Résumé : Dougherty et Dune (2011) montrent que pour développer les innovations qu’ils qualifient de complexes, la coopération d’un grand nombre d’acteurs de nature très différente est nécessaire: grandes entreprises établies et petites start-ups,








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Emergence et structuration d’écosystèmes : le rôle des déploiements pilotes d’offres radicalement innovantes

Sihem BenMahmoud-Jouini

HEC
Florence Charue-Duboc

PREG-CRG, Ecole polytechnique-CNRS
Luc Payen

Ecole polytechnique-HEC
Résumé :

Dougherty et Dune (2011) montrent que pour développer les innovations qu’ils qualifient de complexes, la coopération d’un grand nombre d’acteurs de nature très différente est nécessaire: grandes entreprises établies et petites start-ups, organisations publiques et privées, organismes de réglementation, etc. Bessant et Wesley (2007) soulignent la même nécessité pour des innovations qui supposent d’offrir une solution complète aux consommateurs. Cependant les travaux qui étudient les modèles de développement collaboratifs dans des contextes d’incertitude forte à la fois sur les marchés et les performances technologiques des produits sont peu nombreux. Rares sont les recherches qui ont analysé le processus qui va permettre de fédérer différents acteurs pour soutenir le processus d’innovation et contribuer à la structuration d’un écosystème.

Cette communication s’intéresse au processus de structuration d’un écosystème. Elle s’appuie sur l’analyse longitudinale d’un cas de fourniture d’un service global innovant : la mise à disposition d’électricité produite grâce à une pile à combustible qui consomme de l’hydrogène. Le développement de cette innovation est en cours, nous l’avons suivi pendant 18 mois dans le cadre d’une recherche intervention menée au sein d’une filiale d’Air Liquide en charge du pilotage de ce programme qui englobe la construction de prototypes, la formulation des propositions de valeur associées et le pilotage des différents partenariats nécessaires. Nous avons également reconstitué l’historique de cette initiative sur les dix dernières années.

Cette recherche met en avant un dispositif central dans cette dynamique qui est celui des déploiements pilotes des offres qui permettent de développer à la fois des connaissances sur les multiples dimensions (technologie, usages, réglementaire …) et sur les partenaires eux mêmes. Ils permettent également d’affiner progressivement les composantes de l’offre en la mettant en scène dans un cadre commercial et industriel.

Mots clés : innovation de rupture, écosystèmes, expérimentation, étude de cas

Emergence et structuration d’écosystèmes : le rôle des déploiements pilotes d’offres radicalement innovantes

Introduction

Le développement de l’électricité est un cas emblématique qui a nécessité la structuration de tout un écosystème pour parvenir au succès commercial de l’innovation: des municipalités qui se sont engagées dans l’installation d’éclairage public, des financeurs qui ont pris en charge les investissements, des sociétés de génie civil pour réaliser les travaux, des fabricants de câbles et autres composants nécessaires à l’acheminement de l’électricité au point de consommation, etc (Hughes, 1983). A une plus petite échelle, le développement de la consommation des produits surgelés a nécessité la mise au point des procédés de surgélation, mais surtout l’équipement du circuit commercial, l’adaptation de la chaîne logistique, ainsi que l’équipement des foyers. Dans ce types d’innovation que Bessant et Wesley (2007) qualifient de « stakeholder innovation » le succès commercial et même la conception du produit innovant passe par la fédération d’un ensemble d’acteurs aux compétences différentes afin d’offrir une solution complète aux consommateurs. Dougherty et Dune (2011) montrent que pour développer ces innovations qu’ils qualifient de complexes, la coopération d’un grand nombre d’acteurs de nature très différente est nécessaire : grandes entreprises établies et petites start-ups, organisations publiques et privées, organismes de réglementation, etc. Les connaissances sont dispersées parmi ces acteurs qui doivent ainsi coopérer puisqu’aucun ne peut générer l’innovation à lui tout seul. De plus, ces innovations renouvellent l’offre existante sur différentes dimensions, à la fois les technologies, les usages, les business models, etc…De nombreuses incertitudes existent sur chacune de ces dimensions qui de plus ont des interactions entre elles. En effet, il apparait que souvent les usages et les business model doivent être adaptés pour que le consommateur puisse valoriser la technologie innovante au cœur de la solution. Il en résulte des durées de développement relativement longues. Synchronisation, intéressement, partage de la valeur, définition de business models sont alors autant de questions auxquelles il faut construire des réponses.

