Smart cities: Un programme de recherche

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Les villes intelligentes (smart cities)

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Un programme de recherche:

La ville durable (ou ville intelligente) est un enjeu stratégique à plusieurs titres :

  • C’est l’enjeu de la « transition écologique » de la croissance économique, qui ne pourra plus se faire sur le même mode que celui de la II° révolution industrielle qui a reposé pour 2/3 sur la consommation d’énergie fossile.
  • C’est un enjeu pour les pays émergents, comme pour les pays développés. Il s’agit de contrôler la croissance urbaine et éviter de le développement en tâche d’huile et la bidonvillisation des centres urbains. Pour les pays développés, il s’agit de piloter principalement le paramètre « énergie », tandis que pour les pays émergents il s’agira principalement de piloter le paramètre « eau ».
  • C’est un enjeu pour la compétitivité des entreprises, car qui contrôle la capacité à concevoir des villes durables contrôle les industries subséquentes et à s’imposer sur les marchés des pays émergents (Afrique, Amérique latine, Asie du Sud-Est, Inde, Chine).

  1. Pourquoi la ville durable est-elle un enjeu ?

La ville est historiquement le lieu où se réalise les synergies entre activités économiques, et est synonyme de développement. Mais elle est aussi synonyme de surconsommation d’énergie et de pollution : si la ville produit 80% de la richesse, notamment par la localisation en ville des activités à rendements croissants, elle produit également les ¾ des émissions de gaz à effet de serre.

Cette situation n’est pas tenable à l’avenir : d’une part l’aggravation des conditions de la vie urbaine est un facteur de stress et d’insécurité qui pèse sur le développement, et d’autre part, compte tenu de la hausse du prix des énergies fossiles il n’est pas envisageable de reproduire le mode de croissance de Trente Glorieuse qui a reposé pour les 2/3 sur la croissance de la consommation d’énergie fossile.

La capacité à concevoir des villes répondant aux critères du développement durable doit donc répondre à ces deux exigences a priori antagonistes : soutenir le développement économique et assurer sa durabilité en réduisant les déchets et l’émission de gaz à effet de serre.

La croissance de la ville ne connaît aucune limite endogène :

Le physicien Geoffrey West et son équipe du Santa Fé Institute ont montré que la ville pouvait croître avec un double effet de rendement croissant constant : une efficience constante des investissements d’infrastructure (pour une croissance de 1, un coût de 0,75), et un rendement croissant des externalités positives (richesse produite et synergies entre les activités) et négatives (pollution, criminalité, dégradations de la qualité de vie) de la ville. De sorte que la ville ne connaît aucun principe endogène – à la différence d’une entreprise – qui l’empêchera de croître indéfiniment[1].

Ce principe s’applique quel que soit le pays et quel que soit son niveau de développement.

Ce modèle urbain est non-durable en ce qu’il ne peut gérer la réduction des atteintes à l’environnement (consommation de ressources fossiles et production de déchets), les atteintes à son propre capital social et humain et devient un obstacle au développement. Le passage à un modèle durable ne peut se faire par aménagement incrémental, mais suppose, dans une dynamique d’évolution « à la Schumpeter », un changement de paradigme techno-économique.

Le premier point à maitriser est la frontière de ce système, entre la ville et ses périphéries. Avant la seconde révolution industrielle et le développement des télécommunications, la distance était la mesure de la vitesse de propagation de l’information qui était égale à celle du déplacement physique de l’homme – un homme à cheval, en bateau puis en chemin de fer. Cette relative inélasticité de la distance faisait que le rapport entre la ville – siège de activités industrielles à rendement croissant – et sa périphérie – où s’organisent les activités à rendements décroissant au fur et à mesure que l’on  s’éloigne de la ville – restait globalement constant. La II° révolution industrielle (transports de masse à longue distance et télécommunications) accomplit la « mort de la distance » qui n’est plus l’élément structurant de ces écosystèmes territoriaux. Une seconde « mort de la distance » se produit avec la III° révolution industrielle qui dissocie massivement la transmission de l’information de la localisation de l’activité humaine.

