Démarche de projet et éco-conception - Maxicours

Démarche de projet et éco-conception

Objectifs
  • Connaitre la démarche de projet.
  • Se familiariser avec le cycle en V et ses phases.
  • Connaitre des outils de conception et design.
  • Avoir des notions d’éco-conception.
Points clés
  • Un projet est une succession d’étapes qui permettent d’aboutir à une maquette ou à un prototype réalisant un besoin.
  • Le cycle en V est la méthode la plus courante pour gérer les projets pluritechniques.
  • La conception d’un produit comprend la recherche d’idées, la sélection des idées et la réalisation d’une étude de design.
  • Les principes d’éco-conception permettent aux produits de s’inscrire dans le développement durable.
Pour bien comprendre
  • La créativité
  • Les méthodes de créativité individuelles et en groupe (carte mentale, brainstorming, six chapeaux, pensée latérale, SCAMPER)
  • Les contraintes d’un produit
  • Développement durable, cycle de vie et progrès technique
1. La démarche de projet
Un projet est une succession de phases au cours desquelles un groupe va :
  • démarrer d’une idée, un point de départ, issue d’un besoin ;
  • pour aboutir à une maquette, voire un prototype, fonctionnelle et qui réalise le besoin.
a. Maquette, prototype et produit
Maquette

Au lycée et durant ses études, en fin de projet, on obtient en général ce que l’on appelle une maquette.

Une maquette est un objet qui possède globalement les mêmes fonctionnalités et la même forme que le produit que l’on souhaite créer. Il ne dispose en revanche pas du même niveau de finition, il n’est pas fait des mêmes matériaux et il n’est pas forcément à la même échelle.

On peut faire différentes maquettes au cours du projet : certaines uniquement pour tester des formes, d’autres très proches du produit final.

Remarque
Une maquette peut aussi être numérique.
Prototype

En entreprise, on cherche plutôt à aboutir, en fin de projet, à ce que l’on appelle un prototype.

Un prototype est la première version totalement finie et fonctionnelle du produit.

Le prototype est rarement commercialisé. Il subira quelques modifications suite à des tests, avant d’être livré dans sa version finale, commercialisée, qui sera le produit.

Exemple – maquettes et prototype d’un modèle de voiture

Maquette virtuelle

Maquette réelle

Prototype
b. Phases d’un projet

Pour passer de l’idée (ou du besoin) à la maquette (voire au prototype), plusieurs phases sont nécessaires.

  1. Une phase d’analyse du besoin, durant laquelle on s’assure de bien comprendre l’intérêt et l’objectif du projet.
  2. Une phase de spécifications techniques, durant laquelle on précise clairement ce que le produit à développer sera capable de faire : on établit son cahier des charges.
  3. Une phase de conception, durant laquelle on réalise les schémas, croquis, dessins, modèles 3D, etc., qui serviront de plans pour réaliser le prototype.
  4. Une phase de réalisation, durant laquelle on construit, assemble, code, etc., pour donner un corps au prototype, et éventuellement de l’énergie ainsi que de l’intelligence.

Il faudra enfin tester le prototype, une fois la réalisation terminée, pour s’assurer qu’il fait bien tout ce qui était prévu au départ.

c. Cycle en V

Plusieurs méthodes permettent de structurer, séquencer et piloter un projet.

La méthode la plus courante dans les projets pluritechniques est le cycle en V.


Méthode du cycle en V
Remarque
La phase de conception se découpe habituellement en deux parties, « conception architecturale » puis « conception détaillée », mais il n’y a pas vraiment de différence nette entre les deux en seconde.

En seconde, le cahier des charges, qui est l’aboutissement des deux premières phases (« Analyse du besoin » et « Spécifications techniques »), sera généralement fourni par l’enseignant. Il faut surtout savoir le lire et en extraire les informations importantes.

Le principal travail des groupes d’élèves porte sur les phases de conception et de réalisation : celle qui va nous intéresser par la suite est la phase de conception.

Remarque
Les tests se font en fin de projet mais ne sont pas l’objectif ici.
2. Conception et design
a. Activités de conception

Lors de la phase de conception, plusieurs tâches pourront être réalisées par le groupe projet (groupe d’élèves participant ensemble à la réalisation d’un projet), dont notamment :

  • la recherche d’idées, avec des méthodes comme le brainstorming, la carte mentale, la pensée latérale, les six chapeaux et SCAMPER ;
  • le choix des idées, des solutions techniques, et leur justification, avec des outils comme la la carte mentale, l’analyse multicritères ou l’arbre de décision ;
  • une étude de design et la réalisation de croquis ou des premières maquettes.

On s’intéresse ici plus particulièrement à ce dernier point : le design et la réalisation de croquis.

b. Étude de design
Le design est le travail sur la forme, les textures et le visuel d’un produit.

