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École de technologie supérieure

Responsable(s) de cours : Thien-My Dao


PLAN DE COURS

Été 2024
QUA165 : Plans d’expériences (DOE) et optimisation des procédés (3 crédits)





Préalables
Programme(s) : 4412
             
  Profils(s) : Tous profils  
             
    MAT321    
             
Unités d'agrément
Données non disponibles




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 pratique des plans d’expériences, se familiariser avec les techniques statistiques d'analyse de données et l'interprétation des résultats expérimentaux et d’optimisation des procédés.

Rappel sur les tests d’inférences statistiques. Introduction aux plans d’expériences, applications de l’analyse expérimentale, étapes à suivre pour la réalisation d’une expérience. Plans d’expériences à un seul facteur, rationnel de l’ANOVA, vérification de l’exactitude du modèle, plans en bloc complet, plans Carrés Latin et Gréco-Latin. Plans d’expériences factoriels à "n" facteurs, interprétation et sommaire de l’ANOVA. Autres considérations : analyse de covariance (ANCOVA), plans mixtes avec facteurs dont les niveaux sont aléatoires. Plans d’expériences factoriels complets (2f), effet d’un facteur et matrice des effets, modélisation linéaire et optimisation, coefficients de détermination. Autres considérations : plans en parcelles divisées (Split-Plot) pour des facteurs dont les niveaux sont difficiles à changer, plans Plackett-Burman pour une analyse sans interaction entre les facteurs. Plans d’expériences factoriels fractionnaires, résolution d’un plan d’expériences, plans quelconques en 8 et 16 essais, technique du plan opposé pour la séparation des effets. Méthodologie Taguchi, fonction perte de qualité, tables orthogonales et graphes linéaires, conception des paramètres, robustesse d’un procédé, facteurs de contrôle et de bruit, optimisation du rapport signal-bruit. Modélisation et optimisation. Modélisation polynomiale linéaire et interaction, tracé des isoréponses et de la surface de réponse, recherche de l’optimum par la méthode de la plus grande pente. Modélisation polynomiale quadratique, plans composites centrés, faces centrées et Box-Behnken. Modélisation (régression) non-linéaire, optimisation des paramètres du modèle, méthode et algorithme du simplex. Introduction aux plans de mélange. Mise en oeuvre des plans d’expériences.

Travaux pratiques sur ordinateur : utilisation d’un logiciel permettant la planification des essais, l'analyse et l'interprétation des résultats en classe et à la maison.



Objectifs du cours

L’objectif du cours vise à fournir à l’étudiant les connaissances nécessaires pour comprendre les principes de l’analyse expérimentale et appliquer des techniques structurées et efficaces pour résoudre des problèmes de qualité concrets de recherche et de réduction de la dispersion.

Le cours vise à initier les étudiants à la pratique des plans d’expériences, à se familiariser avec les techniques statistiques d'analyse de données et l'interprétation des résultats expérimentaux et d’optimisation des procédés.

L’étudiant sera en mesure de préparer et de planifier une étude expérimentale en milieu industriel, d’appliquer une expérimentation éclairée, d’identifier les facteurs influents de l’étude, de construire et de valider des modèles empiriques prédictifs, de rechercher une solution optimale fondée sur plusieurs critères et d’analyser les tolérances.

Il y aura un rappel sur les tests d’inférences statistiques de bases. Par la suite, il y aura une introduction aux plans d’expériences. Nous parlerons des plans d’expériences factorielles complet à un, deux et trois facteurs. L’interprétation des interactions et la vérification de l’exactitude du modèle feront partie aussi du cours.

Les plans d’expériences factoriels complets (2f) ainsi que les effets d’un facteur et matrice des effets, la modélisation linéaire et optimisation seront aussi abordés.

Pour terminer, les plans d’expériences factoriels fractionnaires (2f-p) seront discutés.

Le projet aidera l’étudiant à mettre en application l’analyse expérimentale, les étapes à suivre et les différents défis rencontrés pour la réalisation d’une expérience en industrie.