La frontière devient alors floue, la ville consomme ses marges avec pour conséquence la croissance de la consommation d’énergie et le développement d’une urbanisation dysfonctionnelle – entre les fonctions d’habitation, de travail, d’administration… – avec ses conséquences sur la surconsommation d’énergies carbonées et la formation de gaz à effet de serre. Ce flou s’accroît avec les importations de produits fabriqués dans des zones ne relevant pas des mêmes règles environnementales de production : ¼ du CO2 produit par le francilien est incorporé aux produits importés

Le développement durable, un enjeu industriel

Le concept de développement durable intègre les sphères économique, politique et financière à un niveau mondial. Il prend, par là même, une réelle dimension économique et stratégique. Cela impacte les entreprises, qui le voient comme une opportunité de développer de nouvelles logiques de création de valeur, et les politiques publiques qui doivent intervenir comme aménageurs et comme soutien au développement de nouvelles compétences stratégiques.

Dans les années à venir, la concurrence internationale va se faire plus forte sur ces enjeux. Il est évident que les concurrents dans les pays développés mais surtout émergents, qui voient ici des opportunités de sauts technologiques et d’innovation de rupture, vont redoubler d’efforts dans cette direction afin d’augmenter leur part de marché, voire d’en créer et conquérir de nouveaux : songeons aux enjeux concernant le seul secteur de gestion de l’eau, très ouvert, puisque l’acteur majeur, Veolia, ne pèse que 8% du marché[2].

Cet enjeu va se concentrer dans un premier temps autour de la capacité à concevoir des systèmes focalisés sur des fonctions spécifiques : les énergies décarbonées dans les pays développés, les systèmes de traitement, de distribution et de gestion de l’eau dans les pays en développement, l’énergie et les transports, puis des écosystèmes urbains complets comme des villes propres par exemple. La Chine, qui doit loger 300 millions d’habitants en ville dans les années à venir, a ainsi commandé au cabinet anglais ARUP, à partir du premier essai réalisé pour la ville de Dongtan, plusieurs maquettes de villes décarbonées de 100 000 habitants.

Historiquement, l’innovation de rupture est la rencontre de percées dans le domaine de la technologie et d’apprentissage lié à la résolution de problèmes. C’est bien la stratégie explicite des pays émergents, dont la Chine : Résoudre le problème du développement urbain au pays, en important la technologie occidentale selon une stratégie bien établie, et accumuler ainsi un savoir-faire technologique qui lui permettra de prendre le leadership sur les marchés des pays émergents : Afrique, Amérique latine (Brésil notamment), Asie du Sud-Est et Inde.

Un écosystème est un ensemble dynamique de sous-systèmes en interaction (systèmes de gestion de l’énergie, systèmes de transports, systèmes de gestion de l’eau, systèmes sociaux, écosystèmes climatiques locaux, habitants…) et qui interagit avec son environnement en étant capable de conserver son identité et d’enrichir sa diversité interne. Dans l’évolution des écosystèmes naturels, ils passent schématiquement par trois types, du I qui puise ses ressources et rejette ses déchets dans son environnement, au III qui recycle complètement à l’image de la biosphère. L’idée d’une « ingénierie écologique » permettant de parvenir à élaborer des « stratégies industrielles viables » en s’inspirant des écosystèmes naturels est formulée en 1989. Un écosystème industriel ne peut jamais parvenir au stade III compte-tenu du caractère entropique du processus économique. Sa conception requiert des compétences spécifiques de modélisation et d’architecture qui relient les disciplines et compétences réparties dans des entreprises différentes dans une architecture commune. Par « écosystème urbain » nous entendons, par analogie avec le concept d’écosystème naturel, un écosystème construit par l’homme intégrant l’ensemble des éléments constitutifs d’une ville qui interagissent de manière naturelle, entre eux et avec leur environnement, dans un état global d’équilibre qui permet la durabilité de la ville dans ses échanges avec son environnement : prélèvement de ressources, création de richesse et de bien-être, rejet et recyclage de déchet. Une application de cette approche est illustrée par les contraintes imposées aux Eco-cités chinoises.

Pour les entreprises, les secteurs concernés sont nombreux, avec principalement le bâtiment, l’urbanisme, les transports, l’énergie ainsi que l’air et l’eau, l’agriculture et, enfin, la gestion des déchets, mais ce sont les secteurs des technologies et du numérique qui se trouvent les plus impactés pour faire face aux enjeux des écosystèmes de villes décarbonées. Les entreprises françaises sont présentes sur pratiquement toutes les fonctions urbaines, mais aucune entreprise de quelque nationalité que ce soit – n’a développé d’outils d’intégration de ces fonctions. Il existe certes des outils d’intégration par fonction – comme les smart grids pour l’électricité – mais pas de modèle d’intégration globale. Les entreprises françaises (PME – ETI – grandes entreprises) peuvent-elle saisir cette opportunité, développer leurs avantages technologiques et concevoir une offre globale et conquérir ces nouveaux marchés ?

