Vers une aviation circulaire : une approche QFD durable et floue pour une prise de décision collaborative dans le désassemblage et la remise à neuf

En raison des enjeux environnementaux, sociaux et économiques croissants, l’industrie aéronautique doit adopter des pratiques plus responsables en intégrant l’économie circulaire. Ce modèle économique et innovant vise à optimiser l’utilisation des ressources disponibles tout en réduisant la génération des déchets. Contrairement au modèle linéaire traditionnel, l’économie circulaire promeut la réutilisation, le recyclage, ou encore la remise à neuf des produits, des composants et des matériaux qui arrivent en fin de vie. La remise à neuf, communément appelée « remanufacturing » dans la littérature scientifique, restaure les produits en fin de vie à un état équivalent à celui d’origine. Cependant, il s’agit d’une pratique encore peu exploitée dans l’industrie aéronautique. Le développement du remanufacturing dans ce domaine présente un véritable défi, car il implique la combinaison de plusieurs activités dans un processus complexe impliquant de multiples parties prenantes. De plus, les avions actuels ne sont pas spécifiquement conçus et optimisés pour le remanufacturing, soulignant l’importance d’adopter une conception adéquate tout en incluant des pratiques durables. Pour tenter de répondre à cette lacune, ce mémoire est composé de deux articles principaux. Le premier article vise, dans un contexte d’économie circulaire, à développer une nouvelle approche QFD (Fuzzy Sustainable QFD) afin de prioriser les critères facilitant le désassemblage, qu’ils soient de nature technique, environnemental ou social. Dans cette approche, celle-ci intègre la fonction triangulaire de la logique floue afin de considérer les incertitudes inhérentes aux décisions des concepteurs. La première approche Fuzzy Sustainable QFD s’appuie également sur la catégorisation des parties prenantes pour une meilleure pondération des besoins. Enfin, une étude de cas portant sur un ordinateur portable illustre l’application de cette méthodologie. Ainsi, l’objectif de cet article est de développer un outil d’aide à la décision efficace pour optimiser la séparation des composants des produits en fin de vie tout en tenant compte des besoins des parties prenantes. Améliorer les opérations de désassemblage signifie également améliorer l’efficacité des opérations de remanufacturing. C’est la raison pour laquelle le deuxième article s’inscrit dans la continuité du premier en approfondissant son étude sur l’ensemble du processus de remanufacturing et la remanufacturabilité des avions. Un état de l’art du remanufacturing a permis de déterminer les écarts existants entre le secteur aéronautique et les autres secteurs industriels comme l’automobile, ou l’électronique. Un guide est proposé dans ce deuxième article pour aider les concepteurs à développer des avions spécialement conçus pour le remanufacturing. Cet article apporte également des modifications au Fuzzy Sustainable QFD développé dans le premier article. D’abord, le modèle est utilisé dans le cadre de remanufacturabilité des avions et intègre les critères spécifiques au remanufacturing. De plus, il permet une conception des avions plus fidèles à la réalité puisqu’il inclut la prise en compte des différentes expertises des parties prenantes. La fonction trapézoïdale, contrairement à la fonction triangulaire, permet une gestion plus efficace des incertitudes et une flexibilité accrue dans la prise de décision selon le degré de certitude des concepteurs et des parties prenantes. Cet article propose ainsi une amélioration par rapport au premier modèle Fuzzy Sustainable QFD puis illustre la méthodologie avec un exemple d’application pour améliorer la remanufacturabilité d’une aile d’un Airbus A350. Une approche qualitative vient compléter l’étude afin de valider la robustesse et la fiabilité du modèle final en comparant les rangs des différents critères à travers plusieurs méthodes de défuzzification. Les résultats de cette recherche comprennent la promotion d’un guide pour aider les concepteurs à optimiser le processus de remanufacturing des avions, et la combinaison d’une nouvelle méthodologie avec l’intégration des critères de développement durable pour réduire l’empreinte environnementale et promouvoir l’aspect social. En somme, cette recherche propose des recommandations pour une industrie de l’aviation plus durable. Le remanufacturing demeurant une pratique encore peu développée dans l’industrie aéronautique, il existe d’une part un manque d’informations dans la littérature scientifique. D’autre part, le manque de données concrètes provenant du terrain, à la discrétion des industriels, a constitué un obstacle à la réalisation d’une étude de cas concrète et à l’obtention de résultats fiables. Enfin, le degré d’impact du modèle sur le remanufacturing, tant sur les aspects opérationnels, environnementaux que sociaux n’est pas encore mesuré. En revanche, une analyse de sensibilité réalisée dans le deuxième article, a confirmé la robustesse et la validité du modèle proposé, renforçant ainsi la confiance en l’outil Fuzzy Sustainable QFD développé dans cette recherche.

