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École de technologie supérieure

Responsable(s) de cours : Michel Rioux


PLAN DE COURS

Hiver 2020
GOL675 : Planification et optimisation d'expériences (3 crédits)



Préalables
Programme(s) : 7495
             
  Profils(s) : Tous profils  
             
    MAT350    
             
Unités d'agrément
Total d'unités d'agrément : 58,8 50,0 % 50,0 %




Qualités de l'ingénieur

Qn
Qualité visée dans ce cours  
Qn
  Qualité visée dans un autre cours  
  Indicateur enseigné
  Indicateur évalué
  Indicateur enseigné et évalué



Descriptif du cours
S’initier à la planification et à l’analyse expérimentale. Se familiariser avec les techniques statistiques d’analyse de données et l’interprétation des résultats expérimentaux.

Introduction aux concepts fondamentaux de l’approche statistique à l’analyse expérimentale. Analyse de variance. Analyse de covariance. Régression simple et multiple. Tests de normalité et estimation. Plans d’expériences factorielles et fractionnaires. Introduction aux méthodes Taguchi. Modélisation et optimisation des essais. Mise en œuvre des plans d’expériences. Application aux organismes de services. Travaux pratiques et utilisation des logiciels statistiques avancés permettant la planification et l’optimisation des essais, l’analyse et l’interprétation des résultats.

En séances de travaux pratiques, les concepts vus en classe sont repris plus en détail et sous forme appliquée.



Objectifs du cours

Au terme de ce cours, l’étudiant sera en mesure de :

  • Prendre conscience de l’importance du design d’expériences en GOL (démarche Six Sigma, tests d’amélioration, R & D, etc.);
  • Définir une problématique expérimentale;
  • Établir une stratégie expérimentale;
  • Planifier ses expériences (dont le choix des plans) et les exécuter rigoureusement;
  • Analyser les données (aussi à l’aide d’outils spécialisés);
  • Modéliser le phénomène étudié;
  • Déterminer les réglages optimaux;
  • Valider les prévisions;
  • Vulgariser et transmettre ses résultats.



Stratégies pédagogiques

39           heures de cours magistraux

             24           heures de travaux pratiques

               9           heures de travail personnel par semaine

 

Trois (3) heures de cours théoriques enrichis de démonstrations et deux (2) heures de travaux pratiques par semaine.  Application informatique sur différents systèmes.

 




Utilisation d’appareils électroniques

Aucun moyen de télécommunication lors des examens.

Aucun enregistrement (photographie, film ou audio) n'est permis sans l'approbation du professeur.




Horaire
Groupe Jour Heure Activité
01 Mardi 13:30 - 17:00 Activité de cours
Jeudi 08:30 - 10:30 Travaux pratiques (Groupe A)
Jeudi 10:30 - 12:30 Travaux pratiques (Groupe B)



Coordonnées de l’enseignant
Groupe Nom Activité Courriel Local Disponibilité
01 François Blackburn-Grenon Activité de cours cc-Francois.Blackburn-Grenon@etsmtl.ca A-3736



Cours

Date

Contenus traités dans le cours

Heures

C01*

 

INTRODUCTION ET COMPARAISONS SIMPLES

  • Présentation du plan de cours
  • Introduction
  • Mise en contexte
  • Méthodes statistiques de base

Chapitres 1 et 2

3

C02

 

ANALYSE DE VARIANCE

  • Modèle d’ANAVAR (ANOVA)
  • Vérification des hypothèses
  • Méthodes non paramétriques

Chapitre 3

3

C03

 

PLANS FACTORIELS GÉNÉRAUX ET PLANS 2k

  • Avantage des plans factoriels
  • Ajustement de courbe, surface ou hyper-surface
  • Plans 22, 23 et 2k
  • Essais sans réplique
  • Points centraux
  • Codage des facteurs (-1, 0, +1)

Chapitres 5 et 6

3

C04

 

BLOCAGE ET CONFUSION AVEC LES PLANS 2k

  • Blocage
  • Intérêt de faire des blocs
  • Confusion des effets

Chapitre 7

3

C05

 

PLANS FACTORIELS FRACTIONNAIRES 2k-p

  • Fraction d’un plan
  • Génération d’un plan fractionnaire (générateur d’alias)
  • Analyse d’un plan fractionnaire (hypothèses d’analyse)
  • Résolution d’un plan

Chapitre 8

3

C06

 

RÉVISION

Cours  1 à 5

3

C07

 

Examen de mi-session (toute documentation permise)

Cours 1 à 6 inclusivement

3

C08

 

AJUSTEMENT DE MODÈLES DE RÉGRESSION

  • Estimation des paramètres en régression linéaire (moindres carrés)
  • Tests d’hypothèse des paramètres
  • Intervalles de confiance des paramètres et de la réponse moyenne
  • Prédictions
  • Diagnostic
  • Qualité de l’ajustement

