Dans le monde entier, les industries sont mises au défi d’accélérer leur transition vers des activités émettant peu ou pas de carbone. En effet, dans tous les secteurs, la production industrielle peut représenter près de 20 % des émissions de CO₂. Toutefois, cette évolution vers moins d’émissions n’est pas exclusivement motivée par la multiplication des réglementations environnementales et la demande de produits verts de la part des consommateurs. Rendre une entreprise durable offre également des opportunités de devenir un leader du marché et de récolter des dividendes financiers.

Selon le cabinet de conseil Accenture, les entreprises qui cherchent à créer de la valeur en se fondant à la fois sur la durabilité et sur les technologies numériques ont 2,5 fois plus de chances de figurer parmi les entreprises les plus solides de demain. Parvenir à ce résultat nécessitera de nombreux efforts, mais il existe un portefeuille croissant d’outils numériques capables d’aider toute entreprise à s’engager sur le chemin de la décarbonation.

La décarbonation ne pourra pas s’effectuer de manière isolée. Chaque processus, dans chaque entreprise, dans chaque secteur, devra être analysé et optimisé pour permettre un avenir durable. Les entreprises devront tirer pleinement parti de leurs données et collaborer avec tous leurs partenaires, fournisseurs et distributeurs pour prendre des décisions durables, économes en ressources et qui respectent le cycle de vie complet de leurs produits. Et à mesure que les matériaux deviendront plus précieux, que ce soit de manière intrinsèque ou par le biais d’une intervention réglementaire, la circularité deviendra un moteur puissant dans de nombreuses entreprises manufacturières.

L’urgence de la décarbonation de l’industrie, notamment manufacturière, ne doit pas être sous-estimée. Cette décarbonation doit s’opérer rapidement. C’est pourquoi il est important de se concentrer sur les mesures qui auront le plus fort impact. Tous les processus liés à un produit peuvent contribuer à l’effort – de la production des matières premières jusqu’à l’élimination du produit en fin de vie –, ce qui rend les données précieuses en vue de la décarbonation. Quelle est l’efficacité énergétique des machines de l’usine ? Le minerai métallique a-t-il été extrait et raffiné de manière durable ? Existe-t-il un itinéraire plus efficient pour les opérations logistiques ? Et que devient le produit au terme de sa durée de vie utile ? Face à ces questions, les entreprises doivent exploiter l’intelligence collective contenue dans le jumeau numérique pour pouvoir procéder dans toute leur chaîne de valeur à des optimisations globales en vue d’augmenter leur durabilité.

L’approche « système de systèmes »

La première étape consiste à instaurer la transparence ; les données générées dans toute l’entreprise doivent être facilement accessibles, dans des formats lisibles par l’homme et par la machine. Jusqu’ici, ces données provenaient de chacun des domaines d’ingénierie de l’entreprise (mécanique, électrique, électronique et logiciel), et même parfois de son réseau de fournisseurs. Mais pour pouvoir vraiment comprendre la complexité de la décarbonation d’une entreprise et rendre celle-ci durable, il est indispensable que la collecte de données s’étende de la conception initiale des produits jusqu’à leur mise hors service à la fin de leur durée de vie. Cela impose d’utiliser une approche de type « système de systèmes » pour caractériser numériquement les détails et les dépendances de ces produits complexes, et ainsi obtenir une analyse exploitable aux fins d’optimisation.

Les décisions prises s’appuient sur des données provenant de nombreuses sources différentes qui convergent toutes vers le jumeau numérique du produit : données du modèle de simulation, données de fabrication, informations sur l’utilisation réelle, données sur les matériaux et données sur l’empreinte carbone. Ce n’est qu’en construisant un jumeau numérique complet du produit et du processus que les fabricants peuvent découvrir où se situe le principal potentiel d’optimisation et le cibler en priorité. Le suivi des données tout au long du cycle de vie offre de nombreuses solutions intéressantes pour la décarbonation.

Lorsqu’une entreprise est en mesure d’intégrer dans le jumeau numérique des informations concernant l’ensemble du cycle de vie du produit, elle peut apprendre et s’améliorer en permanence afin de fournir le meilleur produit au client, de la manière la plus efficiente possible.