Plusieurs travaux ont mis en évidence l’importance de la coordination du développement de compétences hétérogènes qui soustendent l’innovation de rupture. Les modalités organisationnelles qui favoriseraient ces processus font débat. En effet, la notion d’écosystème est apparue récemment dans la littérature alors que ces questions avaient été déjà abordées auparavant.

Ainsi dans ses analyses historiques du développement de technologies, Utterback (1994) considère que dans la phase « fluide » dans laquelle une technologie est mobilisée dans différentes offres produits sans qu’un « dominant design » ne soit encore stabilisé, ce sont les entreprises intégrées multi-compétences qui sont les mieux positionnées pour concevoir une offre qui va s’imposer et définir le dominant design. Il montre ainsi comment Eastman-Kodak a été à l’origine du développement de la photographie argentique avec le pilotage du lancement de l’appareil photo grand public et de la pellicule. Apple a suivi cet exemple avec le lancement simultané du produit Ipod, de la plateforme de téléchargement de la musique et du logiciel de stockage et de manipulation des fichiers vocaux Itunes.

D’autres travaux mettent au contraire l’accent sur la nécessaire constitution d’un réseau d’acteurs qui soutient l’innovation (Ackrich, Callon, Latour, 1988) et sur l’efficacité pour l’entreprise de s’ouvrir à des compétences externes. C’est ce que soulignent notamment les travaux de Teece (1986) qui mettent en évidence les enjeux à s’engager dans des dynamiques d’alliance avec des acteurs qui détiennent des actifs complémentaires ou encore ceux de Cusumano et Gawer (2002) qui montrent comment de multiples acteurs développent des modules compatibles avec une plateforme cœur, lui conférant des propriétés et des usages variés.

Que ce soit le modèle fermé (Utterback, 1994) ou ouvert (Gawer, 2009) les travaux qui étudient ces modèles de développement collaboratifs dans des contextes d’incertitude à la fois sur les marchés et les performances technologiques des produits sont peu nombreux et récents même si, comme on l’a souligné, ces modalités ont sans doute existé dans l’histoire des technologies depuis longtemps. Rares sont les travaux qui ont étudié le mode de structuration d’un écosystème et le processus de développement et de création de valeur qui va permettre de fédérer différents acteurs pour soutenir le processus d’innovation. C’est ce que vise cette recherche qui s’appuie sur un cas de fourniture d’un service global et sur le processus de création de cette valeur auprès des clients : une mise à disposition d’électricité produit grâce à une pile à combustible qui consomme de l’hydrogène.

Au-delà de l’apport empirique lié à l’analyse longitudinale de ce cas, nous nous focaliserons dans cette communication sur le rôle que peut jouer un dispositif spécifique dans la structuration et l’émergence d’un écosystème : les déploiements pilotes du produit-service innovant. Nous retiendrons comme définition de l’écosystème : l’environnement élargi dans lequel des acteurs hétérogènes sont susceptibles d’intervenir à des degrés divers dans un processus de création de valeur collectif. Nous verrons que dans cas étudié une entreprise prend un rôle clé dans la fédération de cet écosystème. La technologie pile a combustible a été mise au point il y a déjà plusieurs dizaines d’années mais n’a pas eu jusqu’à présent de déploiement commercial important. Avec le renchérissement du prix du pétrole, la perspective d’épuisement des ressources naturelles et les enjeux croissants autour de la réduction des émissions de CO2, cette technologie est apparue comme une alternative aux moteurs à essence pour les voitures et plusieurs entreprises ont relancé leurs travaux sur le développement des ces applications (Rifkin, 2002). Nous centrerons l’analyse sur l’initiative de l’entreprise Air Liquide qui est assez originale par son approche tournée vers des marchés précurseurs et par le rôle de « chef d’orchestre » qu’elle a pris pour aider à la constitution d’un environnement favorable au développement d’applications qui valoriseraient cette technologie et pour lequel elle est soutenue par l’Agence de l’Innovation Industrielle (A2I) en France. Une difficulté majeure dans la commercialisation d’applications utilisant l’hydrogène comme source d’énergie est de coordonner les progrès et les innovations à développer sur la pile à combustible qui produit l’électricité elle-même et ses sous-ensembles, sur le conditionnement et la logistique du gaz, sur l’intégration de la pile à combustible dans le réseau de consommation d’électricité du. Un des challenges est de développer l’écosystème dans son ensemble afin d’éviter que l’absence d’un acteur n’empêche d’opérer le service global.

