Job details
Job Type
Permanent
Full Job Description
Intégration des concepts de l’Economie Circulaire au processus de conception amont de prototypes automobilesRéf ABG-98592
Sujet de Thèse
02/06/2021
Cifre
style & design group
Lieu de travailMaurepas - Ile-de-France - France
Intitulé du sujetIntégration des concepts de l’Economie Circulaire au processus de conception amont de prototypes automobiles
Champs scientifiques- Sciences de l’ingénieur
- Economie et gestion
- Matériaux
Mots clésEconomie circulaire, Analyse du Cycle de Vie (ACV), éco-conception, recyclage, réemploi, procédés sobres, fabrication additive, hybridation 3D-usinage
Description du sujet
L’objectif de la thèse est de développer une méthode basée sur les concepts de l’économie circulaire, d’en faire un atout concurrentiel voire un procédé commercialisable en tant que tel.
Selon l’ADEME[1], « l’économie circulaire peut se définir comme un système économique d’échange et de production qui, à tous les stades du cycle de vie des produits (biens et services), vise à augmenter l’efficacité de l’utilisation des ressources et à diminuer l’impact sur l’environnement tout en développant le bien être des individus ».
Les principaux domaines d’action de l’économie circulaire sont schématisés sur la figure suivante :
Les 7 piliers de l’Economie Circulaire au sens de l’ADEME[2]
Le concept d’économie circulaire dans le monde de l’automobile n’est pas nouveau. En effet, pour ne citer qu’elle, l’entreprise Renault applique l’économie circulaire tout au long des différentes étapes du cycle de vie de ses produits [3]. Néanmoins, l’approche de Renault se situe principalement en aval des étapes de conception d’un véhicule (fabrication/utilisation/fin de vie). Notamment, le groupe s’intéresse à la transformation des pièces et des véhicules en fin de vie en une ressource pour la production et la maintenance des véhicules, en vue de réduire la consommation de matières premières. Plus précisément, Renault privilégie le remplacement des matières premières issues des ressources naturelles par des matières issues du recyclage, à la « réparation facilité » des véhicules et au réemploi de pièces de voitures en fin de vie.
En amont de la conception d’un véhicule, à savoir l’étape de design, de stylisation et de fabrication des maquettes, la philosophie de l’économie circulaire est encore peu développée. Les savoirs-faires sont autant artistiques que techniques, les réalisations sont des petites séries, voire des modèles uniques, et pour ces raisons les impacts environnementaux sont très peu considérés à ce stade. Ces impacts sont liés à différents facteurs comme la multiplicité des matériaux et procédés utilisés (mousse PU, ossature bois ou métal, peintures, cuirs, traitement de surfaces et procédés de finition…) et le caractère peu recyclable des maquettes.
L’idée générale de la thèse sera d’accompagner S&D dans l’intégration des concepts de l’économie circulaire au processus de conception de prototypes automobiles.
Tout au long du processus de conception du prototype automobile nous pouvons identifier les piliers de l’économie circulaire suivants :
- L’approvisionnement durable : cet axe concerne les matériaux utilisés pour concevoir les prototypes ;
- L’éco-conception : cet axe implique que dès la conception du prototype ou de son protocole de fabrication soit pris en compte l’ensemble du cycle de vie du prototype (incluant donc la phase de fabrication, de transport, d’utilisation par le client, de fin de vie) en minimisant les impacts environnementaux. C'est un atout pour la stratégie produit d'une entreprise.
- L’écologie Industrielle et Territoriale : cet axe peut amener S&D à réfléchir au bouclage des flux de matières dans un périmètre géographique proche, par exemple en identifiant des possibilités de recyclage ou réutilisation (nouvelle utilisation d’un déchet produit) des mousses PU issues de maquettes en fin de vie.
- L'allongement de la durée d’usage : cet axe conduit à identifier des étapes de fabrication du prototype où il est possible d’avoir recours à la réparation ou au réemploi (nouvelle utilisation pour un usage identique, c’est-à-dire un nouveau prototype).
- Le recyclage : cet axe vise à transformer les déchets produits pour générer de nouvelles matières premières secondaires.