Abstract

The increasing urgency of environmental, social, and economic concerns necessitates a shift towards responsible industrial practices, particularly in the aviation sector. Growing global awareness, regulatory pressures, and consumer demand for sustainable solutions drive this need. The circular economy, a model that optimizes resource use and minimizes waste, offers a promising alternative to the traditional linear model. While this model promotes reuse, recycling, and remanufacturing, the latter remains underutilized in the aviation industry due to the complexity of the process and the lack of aircraft designs optimized for remanufacturing. This research addresses this gap through two articles. The first introduces new QFD approach (Fuzzy Sustainable QFD) to prioritize criteria facilitating disassembly, whether of a technical, environmental or social nature. This approach incorporates the triangular fuzzy numbers to take account of the uncertainties inherent in designers' decisions. The first Fuzzy Sustainable QFD approach also relies on the categorization of stakeholders for a better weighting of needs. Finally, a case study on laptops illustrates the application of this methodology. The aim of this article is to develop a practical and effective decision-support tool for optimizing the separation of components from end-of-life products, while taking into account the needs of stakeholders. Improving disassembly operations also means enhancing the efficiency of remanufacturing processes. This is why the second article builds upon the first by taking a closer look at the entire remanufacturing process and the remanufacturability of aircraft. A review of the state of the art in remanufacturing identifies the differences between the aeronautical sector and other industrial sectors, such as the automotive and electronics industries. This second article proposes a guide to assist designers in developing aircraft specifically designed for remanufacturing. The article also introduces modifications to the Fuzzy Sustainable QFD developed in the first article. Firstly, the model is applied within the framework of aircraft remanufacturability and incorporates criteria specific to remanufacturing. Additionally, it enables aircraft design to be more aligned with reality by considering the diverse expertise of stakeholders. The trapezoidal fuzzy numbers, in contrast to the triangular fuzzy numbers, allows for more effective management of uncertainties and greater flexibility in decision-making, depending on the degree of certainty of designers and stakeholders. This article proposes an improvement on the initial Fuzzy Sustainable QFD model and illustrates the methodology with an example application to improve the remanufacturability of an Airbus A350 wing. A qualitative approach complements the study, validating the robustness and reliability of the final model by comparing the ranks of the various criteria using several defuzzification methods. This research contributes to the advancement of sustainable practices in the aviation industry by providing a guideline for optimized aircraft remanufacturing and integrating a novel methodology with sustainability criteria. The proposed approach can effectively reduce the environmental footprint and promote social responsibility. As remanufacturing remains an underdeveloped practice in the aviation industry and is not systematically adopted by all companies in the sector, there is a notable lack of information in the scientific literature. Additionally, the scarcity of concrete data from the field has been an obstacle to conducting a comprehensive case study and obtaining reliable results. The degree of impact of the model on remanufacturing, in terms of operational, environmental, and social aspects, has yet to be measured. Despite this limitation, the model's robustness and validity have been confirmed through sensitivity analysis, reinforcing confidence in the developed decision-making tool.