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Méthode de formulation et de résolution de problèmes d’écoconception inventive : application au génie des procédés

Barragan Ferrer, Jesús Manuel (2013) Méthode de formulation et de résolution de problèmes d’écoconception inventive : application au génie des procédés. (A method for the formulation and solution of eco-innovation design problems : the application to process engineering.)

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Résumé

Actuellement, l’industrie chimique est confrontée au défi de la production durable qui exige une évolution depuis la réduction de polluants pour les procédés existants vers une écologie industrielle qui permet l’équilibre entre le développement économique, sociale et environnemental. Ajouté aux exigences actuelles pesant sur la conception des procédés, la prise en compte des contraintes environnementales dès la phase amont du processus de conception. Cette exigence clé couplée aux enjeux actuels pour la conception préliminaire ont conduit à des changements par rapport à la conception classique des procédés, il y a un accent accru sur la recherche d’innovation et d’écoinnovation pour développer des nouveaux concepts, de nouvelles technologies et de nouveaux procédés. La question centrale sur la façon d’améliorer la créativité dans la phase de conception préliminaire nécessite des recherches plus poussées sur les méthodologies d’aide à la génération de solutions innovante et éco-innovante. Ainsi, dans le cadre de cette thèse, nous avons développé une méthodologie pour la formulation et la résolution de problèmes d’éco-innovation basée sur une approche à base de conflits. Ce cadre permet de traiter les exigences multi-objectifs et la nature combinatoire complexe de la phase de recherche de concepts de solutions. La méthodologie développée reflète la nature des problèmes à traiter avec de nombreuses contradictions (conflits) à résoudre simultanément. Dans ce contexte, les méthodes actuelles atteignent rapidement leurs limites car elles ne résolvent qu’un seul conflit à la fois. Or il devient très difficile (voire impossible) de faire émerger une contradiction unique des situations problématiques complexes telles que nous en rencontrons en génie des procédés. La méthodologie proposée pour traiter la problématique de multi-contradictions pour l’écoconception se divise en deux étapes principales. D’un part, une première cadre d’analyse pour la formulation des contradictions en s’appuyant sur une version adaptée d’OTSM-TRIZ. Il permet la représentation graphique d’un problème et intégré une méthode pour limiter la situation aux contradictions principales. D’un autre part, la résolution des contradictions principales se décompose en deux sous étapes. Dans un premier temps, la résolution individuelle de chaque contradiction au travers d’un outil alliant la simplicité conceptuelle des contradictions de TRIZ et les solutions concrètes que proposent les effets et phénomènes de la physique, chimie, biologie. Dans un deuxième temps, nous proposons un processus d’agrégation des solutions afin d’obtenir une solution finale plus intégrée. Un cas d’étude sur la réduction des polluants en sortie d’étape de gazéification de la biomasse est présenté afin d’illustrée l’approche. ABSTRACT : In recent years, the chemical industry is facing the challenge of sustainable production in order to create a balance between the economic, social and environmental development. This shift requires an evolution from the reduction of pollutants for existing processes to industrial ecology. In the design process, this shift demands that the current requirements and the environmental constraints should be taken into account in the early stages. At these stages, however, there is an increased emphasis on innovation and eco-innovation to develop new concepts, new technologies and new processes, thereby limiting the problem-solving ability of the traditional design methodologies. Hence, there is a great necessity for new methodologies in order to develop innovative and eco-innovative solutions. Consequently, in this research, we developed a methodology for the formulation and solution of ecoinnovation problems based on a conflict approach. This framework can handle multi-objective requirements with the combinatorial complexity of the search phase of solution concepts. Thus, the methodology considers the problem of solving many contradictions (conflicts) simultaneously. In this context, current approaches quickly reach their limits because they solve one conflict at a time or it is very difficult to define only one contradiction in complex problems, such as those in process engineering. The proposed methodology for treating the problem of multi-contradictions for eco-design is divided into two main steps. On one hand, an analytical framework for the formulation of contradictions based on an adapted version of OTSM-TRIZ, which provides a graphical representation of a problem and integrated method to reduce the problem situation to the main contradictions. On the other hand, the resolution of contradictions which is itself divided into two sub-steps. At first, the resolution of each individual contradiction through a tool that combines conceptual simplicity of TRIZ contradictions and the practical solutions using the physics, chemical and biological effects and phenomena. In a second step, we propose an aggregation process solution to obtain a more integrated final solution. A case study about the reduction of pollutants at output stage gasification of biomass is presented to illustrate this approach.

Département ou laboratoire:Laboratoire de Génie Chimique - LGC (Toulouse, France)
Directeur de thèse:Le Lann, Jean - Marc et Negny, Stéphane
Mots-clés:Production durable - Eco-innovation – Ecoconception – TRIZ – OTSM - Résolution de plusieurs contradictions. KEYWORDS : Sustainable production - Eco-innovation - Eco-design – TRIZ – OTSM - Contradictions
Sujets:Génie industriel > Systèmes industriels
Déposé le:26 Novembre 2013

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