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jeudi 16 février 2006

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Nzisabira Jonathan Ecoefficence, véhicule de transport individuel ULg, mai 2005

Mesure de l’écoefficience des moyens de transport individuel


Plan de la présentationIntroductionDéfinition du problèmeMéthodes:

Analyse de la valeurProcessus d’Analyse Hiérarchique (AHP).Ecoscore

Cas d’application: Kangoo 1.5 dci,


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Introduction

Le but est d’évaluer le degré d’efficience des différentes alternatives dans le domaine des systèmes de transport individuel.


Définition du problèmeDéfinition

L’écoefficience est une mesure relative qui consiste à mettre en regard la satisfaction de l’utilisateur et la performance environnementale (ou écologique).

Satisfaction du besoinEcoefficience = ---------------------------------

Score environnemental


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Satisfaction du besoin: « Analyse de la Valeur »

Définitions:

La norme NFX50-150: méthode de compétitivité organisée et créative visant la satisfaction du besoin de l'utilisateur par une démarche spécifique de conception fonctionnelle, économique et pluridisciplinaire.

Pour un produit, l'analyse de la valeur consiste à en identifier les différentes fonctions et de vérifier, pour chacune de ces fonctions, si elle correspond à un réel besoin et à quel degré il est satisfait, quel est son coût et comment il peut être réduit.



HistoriqueNée aux USA en 1947 chez General Electric: plus de 50 ans de succès dans l’industrie.Elle s’est répandue progressivement et ses applications dans le

secteur tertiaire commencèrent en 1975 ; dans l’information et la documentation en 1980 et le développement du management par la valeur débuta en 1995. Actuellement, le management par la valeur est d’application dansplusieurs domaines:

produits et processus industriels : aéronautique, espace, armement, construction électrique et électronique, télécommunication, mécanique, robotique, automobile, chimie, industrie pharmaceutique, bâtiments, travaux publiques, urbanisme, aménagement, transport, habillement, électroménager, emballage, agro-alimentaire, disign, etc services et activités du secteur tertiaire: approvisionnement, marketing et distribution, qualité, fiabilité sûreté de fonctionnement, administration banque, assurance, santé, services hospitaliers, informatique, information, documentation, communication


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Sept étapes : l’orientation de l’action, la recherche de l’information, l’analyse fonctionnelle, la recherche des idées de solutions, l’élaboration et l’évaluation des solutions, le bilan prévisionnel proposition au décideur et mise en application des solutions.



Etape principale: analyse fonctionnelle:Rechercher les fonctions principales et secondaires qui satisfont les besoins,les traduire en fonctions techniques puis les formaliser dans le cahier des charges fonctionnelles (CdCF).

La réalisation d’une analyse fonctionnelle détaillée, passe par les étapes suivantes :

1. Identifier et recenser les fonctions2. Ordonner les fonctions3. Caractériser les fonctions4. Hiérarchiser les fonctions5. Lister les contraintes et les limites6. Synthèse: Cahier des Charges Fonctionnelles (CdCF)


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Satisfaction du besoin: « Analyse de la Valeur »Exemple de fonctions pour un véhicule:

PerformancesSécuritéImageCoût de transportConfortfiabilité


Caractériser les fonctions:Echelle de cotation

Il faut définir, pour chaque fonction:le critère de mesure (qui peut être soit simple soit

une combinaison de critères) du degré de satisfaction du besoin,

et les niveaux de satisfaction (qui peuvent être spécifiés soit par des données chiffrées, par exemple le Coût au km, soit par des descriptions, par exemple le Confort) attendus par l’utilisateur,

Etablir si le niveau de satisfaction est impératif ou s’il existe une flexibilité autour de ce niveau.


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Caractériser les fonctions:Echelle de cotation

L’ échelle de mesure est définie suivant le principe du schéma ci-après:

Suivant le degré de satisfaction, une note comprise entre minimum et maximum sera attribuée à chaque fonction

Minimum

MaximumINUTILE

INSUFFISANT

Degré de satisfaction du besoin

Critères de satisfaction


Exemple de fonctions:Kangoo 1.5dci

critères Note/5

sécurité 3,2coût 4confort 3

fiabilité 1performances 3,75image 2,33


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Hiérarchiser les fonctions:système de pointage simple

• Dans plusieurs cas, un simple système de pointage peut suffire àidentifier l'alternative la plus désirable

• Un poids est assigné à chaque critère pour refléter son importance relative.

