécessite de donner aux ingénieurs le temps, l'espace, les compétences et les encouragements dont ils ont besoin.

« Tout bon processus créatif comporte une part de chaos. Il s'agit rarement d'un parcours linéaire », explique Emma Crichton, responsable de l'ingénierie chez Ingénieurs sans frontières Royaume-Uni, une organisation caritative qui vise à placer la responsabilité de la planète au cœur de l'ingénierie. « Le développement de produits est complexe et rapide, mais les entreprises ont souvent besoin de prendre du recul et de donner à leur personnel le temps de s'auto-éduquer, de développer de nouvelles compétences et de remettre la norme en question. Il est peu probable que les pratiques et les processus traditionnels soient efficaces pour créer des résultats plus durables et plus équitables. Les gens ont besoin de temps et d'espace pour se réunir et penser de manière créative ».

Pour Ingénieurs sans frontières Royaume-Uni, des résultats durables sont plus susceptibles d'être obtenus par des équipes plus diversifiées. « Il est essentiel d'avoir le bon mélange de compétences et d'expériences », déclare Emma Crichton. « Les équipes fonctionnent mieux lorsqu'elles disposent d'un mélange de compétences techniques, interpersonnelles et plus larges que ce qui est généralement valorisé dans la pratique. Les équipes de conception et de développement de produits doivent avoir parmi leurs membres des défenseurs, des facilitateurs et des penseurs systémiques, ainsi que des personnes ayant une bonne compréhension de l'équité sociale et de la durabilité écologique. Si vous avez toutes ces sortes de personnes dans une équipe, imaginez les choses que ce groupe pourrait commencer à créer ».

Comprendre les normes pertinentes

Les concepts abstraits tels que la circularité des produits sont encore relativement nouveaux. De nombreuses organisations, en particulier les petites et moyennes entreprises, peuvent avoir des ambitions en matière de développement durable, mais elles manquent souvent de connaissances sur la manière de mettre en place des stratégies pratiques. Selon le professeur Martin Charter, directeur du Centre pour la conception durable à l'Université des arts créatifs, la première étape consiste à comprendre les normes et réglementations existantes en matière de durabilité, ce qui nécessite de répartir les responsabilités. 

« La durabilité est une question importante qui nécessite un investissement en temps », explique-t-il. « Pour la prendre au sérieux, il faut qu'une personne au sein de l'organisation soit chargée d'avoir une vue d'ensemble du paysage réglementaire, de contrôler et de comprendre toutes les normes existantes et émergentes liées à l'éco-conception.

« Par exemple, la norme IEC 62430:2019 fournit des principes généraux, des exigences et des normes d'orientation pour les organisations qui souhaitent adopter une conception respectueuse de l'environnement. Il y a aussi les normes de gestion environnementale telles que la famille ISO14000. Commencez donc par désigner une personne chargée de lire et de comprendre les normes avant de vous pencher sur des questions plus générales telles que la formation et les types de listes de contrôle et d'outils qui seront nécessaires pour aller plus loin ».

Évaluer et développer de nouvelles compétences

Le professeur Martin Charter a passé plus de 30 ans à travailler avec des entreprises désireuses de faire progresser la conception durable. Selon lui, les niveaux de sensibilisation et de compréhension de la durabilité au sein de chaque organisation varient considérablement. « Vous avez beaucoup de gens qui n'ont aucune connaissance et aucune compréhension, qui progressent vers des niveaux de base, intermédiaires et avancés. Les entreprises doivent faire le point et évaluer où se trouve l'expertise. Parfois, elle existe sans qu'elles s'en rendent compte. Ce n'est qu'à ce moment-là qu'une organisation peut identifier les besoins en compétences et commencer à réfléchir à la mise en place de nouvelles structures ». 

L'évaluation des compétences révèle inévitablement un besoin d'apprentissage supplémentaire – souvent à un niveau très pratique. Par exemple, de nombreuses organisations constatent qu'elles manquent d'expérience dans des domaines tels que la conception pour la réparation. Un moyen efficace de remédier à cette lacune, suggère Martin Charter, est de donner aux ingénieurs produit le temps de participer à un Repair Café – un réseau mondial de 2 500 ateliers centrés sur la communauté où des experts et des bénévoles s'emploient à réparer des objets cassés tels que des appareils électriques. 