Par exemple, de nombreux fabricants dépendent fortement de l’électricité pour alimenter leurs processus, notamment pour les moteurs, le chauffage résistif, les systèmes laser, etc. En considérant la fabrication comme un système de systèmes et en fournissant, analysant et modélisant des données pour différents processus, il devient possible d’orchestrer l’ensemble de l’entreprise manufacturière – des moteurs aux chaînes, usines et réseaux – de manière à utiliser l’électricité avec un maximum d’efficience. C’est ainsi qu’un grand constructeur automobile a réduit de près de 30 % la consommation d’énergie de sa chaîne de fabrication, en optimisant l’alimentation électrique de ses machines. Plutôt que de laisser les moteurs s’arrêter après le délai d’attente par défaut, il a pu appliquer un planning de fonctionnement optimisé qui maximise le niveau de préparation du composant suivant en utilisant l’énergie qui était précédemment gaspillée lorsque les moteurs passaient en mode inactif.

Il s’agit là d’un exemple frappant de la manière dont la simulation du système de systèmes dans l’usine permet de réaliser des économies importantes et précieuses sur la consommation d’énergie, directement corrélées avec les coûts énergétiques et les émissions du réseau électrique régional. Une entreprise peut également vouloir combiner ces données énergétiques avec les données de production existantes afin d’améliorer la productivité globale de son usine en même temps que sa consommation d’énergie, ce qui augmente encore l’efficience par produit. Adopter une approche fondée sur un système de systèmes permet de jeter les bases de ces optimisations.

Gérer la complexité de l’écosystème

Même une entreprise qui optimise son système de production interne a encore des progrès à faire, car chaque entreprise industrielle fait partie d’un réseau plus large de fournisseurs, de distributeurs et d’autres partenaires, qui ont tous une influence sur la performance en matière de durabilité et le potentiel de décarbonation.

Par exemple, un processus de fabrication peut être conçu pour être neutre en carbone, voire présenter un bilan carbone négatif, mais si un fournisseur de sous-systèmes ou de matières premières ne communique pas les données concernant son propre bilan carbone, il sera difficile de certifier la durabilité environnementale du produit. Cette transparence tout au long du cycle de vie d’un produit est une exigence croissante pour de nombreux consommateurs dans différents secteurs, mais elle attire également l’attention des investisseurs – tels que les holdings privilégiant les critères ESG (environnementaux, sociaux et de gouvernance) – et des régulateurs qui cherchent à réduire les émissions de carbone.

Dans la chaîne de valeur, la transparence garantit une compréhension commune qui permet de prendre des décisions en collaboration avec l’ensemble du réseau de fournisseurs afin de réduire les émissions de carbone et de créer le cadre nécessaire à des optimisations ultérieures plus complexes. Pour une grande entreprise, cela pourrait conduire à la décision de faire raffiner une matière première plus près de sa source pour éliminer les émissions supplémentaires dues au transport d’une quantité de matière plus importante, ou de la raffiner plus loin tout en rendant son extraction plus efficiente. Pour prendre la meilleure décision, il faut disposer de données qui reflètent le facteur d’émission de carbone et l’utilisation des matériaux tout au long de la chaîne de valeur.

Ces décisions difficiles peuvent même s’avérer nécessaires au début de la conception des produits, lors de la sélection des matériaux et de l’estimation de la durée d’utilisation des composants : il serait avantageux d’améliorer la réparabilité et la recyclabilité des pièces d’usure, telles que les disques de frein des voitures, les engrenages des éoliennes ou les batteries des véhicules électriques. De même, les composants à longue durée de vie pourraient favoriser la décarbonation globale s’ils sont fabriqués avec des matériaux plus résistants, car ils n’auront pas besoin d’être remplacés au cours de la vie des produits. Il est donc important d’investir davantage d’énergie dans la fabrication afin d’éviter les émissions pendant la période d’utilisation.

En connectant les écosystèmes industriels, les entreprises obtiennent la transparence et la compréhension nécessaires à une action collective avec toutes les parties prenantes pour atteindre les objectifs globaux de durabilité. Comprendre le facteur d’émission de carbone et l’utilisation des ressources en amont et en aval de la chaîne de valeur – des fournisseurs et distributeurs aux producteurs d’énergie et aux recycleurs – permet d’échanger facilement des informations pour mieux informer votre jumeau numérique. L’entreprise peut alors envisager avec ces organisations de nouvelles opportunités de partenariat, de cocréation et de croissance durable.

