Simplification strategies for mechatronic products: a methodology proposal^⋆

Stratégies de simplification des produits mecatroniques : l’étude de cas d’une hotte aspirante

ENEA  
marco.mengarelli@enea.it

Received: 17 June 2014
Accepted: 23 January 2015

Abstract

The promotion of efficient use of resources is at the core of the Europe 2020 Strategy and its flagship initiative on “A Resource Efficient Europe”. Ambitious goals are defined, whose achievement requires actions across different sectors. Mechatronic products play an important role in this framework for three main reasons: (i) the high energy and resource consumption they generate; (ii) the volume of products traded on the international market, since mechatronics cover products ranging from small and large household appliances, to cars, planes, robots and manufacturing machines; (iii) they are replaced before becoming obsolete, making the end of life management challenging. The Ecodesign Directive is supporting the improvement of the environmental performance of this product group by providing measures to intervene in the design process, the phase that determines 80% of the whole environmental impact generated by a product or service. However, designers often struggle with the inclusion of environmental considerations into the design process and further supporting measures are necessary. To address this challenge, the G.EN.ESI research project was launched in 2012, aimed at developing a software engineering platform of different tools that support designers’ choices from an environmental point of view. The main goals of the platform are: to exploit the interoperability of the design tools traditionally used in the product development with the environmental assessment ones; to allow for a rapid environmental assessment of design choices, by adopting simplified Life Cycle Assessment (LCA) tools. As far as simplified LCA is concerned, different simplification techniques have been developed and are available in the scientific literature, but a general agreement on which strategy is more robust has not yet been found. However, many agree that the availability of detailed LCA studies for specific applications is important to define simplifying methods for those applications, together with the exchange and availability of relevant data along the supply chain. Building upon these two concepts, this paper presents the approach developed for simplifying LCA within the GENESI platform, with an application to the product “cooker hood”. The repeatability of the strategy to other product groups is also discussed, together with the next development steps.

Résumé

La promotion de l’utilisation efficace des ressources est au cœur de la stratégie Europe 2020 et de son initiative phare intitulée ¡Une Europe efficace des ressources¿. Des objectifs ambitieux ont été définis, dont la réalisation nécessite des actions dans différents secteurs industriels. Les produits mécatroniques jouent un rôle important dans cette initiative pour trois raisons principales : (i) la forte consommation d’énergie et des ressources qu’ils génèrent; (ii) le volume des produits échangés sur le marché international, étant donné que la mécatronique recouvre un ensemble des domaines de production très variés, comme celui des petits et gros appareils ménagers, mais aussi des voitures, des avions, des robots et de la fabrication des machines; (iii) ils sont remplacés avant de devenir obsolètes, en rendant difficile la gestion de la fin de vie du produit. La directive sur l’écoconception soutient l’amélioration de la performance environnementale de ce groupe de produits en fournissant des mesures pour intervenir dans le processus de conception, la phase qui détermine le 80 % de l’ensemble de l’impact environnemental généré par un produit ou un service. Cependant, les concepteurs rencontrent souvent des problèmes avec l’intégration des questions environnementales dans le processus de conception, en rendant par conséquent nécessaire l’introduction de mesures de soutien supplémentaires. Pour relever ce défi, en 2012 on a lancé le projet de recherche G.EN.ESI, qui vise à développer une plateforme d’ingénierie logicielle avec différents outils creé´s pour appuyer les choix des concepteurs d’un point de vue environnemental. Les objectifs principaux de la plate-forme sont: exploiter l’interopérabilité des outils de conception traditionnellement utilisés dans le développement de produits avec ceux de l’évaluation environnementale; permettre une évaluation environnementale rapide des choix de conception, avec l’utilisation de outils simplifiés pour l’évaluation du cycle de vie (ECV). En ce qui concerne l’ ECV simplifiée, différentes techniques de simplification ont été développées, qui sont actuellement disponibles dans la littérature scientifique, même s’il n’y a pas d’accord général sur la stratégie la plus adaptée. Cependant, de nombreuses études s’accordent à dire que la disponibilité de ECV détaillées pour des applications spécifiques est important afin de définir des méthodes pour la simplification et pour l’échange et la disponibilité des données tout au long de la chaîne d’approvisionnement. À partir de ces deux concepts, ce document montre l’approche développée pour la simplification du ECV au sein de la plateforme G.EN.ESI, avec une application pour le produit “hotte aspirante”. La répétabilité de la stratégie sur d’autres groupes de produits est également discutée, dans le cadre des prochaines étapes de développement. En ce qui concerne l’ ECV simplifiée, différentes techniques de simplification ont été développées, qui sont actuellement disponibles dans la littérature scientifique, même s’il n’y a pas d’accord général sur la stratégie la plus adaptée. Cependant, de nombreuses études s’accordent à dire que la disponibilité de ECV détaillées pour des applications spécifiques est important afin de définir des méthodes pour la simplification et pour l’échange et la disponibilité des données tout au long de la chaîne d’approvisionnement. À partir de ces deux concepts, ce document montre l’approche développée pour la simplification du ECV au sein de la plateforme G.EN.ESI, avec une application pour le produit “hotte aspirante”. La répétabilité de la stratégie sur d’autres groupes de produits est également discutée, dans le cadre des prochaines étapes de développement.