L’article se décompose comme suit : après un rappel de la littérature qui traite de cette notion polysémique qu’est celle de l’écosystème, nous montrerons que malgré cette variété, rares sont les travaux qui se sont intéressés au processus de structuration notamment en présence d’incertitudes fortes associées aux innovations de rupture. Nous évoquerons ensuite la méthode employée pour étudier un cas illustrant la structuration par un acteur focal d’un écosystème. Après la présentation du processus de structuration selon la perspective d’un acteur focal, nous discuterons et caractériserons de manière plus générale, le dispositif des déploiements pilotes qui a été mis en place et qui a joué un rôle fondamental dans cette structuration.
1 - Revue de la littérature et question de recherche

Nous présenterons les travaux qui permettent d’éclairer la notion d’écosystème et son rôle dans les processus d’innovation notamment d’innovation technologique. Notre objectif n’est pas de stabiliser une définition pour cette notion mais de souligner les éclairages développés dans la littérature ainsi que les questions qui restent ouvertes notamment en matière de structuration.

Dans leur modèle d’évolution des innovations technologiques, Abernathy et Utterback (1978) identifient trois phases: la phase fluide au cours de laquelle l’innovation produit émerge, la phase de transition au cours de laquelle les caractéristiques du produit se stabilisent laissant plus de place aux innovations de procédés qui permettront d’optimiser les coûts de production du produit et enfin la phase spécifique au cours de laquelle le « dominant design » se stabilise. Ainsi pendant la phase fluide, la technologie est mobilisée dans différentes offres produits sans qu’aucune application ne soit encore stabilisée. Utterback (1994) considère que dans cette phase, ce sont les entreprises intégrées maîtrisant plusieurs compétences qui sont les mieux positionnées pour concevoir une offre qui va s’imposer et représenter le « dominant design ». L’exemple cité est celui de l’entreprise Eastman-Kodak qui avait des compétences sur l’appareil photo, la pellicule et le développement et fournissait l’ensemble à ses clients lors de l’introduction commerciale de son appareil photo sur le marché grand public. Le succès de cette approche s’explique par le fait que l’entreprise était en mesure de réunir toutes les composantes de l’offre. Abernathy et Utterback (1978) soulignent que le « dominant design » d’un produit n’est pas uniquement son architecture et ses composants, mais aussi son procédé de fabrication et la structure de la supply chain : bref tous les éléments qui constituent le business model et qui contribuent à la création de valeur. Cependant, avec la complexité croissante des produits et la spécialisation accrue des firmes, il est de plus en plus rare pour une organisation unique de maîtriser toutes les composantes de l’offre. Cela met ainsi en évidence la criticité de la capacité de structuration d’un réseau, d’une fédération, d’un consortium réunissant les compétences nécessaires.

Dès la fin des années 80, les travaux de Ackrich, Callon et Latour (1988) ont discuté la vision communément admise de diffusion de la technologie pilotée par un acteur focal et ont pointé l’importance de la structuration d’un réseau d’alliés. Dans ce processus d’enrôlement, il s’agit de mobiliser des compétences bien différentes de celles qui ont été nécessaires au développement premier de la technologie.

Allant également au-delà des modèles de diffusion d’une technologie, Teece (1986) met en évidence l’existence d’actifs complémentaires indispensables et difficiles à acquérir (un réseau de distribution très dense, des investissements industriels très lourds et spécifiques, …) qui permettent à une firme de dégager un profit important à partir de l’innovation qu’elle a développé. Il montre que l’acteur qui détient ces actifs complémentaires peut capter la valeur associée à une innovation qui a été développée par une autre firme. Cependant son analyse se situe principalement au niveau de dyades composées de 2 firmes co-spécialisées.

Se situant également au niveau de la dyade, les travaux sur le développement de nouveaux produits mettent l’accent sur des relations étroites entre des firmes aux compétences complémentaires pour développer des produits innovants comme les relations clients fournisseurs. Midler, Garel et Kesseler (1997) caractérisent ainsi les relations de co-développement à l’aide de 5 dimensions: la sélection précoce du fournisseur selon des critères stratégiques, l’intervention du fournisseur sur un périmètre d’activité large, son engagement sur un résultat global (qualité, coût, délais), une communication étroite et continue entre les partenaires et une intégration des logiques économique et technique. Poursuivant ces travaux, Maniak et Midler (2008) discutent de la pertinence de ce type de relations dans des phases plus amont des processus d’innovation comme les phases d’exploration. Ils montrent également que des relations extrêmement étroites se nouent pour concevoir conjointement des fonctions très innovantes et spécifient ces relations qu’ils qualifient de co-innovation.