Pour les pays émergents qui font face à des problématiques lourdes de croissance urbaine non contrôlée et qui ont accès aux ressources énergétiques soit fossiles, soit nouvelles comme le solaire, il y a des opportunités de stratégies de rattrapage « à la Gerschenkron » qui font du retard un avantage, un pays neuf n’ayant pas les inerties institutionnelles d’un pays avancé, et sa soif d’apprendre étant plus grande. La Chine l’a parfaitement compris en se fixant comme double objectif de gérer les problèmes d’urbanisation de sa population tout en développant un savoir-faire qui lui permettra de conquérir les marchés émergents, notamment en Afrique.

2.    Le programme de recherche pour la conception de l’écosystème urbain durable

Etre capable de concevoir des écosystèmes urbains durables suppose de comprendre les leviers :

  1. du processus de création des actifs et des synergies entre activités par une ville ;
  2. de l’attractivité d’un territoire ;
  3. d’enracinement des activités dans un territoire dès lors que les rendements croissants dépendent de synergies non délocalisables, et ce d’autant plus dans une économie de la connaissance ;
  4. des politiques d’urbanisation dans les pays émergents et des défis et opportunités qu’elles présentent ;
  5. des nouveaux modèles urbains et des nouvelles synergies rendues possibles dans l’économie numérique ;
  6. des nouveaux modèles d’affaire et des nouvelles compétences à développer chez les firmes pour concevoir ces écosystèmes ;
  7. des nouvelles règles de gouvernance publique et de maîtrise d’ouvrage publique nécessaire à la coordination de ces activités.

Cette note porte plus précisément sur le point 5 : Peut-on définir un modèle d’intégration des fonctions d’une ville pour en faire un écosystème urbain durable, et quel peut être l’artefact numérique pour en supporter la modélisation ?

Le concept de ville durable se définit – comme tout système – par sa finalité, soit être favorable à l’épanouissement de l’homme, et les interactions de fonctions – que l’on analyse ici comme des sous écosystèmes – qui la composent : eau, alimentation, santé, énergie, transports urbains et interurbains, habitat, travail, économie numérique, loisirs, sports… Le principe de la modélisation suppose que l’on puisse définir des paramètres constants valables pour toutes les villes où qu’elles soient, puisque toutes les villes ont à gérer des fonctions transport, énergie, habitat, etc. et à les intégrer. C’est la valeur de ces paramètres qui va changer selon les contextes :

Dès lors que nous mettons le « moteur numérique » au cœur du fonctionnement de l’écosystème, le défi est double : dans la conception des systèmes numériques et dans l’usage du numérique pour concevoir des écosystèmes urbains durables.

Premier problème : l’architecture d’intégration des fonctions.

Concevoir un écosystème urbain pose d’abord un problème d’architecture globale des sous-systèmes qui la composent : eau, énergie, transports urbains, transports interurbains, habitat, santé, cadre de vie… et de compréhension et prise en compte des critères comportementaux des humains qui habitent ces écosystèmes.

Chacune de ces fonctions peut être considérée comme un paramètre à affecter d’une variable de pilotage qui varie selon les contextes entre des valeurs limites qui seront données par les contraintes de l’environnement (p. ex. la capacité maximale d’alimentation ou de traitement des eaux) ou par le choix du concepteur qui décidera de limiter la taille de la ville à un nombre donné d’habitants. Dans un pays développé, on pilotera en premier lieu le paramètre « énergie », dans un pays du sud, sur le paramètre « eau », etc.

L’hypothèse de recherche, issue de la théorie générale des systèmes, est qu’il est possible de définir un méta-modèle de référence d’un écosystème urbain qui permettra d’intégrer ces fonctions et se déclinera en une grande variété de modèles en fonction des valeurs attribuées aux paramètres.