La démarche scientifique proposée et les livrables attendus
Les livrables attendus sont :
- Diagnostic « terrain » sur les processus de conception d’un prototype, de la matière première aux différentes maquettes.
Le prototype préfigure la future série ; il est le trait d’union entre les différentes maquettes et le véhicule fonctionnel.
Le/la candidat(e) s’intéressera au Cycle de Vie et au processus de fabrication chez S&D des différentes maquettes successives qui entrent dans la définition d’un prototype (suite d’étapes, entrées, sorties, nature et quantité des matériaux en tant que matières premières et déchets, conditions de mise en œuvre, état de surface, usinabilité, outillage, etc…). L’objectif sera d’identifier et de décrire finement d’une part les différentes briques technologiques du processus de conception mis en œuvre et, d’autre part, les activités de travail, les savoir-faire et les coordinations humaines nécessaires à la mise en œuvre de ces briques technologiques. En particulier, il/elle pourra être amené(e) à réaliser un Material Flow Analysis (MFA) de l’atelier, c’est-à-dire une cartographie des flux de matière, et une Analyse de Cycle de Vie (ACV) d’un ou plusieurs prototypes afin d’identifier les hostposts, c’est-à-dire les matériaux, procédés, phases de cycle de vie… qui conditionnent fortement l’impact environnemental et sur lesquels il sera donc pertinent de centrer l’étude. Il/elle pourra également identifier un ensemble d’indicateurs de circularité qui permettront de diagnostiquer la circularité de l’atelier et de la piloter lors du déploiement des propositions ultérieurement dans la thèse. Une analyse de type SWOT (Strengths, Weaknesses, Opportunities, Threats) permettra de déterminer les options de développement et les axes de recherche qui aboutiront à mieux intégrer les concepts de l’économie circulaire à la fabrication de maquettes de véhicules. Une analyse ergonomique des situations de travail mobilisant des techniques d’observation, d’entretien et de focus groupe viendront compléter ces analyses.
Pour ce faire, le/la candidat(e) s’immergera pendant plusieurs semaines ou mois dans des projets de l’entreprise, afin de comprendre les situations réelles de conception de prototypage (selon les phases) en vue de produire un diagnostic de l’état du système socio-technique[4] S&D au regard des concept de l’économie-circulaire.
- Etats de l’art.
La recherche bibliographie devra s’intéresser aux méthodologies, outils et activités de conception et de fabrication de maquettes/prototypes de tout ou partie d’un véhicule ou plus généralement d’un produit, quel que soit son domaine d’utilisation[5], avec un focus sur l’éco-conception et l’économie circulaire et dans une perspective de circulariser au maximum les flux de matière au sein de l’atelier, de l’entreprise et du territoire (notion de « conception circulaire »). Un focus particulier concernera également les matériaux mis en œuvre en faisant ressortir les propriétés les plus importantes pour l’activité de maquettage dans une optique de recyclage, le recyclage des matériaux utilisés, les procédés d’usinage, qu’ils soient conventionnels ou faisant appel à la Fabrication Additive appliquée aux pièces de grandes dimensions, et ce dans une perspective de minimisation de l’intensité matière (entrée du processus, pertes d’usinage, déchets). Une attention particulière sera portée aux matériaux biosourcés. Pour ce faire, le/la candidat(e) mènera une revue systématique de la littérature scientifique sur ces sujets, sans oublier de considérer les normes et réglementations en lien avec l’économie circulaire. Il/elle devra également procéder à une revue de la littérature sur les théories et méthodes pour outiller son analyse des activités réelles de travail en relation avec la conception et la fabrication de maquettes/prototypes.
- Identification des questions de recherche
Sur la base des livrables précédents, le/la candidat(e) mettra à jour les manques et besoins de l’entreprise, avérés lors du diagnostic terrain et qui ne trouvent pas de réponses dans la littérature. Ce travail permettra de formuler une ou plusieurs questions de recherche.