Iansiti et Levien (2004) soulignent quant à eux la criticité de la présence de multiples acteurs complémentaires au succès d’innovations. En effet, pour que Windows (Microsoft) apporte de la valeur au client il est nécessaire qu’existent des applications logicielles basées sur ce système d’exploitation. Un autre exemple : si WalMart peux offrir des prix inférieurs de 22% aux consommateurs, 7% seulement de cet avantage vient du fonctionnement interne (des coûts salariaux et loyers bas). Le reste est attribuable à ses relations avec les autres entreprises : des achats centralisés, une logistique optimisée, et un partage d’information avec les fournisseurs expliquent les 15% restant. Iansiti et Levien (2004) estiment ainsi que la prospérité d’un secteur tient pour une part significative au nombre et à la vivacité de ses acteurs, qu’ils désignent par écosystème. Parmi les critères pour évaluer la force d’un écosystème, ils identifient le nombre d’entreprises ainsi que leur capacité à créer des niches variées conditionnant leur résistance à d’éventuels chocs.

Dans une tentative de spécification de l’effet de l’écosystème sur le succès d’une innovation, Adner et Kapoor (2010) en distinguent les différents membres: les acteurs en amont de la firme focale (les fournisseurs), ceux en aval et aussi les complémenteurs dont les produits s’articulent à l’offre de la firme focale pour constituer une offre complète pour le client. Ces complémenteurs ont été étudiés de manière approfondie par Cusumano et Gawer (2002). Ces derniers mettent en évidence le rôle des plateformes technologiques dans la dynamique d’innovation d’un secteur à partir de l’analyse approfondie de plusieurs entreprises technologiques (Intel, Microsoft, Cisco Systems, Palm et NTT DoCoMo). Ils insistent sur le rôle de « leader de plateforme » (entreprise ayant développé la plateforme), pour expliquer la profitabilité de certaines firmes. Ils identifient les quatre leviers clés pour les entreprises leader de plateforme: (i) le périmètre de la plateforme cœur qui détermine la part d’activités que la firme focale prendra en charge et celle qui seront du ressort des autres membres; (ii) l’architecture de la plateforme et les modalités d’agrégation des contributions complémentaires au cœur d’offre (règles de compatibilité et modularité de l’architecture ; (iii) les relations avec les autres firmes (compétition/coopération) et la gestion des situations de conflits d’intérêts potentiels ; et enfin (iv) l’organisation interne de la firme et les relations de l’équipe en charge du développement de la plateforme avec les autres départements. Dans des travaux plus récents, Gawer et Cusumano (2008) et Gawer (2009) adoptent une approche plus dynamique en éclairant la question de comment devenir « platform leader » ? Que ce soit en créant une nouvelle plateforme ou en basculant d’une plateforme vers une autre (lorsque plusieurs coexistent sur le marché), les auteurs insistent sur la nécessité de considérer à la fois le marché et la technologie, de manière simultanée « platforms invite us to to examine carefully the intimate interaction between technology and business and in particular between the structure of the technology and and the modalities of business interaction ». (Gawer, 2009, p 4).

Jacobides et Billinger (2006) quant à eux étendent la notion d’architecture du produit à celle d’architecture de l’industrie. Ils partent du constat qu’il est difficile pour une firme de maîtriser toutes les connaissances nécessaires au développement d’une l’offre innovante. Ils soulignent alors que le développement d’une offre innovante va de paire avec la structuration de relations pérennes entre les entreprises qui y ont contribué. Ils définissent l’architecture d’industrie comme « an abstract representation of economic agents in an economic system (in terms of behavior and capacities that sustain these behaviors) tied by organized relationships and interdependence between these actors. The architectures provide the frame for interactions.”(Jacobides et al. 2006). Jacobides, Knudsen et Augier (2006) insistent sur le fait que ces architectures sont en partie définies par les réglementations et les standards et sont en partie émergentes. Elles deviennent progressivement stables alors qu’au départ différentes architectures peuvent être viables.

Selon Chiles et al. (2004), l’émergence d’un écosystème est un processus auto-organisé qui ne découle pas de l’imposition d’un plan par une autorité centrale mais de l’action d’agents interdépendants qui poursuivent des plans individuels fondés sur leur connaissances et sur l’adaptation continue au fur et à mesure des feedbacks reçus des actions des autres.

Ainsi plusieurs travaux mettent en évidence l’importance de réseaux d’acteurs constituant un écosystème qui serait favorable au développement et au succès d’une innovation. Certains se focalisent sur la structure de cet écosystème dans lequel des acteurs peuvent tenir des rôles particuliers. Cependant, ces travaux se sont principalement focalisés sur des écosystèmes existants et non sur le processus d’émergence. Notre hypothèse est que cette phase d’émergence est déterminante dans la définition des rôles des différents acteurs économiques et dans l’élaboration des business models associés à l’innovation.