Chapitre 10

3

C09

 

PLANS ET MÉTHODOLOGIE DE SURFACE DE RÉPONSE

  • Stratégie expérimentale évolutive
  • Méthode de la pente la plus ascendante (descendante)
  • Plans et modèles du second degré
  • Plans augmentés
  • Plans de mélange

Chapitre 11

3

C10

 

INGÉNIERIE ROBUSTE (MÉTHODE TAGUCHI)

  • Robustesse
  • Plans croisés
  • Arbitrage des réponses (moyenne et variance, ratio S/B)

Chapitre 12

3

C11

 

Autres considérations de design et d’analyse

  • Réponses non normales et transformations
  • Modèle linéaire généralisé
  • Analyse de covariance
  • Plans de mesures répétées

Chapitres 15

3

C12

 

RÉVISION

Cours 8 à 11

3

C13

 

PRÉSENTATIONS DES PROJETS

 

3

 

Total

39

           * En accord avec le calendrier de séances.




Laboratoires et travaux pratiques

Date

Description

Heures

TP01

INTRODUCTION ET COMPARAISONS SIMPLES

2

TP02

ANALYSE DE VARIANCE

2

TP03

PLANS FACTORIELS GÉNÉRAUX ET PLANS 2k

2

TP04

BLOCAGE ET CONFUSION AVEC LES PLANS 2k

2

TP05

PLANS FACTORIELS FRACTIONNAIRES 2k-p

2

TP06

Révision

2

TP07

Application de montages expérimentaux

2

TP08

AJUSTEMENT DE MODÈLES DE RÉGRESSION

2

TP09

PLANS ET MÉTHODOLOGIE DE SURFACE DE RÉPONSE

2

TP10

INGÉNIERIE ROBUSTE (MÉTHODE TAGUCHI)

2

TP11

AUTRES CONSIDÉRATIONS DE DESIGN ET D’ANALYSE

2

TP12

RÉVISION

2

 

Total

24




Utilisation d'outils d'ingénierie
  • Logiciel de simulation d’expériences (Simware Pro)
  • Logiciel de conception et d’analyse d’expérience (Statgraphics et Excel)

Divers petits montages expérimentaux (ex. : catapultes)




Évaluation

Activité

Description

%

Date de remise

Devoir 1

Première partie (10 %)

10

À l'intra

Intra

L’intra est d’une durée de trois (3) heures, avec documentation et calculatrice.

Il couvre la matière des cours 1 à 6 inclusivement.

30

18 février

Devoir 2

Deuxième partie (10 %)

10

Au final

Projet

Une (1) présentation (10 %) et un (1) rapport (10 %)

20

Au final

Final

Le final est d’une durée de trois (3) heures avec documentation et calculatrice.

Il porte sur la matière des cours 8 à 12 inclusivement.

30

Au final




Dates des examens intra
Groupe(s) Date
1 18 février 2020



Date de l'examen final
Votre examen final aura lieu pendant la période des examens finaux, veuillez consulter l'horaire à l'adresse suivante : http://etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Baccalaureat/Examens-finaux


Politique de retard des travaux
Tout travail (devoir pratique, rapport de laboratoire, rapport de projet, etc.) remis en retard sans motif valable, c’est-à-dire autre que ceux mentionnés dans le Règlement des études (1er cycle, article 7.2.7 b / cycles supérieurs, article 6.5.4 b) se verra attribuer la note zéro, à moins que d’autres dispositions ne soient communiquées par écrit par l’enseignant dans les consignes de chaque travail à remettre ou dans le plan de cours pour l’ensemble des travaux.

Dispositions additionnelles

                Aucun retard accepté sans motif valable (billet médical).




Absence à un examen
Dans les cinq (5) jours ouvrables suivants, la tenue de son examen, l’étudiant devra justifier son absence d’un examen durant le trimestre auprès de la coordonnatrice – Affaires départementales qui en référera au directeur du département ou du SEG. Pour un examen final, l’étudiant devra justifier son absence auprès du Bureau du registraire. Dans tous les cas, l’étudiant doit effectuer sa demande en complétant le formulaire prévu à cet effet qui se trouve dans son portail Mon ÉTS/Formulaires. Toute absence non justifiée par un motif majeur (maladie certifiée par un billet de médecin, décès d’un parent immédiat, Activité compétitive d’un étudiant appartenant à un club scientifique ou un club sportif d’élite de l’ÉTS ou au programme « Alliance sport étude » ou autre) à un examen entraînera l’attribution de la note zéro (0).