La circularité en ligne de mire

Comprendre et optimiser un produit pour atteindre les objectifs de décarbonation tout au long de son cycle de vie est évidemment une tâche noble, mais un simple changement d’état d’esprit dans la manière de concevoir et de fabriquer un produit ne suffit pas. Concevoir des produits en vue de permettre leur désassemblage et la réutilisation de leurs composants est l’aboutissement des principes précédents, qui visent à établir un flux de matériaux circulaire. Cette circularité est un objectif auquel aspirent de nombreuses industries et entreprises qui ont besoin de devenir durables. De plus, les produits devraient être utilisés aussi longtemps que possible afin de réduire au maximum les émissions associées à leur fabrication. En effet, l’efficience des processus ne pouvant être augmentée au-delà d’une certaine limite, il est essentiel de réduire le nombre de produits. Cela peut se faire en réparant ou remplaçant les composants usés des produits complexes, en donnant une seconde vie aux matériaux viables en les réutilisant, ou en recyclant les matériaux qui ne peuvent pas être utilisés directement. Pour ce faire, il faut travailler sur l’ensemble du cycle de vie, que ce soit en concevant le produit de manière modulaire afin de pouvoir aisément mettre à niveau ses systèmes avec de nouveaux composants plus durables, en utilisant des matériaux facilement recyclables, ou en recourant à la maintenance prédictive afin de prolonger la durée d’utilisation du produit

La circularité n’est pas seulement une voie vers la décarbonation ; dans de nombreuses industries qui dépendent de matériaux rares et coûteux, c’est aussi une forte incitation financière à conserver ces matériaux le plus possible. C’est déjà ce que font certaines entreprises du secteur de l’électronique, qui récupèrent les métaux et matériaux précieux des appareils pour les réutiliser dans leurs nouveaux produits. En fait, il existe tout un secteur d’activité qui cherche à adopter la circularité – l’industrie des batteries –, et certains de nos clients mettent déjà en œuvre des outils numériques de pointe pour y parvenir à plus grande échelle.

Redux Recycling recycle les batteries lithium-ion que l’on trouve dans de très nombreux appareils, des téléphones portables aux véhicules électriques. La demande en lithium ne cessant de croître, la valeur de la matière première augmente, ce qui plaide en faveur du recyclage et de la circularité, tant du point de vue commercial que de celui de la durabilité. Redux a donc fait appel à Siemens pour créer une usine de recyclage innovante à haut rendement pouvant accepter différents flux de batteries lithium-ion. L’une des premières opérations de traitement requises consiste à trier les matériaux récupérables de tous les types de batteries – issues de voitures, vélos, outils et produits électroménagers électriques – avant d’extraire le précieux lithium. Grâce à la numérisation et à l’adoption d’une approche de la durabilité et de l’efficience axée sur les données, la capacité de traitement est passé de 2 000 tonnes par an à 10 000 tonnes par an, et l’usine est en bonne voie pour atteindre 30 000 tonnes par an.

Conclusion :

La décarbonation n’est peut-être pas une tâche aisée pour les entreprises, mais s’appuyer sur la puissance des solutions numériques constitue un premier pas vers la durabilité. En plus de permettre d’innover plus vite pour améliorer des produits déjà complexes, les outils numériques interconnectés offrent aux entreprises la transparence dont elles ont besoin pour trouver le meilleur compromis entre le coût, la qualité, les délais et la durabilité. Les outils modernes permettent de concevoir, fabriquer, utiliser et retirer du service des produits en collaboration avec des partenaires et des fournisseurs répartis dans le monde entier. La prise de décision collaborative et fondée sur les données sera essentielle pour bâtir les entreprises prospères de demain : celles qui pourront mettre en œuvre l’utilisation circulaire des matériaux, celles qui pourront devenir neutres en carbone, et celles encore plus nombreuses qui pourront rendre leurs opérations aussi efficientes que possible.

Lorsqu’une entreprise s’engage sur le chemin de la décarbonation, quel que soit son point de départ, il existe des outils numériques et des solutions physiques qui peuvent l’aider à progresser. Il s’agit tout d’abord d’enrichir votre jumeau numérique avec des données issues du cycle de vie des produits et des écosystèmes, puis de transformer ces données en intelligence collective et de prendre des décisions éclairées tout au long de votre parcours vers la neutralité carbone.

Pour en savoir plus : Siemens Digital Industries Software | Siemens Software