« Les Repair Cafés sont un moyen amusant et convivial pour les entreprises et les particuliers d'améliorer leurs connaissances dans un domaine essentiel de la durabilité. Le plus gros volume de produits dans ces Repair Cafés est constitué de petits articles électriques, et le taux de réparation de ces appareils est d'environ 50 %. Les Repair Cafés sont un excellent point de départ pour réfléchir et travailler sur les aspects pratiques de conceptions plus durables ».

Implications pour la chaîne d'approvisionnement

Une autre considération essentielle pour les entreprises qui s'engagent sur la voie d'une conception plus durable est d'acquérir une compréhension approfondie des implications pour la chaîne d'approvisionnement. Aucun nouveau produit n'est développé de manière isolée. Il implique souvent des matériaux et des sous-ensembles, une fabrication en sous-traitance, des services d'emballage et de transport, qui peuvent tous être fournis par un réseau de fournisseurs. Aujourd'hui, de nombreuses entreprises soucieuses de l'environnement demandent à leurs fournisseurs de devenir plus durables, mais c'est un processus qui nécessite des lignes de communication claires et une bonne définition des attentes.

En effet, la durabilité ne peut être assurée que par le biais d'un partenariat et d'une collaboration, ce qui nécessite soutien et coopération. Un excellent point de départ consiste à établir une vue détaillée de la chaîne d'approvisionnement, en cartographiant les différentes organisations qui la composent et en identifiant les impacts, les risques ainsi que les facteurs de gaspillage. Le Centre pour la conception durable recommande d'organiser un atelier réunissant toutes les parties prenantes concernées, de travailler conjointement sur les problèmes et d'exposer les avantages d'une nouvelle approche. Ce processus d'engagement des fournisseurs peut également comprendre des mesures d'incitation et le lancement d'un programme de suivi pour s'assurer que les cibles et les objectifs soient atteints.

« Les fournisseurs font partie intégrante du processus de développement durable », déclare Martin Charter. « Prenez la modularité et la conception pour le désassemblage, la réutilisation, la réparation et la refabrication. Pour les fabricants d'appareils électroniques sur les marchés B2b et B2C, les progrès dans ce domaine ne peuvent être réalisés qu'en travaillant en étroite collaboration avec les fournisseurs de composants et de sous-ensembles. C'est pourquoi il est essentiel d'ouvrir des lignes de communication solides dès le départ ».

Tirer parti de l'expérience des autres

Heureusement, certaines organisations mondiales ont réussi à surmonter les difficultés liées à la mise en place de conceptions plus durables. Plusieurs modèles de meilleures pratiques ont donc déjà été publiés, et ces approches peuvent servir de cadre utile à d'autres entreprises qui se lanceraient dans un voyage de découverte similaire.

La multinationale néerlandaise Philips, par exemple, explique en détail comment elle a intégré la durabilité dans son processus d'innovation afin de réduire l'impact environnemental de ses produits et de ses processus. Elle applique une analyse détaillée du cycle de vie à chaque étape de la vie d'un produit : du traitement des matériaux, la fabrication, la distribution, l'utilisation, la réparation et la fabrication, jusqu'à l'élimination ou le recyclage. Cette analyse a permis d'améliorer l'ensemble des processus. Elle a permis de réduire la consommation d'énergie et d'augmenter l'efficacité énergétique globale de nombreux produits Philips, de minimiser l'utilisation de substances dangereuses, de réduire le poids et le volume de l'emballage et d'atteindre des niveaux plus élevés de circularité grâce à la récupération et à la réutilisation des matériaux. 

Bien entendu, toutes les entreprises sont différentes et aucune approche du développement durable ne sera jamais la même. Chaque produit dépend d'un cas particulier et nécessite d’un processus rigoureux d'évaluation de l'impact. Mais des entreprises comme Philips ont de nombreuses années d'expérience, et des leçons précieuses peuvent être tirées de ce qui est devenu une approche éprouvée et fiable.