Qu’est-ce que l’intégration ? Un système intégré ne peut être modélisé par l’addition de ses sous-systèmes : le système possède des propriétés émergentes qui ne peuvent être modélisées dans les sous-systèmes et sont le produits des interactions entre eux. Très simplement, un mur est fait de briques semblables qui répondent toutes au même standard, mais chaque mur est différent. C’est donc l’intégration de l’organe « brique » dans une fonction « maçonnerie » et une fonction « architecture » qui crée la fonction opérationnelle « mur ». Cette fonction n’existe pas à l’état natif, mais est le résultat d’un processus humain de conception : on parle « propriété émergente ». Classiquement, la fonction « sécurité » ou « confort » dans une automobile n’est pas imputable à un système en particulier mais est une propriété émergente. Les politiques publiques souffrent de procéder de l’addition de mesures sans logique d’intégration dans un système global et dont les effets émergents ne peuvent donc être pilotés. La vision fonctionnelle est une représentation abstraite, un « modèle » (« nous ne raisonnons que sur des modèles », Paul Valery) dont il faut d’abord définir les frontières (un système est toujours le sous-système d’un système plus vaste) en fonction de la finalité qu’on souhaite lui donner et la capacité à la piloter. La complexité du modèle est fonction du nombre de parties et de leurs interactions. Cette complexité est accrue par le non-alignement des trois référentiels : les « opérations » sont réalisées par des « fonctions » qui peuvent servir à plusieurs opérations, et qui sont servies par des « organes » qui servent à plusieurs fonctions.

 

Par application de la loi de variété requise (ou loi de Ashby), plus grande est la quantité de variables, plus il est possible de dessiner des écosystèmes complexes. Par exemple, plus variées sont les sources d’énergie, plus on peut définir un « mix énergétique » pour alimenter la ville, plus grande est la diversité d’architecture des écosystèmes. A l’opposé, il y aura un point où la complexité créée ne sera plus régulable[3] et où il faudra mieux créer une autre ville que de laisser croître l’actuelle. C’est cette valeur limite qui permettra de définir la frontière de la ville, à partir de la taille optimale qui permet au système d’être pilotable et de conserver ses propriétés « éco » d’écosystème.

En outre, l’écosystème urbain durable doit être résilient, soit être capable de se recomposer pour conserver son identité face à des fluctuations rapides de l’environnement, notamment les crises et les catastrophes.

La compétence critique est donc celle d’architecte et d’ingénierie des systèmes complexes et l’attribution de cette compétence à un acteur central qui pilotera les interactions entre les compétences d’architecte des propriétaires de sous-systèmes ainsi que la définition des rôles et des prérogatives des acteurs locaux qu’on peut penser être détenteurs d’une forme de pensée collective et d’une énergie créatrice difficile voire impossible à modéliser, mais qui doit être prise en compte par les systèmes de rang supérieur. La ville durable comprend donc une définition de l’architecture des compétences et des rôles.

La modélisation de l’intégration fonctionnelle peut être représentée comme suit, ce schéma ayant été réalisé pour la conception d’une ville nouvelle au Maroc :

  On a intégré des fonctions de base et défini la frontière de la ville, au sein de laquelle l’interaction entre les fonctions peut maintenir, dans les valeurs limités définies, le comportement éco systémique de l’ensemble. Ce qui n’est pas piloté par l’écosystème, fait l’objet de transactions avec lui, la variabilité de ces fonctions s’inscrivant aussi entre des valeurs limites qui doivent assurer la stabilité de l’écosystème.
 
 

Second problème : le numérique, une solution et un nouveau problème

La construction et la gestion de cette architecture éco systémique sera facilitée par la présence au cœur de l’écosystème d’un moteur numérique qui assure la coordination des interactions entre les sous-systèmes. Non qu’il n’y ait pas eu d’écosystèmes urbains avant l’ère numérique – les exemples abondent – mais l’économie numérique permet de concevoir des écosystèmes plus complexes et plus résilients.

Le numérique est à la fois une solution en ce qu’il permet la modélisation de l’intégration et la conception d’architectures distribuées, mais c’est aussi un problème puisque l’industrie du numérique et le fonctionnement des systèmes numériques est fortement consommateur d’énergie et produit beaucoup de chaleur et de carbone.

L’expression « moteur numérique » ne peut avoir pour le moment qu’une dimension analogique, car ce moteur, en tant que tel, n’existe pas à ce jour. Il s’agit plutôt d’un « système des moteurs » comprenant les infrastructures de l’Internet, les réseaux des parties prenantes, les systèmes d’information (organisationnels et logiciels), les data centers… La performance d’un tel système de moteurs suppose un travail d’architecture globale et d’urbanisation des systèmes existants, et donc l’existence d’un architecte central ou à tout le moins d’un référentiel d’architecture pour permettre la mise en cohérence et l’interopérabilité de tous les moteurs.
 

Comment le numérique peut-il contribuer à la conception d’écosystèmes urbains ?

