Industrialisation de la production d'une innovation technologique avec un potentiel gain environnemental important : application aux cellules bio-enzymatiques

Industrialisation of the production of a technological innovation with a significant environmental gain potential : application to bio-enzymatic cells

• Auteur / Autrice : Pierre-Yves Bloch
• Direction : Daniel Brissaud, Jules Hammond
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie industriel : conception et production
• Date : Soutenance le 04/06/2024
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Ingénierie - matériaux mécanique énergétique environnement procédés production (Grenoble ; 2008-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Sciences pour la conception, l'optimisation et la production (Grenoble, Isère, France ; 2006-....)
• Jury : Président / Présidente : Sabine Rolland du Roscoat
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Marie-Ange Bueno
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Alain Bernard, Mauricio Camargo

Mots clés

Mots clés contrôlés

Industrialisation

Écoconception

Procédés de fabrication

Mots clés libres

Eco-Fabrication

Cellules bio-Enzymatiques

Eco-Conception

Industrialisation

Bio-Enzymatic cells

Eco-Design

Industrialization

Eco-Manufacturing

Résumé

L'industrialisation d'un produit de rupture dans le contexte spécifique d'une startup Deeptech est difficile, stressante et risquée. Elle nécessite un processus bien structuré, aligné sur la R&D du produit et le développement des procédés, le développement de la startup elle-même, et le développement ou l'adaptation d'outils et de méthodes spécifiques. Cette thèse aborde la question de l'industrialisation et de la mise à l'échelle de la production d'un produit innovant avec des objectifs de durabilité ambitieux. Une startup se distingue par ses ressources limitées qui se développent rapidement et sa maturité hétérogène des défis de processus/production.La recherche a été effectuée dans le cadre d'un contrat CIFRE au sein d'une start-up qui conçoit une pile à combustible bio-enzymatique. Le travail de recherche a été effectué simultanément à un travail d'ingénieur, permettant de tester les décisions théoriques et académiques et les décisions pratiques de l'entreprise pour faire progresser le processus d'industrialisation, telles que le développement de machines feuille-à-feuille et rouleau-à-rouleau.Les principaux résultats sont de nouveaux outils de prise de décision et de gestion de projet utiles dans un tel contexte. En particulier, les concepts de Minimum Viable Product (MVP) et de conception intégrée sont proposés pour soutenir une approche systémique et une prise de décision holistique. Un modèle permettant de piloter simultanément le développement de la startup et du produit a été développé et un outil de pilotage pratique est proposé. Il est basé sur les TRL et MRL, une version adaptée du DRL ainsi qu’un un nouveau niveau de préparation à la durabilité (SRL), afin de définir l'effort (concept de Delta) nécessaire pour atteindre l'objectif.

Industrializing a disruptive product in the specific context of a Deeptech startup is challenging, stressing, and risky. It requires a well-structured process, aligned with the product R&D and process developments and the development of the startup itself, and the development/adaptation of specific tools and methods. This thesis addresses the question of industrializing and scaling up the production of an innovative product with ambitious sustainability targets. A startup differs from by its limited resources that develops quickly and its heterogeneous maturity of process/production challenges.The research was carried out in a CIFRE position at a startup designing an innovative bio-enzymatic fuel cell. The research work was done simultaneously of an engineering work, allowing tests of theoretical and academic-based decisions and practical company decisions to make the industrialization process progress such as development of sheet-to-sheet and roll-to-roll machines.The main results are new decision-making and project management tools useful in such a context. In particular, the concepts of Minimum Viable Product (MVP) and Integrated Design are proposed to support a systemic approach and a holistic decision-making. A model to pilot both the startup and product developments simultaneously has been developed and a practical steering tool is proposed. It is based on the well-known TRL and MRL, an adapted Demand Readiness Level (DRL) and a new Sustainability Readiness Level (SRL), to define the effort (concept of delta) required to achieve the objective.