Dans un travail récent, Dougherty & Dunne (2011) soulignent que l’organisation de ces écoystèmes ou “ecologies” représente un défi important et que les questions suivantes restent insuffisamment étudiées : comment coordonner l’action des différents acteurs dans la durée et malgré l’incertitude forte? Comment favoriser l’émergence d’un écosystème qui conduise à la génération d’innovations complexes caractérisées par : (i) la nécessaire coopération d’un grand nombre d’acteurs de nature différentes (publique/privée, petites/grandes, établies/nouvelles, etc), (ii) qui détiennent ou sont en mesure de développer des connaissances complémentaires, (ii) portant sur des éléments différents (technologies, business models, réglementation, usages, etc) dont les interactions sont inconnues et difficiles à anticiper et enfin, (iii) une durée de développement relativement longue ? Dougherty & Dunne (2011) prennent notamment l’exemple des énergies renouvelables et des services financiers, pour illustrer ce type d’innovation complexe. Selon ces auteurs, s’intéresser à l’émergence d’un écosystème reviendrait à s’intéresser à l’apparition d’un équilibre dans une situation de déséquilibre permanent “a theory about the dynamics of emergence that can keep systems balanced in disequilibrium”. L’étude de cette émergence revient à s’intéresser à trois dynamiques : (i) la connexion entre les agents de l’écosystème, (ii) l’amplification des déviations car une déviation seule ne modifiera pas l’ordre établi et ne conduira pas à l’émergence d’écosystème : c’est en revanche l’amplification d’une fluctuation et sa propagation qui entraînera une modification à l’échelle de l’ensemble et enfin (iii), les mécanismes de coordination qui recombinent et réutilisent des éléments anciens pour créer des éléments nouveaux. C’est l’ensemble de ces trois dynamiques qui permet de passer d’un ordre à un autre et donc l’émergence d’un écosystème.

En s’appuyant sur la littérature en Management de l’innovation généralement centrée sur la firme, Dougherty & Dunne (2011) adaptent les trois activités qui nécessitent d’être organisées pour développer des innovations au niveau de la firme, à l’échelle de l’écosystème: “orchestrating knowledge capabilities, enabling ongoing strategizing to frame new products and developing public policy to ensure safety and welfare. Nous explorerons ces activités dans le cas de l’innovation et de l’écosystème étudié ici.

Lorsque des dynamiques ont été analysées, elles ont souvent été étudiées ex-post, notre travail s’appuie sur un suivi en temps réel l’émergence de tels écosystèmes. Les travaux de Gawer et ses collègues mettent l’accent sur l’importance de l’architecture du produit, ceux de Jacobides et al. insistent sur les cadres réglementaires. Nous soulignerons le rôle des déploiements pilotes de l’offre dans la structuration et l’émergence de l’écosystème favorable au développement d’une innovation de rupture : nous caractériserons cette notion en deux temps, à travers le cas analysé dans cette recherche, puis davantage dans la discussion.
2 - Méthode

Comme indiqué en introduction, cet article s’intéresse au processus de structuration d’un écosystème en insistant sur le rôle d’un dispositif spécifique : les déploiements pilotes. L’unité d’analyse sera ainsi le déploiement pilote. La firme qui pilote ces déploiements sera adoptée comme point de vue préférentiel.

Il s’agit de l’entreprise Air Liquide (AL), leader mondial des gaz pour l’industrie, la santé et l’environnement. L’entreprise a réalisé un chiffre d’affaire 2010 de 13.5 Mds d’euros et compte plus d’un million de clients dans 80 pays, répartis dans le monde. Le cœur de métier d’Air Liquide est la production de gaz, tels que l’oxygène, l’azote, l’hydrogène, et les gaz rares, conditionnés sous diverses formes (cylindres, citernes, gazoducs, générateurs de gaz sur site industriel).

Le marché de l’énergie représentant une valeur ajoutée par employé beaucoup plus importante que celui des gaz industriels (AL: 43 000 employés pour 1,3 Mds de Résultat net alors que Total : 97 000 employés pour 14 Mds de RN), le fait de se positionner sur ce marché représente alors un enjeu fort pour AL comme pour les autres gaziers.

