Developing hybrid intelligent methods to manage systemic risks in the integration of smart wearables in manufacturing

Résumé

L’intégration croissante des dispositifs portables intelligents, tels que les lunettes et les gants connectés, dans les systèmes de production modernes promet des avancées en matière de guidage des opérateurs, d’ergonomie et de suivi en temps réel. Toutefois, ces technologies introduisent également de nouveaux risques systémiques que les méthodes traditionnelles de gestion des risques peinent à anticiper et à évaluer. Des approches systémiques avancées, telles que STAMP–STPA et FRAM, rendent mieux compte de la complexité des systèmes sociotechniques, mais demeurent encore largement qualitatives. Cette thèse développe et valide trois méthodes hybrides combinant des modèles de risque systémique avec l’optimisation par essaims particulaires (PSO), afin de renforcer l’évaluation quantitative et les stratégies de mitigation. Premièrement, le cadre STPA–PSO étend l’Analyse des Processus Systémiques (STPA) en quantifiant les actions de contrôle et en appuyant des stratégies semi-automatisées de réduction des risques. Deuxièmement, le cadre FRAM–PSO intègre la Méthode de Résonance Fonctionnelle (FRAM) à PSO pour modéliser la variabilité des performances et, pour la première fois, inclure les dimensions de durabilité — économique, environnementale et sociale — dans la mitigation des risques systémiques. Troisièmement, le cadre BN–PSO utilise les réseaux bayésiens, optimisés par PSO, afin de représenter les dépendances probabilistes entre actions de contrôle, aléas et pertes, permettant ainsi une quantification systémique des risques fondée sur les parcours de risques ainsi qu’une analyse de sensibilité. Ces cadres méthodologiques ont été mis en oeuvre dans trois études de cas portant sur une ligne d’assemblage, un atelier, et un processus de désassemblage, avec un focus particulier sur l’introduction et l’intégration de dispositifs portables intelligents multiples. Les résultats mettent en évidence trois constats majeurs : (1) l’usage combiné des lunettes et des gants intelligents génère de nouveaux couplages et interdépendances qui reconfigurent le portrait des risques ; (2) les trois cadres hybrides présentent des forces complémentaires — STPA–PSO se prête aux phases de conception , FRAM–PSO à l’évaluation de la variabilité et de la durabilité aux phases d’opérations, et STPA-BN–PSO permet un suivi opérationnel des risques ; et (3) l’intégration des principes de durabilité permet non seulement une réduction mesurable des risques systémiques, mais aussi une mise en cohérence avec les objectifs industriels et sociétaux plus larges. En résumé, cette recherche fait progresser l’évaluation des risques en hybridant les modèles systémiques avec une optimisation méta-heuristique. Elle démontre que les approches qualitatives et quantitatives peuvent être judicieusement combinées. Ce travail enrichit les méthodes systémiques existantes par de nouveaux cadres hybrides, il illustre l’applicabilité au moyen d’études de cas impliquant plusieurs dispositifs portables, et offre aux décideurs des méthodes pratiques pour parvenir à une production plus sûre, plus durable et centrée sur l’humain. À travers cette contribution, la thèse s’inscrit pleinement dans les principes de l’Industrie 5.0, en soulignant la complémentarité entre l’humain et les technologies intelligentes dans la construction de systèmes sociotechniques résilients pour l’avenir.

Date	2 févr. 2026
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Sylvie Nadeau (Directeur(-trice))