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École de technologie supérieure
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Responsable(s) de cours :
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Antoine Tahan
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PLAN DE COURS
Été 2019
MEC702 : Techniques de maintenance prédictive et fiabilité (3 crédits)
Préalables
Programme(s) : 7684 | | | | | | | | | Profils(s) : Tous profils | | | | | | | | | | | MAT350 ET MEC525 | | | | | | | | | | |
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Unités d'agrément
Total d'unités d'agrément : 58,8
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Qualités de l'ingénieur
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Qualité visée dans ce cours |
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Qualité visée dans un autre cours |
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Indicateur enseigné |
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Indicateur évalué |
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Indicateur enseigné et évalué |
Descriptif du cours
Acquérir les éléments de base pour l’organisation et le contrôle de la maintenance en industrie.
S’initier aux techniques de mesure et de diagnostic des défauts de machines.
À la fin du cours, l’étudiant sera en mesure :
• de modéliser et d’identifier les paramètres de fiabilité et de disponibilité d’un
composants et/ou d’un système;
• de coordonner une analyse de modes de défaillance des opérations de maintenance afin
d’y identifier le risque associé;
• de discriminer les différents types de maintenance (curative, préventive systématique et prédictive) et sélectionner les techniques associées à une maintenance conditionnelle (thermique, vibratoire, analyse d’huiles, etc.);
• de concevoir le protocole expérimental pour une analyse vibratoire (capteur, montage,
échantillonnage, etc.) et de concevoir des gabarits de suivi et de sévérité du niveau
vibratoire acceptable;
• de diagnostiquer les principaux défauts des machines tournantes (mécaniques et
électriques).
Fiabilité des équipements : concepts de fiabilité et de disponibilité, périodes de vie, courbe en
baignoire, taux de défaillance. Distributions de probabilité utilisées en fiabilité : loi binomiale,
loi normale, loi exponentielle, loi de Weibull. Estimation des durées de vie, des taux de défaillance et estimation des périodes de maintenance. Essais de fiabilité : données, méthodes
d'échantillonnage et déverminage (ESS). Analyse des modes de défaillance (AMDEC).
Analyse des redondances, système série, parallèle, combiné. Objectif et rôle de la maintenance
: maintenance corrective, maintenance préventive, maintenance conditionnelle. Organisation
d'un programme de maintenance conditionnelle. Techniques de surveillance (analyse d'huile,
température, infrarouge, vibrations). Maintenance conditionnelle par surveillance des
vibrations : courbes de tendance, analyse spectrale, établissement des niveaux d'alarme.
Techniques de mesure vibratoire : fonctionnement des capteurs, choix de capteurs et de chaîne
de mesure, acquisition de données, analyse du signal périodique, transitoire, aléatoire.
Diagnostic des défauts de machines : déséquilibre, lignage, roulements, paliers lisses, serrage,
courroies, problèmes aérodynamiques, engrenages, moteurs. Intégrité structurale des machines
par analyse modale.
Séances de laboratoire portant sur l’AMDEC, l’équilibrage des rotors et le diagnostic des
défauts de machines.
Objectifs du cours
Objectifs spécifiques du cours
- Familiariser les étudiant(e)s avec les principes de base et les techniques d'analyse de fiabilité, de maintenabilité et de disponibilité des machines et des composantes;
- Permettre aux étudiant(e)s d'acquérir des éléments essentiels pour l'organisation et le contrôle de la maintenance prédictive en industrie;
- Donner aux étudiant(e)s les outils nécessaires pour identifier et diagnostiquer un problème de défaillance d’une machine;
- Apporter aux étudiant(e)s une connaissance des équipements de mesure utilisés dans un programme de maintenance prédictive.