Cette communication s’appuie sur une recherche intervention de 18 mois menée au sein d’ALHE, la filiale d’AL créée en 2009 en charge du développement de solutions utilisant l’hydrogène comme vecteur d’énergie. Cette filiale pilote également le programme Horizon Hydrogène Energie (H2E) soutenu par l’AII (Agence pour l’Innovation Industrielle1, OSEO) dont l’objectif est le développement d’applications utilisant l’hydrogène pour produire de l’énergie. Ce programme réunit 19 partenaires publics et privés.

La recherche a donc permis de suivre la structuration de cet écosystème autour du programme H2E du point de vue de l’entreprise AL. Comme tout dispositif de recherche action, il s’est appuyé sur des missions opérationnelles au sein de cette filiale comme l’exploitation des retours d’expérience des premiers déploiements de solutions Hydrogène Energie auprès de différents segments de marché et la mise en place d’un outil de capitalisation des connaissances ainsi produites.

Parallèlement à ces missions opérationnelles, des entretiens avec les acteurs qui ont joué des rôles prépondérants dans la création de cette activité au sein de AL ont été menés (le fondateur et le directeur industriel de la Joint Venture Axane2 qui a préfiguré cette filiale, la directrice de la filiale et un des interlocuteurs de la filiale a niveau du siège d’AL). Ainsi ces entretiens ont permis de retracer les étapes clés.

Enfin, la recherche a pu s'appuyer sur l'analyse de documents. La communication aux actionnaires des différents concurrents (groupes de gaz industriels) a également été analysée afin de comparer les stratégies en matière d’hydrogène énergie et d’appréhender l’importance stratégique donnée à ce sujet.

Cette méthodologie a permis d’acquérir une vision à la fois globale et détaillée du processus de déploiement de solutions utilisant l’hydrogène comme vecteur d’énergie et de ses enjeux que ce soit pour Air Liquide, les clients potentiels ou les concurrents.
3 - Etude de cas : l’analyse du développement de solutions Hydrogène Energie par Air Liquide

Nous proposons de retracer la démarche d’Air Liquide dans le développement de solutions Hydrogène Energie à deux niveaux. D’une part au niveau des programmes de recherche en partenariat dans lesquels AL a été impliquée et qui se sont focalisés sur la réalisation de prototypes utilisant la technologie «pile à combustible». Ainsi ces programmes sont autant d’étapes dans la structuration de l’écosystème hydrogène énergie.

D’autre part, au niveau de l’entreprise AL et des équipes réunies autour de l’objectif du développement de l’hydrogène comme vecteur énergétique : l’organisation mise en place, les grandes étapes, les apprentissages nécessaires ainsi que les acquis. Là encore nous montrerons comment la réalisation de solutions pilotes déployées auprès des utilisateurs a scandé le déroulement de ce développement et cette constitution de compétences. Pour commencer un encart sur la pile à combustible permettra de familiariser le lecteur avec la technologie pour mieux comprendre en quoi l’utilisation de l’hydrogène en tant que source énergétique représente une innovation complexe au sens de Dougherty & Dunne (2011).

La technologie de la pile à combustible est une technologie assez ancienne : la première pile à combustible a été développée en 1839. Le but des piles à combustible est de transformer de l’énergie présente dans un carburant, en électricité suite à une réaction électrochimique. En ceci elle diffère du moteur à explosion ou des turbines qui créent de l’électricité à partir d’une réaction de combustion et d’un mouvement mécanique. L’utilisation d’une réaction électrochimique présente un avantage important en termes de rendement par rapport aux systèmes combinant la combustion et les mouvements mécaniques. Le rendement d’une telle réaction électrochimique est en effet d’environ 50% - ce qui signifie qu’à partir d’une unité d’énergie présente dans un carburant comme un volume d’hydrogène, on génère une demi unité d’énergie électrique – alors que le rendement d’un moteur à explosion est de 30% et que le rendement d’une centrale nucléaire est d’environ 33%. Le déploiement des technologies à base de pile à combustible a été jusqu’à présent limité à cause du coût de cette technologie et de la nécessité d’une infrastructure spécifique pour la fourniture d’hydrogène. En effet, le coût élevé de la technologie est lié à celui de la membrane (du platine) qui doit de plus être renouvelée fréquemment augmentant ainsi les coûts opérationnels. D’autre part, l’hydrogène est un produit très inflammable, gazeux aux conditions normales de température et de pression, peu dense énergétiquement et introuvable à ces conditions à l’état naturel sur terre. Le produire et le transporter demandent donc beaucoup de précaution et coûtent cher par rapport à l’énergie transportée. Il faut donc le compresser ou le liquéfier pour le transporter de manière plus économique. Le développement et la maturation de ces technologies complémentaires ont ainsi constituées un frein de plus au développement de la technologie depuis sa découverte. Il faudra attendre la fin des années 1990 pour que de nouvelles recherches soient entreprises, dans le monde automobile notamment.
3 - 1 - Des programmes de recherche en partenariat qui préfigurent l’écosystème

