Outil d'aide à la conception de produits modulaires en vue de leur fin de vie

Les industries sont en constante recherche de procédés plus efficaces pour fabriquer les produits qu'ils mettent en marché. Ces décisions sont souvent basées sur des choix économiques, mais d'autres facteurs peuvent être considérés lors de l'élaboration de la stratégie de conception. La fin de vie des déchets d'équipement électronique et électrique est sujette à un intérêt particulier, mis en lumière par les politiques de responsabilité des producteurs à l'échelle du Québec et du Canada (Canada, 2014). L'intérêt pour la fin de vie des produits dès les premières étapes de leur conception est donc un sujet pertinent à aborder. Le but des méthodes de conception en vue de la fin de vie est bien sûr de mieux évaluer les possibilités de réutilisation, refabrication et recyclage des produits afin de conserver les précieux matériaux dans la boucle de l'économie circulaire et réduire les déchets. Les méthodes de conception existantes pour les produits modulaires ne sont pas adaptées à des produits complexes et ne considèrent pas la fin de vie dans les paramètres de conception (Holmqvist et Persson, 2003). Voici pourquoi le développement d'un outil d'aide à la conception tenant compte de tous ces aspects était pertinent. L'Outil d'aide à la Conception Modulaire pour la Fin de Vie (OCMFDV) développé dans ce travail de maîtrise s'intègre dans le processus de conception partant des fonctions d'un produit pour aboutir à une recommandation de scénario de fin de vie pour l'ensemble de celui-ci. L'utilisation de cet outil nécessite que l'association fonction-module ait déjà été effectuée pour le produit en question. Les différents modules identifiés sont donc le point de départ de l'outil. Par la suite, une évaluation de chacun des modules pour les quatre fins de vie proposée est effectuée pour obtenir un score pour chacune des combinaisons. Ce sera le scénario de fin de vie présentant le moins grand impact environnemental qui sera sélectionné comme proposition de fin de vie. C'est donc cette association module-fin de vie qui est recherchée. Les considérations prises en compte sont principalement environnementales, donc les coûts associés aux opérations de traitement n'ont pas été inclus dans la proposition. Cela aurait surement affecté les recommandations proposées, puisque, par exemple, les coûts importants reliés à la main d'œuvre et aux outils pour le désassemblage des produits en fin de vie pourraient grandement influer sur les décisions des entreprises, préférant opter pour des opérations moins coûteuses; comme le recyclage. Une fois l'outil établi et les critères déterminés, l'évaluation de produits de types et de natures différentes a été effectuée pour vérifier si l'OCMFDV proposait des résultats cohérents avec les recommandations issues de la littérature. Une comparaison des résultats pour les produits étudiés présentant des similitudes a été effectué, en plus d'une application de l'outil sur un objet dont les données étaient issues de la littérature; une télévision, comparant les recommandations des études existantes avec les résultats obtenus. Les études proposaient principalement que l'ensemble du produit soit recyclé en fin de vie, principalement sans désassemblage. En appliquant l'OCMFDV, la réutilisation, la refabrication et le recyclage sans désassemblage sont les trois scénarios proposés pour les modules du produit. Bien que ces résultats soient cohérents avec les hypothèses de la littérature, une généralisation de l'application de l'outil proposé n'a cependant pas pu être effectuée puisque l'étude d'un plus grand nombre de produits serait nécessaire pour en tirer des conclusions pour l'ensemble des produits modulaires. De futurs travaux de recherche porteraient sur le développement de l'entièreté de la méthode de conception; effectuer l'association fonction – module, déterminer la fin de vie pour chaque module, puis déterminer la fin de vie recommandée pour le produit en entier. Des méthodes de conceptions de produits modulaires ont été développées dans la littérature, permettant de guider les concepteurs dans leurs démarches; il resterait à en identifier une qui pourrait être appliquée dans ce contexte et qui pourrait être utilisée efficacement avec l'outil proposé. De plus, un intérêt particulier pourrait être accordé à l'importance de la traçabilité de l'information de la conception à la fin de vie pour traiter les composants d'un produit de la bonne façon, à la suite de leur vie utile.

Abstract

Industries are constantly looking for more efficient processes to manufacture their products. The decisions are often based on economic premises, but other factors are worth considering when developing the design strategy. The end-of-life of waste electronic and electrical equipment is of interest, highlighted by producer responsibility policies across Quebec and Canada (Canada, 2014). Interest in the end-of-life of products from the early stages of their design is therefore a relevant topic to address. The goal of design for end-of-life methods is, of course, to better evaluate the possibilities of reusing, remanufacturing, and recycling products to keep valuable materials in the loop of the circular economy and reduce waste. Existing modular product design methods are not well suited for complex products and do not consider end-of-life in their design parameters (Holmqvist et Persson, 2003). Therefore, developing a new method that takes all these aspects into account was relevant. The proposed Modular Design for End-of-Life design tool (OCMFDV) can be integrated into the design process, starting with the functions of a product, and leading to a recommendation of an end-of-life scenario for the whole product. The method developed in this master's thesis requires the function-module association to be already established for the product in question. The different modules of the product are therefore the starting point of the method. After that, an evaluation of each of the modules for the four proposed End of Lifes (EOL) is performed to establish the score for each module. The end-of-life scenario with the lowest environmental impact will be selected. The objective is therefore this end-of-life to module association. The considerations taken into account are mainly environmental, therefore the costs associated with the treatment operations have not been included in the method. This would certainly have affected the proposed recommendations, since, for example, the significant costs related to labour and tools for disassembly of end-of-life products could greatly influence companies' decisions to opt for less costly operations, such as recycling. Once the method established and the criteria determined, the evaluation of products of different types and families was carried out to verify whether the OCMFDV proposed results coherent with the recommendations from the literature. A comparison of results on similar products studies was carried to evaluate the tool. Also, an application of the method was carried out on a television set, comparing the recommendations of existing studies with the results obtained. The studies mainly proposed that the entire product be recycled at its end-of-life, mainly without disassembly. The results issued from applying the OCMFDV method were that reuse, remanufacturing and recycling without disassembly where the three scenarios suggested for the product modules. Although these results are consistent with the hypothesis in the literature, it was not possible to generalize the proposed method since a study of a larger number of products would therefore be necessary to draw conclusions for a larger number of complex modular products. Future research should focus on the development of the entire design methodology; associate a function to a module, determine the end-of-life for each module, and then determine the recommended end-of-life for the entire product. Modular product design methods have been developed in the literature to guide designers in their approach; one that could be applied in this context and that could be used effectively with the proposed tool has yet to be identified. In addition, interest could be given to the importance of traceability of information from design to end-of-life to treat the components of a product as it was designed to, following their lifespan.