Plagiat et fraude
Les clauses du « Règlement sur les infractions de nature académique de l’ÉTS » s’appliquent dans ce cours ainsi que dans tous les cours du département. Les étudiants doivent consulter le Règlement sur les infractions de nature académique (https://www.etsmtl.ca/docs/ETS/Gouvernance/Secretariat-general/Cadre-reglementaire/Documents/Infractions-nature-academique ) pour identifier les actes considérés comme étant des infractions de nature académique ainsi que prendre connaissance des sanctions prévues à cet effet.  À l’ÉTS, le respect de la propriété intellectuelle est une valeur essentielle et les étudiants sont invités à consulter la page Citer, pas plagier ! (https://www.etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Baccalaureat/Citer-pas-plagier).



Documentation obligatoire

Design and Analysis of Experiments, 9th ed.

MONTGOMERY, D.C.

Wiley, 2017

ISBN : 978-1-119-11347-8




Ouvrages de références

Effective Experimentation for Scientists and Technologists

BODDY, R. et G. SMITH

Wiley, 2010

ISBN : 978-0-470-68460-3

 

Optimal Design of Experiments – A Case Study Approach

GOOS, P. et B. JONES

Wiley, 2011

ISBN : 978-0-470-74461-1

 

Modern Regression Methods

RYAN, T.P.

Wiley, 2e éd., 2009

ISBN-13 : 978-0-470-08186-0

 

Six Sigma for the New Millenium

PRIES, K.H.

ASQ Quality Press, 2009

ISBN-13 : 978-0-87389-749-5

 

The Certified Six Sigma Black Belt Handbook

KUBIAK, T.M. et D.W. BENBOW

ASQ Quality Press, 2009

ISBN-13 : 978-0-87389-732-7

 

Six Sigma Advanced Tools for Black Belts and Master Black Belts

TANG, L.C., T.N. GOH, H. S. YAM et T. YOAP

Wiley, 2006

ISBN-13 : 978-0-470-02583-2

 

Applied Linear Statistical Models

KUTNER, M.H., C. J. NACHTSHEIM, J. NETER et W. LI

McGraw-Hill/Irwin, 5e éd., août 2004

ISBN-13 : 978-0072386882

 

Experiments: Planning, Analysis, and Parameter Design Optimization

WU, C.F.J. et M. HAMADA

Wiley-Interscience, 2e éd., 2009

ISBN-13 : 978-0-471-69946-0

 

Handbook of Experimental Methods for Process Improvement

DRAIN, D.C.

Springer, 1ère éd., février 1997

ISBN-13 : 978-0412127014

Improving Almost Anything: Ideas and Essays

BOX, G.E.P.

Wiley-Interscience, Revised Edition, avril 2006

ISBN-13 : 978-0471727552

 

Industrial Experiments Without Statistical Pain

PUGH, G. A.

American Society for Quality, mai 1994

ISBN-13 : 978-0873892780

 

Optimum Experimental Designs

ATKINSON, A.C. et A.N. DONEV

Clarendon Press, août 1992

ISBN-13 : 978-0198522546

 

Practical Guide to Experimental Design

FRIGON, N.L. et D. MATHEWS

Wiley, nov. 1996

ISBN-13 : 978-0471139195

 

Practical Strategies for Experimenting

ROBINSON, G.K.

Wiley, 1ère éd., sept. 2000

ISBN-13 : 978-0471490555

 

Response Surface Methodology: Process and Product Optimization Using Designed

MONTGOMERY, D.C. et R.H. MYERS

Wiley-Interscience, 2e éd., janv. 2002

ISBN-13 : 978-0471412557

 

Robust Engineering: Learn How to Boost Quality While Reducing Costs and Time to Market

TAGUCHI, G. et S. CHOWDHURY

McGraw-Hill Professional, 1ère éd., oct. 1999

ISBN-13 : 978-0071347822

 

Six Sigma: Advanced Tools for Black Belts and Master Black Belts

TANG, L.C., T.N. GOH, H. S. YAM et T. YOAP

Wiley, 1ère éd., nov. 2006

ISBN-13 : 978-0470025833

 

Statistical Methods for Testing, Development, and Manufacturing

BREYFOGLE, F.W. III

Wiley-Interscience, mars 1992

ISBN-13 : 978-0471540359

 

Statistics for Experimenters: Design, Innovation, and Discovery

BOX, G.E.P., J. S. HUNTER et W.G. HUNTER

Wiley-Interscience, 2e éd., mai 2005

ISBN-13 : 978-0471718130




Adresse internet du site de cours et autres liens utiles

https://cours.etsmtl.ca/gol675/Cours/ch01_.pdf




Autres informations

COORDONNÉES DE L'ENSEIGNANT

Groupe 01:

François Blackburn-Grenon

cc-francois.blackburn-grenon@etsmtl.ca

Disponibilité sur rendez-vous