Au milieu des années 2000, l’union européenne dans un souci de promotion des technologies Hydrogène Energie a lancé plusieurs programmes pour démontrer la viabilité de l’offre hydrogène en matière de transport. Le programme CUTE, en 2003 consistait en la construction d’une flotte de 30 bus Mercedes utilisant la technologie de la pile à combustible, chacun valait plus d’un million d’euros. Le programme Zero Regio consistait dans le déploiement d’une flotte de véhicules.

Dans un second temps, en 2006, le programme Hychain a été lancé pour compléter ces deux programmes. L’objectif du programme Hychain était de développer une variété d’applications possibles en termes de mobilité urbaine pour la pile à combustible et de proposer une infrastructure hydrogène adaptée à ces applications. L’idée était de permettre à des utilisateurs de se familiariser avec les nouvelles possibilités offertes par ces objets de transport urbain et de décrypter les usages. AL s’est donc associé avec plusieurs partenaires pour intégrer les piles à combustible développées par sa filiale (Axane) dans des mini-véhicules déjà existants : du tricycle avec compartiment réfrigéré au fauteuil roulant.

Ce programme a permis à AL et à sa filiale (Axane) de progresser sur de nombreux points : l’acceptation sociétale des solutions hydrogènes, la réglementation hydrogène en Europe, la compréhension des usages en termes de mobilité et des infrastructures industrielles nécessaires au fonctionnement d’un parc de piles à combustible. Il a également permis de prendre conscience de la variété et du nombre de champs de connaissances qui restent à développer avant de pouvoir exploiter cette technologie de manière rentable sous forme d’applications Hydrogène Energie. Cependant, la réussite de l’organisation partenariale d’Hychain accompagnée de la perspective de combinaison de connaissances et de partage des investissements en R&D a convaincu AL de s’associer avec d’autres acteurs pour promouvoir et de contribuer au lancement du programme H2E.

C’est ainsi que AL a fédéré autour d’elle plusieurs entreprises comme Helion (filiale d’Areva) qui fournit des électrolyseurs complets, ou Composites Aquitaine (filiale d’EADS) qui développe des emballages en matériau composite, et de nombreux laboratoires de recherche publics. Ce programme de grande envergure3, vise à développer des offres Hydrogène Energie complètes de la production d‘hydrogène à la production d’électricité et leur mise à disposition pour des applications chez des clients. Trois domaines de compétence à développeront ainsi été identifiés au sein du programme : la production d’hydrogène, la logistique hydrogène (emballage pour conditionnement) et la production d’électricité (la pile à combustible). Il s’agit aussi de développer les compétences de l’entreprise tant sur le plan des technologies que sur celui des marchés.

La seconde caractéristique du programme est qu’il cherche à identifier et servir des marchés considérés comme précoces qui se caractérisent par le fait qu’ils ne nécessitent pas la mise en place d’une infrastructure lourde. Ainsi, contrairement à un marché de masse comme l’automobile, le programme doit permettre de finaliser et d’exploiter des offres qui devraient être commercialisées à l’horizon 2013 pour préparer le marché à ce nouveau vecteur d’énergie qu’est l’hydrogène. Les marchés précoces visés correspondent en termes de puissance (quelques kilowatts) aux technologies développées par la filiale d’AL (Axane) en charge de la fourniture des piles à combustible pour le programme.

En plus de fournir les piles à travers Axane, un conditionnement et une logistique hydrogène, le rôle d’AL est également de piloter le développement de ces offres et donc de fournir à ses partenaires et pour chaque marché, les besoins fonctionnels de chaque composant qui contribue à la fourniture de la solution Hydrogène Energie. Le rôle de AL au sein de ce dispositif s’appuie sur une compétence multidimensionnelle (technologique, usage et marché, business model) en matière d’Hydrogène Energie qui s’est progressivement construite tout au long d’une trajectoire dont nous allons retracer rapidement les étapes.
3 - 2 – Le développement des compétences de AL en trois phases : d’Axane (1998) à la création d’ALHE (2009)

Les compétences d’AL dans le stockage d’hydrogène, conjuguées avec le fort enjeu potentiel des solutions Hydrogène Energie ont conduit AL à lancer au début des années 2000, une filiale, Axane, en joint-venture avec un acteur déjà présent sur la technologie des piles à combustible, Nuvera4. L’objectif d’Axane était de développer des systèmes de piles à combustible dans le but de les commercialiser et générer de la croissance dans les ventes d’hydrogène conditionné en bouteilles5. L’engagement de livrer des prototypes fonctionnels a imposé à Axane d’acquérir et développer toutes les compétences nécessaires pour réussir ce challenge. Ce premier travail a abouti au développement d’un prototype de pile pour un bus (20kW), puis de deux prototypes plus petits et moins puissants (quelques kW).