Ces éléments, judicieusement choisis, permettent de contribuer de manière importante à l’expérience de l’utilisateur du produit. Ils vont permettre de cibler principalement les contraintes d’esthétisme et d’ergonomie du produit, et même de sécurité.

Voici quelques méthodes utilisées lors des études de design des produits.

Réalisation de croquis

La réalisation de croquis est une étape incontournable. Même si l’on ne sait pas très bien dessiner, on peut se contenter de tracer des formes simples en deux dimensions pour présenter son idée.

L’apprentissage de quelques règles de dessin permet aussi de réaliser facilement des croquis tridimensionnels (en trois dimensions) en perspective cavalière ou avec des points de fuite.

Remarques
  • La perspective cavalière consiste à représenter un objet ayant trois dimensions sur une feuille en deux dimensions.
    Les deux premières dimensions sont représentées normalement.
    La troisième dimension est représentée grâce à des droites et segments, obliques par rapport à ceux des deux premières dimensions, et qui sont tous parallèles : on les appelles les lignes de fuites.
  • D’autres techniques pour représenter la troisième dimension utilisent un ou plusieurs points de fuite vers lesquels se dirigeront toutes les lignes de fuite. Elles permettront en plus, par rapport à la perspective cavalière, de donner un effet de distance.

Représentation en perspective cavalière et représentation avec un point de fuite

Il ne faut enfin pas hésiter à utiliser des logiciels de modélisation 3D comme SketchUp et Tinkercad, qui sont faciles à prendre en main, ou SolidWorks qui est plus compliqué mais qui est souvent utilisé au collège.

Exemple
Croquis de dévidoir de ruban adhésif
Maquettes en carton

Une fois les formes générales trouvées, on peut réaliser une maquette en carton.

Il faut pour cela prendre du carton, des ciseaux et de la colle (pistolet à colle chaude si possible), puis se lancer dans la réalisation d’une maquette taille réelle ou taille réduite du produit.

La réalisation de la maquette permettra de tester la prise en main du produit, de mieux visualiser ses dimensions, d’imaginer des amélioration de forme, etc.

Plusieurs versions peuvent être réalisées.

Exemple
Maquettes d’un rover lunaire (véhicule d’exploration spatiale), créées par des étudiants avec un matériel limité (carton, ruban adhésif, crayon, élastique, ciseaux), au cours de l’activité « Roving on the moon » proposée par la NASA.

Maquettes d'un rover lunaire
Remarques
  • D’autres matériaux comme le carton plume ou le polystyrène expansé sont aussi adaptés, mais plus chers.
  • Cette méthode est très utilisé dans l’industrie, notamment par des groupes connus pour leur aspect innovant comme Dyson.
Biomimétisme

Le terme biomimétisme vient des mots grecs « bíos », la vie, et « mímêsis », l’imitation.

En technologie, le biomimétisme consiste à imiter des structures, des formes, des membres, etc., qu’on trouve chez les plantes ou les animaux lors de la conception d’un produit.

La nature propose plein de design optimisés par l’évolution pour être légers, résistants, étanches, esthétiques, économes, etc.

L’industrie s’en inspire de plus en plus, on peut donc faire de même pour nos projets.

Exemple
Le Temple du Lotus, en Inde, s’inspire des pétales d’une fleur de lotus pour son architecture : structure, enveloppe et agencement des salles.

Temple du Lotus
3. L’éco-conception
L’éco-conception est la prise en compte des contraintes liées au développement durable, et notamment à son pilier environnemental, lors de la phase de conception d’un nouveau produit.

La phase de conception, dans le cycle en V, est celle où tous les choix de solutions techniques sont faits. Si ces choix sont faits dans l’optique de respecter le développement durable, un grand pas est fait pour diminuer l’impact écologique du produit.

Remarque
Il faudra également s’assurer que des principes éco-responsables sont appliquées lors des différentes phases de son cycle de vie.

Voici quelques principes généraux à appliquer pour intégrer l’éco-conception à sa démarche de projet.

  • Choisir des matériaux recyclables ou valorisables.
  • Choisir des matériaux dont la mise en forme demande peu d’énergie
  • Choisir des matériaux dont les ressources naturelles sont importantes, et même renouvelables si possible.
  • Choisir des énergies propres et renouvelables.
  • Choisir des composants, ou concevoir des mécanismes, qui soient réutilisables, démontables, réparables et standardisés.
  • Choisir des composants ayant un impact environnemental faible.
  • Prendre comme objectif les critères définis par des labels et des normes écologiques : ce sont des marques qui certifient le respect des contraintes environnementales.
Exemple
L’écolabel européen est un label dont l’objectif est la promotion des produits ayant un impact environnemental minimal durant l’intégralité de leur cycle de vie.

Écolabel européen

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