À la fin du cours, les étudiant(e)s devront être en mesure de :
- Connaître les méthodes de maintenance;
- Connaître les différentes phases de durée de vie d'un produit, équipement ou service et connaître les différentes techniques pour l’analyse et la quantification de la fiabilité;
- Estimer la durée de vie utile d'un produit selon des critères statistiques;
- Établir des planifications d’entretien de machines par les techniques de surveillance des machines;
- Effectuer un diagnostic préliminaire des défauts de machines;
- Utiliser adéquatement les techniques de mesure dans un programme de maintenance prédictive (maintenance basée sur la fiabilité).
Stratégies pédagogiques
Stratégies pédagogiques utilisées
- 3 h de cours magistral par semaine. De nombreux exemples industriels et simulations seront faits en classe pour permettre aux étudiant(e)s de bien assimiler la théorie et les techniques présentées en cours;
- 2 h de travaux pratiques par semaine permettant aux étudiant(e)s d'assimiler les notions théoriques;
- 1 projet en équipe permettant aux étudiant(e)s de mettre en œuvre la méthodologie AMDEC;
- 1 devoir sur l’estimation de la fiabilité résiduelle d’un équipement industriel;
- 3 laboratoires en équipe sur la simulation de la fiabilité des systèmes complexes, l'équilibrage des rotors et le diagnostic des défauts de machines par mesures vibratoires;
- 1 à 2 conférenciers du secteur industriel (Optionnel).
Utilisation d’appareils électroniques
Sans objet
Horaire
Groupe | Jour | Heure | Activité |
01 | Lundi | 18:00 - 20:00 | Travaux pratiques et laboratoire |
| Mercredi | 18:00 - 21:30 | Activité de cours |
Coordonnées de l’enseignant
Cours
Cours
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Programme et contenus du cours
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Heures
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1
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Concepts de fiabilité des équipements : définitions, les besoins en maintenance des concepteurs et des utilisateurs, classification des défaillances, traitement d'une défaillance progressive, les remèdes. Concepts de fiabilité, période de vie, courbe en baignoire, taux de défaillance.
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3
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2
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Estimation de fiabilité des équipements par la loi exponentielle, types de données, estimation du taux de défaillance et de la durée de vie des équipements. Validité de la loi, Intervalles de confiance dans l’estimation. Méthode graphique.
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3
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3
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Estimation de fiabilité des équipements par la loi de Weibull : méthode graphique, loi Gamma, distribution binomiale, loi normale, loi log-normale et estimation des périodes de maintenance.
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3
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4
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Amélioration de la fiabilité et de la disponibilité par redondances. Systèmes série, parallèle, combiné, en attente. Redondances majoritaires. Systèmes complexes.
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3
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5
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L'analyse des modes de défaillance et de leur criticité (AMDEC) : méthodologie, initialisation, analyse fonctionnelle, analyse qualitative, analyse quantitative, actions correctives, évaluation.
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3
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6
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Les politiques de maintenance correctives (palliatives, curatrices, proactives). L’analyse des coûts de maintenance (remplacement des équipements).
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3
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7
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Les techniques de surveillance (systématique, conditionnelle, prévisionnelle). Courbes de tendance. Organisation d’un programme de maintenance conditionnelle.
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3
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8
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La maintenance conditionnelle par surveillance des vibrations. Niveau global. Analyse spectrale. Types de descripteurs.
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3
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9
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Balourd et théorie du déséquilibre. L’analyse de la phase. Intégrité structurale et résonances. Analyse modale.
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3
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10
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Traitement du signal. Acquisition de données. Décomposition de Fourier. Transformée de Fourier, digitalisation, FFT, fenêtrage. Signaux aléatoires, aléatoires, impulsifs. Fonctionnement et choix d’un capteur. Chaîne de mesure.
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3
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11
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Diagnostic de l'état de fonctionnement d'une machine. Niveaux d'alarme. Reconnaissance des pannes, établissement des alarmes.
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3
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12
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Diagnostic des défauts de machines. Lignage, roulements. Paliers, desserrage, poulies, engrenages, moteurs.