Plusieurs expériences de « ville numérique » sont en cours : Masdar à Abu Dhabi, Songdo en Corée, Plan IT valley près de Porto. Ces expériences sont conduites par des industriels du numérique (Cisco, Accenture, IBM,…). Leur projet est plus de numériser la ville que « d’urbaniser la technologie ». Il s’agit de réaliser des démonstrateurs de la capacité à concevoir des systèmes urbains en interconnectant toutes les technologies numériques possibles. Si ces expériences sont des laboratoires utiles de ce que peut faire le numérique dans l’urbanisme, le danger évident est qu’elle ne conçoive le citadin que comme un solde dont le comportement est dicté par la technologie, et non l’inverse. Le modèle suppose un idéal-type de citadin vivant dans des espaces sociologiquement, urbanistiquement et économiquement homogènes, qui est à l’opposé du modèle évolutionniste de la ville durable qui suppose des interactions riches, créatrices de synergies innovantes qui permettent – et ont permis aux villes durables du passé – à la ville d’évoluer. Un projet comme Masdar, outre qu’il n’est pas dupliquable par son coût, ne peut être une référence car ne prenant pas en compte les caractéristiques anthropologiques du lieu. Le projet de Plan IT valley est différent, il vise à urbaniser la technologie à partir d’une réflexion classique sur les fonctionnalités urbaines dans un environnement mouvant. Le « moteur numérique » doit donc être capable de faire fonctionner un urbanisme et une architecture « orientée service ».

La recherche doit donc adopter une perspective inverse : définir qu’il faut faire en fonction des finalités de la ville durable. A partir d’un état de l’art de l’ingénierie des systèmes complexes et des potentialités et limites du numérique[4], il s’agira d’évaluer et de tester les possibilités d’un moteur numérique au service des enjeux et exigences de la ville durable, en se tenant à l’écart de tout lyrisme technologique et en mettant l’habitant, le quartier et les activités urbaines au centre du processus de conception.

A partir de là, il est possible de faire jouer un double rôle au numérique dans la conception d’un écosystème décarboné.

  • D’une part, il est un élément structurant de ces écosystèmes. La ville en tant qu’écosystème durable devient, en elle-même, un incubateur de projets numériques innovants, technologiques et informatiques. Le numérique, par la modélisation d’un écosystème, permet de rassembler l’ensemble des acteurs concernés sur un même territoire. Le but étant bien évidemment de réussir à associer les différents services et technologies, de développer des systèmes communs et concurrentiels, et à terme, d’exporter cette compétence à l’international.

Le succès de la transition vers une société bas carbone et numériquement intelligente repose à la fois sur ce que les acteurs des politiques publiques décideront, et sur ce que les entreprises permettront. La stratégie énergétique ne peut être sous-tendue que par un développement technologique, numérique et logistique.

  • D’autre part, hormis peut-être les entreprises du secteur de l’armement qui ont une compétence et une pratique dans la conception de « systèmes de systèmes », les entreprises ont encore peu d’expériences et de compétences formalisées en matière de conception de ces écosystèmes. Il faut regrouper des entreprises afin de former ce qu’on appelle un « écosystème de conception », ce qui requiert de cartographier les compétences critiques qui doivent le composer ainsi que leurs interactions et l’environnement favorable. Par exemple, le pôle de compétitivité mondial « eau » qui a été créé en 2010 à Montpellier, fait remarquer que le génie civil, qui représente pourtant 50% de l’activité de construction d’une station d’épuration, n’est pas considéré comme un métier de l’eau, et lance un programme de cartographie des compétences territoriales à mobiliser pour être capable de piloter l’écosystème « eau ».

L’organisation en réseau des entreprises devient un facteur critique de compétitivité et rejoint les recherches sur « l’entreprise étendue » qui entend cartographier et piloter le réseau formé par l’entreprise et l’ensemble de ses partenaires et de faire émerger des règles communes de solidarité et de gestion. Dès lors, comment des stratégies de coopération et de conception vont-elles pouvoir permettre le développement d’un écosystème d’affaires structuré et fiable ? Cela d’autant plus que les logiques traditionnelles des rapports entre entreprises – ou entre acteurs institutionnels dans des champs fortement régulés par des politiques publiques interventionnistes et régulatrices – ne tendent pas, du moins en France, vers la mise en commun des stratégies, hors pôles de compétitivité.

