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Niveau: Supérieur, Doctorat, Bac+8
  N° d'ordre : 904 École Doctorale Mathématiques, Sciences de l'Information et de l'Ingénieur UdS – INSA – ENGEES THÈSE Présentée pour obtenir le grade de Docteur de l'Université de Strasbourg Discipline : Sciences pour l'ingénieur Spécialité : Génie Mécanique - Informatique par Khalifa GAYE Système d'information et modèle organisationnel pour le recyclage des produits manufacturés Soutenue publiquement le 21 Janvier 2011 Membres du jury Directeur de thèse : M. Mickael GARDONI, Professeur, LGECO, INSA de Strasbourg Co-directeur de thèse : M. Amadou COULIBALY, Maître de Conférences, HDR, LGECO, INSA de Strasbourg Rapporteur externe : M. Kondo ADJILLAH, Professeur, École Nationale d'Ingénieurs de Metz Rapporteur externe : M. Claude LISHOU, Professeur, Ecole Polytechnique de Dakar - Université de Dakar Autre (s) membre(s) : M. Emmanuel CAILLAUD, Professeur, LGECO, Université de Strasbourg LGECO EA 3938 ED n°269

  • insa de strasbourg rapporteur externe

  • produit-processus-organisation orienté

  • produit-processus-organisation

  • recyclage

  • université  de 

  • rapporteur externe


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Publié le 01 janvier 2011
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Poids de l'ouvrage 22 Mo

Exrait



N° d’ordre : 904

École Doctorale Mathématiques, Sciences de
l'Information et de l'Ingénieur
UdS – INSA – ENGEES

THÈSE

Présentée pour obtenir le grade de


Docteur de l’Université de Strasbourg
Discipline : Sciences pour l’ingénieur
Spécialité : Génie Mécanique - Informatique

par

Khalifa GAYE


Système d’information et modèle organisationnel pour le recyclage des
produits manufacturés

Soutenue publiquement le 21 Janvier 2011

Membres du jury
Directeur de thèse : M. Mickael GARDONI, Professeur,
LGECO, INSA de Strasbourg
Co-directeur de thèse : M. Amadou COULIBALY, Maître de Conférences,
HDR, LGECO, INSA de Strasbourg
Rapporteur externe : M. Kondo ADJILLAH, Professeur,
École Nationale d’Ingénieurs de Metz
Rapporteur externe : M. Claude LISHOU, Professeur,
Ecole Polytechnique de Dakar - Université de Dakar
Autre (s) membre(s) : M. Emmanuel CAILLAUD, Professeur,
LGECO, Université de Strasbourg

LGECO EA 3938 ED n°269
 REMERCIEMENTS 
Ce  travail  de  thèse  a  été  rendu  possible  grâce  à  la  bourse  que  m’a  octroyée  le 
Gouvernement Français,  et a été réalisé principalement au Laboratoire LGéCO de l’INSA 
de Strasbourg, France. Je remercie M. Roland de GUIO, Directeur du LGéCO, pour les 
conditions de travail exceptionnelles qu’il a mises à ma disposition. 
 
Je voudrais exprimer ma profonde reconnaissance à mon Directeur de thèse, M. Mickael 
GARDONI, Professeur à l’INSA de Strasbourg et à mon co‐directeur de thèse, M. Amadou 
COULIBALY,  Maître  de  Conférences  –  HDR,  qui  m'ont  guidé  avec  patience,  exigence  et 
professionnalisme dans l'accomplissement de ce travail. 
 
Je remercie M. Claude LISHOU, Professeur à l'Ecole Supérieure Polytechnique  de Dakar 
et M. Kondo ADJALLAH, Professeur à l’Ecole Nationale d’Ingénieurs de METZ, qui m'ont 
fait l'honneur d'être rapporteurs de cette thèse.  
Mes remerciements vont aussi à l’endroit de M. Emmanuel CAILLAUD, Professeur à 
l’INSA de Strasbourg, d’avoir accepté d’être examinateur dans mon jury. 
 