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3
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13
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Les autres éléments à suivre dans le cadre d’un programme de surveillance d’un parc de machines (Thermographie, Analyse d’huile, Ultrasons, tests électriques d’un moteur).
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3
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Total
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39
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Laboratoires et travaux pratiques
Activité
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Description
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Dates de remise
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Devoir
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Identification des paramètres de fiabilité d’un équipement industriel (individuel).
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Voir calendrier
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Labo 1
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Simulation du comportement en fiabilité des systèmes complexes – DFR.
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Voir calendrier
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Labo 2
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Équilibrage d'un rotor.
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Voir calendrier
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Labo 3
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Diagnostic des défauts de machines par mesures vibratoires.
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Lors du laboratoire
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Deux à trois personnes par équipe pour les laboratoires et le projet.
Utilisation d'outils d'ingénierie
Sera discuté en classe, si applicable.
Évaluation
Activité
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Description
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%
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Date
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Rapport/Devoir
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Rapport de laboratoire (3) et un (1) devoir individuel
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20
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Voir calendrier
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Projet
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Projet + Présentation *
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10
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Voir calendrier
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Intra
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Matières des cours 1 à 6
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35
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Voir calendrier
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Final
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Portant sur toute la matière du cours
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35
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**
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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
* Une pénalité de 10 % sera appliquée par jour de retard pour les laboratoires et le projet.
** Voir avec le professeur ou selon le calendrier.
Clause particulière.
Une note de 50 % ou plus dans la somme des deux examens est nécessaire pour passer le cours (50 % de 70 % alloué aux examens).
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).
Documentation obligatoire
- Thomas M., 2003, Fiabilité, maintenance prédictive et vibration des machines, ÉTS. Référence.
Ouvrages de références
- Richet D. et al, Maintenance basée sur la fiabilité, Sciences de l’ingénieur Masson 1996, 166 p.
- Riout J, CETIM, Le guide de l'AMDEC MACHINE, TS156R56.
- Riout J, l'AMDEC pour la conception et la maintenance des machines, CETIM information, no. 120, 1991.
- Riout J, la pratique de l'AMDEC en maintenance, maintenance et entreprise, no. 448, fév. 1992.
- Sherer M., Concevoir avec fiabilité grâce à l'AMDEC, no. 82, octobre 1992.
- Riout J, les progiciels d'aide à l'AMDEC, CETIM information, no. 134, juin 1993.
- Cloarec J.M., Analyse fonctionnelle ou la préparation de l'AMDEC, Maintenance et entreprise, no 466, novembre 1993.
- Failure Mode and Effect Analysis, Automotive Industry Action Group, Southfield, Mich.: AIAG.
- Failure Mode and Effect Analysis, FMEA from Theory to Execution, D.H. Stamatis, ASQC Quality Press.
- Statistical models in engineering, G.J. Hahn, S. S. Shapiro, New York: John Wiley and Sons, 1967.
- MIL-STD-2070 (AS) Procedures for performing a failure modes, effects and criticality analysis for aeronautical equipment. Washington D.C.: Department of Defense.
- Bently, D., Hatch, C., Grissom B., Fundamentals of Rotating Machinery Diagnostics, ISBN 0-9714081-0-6, Bently Pressurized Bearing Press.