Dans le cadre d’une plateforme de conception, les stratégies compétitives restent présentes mais sont mises au service de la stratégie collective, permettant aux entreprises d’être réactives et résilientes (en se renforçant par l’absorption des chocs de leur environnement), ou proactives et anticipatives. La mise en place d’une « coopétition », terme réunissant la coopération et la compétition, soutient le développement d’un réseau inter-organisationnel complexe de différentes entreprises, sous condition d’instrumentation particulière (le moteur numérique) et de nouvelles formes poly-centrées de gouvernance, ce qui constitue les deux interrogations directrices de ce programme.

C’est ce que sont en train de vivre 19 entreprises (dont les intérêts concurrentiels sont prégnants tels GDF Suez et EDF, VEOLIA et SUEZ Environnement, VINCI et BOUYGUES etc. et des ingénieristes) et 13 institutions académiques avec le lancement de l’Institut d’excellence pour les énergies décarbonées EFFICACITY qui sera un terrain évident de recherche pour ce programme.

Coordination des activités par le moteur numérique : le problème du green IT

D’une part, on peut donc poser l’hypothèse que plus les villes tendent vers des modèles d’écosystèmes décarbonés, plus elles s’orientent vers des systèmes de gestion intelligents, miniaturisés , plus elles seront numériques. On peut poser comme hypothèse qu’une ville à l’avenir durable et écologique repose sur un moteur numérique.

D’autre part, le moteur numérique, comme tout moteur, est une machine entropique dont le bilan énergétique ne peut jamais être optimal (restituer autant d’énergie qu’il en prélève) et pose des questions non-résolues à ce jour :

  • Quel est le seuil de rentabilité énergétique du numérique ? Jusqu’à quel point la numérisation est-elle pertinente ?
  • Quelle la capacité du moteur numérique à suivre les évolutions technologiques, compte tenu de la faible visibilité à long terme de ces technologies (de l’ordre de la dizaine d’années) qui n’est pas compatible avec l’horizon de temps de la ville durable ?

Le Green IT est une solution pouvant modifier les rapports existants entre informatique et utilisation de l’énergie. L’enjeu de la consommation énergétique se retrouvant à tous les niveaux, que ce soit dans la conception de matériels, dans la construction et la disposition d’infrastructures, ou encore dans les normes d’architecture des réseaux d’information. La finalité est de parvenir à conserver une puissance de traitement et des capacités de stockage tout en optimisant la consommation d’énergie, soit en la réduisant par une architecture appropriée, soit en la recyclant (par exemple en utilisant la chaleur produite par les data centers).

Mais si les problématiques écologiques touchent les technologies de l’information, ces dernières, par l’intermédiaire de l’IT for Green, concernent un secteur économique à part entière. En fait, c’est tout le secteur des TIC (Technologies de l’Information et de la Communication) qui se trouve impliqué dans ce nouveau marché de l’innovation et du développement durable : filière de l‘informatique, des télécommunications , de l’ électronique et des biens fabriqués comme systèmes produits par l’entreprise numérique pour la coordination des activités, la régulation des flux (smart grid et smart water) et l’optimisation des interactions entre les processus industriel, les flux urbains et le comportement des particuliers.

L’impact sur les modèles d’affaires des entreprises et le rôle de l’Etat

La conception écosystémique de la ville durable ne peut être menée à bien selon les approches actuelles des stratégies d’entreprise :

  • 1) La conception d’un écosystème nécessite une coopération forte entre les entreprises et les acteurs professionnels et institutionnels dont les modèles d’affaires ont des horizons de temps, des dynamiques d’innovation et des logiques de création de valeur différents. Cela va au-delà du concept actuel d’entreprise étendue qui s’inscrit dans la même logique mais concerne l’écosystème d’affaire de l’entreprise et de ses partenaires. Une entreprise qui aurait une offre « smart grid » ne peut la valoriser que si elle est capable de l’inscrire dans une architecture globale de la ville. Cela pose la question de l’acteur central capable de concevoir l’architecture, qu’il faut définir entre une maîtrise d’ouvrage publique et une coopération d’entreprise dont le mode est à définir mais qui devra de facto se comporter comme un écosystème de conception.
  • 2) Cette compétence de conception est indissociable d’une compétence de pilotage de l’écosystème qui consistera à conserver les capacités de coopération entre les sous-(éco)systèmes.
  • 3) La compétence critique à développer est celle d’architecte non seulement au sens classique de l’urbaniste, mais plus spécifiquement de l’architecte de systèmes complexes composés d’une arborescence de sous-systèmes (Simon, 1958). Le problème de l’architecture sera ici abordé par le biais des architectures des systèmes numériques puisqu’elle pose à la fois la capacité à cartographier l’architecture du système organisationnel et celle du système technique sous-jacent, et donc de l’alignement stratégique du système numérisé sur le système organisationnel.