Mes remerciements à M. Amadou Tidiane BA,  Ministre de la recherche scientifique, de 
l’Enseignement Supérieur des  Universités et Centres Universitaire Régionaux, Premier 
recteur de l’université de Ziguinchor, et à M. Oumar SOCK, recteur  de  l'Université  de 
Ziguinchor, qui m'ont encouragé en permanence et m'ont assuré leur support financier 
nécessaire pour les déplacements en France. Ils ont accepté de me libérer de quelques 
charges pédagogiques afin de me concentrer sur mes travaux de thèse. 
 
Je ne peux oublier M. Mbaye SENE, Maître Assistant  à l'Université  de  Dakar,  qui  a  eu 
confiance dans ma capacité de travail, et m'a encouragé à faire cette thèse en cotutelle et 
a assuré mon co‐encadrement à Dakar.  
 
Je remercie le personnel du LGéCO  pour la chaleur et la générosité avec lesquelles ils 
m'ont accueilli, particulièrement à Joëlle Capuano, Abdellatif Dkhil, Jing Xu, Sun Huchao, 
Ying Huang, Andri Razakario, Aurélien Poulet, Dominique Renaud… 
 
Il n'y a pas de mots appropriés pour remercier ma petite famille : ma  femme et mon fils, 
Papa Alioune. Je dédie cette thèse à mes deux frères, Papa Issa et Khalifa, et à  feus mes  
parents  pour  leur  exprimer  ma  reconnaissance  pour  tous  les  efforts qu'ils ont faits en 
vue de me donner une bonne éducation spirituelle.  
Papa, qu’est ce que vous n’avez pas fait pour vos enfants. Je rêvais de poser ce document 
entre  vos tendres mains pour vous dire merci. Merci pour tout. 

 
 
 
i
     
 
 
 
 
 
 
