Estou mudando totalmente esta questão, pois parte dela foi respondidaaqui com grande ajuda de Avnish! Tom me enviou na direção certa, então obrigado Tom!

Meu problema é que não sei como solicitar ao Thymeleaf para pré-selecionar elementos do objeto ao editá-lo.

Deixe-me te mostrar:

Esta solução funciona:

<select class="form-control" id="parts" name="parts" multiple="multiple">
    <option th:each="part : ${partsAtribute}"
            th:selected="${servisAttribute.parts.contains(part)}"
            th:value="${part.id}"
            th:text="${part.name}">Part name</option>
</select>

Eu tentei isso:

<select class="form-control" th:field="*{parts}" multiple="multiple">
    <option th:each="part : ${partsAtribute}"
            th:field="*{parts}"
            th:value="${part.id}"
            th:text="${part.name}">Part name</option>
</select>

não funcionou. Eu também tentei isso:

<select class="form-control" th:field="*{{parts}}" multiple="multiple">
    <option th:each="part : ${partsAtribute}"
            th:field="*{parts}"
            th:value="${part.id}"
            th:text="${part.name}">Part name</option>
</select>

também não funcionou. Eu tentei removerth:field="*{parts}" da tag de opção, mesmo resultado ..

Se eu mudarth:value para${part} funciona, mas não envia uma sequência de ids como [2,4,5,6, ...], masPart instâncias como [Part @ 43b45j, Part @ we43y7, ...] ...

ATUALIZAR: Acabei de perceber que isso funciona se apenas uma parte for selecionada:

<select class="form-control" th:field="*{parts}" multiple="multiple">
    <option th:each="part : ${partsAtribute}"
            th:field="*{parts}"
            th:value="${part.id}"
            th:text="${part.name}">Part name</option>
</select>

Se várias partes forem selecionadas, ele não funcionará ...