- Boulenger A., Pachaud C., Analyse Vibratoire en Maintenance, Surveillance et diagnostic des machines, 3e édition, Dunod 2007. ISBN 978-2-10-049999-1
- Smith D., Fiabilité, Maintenance et Risque, Dunod 2006. ISBN 2 10 049780 4
- Francastel J.-C., Ingénierie De La Maintenance, De la conception à l’exploitation d’un bien, Dunod 2003. ISBN 2 10 005732
- Taylor James I., The Gear Analysis Handbook, A practical guide for solving vibration problems in gear, VCI 2000. ISBN 0-9640517-1-0
- Taylor James I., The Bearing Analysis Handbook, A practical guide for solving vibration problems in bearings, VCI 2004. ISBN 0-9640517-3-7
Adresse internet du site de cours et autres liens utiles
Sans objet
Autres informations
Projet : Implantation d’une technique AMDEC
- Étudier la méthode AMDEC (Analyse des modes de défaillance, de leurs effets et leurs criticités), dans le but d'identifier les sources et de réduire les risques de défaillance;
- Effectuer une petite recherche bibliographique. En fonction de vos références, faire une synthèse de vos lectures;
- Déterminer un équipement sur lequel vous pouvez appliquer la méthode et décomposer toute votre démarche pour implanter l’AMDEC. Appliquer la méthode (fichier Excel) et faire une synthèse de vos résultats en proposant des recommandations d’amélioration et rédiger un rapport technique;
- Présentation orale / Rapport technique très concis : Introduction, objectif, description du produit (équipement, procédé, etc.), méthodologie utilisée, résultats, synthèse, recommandations et conclusion.
CALENDRIER UNIVERSITAIRE
SESSION ÉTÉ 2019
Cours : Mercredi 18h00 – 21h30, local : A-4404
TP/Labo : Lundi 18h00 – 20h00, locaux : A-4524/A-1222
Semaine
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Lundi
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Mardi
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Mercredi
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Jeudi
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Vendredi
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1.
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29 avril
Début des cours
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30 avril
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1er mai
Cours #1
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2 mai
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3 mai
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2.
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6 mai
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7 mai
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8 mai
Cours #2
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9 mai
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10 mai
|
|
3.
|
13 mai
TP 1
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14 mai
|
15 mai
Cours #3-DEV 1
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16 mai
|
17 mai
|
|
4.
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20 mai
Congé férié Journée nat. des patriotes
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21 mai
Horaire du lundi
TP 2
|
22 mai
Cours #4
|
23 mai
|
24 mai
|
|
5.
|
27 mai
TP 3-LAB 1
Remise DEV1
|
28 mai
|
29 mai
Cours #5
PROJET
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30 mai
|
31 mai
|
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6.
|
3 juin
TP 4
|
4 juin
|
5 juin
Cours #6
Remise lab 1
|
6 juin
|
7 juin
|
|
7.
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10 juin
TP 5- INTRA
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11 juin
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12 juin
Cours #7
|
13 juin
|
14 juin
|
|
8.
|
17 juin
TP 6
|
18 juin
|
19 juin
Cours #8
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20 juin
|
21 juin
|
|
9.
|
24 juin
Congé férié Fête nat. du Québec
|
25 juin
|
26 juin
Horaire du lundi
TP 8- LAB 2
|
27 juin
|
28 juin
|
|
10.
|
1er juillet
Congé férié Fête du Canada
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2 juillet
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3 juillet
Cours #9
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4 juillet
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5 juillet
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11.
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8 juillet
TP 9
|
9 juillet
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10 juillet
Cours #10
Remise lab 2
|
11 juillet
|
12 juillet
|
|
12.
|
15 juillet
TP 10
ORAL-PROJET
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16 juillet
|
17 juillet
Cours #11
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18 juillet
|
19 juillet
|
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13.
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22 juillet
TP 11 – LAB 3
|
23 juillet
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24 juillet
Cours #12
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25 juillet
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26 juillet
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14.
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29 juillet
TP 12
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30 juillet
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31 juillet
Cours #13
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Période d’examens : 1er au 10 août 2019
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Période de modifications d’inscription sans mention d’échec et avec remboursement (pour tous les étudiants) : du 29 avril au 10 mai 2019.
Période d’abandon des cours sans mention d’échec ni remboursement pour les cours de l’été 2019 : du 21 mai au 3 juillet 2019.
Période d’entrevue de stage, sans examen pour les cours de jour : du 3 au 14 juin 2019.
Fin de la session d’été : 10 août 2019.
Date limite pour déposer une demande de révision de note de la session d’été : 9 septembre 2019.