Stratégies pédagogiques
  • Cours magistraux :

Certains cours seront en présentiel (à déterminer au premier cours)
• Mardi 18h00
• Local : B-1402

Certains cours seront à distance (à déterminer au premier cours)
 

  • Travaux pratiques :

Les travaux pratique seront en présentiel à moins d’avis contraire
• Vendredi 18h00 (voir horaire plus bas)
• Local : A-1212

 




Utilisation d’appareils électroniques

N/A




Horaire
Groupe Jour Heure Activité
01 Mardi 18:00 - 21:30 Activité de cours
Vendredi 18:00 - 22:00 Travaux pratiques aux 2 semaines



Coordonnées de l’enseignant
Groupe Nom Activité Courriel Local Disponibilité
01 Daniel Proteau Activité de cours cc-daniel.proteau@etsmtl.ca
01 Daniel Proteau Travaux pratiques aux 2 semaines cc-daniel.proteau@etsmtl.ca



Cours

 

CALENDRIER DES COURS

 

Date

Cours / Examen

Sujet

Séance

Objectifs

7 mai

(mardi)

Cours magistral 1

  • Début de la 1ière partie de la matière
  • Introduction aux plans d’expérience
1
  • Présenter les objectifs du cours.
  • Présenter les objectifs du projet
  • Comprendre l’objectif des plans d’expérience

14 mai

(mardi)

Cours magistral 2

  • Plan d’expérience à un seul facteur

2

  • Identifier les niveaux optimaux pour un plan à un seul facteur

28 mai

(mardi)

Cours magistral 3

  • Plan d’expérience factoriel à n facteurs - partie 1

3

  • Déterminer les forces et faiblesses de l’ANOVA
  • Effectuer des tests de comparaison multiples

4 juin

(mardi)

Cours magistral 4

  • Plan d’expérience factoriel à n facteurs - partie 2

4

  • Interpréter et analyser une interaction
  • Déterminer les niveaux optimaux pour l’optimisation d’un processus

11 juin

(mardi)

Cours magistral 5

  • Remise de la définition du projet (5%)
  • Plan d’expérience factoriel à n facteurs - partie 3

5

  • Interpréter, analyser et calculer une ANOVA avec plusieurs facteurs et interactions
  • Déterminer les niveaux optimaux pour l’optimisation d’un processus

11 juin

(mardi)

Cours magistral 6

  • Plan d’expérience factoriel à n facteurs - partie 4
  • Révision Examen intra
  • Fin de 1ière  partie de la matière

6

  • Déterminer les niveaux optimaux pour l’optimisation d’un processus
  • Révision et exercices examen intra

25 juin

(mardi)

Examen

intra

  • Examen intra 3h (30%)

7

  • Examen intra (30%)
  • 1ière partie de la matière

2 juillet

(mardi)

Cours magistral 7

  • Correction de l’examen intra 

   __________________________________

  • Début de la 2ième partie de la matière
  • Analyse de Régression linéaire simple

8

  • Correction de l'examen intra.

 

 

  • Déterminer les forces et faiblesses d’un plan 2f.
  • Déterminer les niveaux optimaux pour l’optimisation d’un processus dans le cas d’un plan 2f

 

9 juillet

(mardi)

Cours magistral 8

  • Analyse complète d’un plan factoriel 2f
  • Plan d’expériences fractionnaire - partie 1

9

  • Interpréter, analyser et calculer une régression linéaire simple.
  • Comprendre pourquoi peut-on avoir besoin des plans fractionnaires.

16 juillet

(mardi)

Cours magistral 9

  • Plan d’expériences fractionnaire - partie 2
10
  • Comprendre les forces et les faiblesses des plans fractionnaires
  • Identifier les types de plans fractionnaires
  • Isoler une interaction

23 juillet

(mardi) 

Cours magistral 10

  • Plan d’expériences fractionnaire - partie 3
  • Révision Examen final
  • Fin  de la 2ième  partie de la matière

11

  • Faire des recommandations pertinentes pour trouver les niveaux optimisant le processus
  • Révision et exercices examen final

30 juillet

(mardi)

Cours 11

  • Préparation finale pour les projets

12

  • Préparation finale pour les projets

6 août

(mardi)

Cours 12

  • Présentation des projets (15%)

13

  • Présentation des projets (15%)
  • Remise du TP-5 (5%)

À venir

Examens finaux

Examen final
  • Examen final – 3 Heures (30%)

2ième partie de la matière seulement

14

  • Examen final – 3 Heures (25%)

2ième partie de la matière seulement




Laboratoires et travaux pratiques
  • Calendrier des travaux pratiques

 

Local : A-1212

TP

Date

Activités

 

1

 

17 mai

Introduction : Les tests d’hypothèses

(Test T, test χ2, test F et intervalle de confiance)

 

2

 

7 juin

ANOVA à 1 facteur et plus

Remise du TP-1 (4%)

 

3

 

21 juin

Analyse à 3 facteurs

Remise du TP-2 (4%)