- Proposition d’une méthodologie et d’un processus outillés de déploiement de l’économie circulaire chez S&D
A l’issue des phases précédentes, le/la candidat(e) émettra des propositions qui pourront prendre la forme d’un processus ou d’une méthodologie outillée de conception et fabrication d’une maquette, impliquant des bouclages (réemploi, réutilisation, recyclage) à différentes étapes de la chaine de valeur. Il/elle pourra émettre des recommandations sur des couplages d’un ou plusieurs matériaux en regard de procédés de fabrication (on entend par procédé l’ensemble des étapes de la mise en œuvre des différents éléments d’une maquette à leur assemblage en vue d’une maquette finalisée). D’autres pistes pourront aussi concerner par exemple un modèle de prédiction et de configuration des flux et volumes de matière, en vue d’un réemploi ultérieur sur des volumes plus petits ou encore des modules de formation des collaborateurs (ateliers réflexifs, formation croisée, etc.). En fonction du diagnostic initial, ces propositions pourront concerner l’atelier et les équipes de S&D elles-mêmes, mais également impliquer les fournisseurs et clients de l’entreprise.
Une attention particulière sera portée à la conduite du changement et au management et à l’accompagnement des compétences auprès des équipes de conception et de fabrication. Il est attendu du/de la candidat(e) de contribuer à mettre en place une conduite participative des transformations au sein de S&D, afin que les propositions d’évolutions s’insèrent de manière harmonieuse et concertée au sein de l’entreprise., Ces propositions seront qualifiées et quantifiées (gain de performance environnementale, coûts des éventuels investissements, etc.) .
- Application et validation des propositions à la conception d’un prototype automobile
Les propositions seront appliquées dans un premier temps sur un périmètre restreint, par exemple un ou plusieurs projets pilotes de l’entreprise, qui pourront aller de l’approvisionnement des matériaux à leur recyclage en passant par la fabrication/réutilisation/réemploi/recyclage d’une maquette réelle. Une Analyse de Cycle de Vie comparative (donc sur une ou plusieurs maquettes relativement similaires) mettra idéalement en évidence les gains environnementaux obtenus. Plus généralement un protocole d’expérimentation sera conçu et déployé par le/la candidat(e) pour avérer les bénéfices obtenus. A l’issue d’une première expérimentation, les propositions pourront être enrichies et améliorées avant d’éventuelles autres expérimentations.
- Valorisation des travaux
Au-delà de la rédaction du manuscrit de thèse lui-même, le/la candidat(e) sera amené(e) pendant les trois ans de thèse à communiquer et valoriser ses travaux lors de 2 à 4 conférences nationales ou internationales, et à publier 2 à 4 articles dans des revues scientifiques de rang A. Enfin, le/la candidat(e) sera également amené(e) à communiquer et diffuser ses travaux au sein de l’entreprise et éventuellement de ses partenaires.
Le calendrier proposé- Semestres 1 et 2 : diagnostic terrain, états de l’art et identification des questions de recherche
- Semestre 3 : Formulation des premières propositions
- Semestre 4 : Maturation des propositions, proposition de protocoles expérimentaux et mise en œuvre des premières expérimentations
- Semestre 5 : Amélioration des propositions, poursuite des expérimentations, capitalisation de la démarche et sensibilisation élargie au sein de l’entreprise
- Semestre 6 : Finalisation des expérimentations, rédaction du manuscrit de thèse
- Les publications scientifiques (conférences et revues) s’échelonneront sur l’ensemble de la durée de la thèse.
