Vers le Remanufacturing 5.0: une approche méthodologique pour la mise en œuvre de systèmes de refabrication intelligents et durables

Mejia-Moncayo, Camilo (2026). Vers le Remanufacturing 5.0: une approche méthodologique pour la mise en œuvre de systèmes de refabrication intelligents et durables. Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Cette thèse aborde la mise en œuvre des principes de l’Industrie 5.0 dans les systèmes de refabrication ( en anglais « remanufacturing ») afin de surmonter leurs principaux défis. La refabrication est une stratégie d’économie circulaire qui, par le biais de processus industriels, redonne aux produits en fin de vie un état similaire, voire supérieur, à celui des produits neufs. Cela permet de réduire la consommation d’énergie et de matières premières par rapport à la fabrication de nouveaux produits. Cependant, sa mise en œuvre est complexe car elle implique de relever d’importants défis intrinsèques, tels que l’incertitude quant à la quantité, l’état et les taux de retour des produits usagés, la complexité des processus et des produits, et la méfiance des consommateurs, entre autres. De plus, des préoccupations persistent quant à sa durabilité, car sa mise en œuvre privilégie les critères économiques au détriment des critères environnementaux et sociaux, négligeant ainsi les besoins de toutes les parties prenantes. Dans ce contexte, l’implémentation des principes de l’Industrie 5.0 en la refabrication, qui incluent la durabilité, l’approche centrée sur l’humain et la résilience des systèmes, représentent la meilleure alternative pour surmonter ces défis.

La thèse commence par identifier les liens entre la durabilité, les parties prenantes et le système de refabrication. Ceci est réalisé en identifiant et en analysant ses principaux indicateurs clés de performance. À partir de ces éléments, une définition de la refabrication durable est formulée, ainsi qu’un cadre méthodologique permettant d’évaluer le démontage, le recyclage et la refabrication durables des produits.

Une architecture intelligente, constituant le cœur du système, est présentée. Cette architecture intègre les principes de l’Industrie 5.0 et relie le modèle d’affaires, les parties prenantes et les opérations du système tout au long de la chaîne d’approvisionnement grâce à des systèmes intelligents. Sa pertinence et son applicabilité sont illustrées par une étude de cas portant sur la refabrication de moteurs électriques.

Une architecture de refabrication cellulaire reconfigurable est introduite en tant qu’architecture productive. Celle-ci est intégrée à une stratégie d’entreprise afin de gérer l’incertitude quant à la quantité et à l’état des produits usagés. Un modèle d’optimisation multi-objectif est proposé pour configurer l’architecture. Les résultats montrent que les configurations proposées gèrent efficacement l’incertitude.

Le Remanufacturing 5.0 est introduit à travers une étude de cas basée sur la revalorisation des batteries lithium-ion de véhicules électriques au Québec, au Canada. Cette étude comprend une simulation du cycle de vie des batteries, une prédiction de leur durée de vie et un modèle d’optimisation multi-objectif qui synthétise les principes de l’Industrie 5.0. La démarche entreprise permet de comprendre le fonctionnement du système et fournit des informations sur son adoption et sa mise en œuvre.

Cette thèse contribue à la compréhension de l’intégration des principes de l’Industrie 5.0 dans la refabrication, d’un point de vue méthodologique. À cette fin, elle établit comment ces principes interagissent avec le système de refabrication; puis les intègre à la structure du système; et enfin, simule le fonctionnement du système de Remanufacturing 5.0 afin d’illustrer ses différentes dimensions et ses avantages.

Titre traduit

Towards remanufacturing 5.0 : a methodological approach for implementing smart sustainable remanufacturing systems

Résumé traduit

This thesis addresses the implementation of Industry 5.0 principles in remanufacturing systems to overcome their main challenges. Remanufacturing is a circular economy strategy that, through industrial processes, restores end-of-life products to a condition similar to or better than new. This reduces energy and material consumption compared to manufacturing new products. However, its implementation is challenging because it involves addressing significant intrinsic challenges, such as uncertainty about the quantity, condition, and return rates of used products, the complexity of its processes and products, and consumer distrust, among others. Furthermore, concerns about its sustainability persist, as its implementations prioritize economic criteria over environmental and social ones, neglecting the needs of all stakeholders. In this context, the implementation of Industry 5.0 principles in remanufacturing, which include sustainability, a human-centered approach and system resilience, represents the best alternative to overcome these challenges.

It begins by identifying the links between sustainability, stakeholders, and the remanufacturing system. This is achieved by identifying and analyzing its main key performance indicators. From these, a definition of sustainable remanufacturing is formulated, along with a methodological framework that evaluates the disassembly, recycling, and remanufacturing of products sustainably.

An smart architecture representing the core of the system is presented. This architecture integrates Industry 5.0 principles and links the business model, stakeholders, and system operations throughout the supply chain using smart systems. Its relevance and applicability are illustrated through a case study on the remanufacturing of electric motors.

A reconfigurable cellular remanufacturing architecture is introduced as a productive architecture. This is integrated into a business strategy to address uncertainty in the quantity and condition of used products. A multi-objective optimization model is offered to configure the architecture. The results show that the proposed configurations efficiently manage uncertainty.

Remanufacturing 5.0 is introduced through a case study based on the revalorization of lithium-ion batteries from electric vehicles in Quebec, Canada. This includes battery life cycle simulation, lifespan prediction, and a multi-objective optimization model that synthesizes Industry 5.0 principles. The process undertaken helps to understand the system’s operation and provides information on its adoption and implementation.

This thesis contributes to the understanding of the integration of Industry 5.0 principles into remanufacturing from a methodological perspective. To this end, it establishes how these principles interact with the remanufacturing system; then integrates them into the system’s structure; and finally, simulates the operation of the Remanufacturing 5.0 system to illustrate its different dimensions and advantages.

Type de document:	Mémoire ou thèse (Thèse de doctorat électronique)
Renseignements supplémentaires:	"Thèse par articles présentée à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention du doctorat en génie". Comprend des références bibliographiques (pages 223-271).
Mots-clés libres:	industrie 5.0, refabrication, développement durable, chaîne d’approvisionnement en boucle fermée, optimisation multi-objectifs, apprentissage automatique, NSGA2
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Hof, Lucas
Codirecteur:	Codirecteur Kenné, Jean-Pierre
Programme:	Doctorat en génie > Génie
Date de dépôt:	04 mars 2026 19:01
Dernière modification:	04 mars 2026 19:01
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/3822

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