DEDICACES 
A feus  mon père et ma mère   
A toute ma famille et à mes amis. 
Aux  PATS, enseignants, et étudiants  de l’université de Ziguinchor 
Au Responsable moral S.M.M. SY et à tous les Moustarchids
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ii
    TABLE DES MATIERES 
Remerciements .......................................................................................................................... i 
Dédicaces...................................................................................................................................ii 
Table des matières...................................................................................................................iii 
Liste des figures ....................................................................................................................... vi 
Liste des tableauxvii 
Annexe......vii 
Chapitre 1 :  Introduction générale..................................................................................... 1 
I -  Introduction.2 
II -  Contexte et problématique........................................................................................... 2 
III -  Organisation de la thèse............................................................................................... 4 
Chapitre 2 :  Etat de l’art sur le recyclage des produits manufacturés ........................... 7 
I -  Introduction ....................................................................................................................8 
II -  Cycle de vie du produit et éco-conception .................................................................. 8 
II.1 -  Cycle de vie du produit : écologie Industrielle et analyse du cycle de vie ......... 8 
II.1.1 -  L’écologie Industrielle.................................................................................. 9 
II.1.2 -  L’Analyse du Cycle de vie.......................................................................... 10 
II.2 -  Eco-conception................................................................................................... 14 
II.2.1 -  Généralités sur l’éco-conception................................................................. 14 
II.2.2 -  Conception pour le recyclage...................................................................... 16 
II.3 -  Stratégies de fin vie du produit 18 
III -  Recyclage et contraintes de recyclabilté des produits manufacturés........................ 20 
III.1 -  Le recyclage des produits manufacturés ............................................................ 20 
III.1.1 -  Définition .................................................................................................... 21 
III.1.2 -  La filière recyclage ..................................................................................... 22 
III.1.3 -  L’activité et le processus du recyclage ....................................................... 24 
III.1.4 -  Du produit manufacturé au produit recyclé .............................................. 26 
III.2 -  Contraintes de recyclabilité du produit .............................................................. 30 
III.2.1 -  Perceptions de la recyclabilité des produits ................................................ 31 
III.2.2 -  Evaluation de la recyclabilité des produit................................................... 34 
IV -  Conclusion................................................................................................................. 35 
Chapitre 3 :  Gestion de l’information pour la valorisation des produits en fin de vie 36 
I -  Introduction .................................................................................................................. 37 
II -  Données-Informations-Connaissances ...................................................................... 37 
III -  Information produit durant son cycle de vie.............................................................. 38 
iii
    III.1 -  Information interne du produit ........................................................................... 39 
III.1.1 -  Information à la conception ........................................................................ 39 
III.1.2 -  Information sur la Fiabilité ......................................................................... 40 
III.1.3 -  Information sur le désassemblage............................................................... 40 
III.1.4 -  Information à la Production 41 
III.1.5 -  Information sur la localisation .................................................................... 42 
III.1.6 -  Information sur le cycle de vie 42 
III.2 -  Information Externe du produit.......................................................................... 43 
III.2.1 -  Information sur la législation...................................................................... 43 
III.2.2 -  Information sur le Marché 44 
III.2.3 -  Information sur le processus ....................................................................... 44 
III.2.4 -  Information sur les politiques d’entreprise ................................................. 44 
IV -  Stratégies de Valorisation compte tenu des informations sur le produit .................. 45 
IV.1 -  Les options de valorisation................................................................................. 45 
IV.2 -  Position de l’information pour une meilleure option de valorisation du produit :
Théorie de la décision ...................................................................................................... 49 
IV.2.1 -  Définition .................................................................................................... 49 
IV.2.2 -  Lemme 1 : meilleur décision à prendre....................................................... 50 
IV.2.3 -  Lemme 2 : utilité maximale espérée ........................................................... 50 
V -  Les Systèmes d’aide à la décision en fin de vie du produit....................................... 50 
V.1 -  Systèmes de partage de données en Conception/désassemblage ....................... 51 
V.2 -  Systèmes d’information de suivi du cycle de vie du produit ............................. 52 
VI -  Synthèses et limites .................................................................................................. 53 
Chapitre 4 :  Modèle organisationnel pour la collaboration dans le processus du
recyclage des produits manufacturés ................................................................................... 55 
I -  Introduction .................................................................................................................. 56 
II -  Modélisation du produit pour le recyclage ................................................................ 56 
II.1 -  Représentation structurelle du produit ............................................................... 56 
II.2 -  La Modélisation UML du produit ...................................................................... 59 
II.3 -  Matrice Sémantique............................................................................................ 62 
III -  Modélisation Produit-Processus-Organisation orienté recyclage.............................. 64 
III.1 -  Modèle dynamique du processus de recyclage .................................................. 64 
III.2 -  Modèle Produit-Processus-Organisation (PPO) pour le recyclage .................... 66 
III.2.1 -  Outil pour la conception collaborative orienté recyclage ........................... 66 
III.2.2 -  Modèle pour le travail collaboratif autour du produit................................ 67 
III.2.3 - ............. 69 
IV -  Conclusion................................................................................................................. 73 
Chapitre 5 :  Plate forme collaborative pour le recycle des produits manufacturés .... 74 
iv
    I -  Introduction .................................................................................................................. 75 
II -  Le langage de modélisation unifié UML................................................................... 75 
III -  Modèle pour la structure collaborative...................................................................... 77 
III.1 -  Le processus global et Option sur le produit...................................................... 78 
III.2 -  Fonctionnement des phases................................................................................ 80 
III.2.1 -  Option de réparation ................................................................................... 80 
III.2.2 -  Option de recyclage : cas du démontage..................................................... 83 
IV -  Diagramme et caractéristiques des classes du processus général.............................. 85 
IV.1 -  Le diagramme de classe support du système d’information 85 
IV.2 -  . Caractéristiques des classes du modèle............................................................ 88 
IV.2.1 -  Classe Produit ............................................................................................ 88 
IV.2.2 -  Classe composant........................................................................................ 89 
IV.2.3 -  Classe Projet................................................................................................ 90 
V -  Architecture de plateforme proposée......................................................................... 91 
VI -  Conclusion................................................................................................................. 93 
Chapitre 6 :  Implémentation et exemple d’application dans le secteur automobile... 95 
I.  Implémentation............................................................................................................. 96 
I.1 -  Choix de l’architecture....................................................................................... 96 
I.2 -  Réalisation technique ......................................................................................... 98 
I.3 -  Quelques diagrammes de séquence pour l’utilisation du système ................... 100 
I.4 -  Quelques prototypes 102 
II -  Exemple d’application dans le secteur de l’automobile ......................................... 106 
II.1 -  Problématique de l’industrie automobile ......................................................... 106 
II.2 -  Cas particulier des batteries.............................................................................. 108 
II.2.1 -  Problème ................................................................................................... 109 
II.2.2 -  Les différentes étapes du processus de recyclage de la batterie ............... 109 
II.  Conclusion.................................................................................................................. 113 
Conclusion générale et perspectives ................................................................................... 114 
BIBLIOGRAPHIE ................................................................................................................. 117 
Annexe ................................................................................................................................... 126 
 