10%Beaucoup moins important

Confort

15%Moins importantFiabilité

20%importantImage

15%Moins importantPerformances

20%importantCoût de transport

20%importantSécurité

poidsimportancecritère


Hiérarchiser les fonctions:système de pointage simple

note/5 poids valeursécurité 3,2 0,20 0,64coût de transport au km 4 0,20 0,8performances 3,75 0,15 0,5625image 2,33 0,20 0,466confort 3 0,15 0,45fiabilité 1 0,10 0,1Total 1 3,0185

kangoo1,5 dciCritère

Exemple : Kangoo 1.5 dci


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Hiérarchiser les fonctions:Processus d’analyse hiérarchique (AHP)

Cette méthode permet de résoudre des problèmes plus complexes:

le décideur porte un jugement de valeur sur l'importance relative de chaque critère Et spécifie une préférence pour chaque alternative en regard de chaque critère.la prise de décision est faite en considérant les ratios mathématiques de l'importance de chaque critère en relation avec chaque alternative.


CRITÈRES

C1 C2 C3 ... CNPoids relatifs

W1 W2 W3 ... WNAlternatives

A1 a11 a12 a13 ... a1NA2 a21 a22 a23 ... a2NA3 a31 a32 a33 ... a3N. . . . ... .. . . . ... .. . . . ... .

AM aM1 aM2 aM3 ... aMN

La méthode AHP: Matrice de décision

M ..., 2, 1, ipour w x amax AN

jjijiAHP == ∑

=1


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Hiérarchiser les fonctions:Processus d’analyse hiérarchique (AHP)

• Décomposer le problème complexe en une structure hiérarchique (niveaux)

• Effectuer les combinaisons binaires• Déterminer les priorités• Synthétiser les priorités• Cohérence des jugements


La méthode AHPExemple: Organigramme hiérarchique


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La méthode AHP

Combinaisons binaires

Comparer l’importance relative de tous les éléments appartenant à un même niveau de la hiérarchie pris deux par deux, par rapport àl’élément du niveau immédiatement supérieur.

Configurer une matrice carrée réciproque formée par les évaluations des rapports des poids (K x K), K étant le nombre d’éléments comparés. On obtient de cette façon :

a=aij avec ajj=1 et aji=1/ aij (valeur réciproque)


La méthode AHP

Pour chaque comparaison on doit choisir le critère le plus important et exprimer son jugement quant à son importance.

Par exemple, on pourrait dire que le prix est plus important que le niveau de fiabilité.

La mesure pour déterminer l'importance relative pourrait être exprimée par échelle de 1 à 9:


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La méthode AHP

1importance égale

3modérément plus important

5fortement plus important

7Très fortement plus important

9Extrêmement plus important

Valeur numériqueJugement verbal

En relation avec cette échelle, on peut faire les comparaisons suivantes :


La méthode AHP

121/31/31/41/4confort

1/211/31/31/41/4Fiabilité

33121/31/3Image

331/211/31/3Performances

443311/2Coût

443321sécurité

confortfiabilitéimageperformancescoûtsécurité

Matrice de comparaison des paires


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La méthode AHP

Cette étape consiste à calculer la priorité de chaque critère enrelation avec sa contribution vers l'atteinte de l'objectif.

La procédure mathématique est assez complexe et se résume en trois étapes :

On fait la somme des valeurs de chaque colonne.On divise chaque élément de la matrice par le total de sa

colonne (normalisation).On calcule la moyenne des éléments de chaque rangée

de la matrice. Ces moyennes donnent un estimé des priorités du critère (vecteur propre).

Synthèse


La méthode AHP

0,070,060,120,040,030,060,09confort0,050,030,060,040,030,060,09Fiabilité0,150,190,180,120,210,080,13Image0,120,190,180,060,100,080,13Performances0,270,260,240,370,310,240,19Coût0,340,260,240,370,310,480,38sécurité

Priorité

confortfiabilitéimageperformancescoûtsécurité

Synthèse


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La méthode AHPCohérence

La méthode AHP nécessite que les préférences soient exprimées avec cohérence

Par exemple si A, comparé à B, a une évaluation de 3, et si B, lorsque comparé à C, a une évaluation de 2, une cohérence parfaite donnerait une évaluation de 2 x 3 = 6 à la paire A versus C. Une évaluation de 4 ou 5 indiquerait un niveau d'incohérence.

Pour vérifier le degré de cohérence, un ratio est calculé. La méthode est telle qu'un ratio plus grand que 0,10 indique un niveau trop élevé d'incohérence.


La méthode AHPCohérence

Le ratio de cohérence trouvé est de 0,051, une valeur plus petite que 0,10. On peut donc conclure que le degré de cohérence dans les comparaisons est acceptable.

