Démarche d'Optimisation pour des Systèmes Complexes Attractifs et duRables – OSCAR

Le programme de travail du projet OSCAR est structuré en 3 temps (Analyse, Élaboration, Expérimentations), en 5 lots (auxquels s’ajoute un lot de gestion de projet) intégrant une expérimentation sur plusieurs systèmes (de différents niveaux de complexité dans les lots 2 et 5) tout au long du projet, comme suit (Figure 5) :
- Le lot 1 a pour but de faire l’état de l’art des problèmes d’écoconception en se focalisant sur la modélisation et les méthodes de résolution adoptées. Le livrable attendu comporte 2 parties, définis par 2 sous-lots se focalisant sur les ArP pour le premier et sur les ArCV pour le second. L’objectif de ce premier lot est de permettre aux partenaires du projet d’échanger sur leurs pratiques respectives et de faire la synthèse des éléments de modélisation existant dans la littérature avec les moyens de résolution utilisés. Cette base de connaissances commune permettra aux partenaires de mieux définir les éléments de modélisation à définir dans le lot 2 et les stratégies et algorithmes de résolution à mettre en œuvre dans le lot 3.
- Le lot 2 a pour but d’élaborer une modélisation pour différentes typologies de composants (composants de l’ArP et composants de l’ArCV) afin d’explorer de façon efficace l’espace de conception d’un système (véhicule, système automobile, composant automobile). Cela signifie notamment de formaliser les Contraintes significatives qui influent sur les impacts Environnementaux (nommées CE). Il a été distingué :
o Les contraintes liées aux phases extraction/ fabrication – logistique et éco-usages
o Les contraintes liées aux phases de maintenance et de fin de vie
Ce lot intègre également l’évaluation des impacts environnementaux de manière non statique, non uniforme et non isolée. Les livrables se matérialisent par l’identification des contraintes significatives qui influent sur l’évaluation environnementale et qui caractérisent la prise en compte de la spatialité, des évolutions sur une temporalité longue ou les effets conséquentiels.
- Le lot 3 a pour but de proposer une stratégie globale d’optimisation de systèmes complexes minimisant les impacts environnementaux. Les livrables principaux sont la définition de fonctions objectives (environnementale et attractivité) et des algorithmes d’optimisation sur lesquels s’appuie une méthodologie d’écoconception. La méthodologie et les algorithmes développés s’appuieront sur les éléments de modélisation du lot 2.
- Le lot 4 vise à outiller la méthodologie du lot 3 de manière à pouvoir la mettre en œuvre de manière concrète. Le livrable est un alors un démonstrateur logiciel de la méthodologie OSCAR.
- Le lot 5 a pour but a pour but d’expérimenter l’ensemble des éléments méthodologiques élaborés sur deux cas d’applications de systèmes complexes en version simplifiée dans un premier temps puis en version enrichie dans un second temps ; ce double test en deux temps permettant de garantir une certaine robustesse des modèles.

Les résultats obtenus pendant le programme de recherche OSCAR sont les suivants : 1) Développement d'une méthodologie de conception de systèmes complexes attractifs et durables. 2) Création d'algorithmes d'exploration des architectures pour les produits et les cycles de vie. 3) Expérimentation sur deux cas industriels. 4) Réalisation d'un démonstrateur logiciel pour tester la méthode. La méthode OSCAR comprend une démarche globale d’écoconception, appuyé par 6 outils et alimentée par le logiciel d’optimisation Ibex, les bases de données environnementales Eco-Invent et le logiciel Simapro. Une nouvelle stratégie d'exploration, la « stratégie OSCAR », a été développée pour une exploration homogène de l'espace de conception, par opposition à l'exploration standard en profondeur. Une méthodologie de regroupement des solutions en familles d’architectures a été élaborée, permettant le « clustering » des architectures produits et architectures cycles de vie. Cette démarche a été expérimentée avec succès dans le domaine du véhicule électrifié, plus spécifiquement sur 2 sous- systèmes : 1) Le système de génération de puissance hybride « TurboGénérateur + batteries ». 2) Le système « pack batteries ». Pour tester la méthode OSCAR, un démonstrateur logiciel a été développé, relié à une base de données environnementale et comprenant plusieurs modules associés aux outils de la méthode.

Deux perspectives sont envisageables :
- Poursuite avec Stellantis dans le cadre du Projet EasyMoove/ Prolongement par thèse CIFRE ou Ademe (opérationnalisation de la démarche Oscar).
- Proposition d’un projet à l’AAP ADEME ECONUM/fev24

Richard de Latour, T.; Chenouard, R.; Granvilliers, L. Partial design space exploration strategies applied in preliminary design. Int. J. Interact. Des. Manuf. 2023.

Tchertchian, N.; Millet, D.; Richard de Latour, T.; Chenouard, R. Ecodesign approach for attractive complex systems. Life Cycle Management. 2023.

Richard de Latour, T.; Chenouard, R.; Granvilliers, L. Stratégies de résolution anytime de problèmes de satisfaction de contraintes numériques (Journée Francophone de la Programmation par Contraintes 2021).

Tchertchian, N.; Millet, D.; Richard de Latour, T.; Chenouard, R. Nouveau paradigme d’écoconception de système complexe, Séminaire Réseau EcoSD, 24 juin 2021, Paris.

L’objectif de cette recherche est de développer une nouvelle approche d’écoconception pour les systèmes complexes permettant à travers une large exploration dans les phases amont d’un projet de conception d’identifier des solutions optimales sur l’ensemble des dimensions environnementales souhaitées en tenant compte des aspects dynamique et de spatialisation. 2 verrous scientifiques majeurs sont ciblés : 1) la modélisation de nouveaux aspects environnementaux sous forme de contraintes génériques à la fois sur les architectures Produits et architectures Cycles de vie et 2) la définition d’une nouvelle méthode d’écoconception intégrant des critères environnementaux et d’attractivité pour le client dès les phases amont. Le démonstrateur OSCAR démontrera que l’on peut efficacement inverser le problème d’écoconception, et ainsi faire une conception de système complexe compatible avec un développement durable car visant à satisfaire des objectifs environnementaux définis a priori tout en maximisant l’attractivité pour les utilisateurs.