Une fois la technologie pile à combustible maîtrisée, les propositions de valeur possibles ont été explorées dans le cadre d’une organisation spécifique (Rosier, 2007) qui a permis d’identifier différents concepts de produit-service associés à différentes niches de marché, comme par exemple le concept « d’énergie mobile silencieuse » pour le cinéma par exemple. Le programme Hychain focalisé sur les applications de l’hydrogène énergie autres qu’automobile a également conduit Axane à prendre conscience de la diversité des clients potentiels de cette solution. Par exemple, ce programme a permis de considérer des maisons de retraite utilisant des fauteuils roulant à hydrogène, par exemple, mais aussi des opérateurs télécom voulant fournir en électricité une antenne en dehors du réseau électrique ou des prestataires de l’événementiel.

Cette exploration des propositions de valeur a mis en évidence la diversité des marchés et des applications pour lesquels cette technologie présentait des avantages par rapport aux solutions existantes. A ce stade, il est apparu qu’un parc de piles à combustible était nécessaire pour développer des connaissances sur ces diverses applications, sur les usages des clients, sur les conditions d’exploitation de tels services. En effet, même si la technologie au cœur de l’offre reste la même, la pile à proprement parlé, le service offert, la logistique hydrogène vont différer énormément pour satisfaire ces différents marchés précurseurs. Un autre point clé était l’élaboration de réglementations pour que ces applications puissent être s commercialiser à grande échelle. Le programme H2E et la création de la filiale interne à AL, ALHE structuré dès 2009 ont pour objectif de répondre à ces besoins.

La démarche menée par AL s’est ainsi articulée en trois phases pendant lesquelles ont été approfondies les principales composantes d’un business model, à savoir les ressources (technologiques) clés, la proposition de valeur puis la fourniture de l’offre de service.

La phase «cœur technologique» a porté principalement sur l’acquisition des connaissances technologiques et correspond pour AL au tout début des travaux sur la pile à combustible. Les compétences nécessaires à la conception d’une pile à combustible étaient en dehors des métiers AL et il a donc fallu les développer et construire de multiples partenariats avec les entreprises qui détenaient les compétences de conception et de production des différents composants nécessaires à l’assemblage d’une pile. L’objectif de cette phase était de développer un prototype fonctionnel.

La phase «valeur d’usage» est intervenu dans un second temps quand les premiers prototypes développés ont été mis en situation dans le cadre d’expérimentations. L’objectif était de faire émerger avec les usagers de nouveaux besoins et de nouveaux axes de proposition de valeurs – par exemple partant du cas des sites isolés, identifier le besoin des sites temporairement isolés conduisant ainsi à des solutions hybrides ou temporaires.

Enfin la phase « pré-industrielle » a porté sur la fourniture de l’offre globale de service. Il s’agissait dans cette phase de se préparer à servir les segments de marchés ayant été identifiés à la phase précédente. L’enjeu était de vérifier, en situation réelle, la rentabilité des marchés envisagés, d’ajuster les modèles de revenus et de concevoir l’infrastructure industrielle adaptée. Il faut souligner que ces multiples marchés étaient entièrement nouveau pour AL et que l’infrastructure industrielle à concevoir était très innovante (emballage haute pression, acheminement sur des sites peu accessibles).

Les phases successives décrites ci-dessus ne doivent cependant pas laisser penser que les apprentissages sur les technologies, les valeurs et enfin la dimension industrielle se sont réalisés de manière séquentielle. Seules les connaissances principales développées sont soulignées à chaque phase mais il faut noter que l’apprentissage se fait aussi sur les différentes dimensions de manière relativement concourante (cf. Tableau N°1)

Dimensions d’apprentissage

Phase  « cœur technologique »

Phase « valeur d’usage »

Phase « pré-industrielle »

Partenaires clés


++

++

+

Activités clés


+

++

++

Ressources clés


+++

+

++

Proposition de valeur




+++

+

Relations clients




+

++

Canaux de distribution




+

+++

Segmentation client

+

++

++

Structure des coûts

+

+

+++

Flux de Revenus




+

+++
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