 
 
 
v
    LISTE DES FIGURES 
Figure 1-1 : Vues croisées entre le concepteur et le recycleur.............................................. 3 
Figure 1-2 : Modèle de partage de connaissances pour la conception durable, l’éco‐
conception et le recyclage optimal. ......................................................................................... 5 
Figure 2-1 : Cycle de vie des matières ..................................................................................... 10 
Figure 2-2 : Représentation générique de la vie du produit................................................ 11 
Figure 2-3: Ingénierie du cycle de vie du produit................................................................. 12 
Figure 2-4 : stratégies de fin de vie du produit [Rose, 2000] (Schéma que j’ai traduis en 
Français).................................................................................................................................. 20 
Figure 2‐5 : Les trois types de recyclage............................................................................... 22 
Figure 2‐6 : Différents niveaux de la filière  recyclage ........................................................ 24 
Figure 2‐7 : Processus du recyclage...................................................................................... 25 
Figure 2-8 : Vue macroscopique du produit décomposé ..................................................... 27 
Figure 2-9 : Du produit manufacturé au produit recyclé 28 
Figure 2-10 : Les perceptions de la recyclabilité de produit pour quelques acteurs 
concernés et pour plusieurs horizons temporels. ............................................................... 33 
Figure 3‐1 : Informations sur le produit durant son cycle de vie....................................... 39 
Figure 3‐2 : Courbe représentant le comportement des composants du produit 
mécatronique durant son cycle de vie .................................................................................. 43 
Figure 3‐3 : Option de valorisation du produit arrivé en fin de vie.................................... 45 
Figure 3‐4 : Perte d’information sur le produit durant son cycle de vie............................ 47 
Figure 3‐5 : cycle de vie du produit et problème de structuration des données .............. 48 
Figure 4‐1 : Vue macroscopique du produit décomposé .................................................... 57 
Figure 4‐2 : Cycle de vie des matières et du produit [Gaye and al., 2009]......................... 58 
Figure 4‐3 : Modélisation UML du Produit: Diagramme de  Classe Produit...................... 60 
Figure 4‐4 : Modélisation Structurelle des liaisons entre composants.............................. 61 
Figure 4‐5 : Activités physiques du processus de recyclage [Gaye and al., 2009] ............ 65 
Figure 4‐6 : Diagramme de classe du modèle produit du PPO classique [Sandeghi, 2008].
.................................................................................................................................................. 70 
Figure 4‐7 :  Modèle PPO pour le recyclage.......................................................................... 72 
Figure 5‐1 : Partage de connaissances  autour du modèle 2 l’option 1.............................. 77 
Figure 5‐2 : Les étapes de décomposition du produit depuis sa fin de vie........................ 78 
Figure 5‐3 : Option de valorisation du produit .................................................................... 79 
Figure 5‐4 : Diagramme de cas d’utilisation des acteurs du service Réparation .............. 81 
Figure 5‐5 : Diagramme d’activité des acteurs du service Réparation .............................. 82 
Figure 5‐6 :tion des acteurs du service Démontage.............. 84 
Figure 5‐7 :ité  du service Démontage............................. 85 
Figure 5‐8 : Diagramme de classes_ support du système d’information ........................... 87 
Figure 5‐9 : Plateforme d’intégration des Base de données pour le recyclage ................. 92 
Figure 6-1 : Architecture distribuée du Système du recyclage ................................................ 97 
Figure 6-2 : Architecture Informatique du système ................................................................. 99 
Figure 6-3 : Instanciation du diagramme d’activité décrivant le processus de recyclage des
batteries automobile ............................................................................................................... 110 
Figure 6-4 : Point de vue métier : le cas de la batterie automobile ........................................ 111 
Figure 6-5: Instanciation en du diagramme de classes produit ............................................ 112 