Profil et compétences du ou de la candidat(e)
Le sujet de cette thèse est à la croisée de 3 disciplines : l'ingénierie de la conception et de fabrication, les matériaux et le développement durable. Bien que le sujet traite de l’économie circulaire, il n’est pas nécessaire que le/la candidat(e) ait des aptitudes particulières en économie ou en sociologie. Le/la candidat(e) pourra avoir un diplôme d'ingénieur ou de master dans un de ces domaines mais il/elle devra démontrer des connaissances, aptitudes et motivations dans plusieurs des autres (voir aussi les compétences ci-après). Le/la candidat(e) devra être capable de « décoder » lors de la phase de diagnostic les flux de matière et modèles de coût de l’entreprise. Il/elle sera idéalement formé(e) aux méthodes et outils de l’économie circulaire, l’éco-conception et l’Analyse de Cycle de Vie, même si des compléments de formation pourront être apportés en début de thèse. Une sensibilité à la prise en compte de l’humain et la compréhension des situations de travail réel dans l’élaboration de nouvelles méthodes et outils de conception est attendue du/de la candidat(e). Des compétences en matériaux et procédés seraient un vrai « plus », dans le sens où le/la candidat(e) devra être capable de caractériser les performances techniques des matériaux et leurs procédés de mise en œuvre, ainsi que leur possible substituabilité et valorisation en fin de vie. En ce sens, un(e) ingénieur(e) en éco-conception formé(e) aux matériaux ou un(e) ingénieur(e) matériaux formé(e) à l’économie circulaire sont des profils que nous recherchons particulièrement, même si nous restons ouverts à d’autres types de profil pertinent au regard des éléments fournis dans ce document.
Les compétences recherchées sont :
- Bon état d'esprit et capacité avérée à faire de la recherche.
- Connaissance des modèles d'ingénierie de la conception et des processus industriels, notamment des approches de conception, de fabrication et d’usinage.
- Connaissance du domaine de l’économie circulaire
- Connaissance du design industriel.
- Connaissance des matériaux (caractérisation, performances, substituabilité) et procédés associés
- Savoir mener des analyses de terrain et mettre en œuvre des expériences.
- La maitrise de logiciels CAO et CFAO est fortement souhaitable.
- Avoir une expérience de la conception automobile serait un plus appréciable.
- Niveau d'anglais excellent.
- Facilité à l'écriture.
- Grande autonomie mais aptitude au travail d'équipe, esprit d'initiative, excellente maitrise du temps, aptitude à paralléliser les tâches.
Contexte de la thèse
Le/la doctorant(e) sera encadré(e) côté Style & Design par :
- Julien GONZALO – directeur Concept & Prototype S&D
- Il/elle interagira étroitement avec d’autres acteurs de l’entreprise comme les responsables de projets, de l’atelier de production, ou d’assemblage/modelage
Le/la candidat(e) sera inscrit(e) au sein du Laboratoire Génie Industriel de CentraleSupélec et au sein de l’Ecole Doctorale Interfaces de l’Université Paris-Saclay. Le/la candidat(e) sera encadré(e) par :
- François CLUZEL, maître de conférences en ingénierie de la conception et économie circulaire au Laboratoire Génie Industriel de CentraleSupélec
- Vincent BOCCARA, maître de conférences en ergonomie au Laboratoire Interdisciplinaire des Sciences du Numérique, Université Paris-Saclay, CNRS
[1] https://www.ademe.fr/expertises/economie-circulaire
[2] https://www.ademe.fr/expertises/economie-circulaire
[3] https://www.renaultgroup.com/nos-engagements/respect-de-lenvironnement/economie-circulaire/
[4] une organisation avec des processus et outils de conception et de fabrication, au sein de laquelle interagissent de nombreux métiers et savoir-faire
[5] Automobile, ferroviaire, aéronautique, luxe ; même si la thèse sera principalement focalisée sur le secteur automobile, qui représente la majeure partie de l’activité de S&D sur ces prototypes, explorer d’autres secteurs permettra d’ouvrir le champ des possibles.
Prise de fonction :01/12/2021
Nature du financementCifre
Précisions sur le financement
Présentation établissement et labo d'accueilstyle & design group
Style And Design
Style & Design Group a été créée avec la volonté d’associer tous les métiers du design dans tous les sens du terme : esthétique (style) au sens français du terme et conception technique (design) au sens anglo-saxon.
Nous sommes spécialisés dans la création de nouveaux produits, principalement pour le secteur du transport (automobile, aéronautique, ferroviaire, poids lourds, défense) en couvrant toute la chaine des métiers depuis la phase de concept, le style, la modélisation numérique, les images et films de rendus 3D et la réalisation de maquettes et de prototypes fonctionnels permettant de valider les différents jalons de développement d’un produit avant son industrialisation et son lancement commercial.