L’outil de modélisation à créer est un bien commun, au sens où l’a étudié Elinor Ostrom, qui a la double propriété de ne pouvoir être la propriété d’aucun des joueurs de l’écosystème, ni par conséquent d’être crée par eux, chacun étant au départ coincé dans un dilemme du prisonnier et n’ayant pas intérêt à jouer coopératif, et d’être la condition du bien individuel : chaque firme prospère parce qu’elle profite du bien commun et contribue à son développement. Ostrom a montré que les bien communs pouvaient échapper à la « tragédie des biens communs » capturés sous l’effet « cavalier seul » par les acteurs individuels les plus puissants. La gouvernance des biens communs ne se prête pas, comme l’ont montré Elinor et Vincent Ostrom, à une gouvernance centralisée monocentrique, mais à une gouvernance polycentrique, avec des centres de décisions distribués verticalement, du centre vers les joueurs, et horizontalement entre les joueurs, avez des zones de recouvrement qui pourraient apparaître comme irrationnelle mais participent en fait à la dynamique d’ajustement permanent des rôles au sein de l’écosystème.

Il y a donc une double démarche à mettre en place :

  • une démarche descendante qui fixe le cadre de coopération entre les joueurs (dans lesquels il faut bien évidemment inclure les habitants) et stimule la création de l’outil comme bien commun.
  • Une démarche ascendante produite par la coopération des joueurs de la ville durable qui permet l’appropriation de l’outil, son raffinement.

L’Etat doit donc jouer un triple rôle :

  1. Un rôle d’architecte central créant les aptitudes et le cadre institutionnel pour permettre l’intégration des fonctions portées par les firmes, en développant en lui-même ces compétences d’architectes.
  2. Développer un programme de recherche autour de l’outil de conception et de pilotage des écosystèmes urbain, en lien avec les pôles et les firmes du secteur (pôle ADVANCITY, pôle eau de Montpellier, pôles intervenant sur la modélisation numérique…).
  3. Animer un groupe de travail réunissant toutes les firmes intervenant dans le secteur, en lien avec les pôles de compétitivité concernés, pour étudienr l’impact de ces innovations sur l’évolution nécessaire du modèle d’affaire des firmes.

3.    Le cas du Maroc : une opportunité pour les entreprises françaises

Le Maroc offre un terrain favorable pour développer ces nouvelles approches :

  • Le contexte politique est favorable puisque le pays est stable.
  • Il offre une grande variété de terrains, de la mégalopole (Casablanca, plus de 5 millions d’habitants avec phénomène de bidonvillisation) à des projets de villes radicalement nouvelles (Taourit, Benguerir), et de terrains anthropologiques avec les arabes, les berbères et les touaregs.
  • Des zones côtières tempérées à aride, comprenant un climat sahélien.
  • Une ouverture vers l’Afrique de l’Ouest.
  • Une priorité nationale fixée par le Roi au développement territorial et à la maîtrise du développement urbain.

Les tentatives de ville nouvelle ont jusqu’alors été des échecs, car conçues comme des opérations de rattrapage contre un développement urbain en tache d’huile, et sur un seul paramètre : le foncier. Le Roi Mohammed VI a fait du développement des territoires et du développement urbain une priorité nationale :

  • Développement des territoires pour rééquilibrer les activités au profit des zones délaissées, notamment l’Oriental (frontalier avec l’Algérie), avec la ville nouvelle de Berkane (construite à côté de la vieille ville), de Taourirt (ville totalement nouvelle).
  • Maîtrise du développement urbain avec des villes nouvelles d’équilibre comme Zenata, entre Casablanca et Mohammedia, projet entrepris par la CDG (Caisse des dépôts et de gestion).
  • Conjugaison du développement territorial et de l’innovation urbaine avec la ville verte de Benguerir, l’ancienne ville étant délaissée par la nouvelle autoroute Casablanca Marrakech. Cette ville, construite sous l’égide de l’OCP (Office chérifien des phosphates) est également un laboratoire de conception de la ville verte, destinée à réhabiliter les sites d’extraction du phosphate, industrie très polluante. Benguerir va en outre développer une université Mohammed VI dédiée à la diffusion de toutes les nouvelles technologies de développement territorial et urbain, en faisant appel à des experts internationaux. Les Français y sont à ce jour fort peu présents.