vi
     
 
LISTE DES TABLEAUX 
Tableau 2‐1 : Stratégies de fin vie du produit ...................................................................... 19 
Tableau 2‐2 : Phases de valorisation du produit ................................................................. 29 
Tableau 4-1 : Matrice Sémantique d’un produit ................................................................... 63 
Tableau 4-2 : Echelle de temps de démontage/montage selon liaison............................... 63 
Tableau 6-1 : Taux de recyclage ........................................................................................... 107 
Tableau 6-2 : Taux de séparabilité des matériaux.................................................................. 108 

 
ANNEXE  

Annexe 1: Diagramme des classes......................................................................................... 127 
Annexe 2:Dictionnaire Des Termes ....................................................................................... 128 
Annexe 3:Diagrammes Etat transition de l’application ......................................................... 131 
Annexe 4:Requêtes de la Création de la Base de Données ................................................... 147 
Annexe 5:Connexion BD ....................................................................................................... 149 
Annexe 6:Code implementation Java..................................................................................... 151 

vii
    Introduction générale 
CHAPITRE 1 : INTRODUCTION GENERALE
1
    Introduction générale 
I ­  Introduction 
La  politique  des  déchets  est  un  défi  à  relever   par  les  industries.  L’alternative  de  la 
valorisation des produits en fin de vie  et une chance à saisir par tous. Ces industriels tirent 
un  avantage  concurrentiel  notable  à  réduire  les  temps  de  récupération,  en  quantité 
maximale, des éléments sur le produit,  tout en respectant les normes écologiques. Ce travail 
de thèse s’est donné pour objectif d’analyser les conditions de valorisation de ces produits 
arrivé en fin de vie afin de proposer une solution de récupération optimale des éléments du 
produit en fin de vie (PEFV). 
II ­  Contexte et problématique  
La flambée du prix des matières premières, notamment  en Europe et aux Etats‐Unis, et 
l’engagement citoyen des  consommateurs   devenus  plus  sensibilisés au  développement 
durable expliquent l’intérêt suscité par l’industrie du  « recyclage ». Il consiste à produire de 
la matière première à partir de déchets pour les réintroduire dans le cycle industriel en 
général.  Le  recyclage  est  devenu  une  nécessité  absolue  pour  la  croissance  industrielle. 
L’industrie du recyclage est non seulement économiquement viable mais rentable grâce à 
des technologies améliorées. Nous ne pourrions plus imprimer un journal, construire une 
voiture ni emballer un produit dans un carton sans matériaux recyclés. D'autant que le 
cuivre et le zinc risquent d'être complètement épuisés dans quelques décennies. Et pour 
tous les objets qui sont produits en grande quantité, aussi complexes soient‐ils, il devient 
impératif pour les fabricants et les filières de matériaux d’assurer la valorisation ainsi que le 
recyclage dans des conditions acceptables et avec un taux de récupération suffisamment 
élevé qui peut être imposé par des directives ou des décrets. 
Cependant, le recyclage s’avère être une activité complexe avec des processus très longs, et 
parfois mal connus, à mettre au point [Gaye and al., 2009].  Il fait appel à des technologies 
issues de domaines d’application différents, tels que les technologies de construction des 
pièces et matériaux, de même que d’autres experts du monde industriel, des entreprises de 
gestions  de  déchets,  des  spécialistes  de  l’environnement,  des  experts  en 
démontage/désassemblage, en broyage, en tri, etc.   
Par conséquent, plusieurs acteurs interviennent pour sa bonne marche. Alors que ce secteur 
naissant est caractérisé par une absence de structuration des données, de l’information et 
des connaissances d’une part, et par une carence d’outils de gestion et de partage de ces 
2
    

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