3,231,00Total

0,050,051fiabilité

0,210,073confort

0,34950,152,33image

0,450,123,75performances

1,080,274coût de transport au km

1,0880,343,2sécurité

valeurpoidsnote

kangoo1,5 dciCritère

Application des « priorités des critères » sur le cas de la Kangoo 1,5dci


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Normalisation On peut se fixer une valeur cible (référence) pour chaque critère afin de pouvoir normalisé les résultats

note cible note normalisée poids Scoresécurité 3,2 4 0,80 0,34 0,27coût de transport au km 4 4 1,00 0,27 0,27performances 3,75 4 0,9375 0,12 0,11image 2,17 4 0,54 0,15 0,08confort 3 4 0,75 0,07 0,05fiabilité 1 4 0,25 0,05 0,01Total 1 0,80

Critère


Exemple:satisfaction du besoin

00,10,20,30,40,50,60,70,80,9

1

référence

TOYOTA PRIUS

kangoo1,5 dci

KANGOO 1.2 ESSENCE

KANGOO HYBRIDE

Satisfaction du besoin de transport


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Score environnemental: Méthodologie « Ecoscore »: 5 étapes

1.Inventaire: quels types d’émissions associées au produit?

Production et distribution d’énergie/matière première

Fabrication

Utilisation

Recyclage

Emission des polluants

Impacts environnementaux(population humaine, écosystème, climat, bâtiments)

Suspension,Dépôts,..

Consommationd’énergie

Consommationd’énergie


Méthodologie « Ecoscore »

1. InventaireCalcul des émissions liées aux différents stades de vie du produit ou émissions totales (well-to-wheel): E totales; Dans le cas du véhicule:

Emissions directes (tank-to-wheel): Edirectes = émissions liées à l’utilisation du véhicule (CO2, SO2, CO, CH4, CH, PM, COV, COVNM, NOx)Emissions indirectes (well-to-tank): Eindirectes = émissions liées d’une part à la production et à la distribution des carburants et à l’extraction de matière premières, la fabrication et le recyclage du véhicule d’autre part (CO2, PSP, ..)

Etotales = Edirectes + Eindirectes


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1. Inventaire:kangoo 1.5dci

0,039 0,111 0,668 0,213 0,767 163,044 Totales

0,005 0,064 0,1007 0,01 0,01 17,51 total

0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,55 transport du fuel

0,001 0,019 0,012 0,001 0,001 11,02 raffinage

0,002 0,041 0,058 0,001 -3,52 transport du brut

0,001 0,004 0,026 0,007 0,005 2,42 extraction du brut

Production du carburant

Emission indirectes

0,0340,0460,5670,2050,759145,530Emission directes (ADVISOR)

PM(g/km)SO2(g/km)NOX(g/km)HC(g/km)CO(g/km)CO2(g/km)Emission de polluants



2. Classification: à quels types de dommages contribuent ces émissions?Classer les émissions calculées dans les différentes catégories de dommages correspondants.


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Méthodologie « Ecoscore »2. Classification:

Bruit en [ dB(A)]gêneBruit

PM10; SO2Salissure, dégradationBâtiments

NOX (en NO2 éq.); SO2Acidification et eutrophisation

COV(Benzène, Toluène)écotoxicitéÉco-systèmes

CO2; CH4Effet de serreClimat

CO; PM; NOX (en NO2 éq.);TSP (particules en suspension totale)

Effets respiratoires (substances non-organiques)

COV(COVNM; Méthane)Effets respiratoires(substances organiques)

COV (1,3 Butadiène, Benzène, formaldéhyde)

Effet carcinogènesSanté humaine

PolluantEffet


Méthodologie « Ecoscore »3. Caractérisation : quelle valeur attribuer à ces

dommages?Calcul de la part de chaque polluant dans chaque catégorie de dommages.Di,j est la part du polluant j au dommage i et est exprimé en unité commune (DALY, CO2éq., PDF.m².an, …)ßi,j est le facteur de dommage de la catégorie i de dommage associé au polluant jE j,totales = émissions totales du polluant j

Le dommage total de catégorie i (Q i) est la somme des dommages partiels Di,j causés par différents polluants:

Q i = Σ Di,j

Di,j = ßi,j . E j,totales


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Méthodologie « Ecoscore »3. Caractérisation: unités

DALY: les DALY (Disability Adjusted Life Years) ou nombre d’années de vie avec incapacité ajusté pour les effets sanitaires.