Dix conseils pour une conception durable

Après avoir établi que la conception de produits durables n'est jamais un processus linéaire, il convient d'examiner certains des facteurs tangibles qui doivent être pris en compte tout au long du processus. Cette liste n'est évidemment pas exhaustive. Elle met toutefois en évidence la nature interdépendante du processus et fournit une liste de contrôle des points à prendre en considération lorsque l'on cherche à minimiser l'utilisation des matériaux, de l'énergie et de la main-d'œuvre :

  1. Matériaux / traçabilité : D'où viennent les matériaux ? Sont-ils extraits et fabriqués de manière éthique ? Est-il possible de calculer l'énergie intrinsèque associée à l'extraction, au traitement, à la production et à la livraison d'un matériau ?
  2. Efficacité de la fabrication / bouquet énergétique : Vos processus de fabrication ont-ils été optimisés pour minimiser les impacts environnementaux ? Le bouquet énergétique a-t-il été décarbonisé dans une certaine mesure ? Des techniques d'amélioration continue ont-elles été mises en œuvre ? Des avancées telles que l'IdO peuvent-elles être déployées pour une plus grande efficacité ?
  3. Utilisation de l'eau : Disposez-vous d'une stratégie de gestion de l'eau révisée annuellement ? Un modèle de simulation de la consommation d'eau peut-il être réalisé pour établir un scénario de réduction de la consommation d'eau ? Les eaux usées peuvent-elles être recyclées et réutilisées ?
  4. Modularité : Est-il possible de concevoir un système modulaire pour encourager le remplacement et la mise à niveau des composants ? Comprenez-vous l'impact environnemental de chaque étape du cycle de vie d'un produit modulaire, y compris le rôle de l'utilisateur, pour décider si la modularité est une stratégie durable appropriée ?
  5. Réparabilité / obsolescence : Les composants peuvent-ils être facilement atteints et réparés à l'aide de pièces de rechange facilement disponibles et qui ne risquent pas de devenir indisponibles dans un avenir proche ? Quel sera l'impact de la réparabilité sur les modèles commerciaux et les revenus ?
  6. Emballages : La conception de l'emballage a-t-elle été optimisée et le plastique a-t-il été remplacé par des matériaux biodégradables, dans la mesure du possible, afin de réduire l'empreinte écologique ? Avez-vous une longueur d'avance en ce qui concerne le développement de matériaux d'emballage susceptibles d'apporter des gains rapides ?
  7. La distribution : Vos produits sont-ils acheminés vers le marché d'une manière respectueuse de l'environnement, en utilisant le moins possible de combustibles fossiles ? Les entreprises de transport et de logistique se sont-elles engagées dans un processus d'électrification ?
  8. Démontage : Vos produits peuvent-ils être rapidement démontés en fin de vie, ce qui favorise la réutilisation des composants pertinents plutôt que leur mise en décharge ?
  9. Réutilisation en fin de vie : Avez-vous adopté des programmes de reprise, encourageant la récupération et le recyclage dans le cadre de l'économie circulaire ? Pouvez-vous mesurer efficacement le succès des programmes de responsabilité élargie des producteurs ?
  10. Évaluation de l'impact technique : Avez-vous procédé à une évaluation des performances des produits dans le monde réel, en réinjectant les données dans une boucle de conception ? Ces données peuvent-elles être utilisées pour accroître la durabilité et les performances des produits existants ou futurs ?

L'avenir de l'ingénierie durable

Si l'on se tourne vers l'avenir, la durabilité va devenir un facteur de plus en plus important dans la conception des produits. Les entreprises qui réussissent s'adaptent au changement et de nombreuses organisations réfléchissent déjà à leurs besoins futurs en matière de compétences. Si le savoir-faire technique restera au cœur de l'économie verte, l'accent sera davantage mis sur d'autres compétences complémentaires telles que l'éthique, la communication et le raisonnement critique. Ces exigences constitueront sans aucun doute un défi pour les éducateurs de demain.

« Nous souhaitons atteindre un point de basculement où la durabilité fera partie de la vie quotidienne d'un ingénieur », déclare Emma Crichton, responsable de l'ingénierie à Ingénieurs sans frontières Royaume-Uni. « Des efforts sont donc nécessaires pour améliorer les compétences de la main-d'œuvre et permettre aux gens de se confronter à la production de choses plus durables. Des efforts sont donc nécessaires pour améliorer les compétences de la main-d'œuvre et permettre aux gens de se confronter à la production de choses plus durables ».