Nos équipes sont réparties en 2 catégories : une grosse moitié concerne les effectifs liés aux activités digitales (création, concept, style, modelage numérique, plan de forme, imagerie) et l’autre moitié concerne les ateliers (bureau d’études, tôlerie, programmation, fraisage, matériaux composites, matériaux transparents, modelage, peinture, sellerie, impression 3D, impression numérique).
L’intégration verticale de tous ces métiers nous donne un positionnement unique sur le marché français et une place de leader.
Notre clientèle est constituée de grands comptes : Renault, PSA, Honda, Toyota, Plastic Omnium, Valeo, Mini, Volkswagen, Dassault Aviation, Airbus Hélicoptères, Airbus, Zodiac Aerospace, Stelia Aerospace, Nexter, Renault Trucks, Safran, Air France, Alstom, JC Decaux…
80% de nos activités sont liés à des développements de Style (au sens esthétique).
Les 20% restant concernent des activités de recherche et d’innovation, souvent menées conjointement avec les directions de la recherche de PSA (DRIA), Renault, Plastic Omnium, Valeo, Honda, Zodiac Aerospace, Stelia…
Le Laboratoire de Génie Industriel - CentraleSupelec
The Industrial Engineering (IE) Research Department (Laboratoire Génie Industriel, LGI) is one of the 16 Research Units of CentraleSupélec, a member of the University Paris-Saclay. It studies production, activity or socio-technical systems along their life cycles.These systems are engineered by humans and must be observed, diagnosed, exploited, regulated, maintained and recycled. It is composed of 84 people divided into 4 research groups:
DE : Design Engineering
OM: Operations Management
SR : Safety and Risks
SE : Sustainable Economy
LGI is also organized around 5 themes to exhibit and encourage cross-functional and collaborative inter-group activities. These themes are each driven by a duo of academics: Healthcare Systems, Energy Systems, Mobility Systems, Industry of the Future, Circular Economy. Finally, the 3rd organizational layer of LGI is its set of 8 research chairs supported by companies.
Le Laboratoire Interdisciplinaire des Sciences du Numérique - Université Paris Saclay
Le LISN a été créé le 1 er janvier 2021 grâce à la coopération de 16 équipes de recherche du LIMSI et du LRI, et des services de soutien et support à la recherche, soit 380 personnes. Il est dirigé par Sophie Rosset et Johanne Cohen, toutes deux Directrices de Recherche au CNRS.
Les forces de recherche du LISN couvrent d’une part des thématiques coeur des sciences du numérique et des sciences de l’ingénieur, et d’autre part des thématiques interdisciplinaires par nature : intelligence artificielle et science des données, interaction humain- machine, traitement automatique des langues et de la parole, et bio-informatique
Site web :https://www.styleanddesign.fr/ http://www.lgi.centralesupelec.fr/ https://www.lisn.upsaclay.fr/
Intitulé du doctoratDoctorat en Génie Industriel
Pays d'obtention du doctoratFrance
Etablissement délivrant le doctoratCentraleSupelec
Ecole doctoraleInterfaces (ED 573) Université Paris Saclay
Profil du candidat
Les compétences recherchées sont :
- Bon état d'esprit et capacité avérée à faire de la recherche.
- Connaissance des modèles d'ingénierie de la conception et des processus industriels, notamment des approches de conception, de fabrication et d’usinage.
- Connaissance du domaine de l’économie circulaire
- Connaissance du design industriel.
- Connaissance des matériaux (caractérisation, performances, substituabilité) et procédés associés
- Savoir mener des analyses de terrain et mettre en œuvre des expériences.
- La maitrise de logiciels CAO et CFAO est fortement souhaitable.
- Avoir une expérience de la conception automobile serait un plus appréciable.
- Niveau d'anglais excellent.
- Facilité à l'écriture.
- Grande autonomie mais aptitude au travail d'équipe, esprit d'initiative, excellente maitrise du temps, aptitude à paralléliser les tâches.
Date limite de candidature31/07/2021
En cliquant sur "JE DÉPOSE MON CV", vous acceptez nos CGU et déclarez avoir pris connaissance de la politique de protection des données du site jobijoba.com.