Les 1° et 2° octobre 2012, l’Institut royal d’études stratégiques auprès du Roi, a organisé une rencontre scientifique internationale de haut niveau sur le développement urbain. Un seul français était présent, pour l’agronomie, la majorité des participants venant des pays d’Europe du nord, les Pays-Bas notamment, et des Etats Unis.

Toutes les fonctions de la ville sont pourtant traitées par les entreprises françaises présentes au Maroc : ingénierie de l’environnement, gestion de l’eau, aménagement, transport, électricité…

Il serait donc judicieux de proposer aux acteurs marocains un partenariat de recherche sur ces sujets.

Présentation du défi de l’aménagement urbain au Maroc, M. Fikrat, Directeur de l’aménagement du territoire, IRES, Rabat 1° octobre 2012

4.    Conclusion : Forces et faiblesses de l’industrie et de la recherche française pour relever ce défi.

La France est présente sur toutes les fonctions urbaines et ses entreprises ont développé des offres de modélisation par fonction : smart grids pour Schneider electric, outils d’intégration chez les ingénieries de l’environnement (Burgeap, Egis, Safege…) smart waters chez les gestionnaires d’eau, (Suez, Veolia…), etc. Par ailleurs, le savoir-faire français en ingénierie des systèmes complexes est reconnu mondialement et bénéficie du support d’une recherche académique solide

Le problème est que, en dynamique des systèmes, l’optimisation d’une fonction n’est pas l’optimisation du tout, et la sur-optimisation d’un sous-système se traduit par la sous-optimisation de l’ensemble en l’absence d’un outil d’intégration permettant de voir l’impact sur le système urbain. De plus, ces entreprises sont en concurrence et n’ont pas de stratégie de coopétition pour faire une offre globale d’écosystème urbain complet, ce qui sera l’enjeu sur les marchés internationaux.

Sur un plan technique, le développement séparé d’outils de modélisation par fonction ne vas pas de soi vers un outil d’intégration global : l’intégration de ces outils va supposer de valider la compatibilité des données, de leur sémantique et de la syntaxe utilisée, outre l’interopérabilité technique de ces systèmes.

Le développement d’un outil d’intégration ne peut donc procéder de la seule innovation dans les firmes, mais faire l’objet d’un programme spécifique qui peut être développé dans le cadre des pôles de compétitivité, des Instituts d’excellence en matière d’énergie décarbonée et des investissements d’avenir.

Le système français présente plusieurs inconvénients qui font obstacle à de telles initiatives :

  • La politique du ministère de l’industrie est structurée par filières, ce qui ne permet pas de traiter un sujet par définition trans-filières.
  • Le programme de recherche est transdisciplinaire, or les programmes de recherche fondamentale (ANR) et les programmes FUI sont structurés par disciplines et par filières.

Ces programmes de recherche présentent un outre un obstacle dirimant pour soutenir l’investissement des firmes dans l’innovation : il n’y a pas assez de financement pour les très bons projets qui sont financés par le FUI. Or, présenter un très bon projet demande plusieurs mois de travail et est un coût important pour les firmes et les laboratoires. Cette rareté des crédits et l’inertie des structures font que les jurys d’appels à projet ANR et les jurys FUI sont sous pression des laboratoires et des industries établies pour irriguer la recherche existante et n’est pas, au-delà du fait qu’il est difficile d’évaluer des projets transdisciplinaires, appropriés pour soutenir des projets transverse

 

[1] Les calculs de West et de l’école des « mathématiques de la ville » n’ont pas pour objet de préconiser la croissance urbaine mais se bornent à constater, à partir des données statistiques sur l’effet de l’urbanisation, un effet de rendement croissant qui pousse à la croissance d’une ville si rien n’est fait. Le phénomène est inverse pour une entreprise où la croissance rencontre un effet de rendement décroissant qui va pousser la grande entreprise à s’organiser en une architecture de moyennes entreprises.
[2] Source : Pôle de compétitivité « eau », Montpellier.
[3] Un système régulable est un système dont on peut déterminer les paramètres de pilotage à partir de la rétroaction des sorties sur les entrées. L’opposé d’un système régulable est un système chaotique, qui est un système semi-déterministe dont on ne peut complétement comprendre les lois de comportement.
[4] Il faudrait ajouter les risques que représenterait la perte du contrôle des données produites et collectées par les systèmes numériques, ce qui pose d’autant plus la question de la maîtrise de l’architecture des systèmes ainsi conçus.
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