Déployer l'industrie 5.0 pour les systèmes de production circulaires : une approche systémique et centrée sur l'humain

Deploying Industry 5.0 for Circular Manufacturing Systems : A Systemic and Human-Centered Approach

• Auteur / Autrice : Maxence Denu
• Direction : Pierre David, Fabien Mangione, Aurélie Landry
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : GI - Génie Industriel : conception et production
• Date : Soutenance le 04/11/2025
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Ingénierie - matériaux mécanique énergétique environnement procédés production (Grenoble, Isère, France ; 2008-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Sciences pour la conception, l'optimisation et la production (Grenoble, Isère, France ; 2006-....)
• Jury : Président / Présidente : Lamia Berrah
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Peggy Zwolinski, Julien Nelson, Virginie Goepp, Christine Vidal-Gomel
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Flore Barcellini, Olivier Cardin
• DOI : 10.70675/e474c1bfz14eez4220za3b5z2622164a2b5a

Mots clés

Mots clés contrôlés

Économie circulaire

Robots de service

Interaction homme-robot

Mots clés libres

Systèmes de production

Économie circulaire

Industrie 5.0

Compétences humaines

Bien-Être des opérateurs

Soutenabilité

Manufacturing systems

Circular economy

Industry 5.0

Human competencies

Operators' well-Being

Sustainability

Résumé

Cette thèse explore l'intégration des technologies digitales (TD) de l'industrie 5.0 dans les systèmes de production circulaire (SPC) à travers quatre phases principales. Premièrement, des revues de littérature et une enquête auprès d'industriels ont été réalisées pour identifier les leviers et barrières des TD et SPC, ainsi que les synergies potentielles entre ce processus de production et les technologies émergentes. Les résultats ont révélé un manque de preuves empiriques et des contradictions entre les littératures en sciences humaines et sociales (SHS) et en ingénierie. Deuxièmement, une simulation d'événements discrets a été développée à partir d'observations d'un terrain industriel et d'expérimentations dans une usine école. Cette simulation intègre les variabilités interindividuelles des opérateurs, leur santé et un processus d'apprentissage circulaire, avec pour objectif de personnaliser les parcours de formation. Troisièmement, une analyse des postes de travail a permis de sélectionner le cobot comme technologie d'intérêt pour un poste de démontage. Les résultats ont montré une amélioration de l'apprentissage, une réduction des impacts biomécaniques négatifs et une préservation de la performance opérationnelle des opérateurs. Enfin, une méthodologie systémique et multidisciplinaire a été proposée pour analyser un SPC et implémenter des TD. Elle évalue les besoins de l'entreprise et utilise des indicateurs de durabilité pour améliorer les tâches de l'atelier et sélectionner les technologies appropriées. Cette thèse combine des approches d'ingénierie et de SHS, offrant des contributions significatives pour les systèmes de production circulaire et fournissant des outils pratiques pour la recherche future.

This thesis explores the integration of Industry 5.0 digital technologies (DT) into circular manufacturing systems (CMS) through four main phases. First, literature reviews and a survey on professional industrialists were conducted to identify the levers and barriers of DT and CMS, as well as the potential synergies between this industrial production system and emerging technologies. The results revealed a lack of empirical evidence and contradictions between the literature in the humanities and social sciences (H&SS) and engineering. Second, a discrete event simulation was developed based on observations of an industrial field and experiments in a training factory. This simulation integrates the inter-individual variabilities of operators, their health and a circular learning process, to personalize training paths. Third, a workstation analysis allowed the selection of the cobot as the technology of interest for a disassembly station. The results showed improvement in learning, a reduction of negative biomechanical impacts and a preservation of the operational performance of operators. Finally, a systemic and multidisciplinary methodology was proposed to analyze a CMS and implement TD. It assesses the company's needs and uses sustainability indicators to improve workshop tasks and select appropriate technologies. This thesis combines engineering and H&SS approaches, offering significant contributions to design CMS and providing practical tools for future research.