[PDF.m².an]: (Potentially Disappeared Fraction ou Fraction Potentiellement disparue d’espèces) pour les dommages aux écosystèmes, la superficie annuelle des zones où les espèces ont une grande probabilité de ne pas apparaître en raison des conditions défavorables causées par les dépôts de polluants les émissions sont exprimées en CO2-équivalent pour l’effet de serre;

le coût des dommages exprimé en € pour la détérioration des bâtiments et le niveau sonore exprimé en dB(A) pour le bruit.


Méthodologie « Ecoscore »4.Normalisation: Rapport entre ces dommages et ceux liés

au véhicule de référence.

Les dommages totaux Q i calculés pour chaque catégorie i sont normalisés par la valeur de référence spécifique pour chaque catégorie de dommage (Qi, référence)Ecoscore: référence = niveaux de dommage associés un un véhicule fictif défini pour chaque catégorie de véhicule. Par exemple la voiture Euro IV avec les émissions CO2, SO2, CH4, COVNM calculées suivant la consommation et des COV (émis suivant la méthodologie européenne) réduit de 30% et la norme de bruit suivant la région.

qi = Qi/Q i,réf.


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5. Pondération: Importance de chaque type de dommage par rapport aux autres.Attribuer un poids (0 à 100%) à chaque catégorie de dommage normalisé.Le choix du poids à attribuer dépend des objectifs du décideur, des priorités politiques en la matière, …


Méthodologie « Ecoscore »5. Pondération: Exemple

10%Bruit

5%Bâtiments

10%Eco-systèmes

25%Effet de serre

15%Effets respiratoires(s.non-o)

15%Effets respiratoires(s.o)

20%Effet cancérigènesSanté humaine

Poids Catégorie de dommages


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5. Score environnemental: kangoo 1.5dciClassification caractérisation Normalisation Pondération

émissions totales émissions Facteur dommage véhicule dommagecatégorie de effet polluants de référence de dommage dommage de référence normalisé poids score

dommages Et βij Qi Qi,réf qiSanté effets respiratoires (Daly/Kg) (Daly/km) (Daly/km)Humaine substances CO 0,76723648 0,50673894 0,000000731 5,6085E-10 3,70426E-10

non organiques PM10 0,039268983 0,029310986 0,000375 1,47259E-08 1,09916E-08NOX 0,66769141 0,332383881 0,0000887 5,92242E-08 2,94825E-08SO2 0,110582257 0,090476392 0,0000546 6,03779E-09 4,94001E-09Total sh 8,05487E-08 4,57845E-08 1,759301187 40% 0,70

Effet effets de serre (GWP) (CO2 éq/km)de serre CO2 163,0436893 134,3293822 1 163,0436893 134,3293822

total 163,0436893 134,3293822 1,213760435 25% 0,30

Ecosystème Acidif ication (PDF,m2,an/Kg) (PDF,m2,an/km)et eutrophisation NOX 0,66769141 0,332383881 5,71 0,003812518 0,001897912

SO2 0,110582257 0,090476392 1,04 0,000115006 9,40954E-05

Total Ecos 0,003927523 0,001992007 1,97164101 25% 0,49Bâtiments €/Kg €/km €/km

particules 0,044 0,029310986 130 0,00572 0,003810428SO2 0,127 0,090476392 8,26 0,00104902 0,000747335total 0,00676902 0,004557763 1,485162738 5% 0,07

Energie kj/km kj/kmconsommée 2179,010701 1782,826937 1,222222222 5% 0,06

Total 100% 1,64

Inventaire


Exemple:score environnemental

00,20,40,60,8

11,21,41,61,8

référe

nce

prius

kang

oohyb

chad

ies

kang

oo15

dci

kang

oo12

ess

impact environnemental


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Exemple: Ecoefficience

00,20,40,60,8

1

Eco

effic

ienc

e

référence priu

s

kang

oo15dci

kang

oohyb

chad

ies

kang

oo12ess

Ecoefficience


ConclusionL’analyse de la valeur permet d’évaluer d’abord et d’améliorer ensuite la valeur d’une solution existante. Elle permet de quantifier la satisfaction des besoins

La méthodologie « Ecoscore » est bien avantageuse surtout qu’elle permet de rassembler plusieurs effets en un seul score

Les résultas sont variables suivant les émissions qui sont liées aux paramètres de simulation (le cycle de conduite notamment)


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ConclusionIl faudra tenir compte des étapes de production et de recyclage des véhicules dans le calcul des dommages. Mais la non disponibilité de certaines données peut être un handicap.

La hiérarchisation des critères de satisfaction dépend des objectifs visés et du système de transport considéré.

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