Dans le cadre de sa mission consistant à placer la responsabilité mondiale au cœur de l'ingénierie, Ingénieurs sans frontières Royaume-Uni prévoit d'aider 250 000 personnes à se perfectionner d'ici à 2030. L'organisation a défini quatre principes généraux :

Responsable. Répondre aux besoins de tous dans les limites de notre planète. Ce principe devrait être au cœur de l'ingénierie.

Objectif. Prendre en compte tous les impacts de l'ingénierie, depuis la conception d'un projet ou d'un produit jusqu'à sa fin de vie. Cela doit se faire à l'échelle mondiale et locale, pour les personnes et la planète.

Inclusif. Veiller à ce que les divers points de vue et connaissances soient inclus et respectés dans le processus d'ingénierie.

Régénératrice. Restaurer et régénérer activement les systèmes écologiques, plutôt que de se contenter d'en réduire l'impact.

En mettant en correspondance ces quatre principes avec les connaissances, les compétences, les comportements ou les mentalités, Ingénieurs sans frontières Royaume-Uni prévoit de créer de nouvelles compétences et de nouveaux parcours qui peuvent être utilisés pour aider les individus à prospérer dans une économie plus durable.

« Il s'agit de favoriser des choix plus éclairés », ajoute-t-elle. « Nous avons toujours pensé à la technologie ou à l'ingénierie en nous demandant si nous pouvions développer ce produit ou ce système. Mais aujourd'hui, la grande question est de savoir si nous devons le faire. Et si oui, comment ? Les nouveaux parcours et les nouvelles compétences contribueront à donner vie à ce processus de prise de décision ».

Il y a également une conversation vitale à avoir sur le rôle du monde universitaire dans un monde plus durable. Par exemple, les programmes actuels reflètent-ils l'urgence de la crise climatique et le rythme rapide de l'épuisement des ressources et des dommages écologiques chroniques ? Et si ce n'est pas le cas, que faut-il faire pour l'actualiser ?

« Je pense que nous devrons revenir en arrière et examiner ce qui est enseigné dans les départements d'ingénierie et les écoles de design pour voir s'ils prennent efficacement en compte le développement durable », déclare le professeur Martin Charter, directeur du Centre pour la conception durable. « Il faudra que les gouvernements, les organisations universitaires et les institutions d'ingénierie fassent preuve de leadership. J'ai l'impression que le monde universitaire est parfois en retard sur ce qui se passe dans le monde réel. Nous avons besoin que les parties prenantes se réunissent et établissent une nouvelle vision de l'éco-conception à moyen terme ».

Conclusion – changez les choses dès aujourd'hui

En définitive, la demande d'une conception plus durable des produits s'appuie sur un élan irrépressible. Mais la mise en œuvre réussie des principes de durabilité ne peut se faire du jour au lendemain. Elle nécessite un engagement de haut en bas au sein d'une organisation et l'investissement nécessaire dans les personnes et les processus. Elle nécessite également une bonne compréhension des réglementations et des normes applicables, ainsi qu'une collaboration avec les fournisseurs et les autres parties prenantes tout au long de la chaîne de valeur.

Mais les avantages de la conception durable peuvent transformer une organisation tournée vers l'avenir et se traduire par des niveaux plus élevés d'innovation, de créativité et de motivation des équipes. La conception durable des produits peut également rendre une organisation plus attrayante pour la future main-d'œuvre. Les diplômés et les jeunes ingénieurs ont vécu la majeure partie de leur vie dans le contexte de la crise climatique, et nombre d'entre eux ont un intérêt personnel pour l'économie circulaire et la question plus large du « Net Zero ». Le développement durable devient un outil de recrutement précieux pour les talents les plus brillants dans un contexte de pénurie de compétences à l'échelle mondiale..

Les clients des marchés B2B et B2C deviennent également plus sélectifs et veulent traiter avec des organisations soucieuses de l'environnement. Par conséquent, la conception de produits durables peut jouer un rôle essentiel dans l'établissement de références environnementales, ainsi que pour protéger la réputation de la marque, ce qui peut s'avérer crucial dans le monde numérique en ligne d'aujourd'hui.

En bref, la conception durable peut être bénéfique pour les entreprises et l'environnement. Et ce sont les ingénieurs qui joueront un rôle essentiel dans la mise en pratique de ces principes. 

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