 

4

 

12 juillet

Analyse complète d’un plan factoriel 2f

Remise du TP-3 (4%)

5

26 juillet

Analyse d’un plan d’expérience fractionnaire

Remise du TP-4 (4%)

- Les laboratoires doivent être remis au plus tard à 18 h le jour du prochain laboratoire

 

- Le laboratoire 5 (4%) doit être remis le jour de la présentation des projets soit mardi 6 août 2024 à 18 h

- Les laboratoires peuvent être remis par courriel à mon adresse courriel : cc-daniel.proteau@etsmtl.ca

 L’objet du courriel doit être : TP1 – John Tremblay – Mary Gagnon – Jack Bouchard

Nom du document attaché au courriel : TP1 – John Tremblay – Mary Gagnon – Jack Bouchard

 




Utilisation d'outils d'ingénierie

Sans objet




Évaluation

Activité

Date

%

Examen intra

25 juin 2024

30

Examen final

À confirmer horaire Examens finaux

30

Définition du projet

11 juin 2024

5

Présentation du projet

6 août 2024

15

 

Travaux pratiques

5 vendredis (voir horaire à la section 4) 18h00 à 22h00 - Local : A-1212

20

 

Les 2 examens seront en présentiel.

  • Réponses directement sur le questionnaire.
  • Crayon de plomb obligatoire.
  • Toute documentation est permise en autant qu’elle reste dans l’espace qui vous est alloué pour faire votre examen.
  • AUCUN échange de documents ne sera permis entre les étudiants durant les examens.
  • Les cellulaires doivent être complètement fermés durant les examens.
  • Le silence est obligatoire.
  • La réussite (50% et plus) d’au moins 1 examen est obligatoire pour avoir une cote supérieure à D

 

Projet

Activité

Date

%

Définition du projet

11 juin 2024

5

Présentation du projet

6 août 2024

15

  • La présence et la participation à la présentation du projet le 6 août sont obligatoires.
  • Les étudiants non présents à la présentation seront pénalisés de 15 points sur 15 points.
  • Les étudiants non présents à la présentation auront pour le projet une note maximale de 5 sur 20.
  • Les membres de l’équipe présents à la présentation ne seront pas pénalisés par l’absence de leur collègue
  • Le document de présentation de l’équipe doit être envoyé à mon courriel de l’ÉTS : 

                  cc-daniel.proteau@etsmtl.ca au plus tard le soir du 6 août 2024

 

     Distribution des cotes finales

Cote finale

Note finale

Examen

A+

>= 90%

 

A,…D+

>= 50% et < 90%

au moins 1 examen >= 50%

D

>= 50%

les 2 examens < 50%

E

< 50%

 

 




Dates des examens intra
Groupe(s) Date
1 25 juin 2024



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 7.2.5/ cycles supérieurs, article 6.5.2) se verra attribuer la note zéro, à moins que d’autres dispositions ne soient communiquées par écrit par l’enseignante ou l’enseignant dans les consignes de chaque travail à remettre ou dans le plan de cours pour l’ensemble des travaux.



Absence à un examen
Dans les cinq (5) jours ouvrables suivants, la tenue de son examen, l’étudiante ou l’étudiant devra justifier son absence d’un examen durant le trimestre auprès de la coordonnatrice ou du coordonnateur – Affaires académiques qui en référera à la personne assurant la direction du département. Pour un examen final, l’étudiante ou l’étudiant devra justifier son absence auprès du Bureau de la registraire. Dans tous les cas, l’étudiante ou l’étudiant doit effectuer sa demande en complétant le formulaire de demande d’examen de compensation 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’une étudiante ou 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).



Infractions de nature académique
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 étudiantes et les étudiants doivent consulter le Règlement sur les infractions de nature académique (www.etsmtl.ca/a-propos/gouvernance/secretariat-general/cadre-reglementaire/reglement-sur-les-infractions-de-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 tous les membres de la communauté étudiante sont invités à consulter la page Citer, pas plagier ! (www.etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Baccalaureat/Citer-pas-plagier).

Systèmes d’intelligence artificielle générative (SIAG)
L’utilisation des systèmes d’intelligence artificielle générative (SIAG) dans les activités d’évaluation constitue une infraction de nature académique au sens du Règlement sur les infractions de nature académique, sauf si elle est explicitement autorisée par l’enseignante ou l’enseignant du cours.



Documentation obligatoire
  • Méthodologie d’analyse expérimentale, DANIEL PROTEAU.
  • Disponible dans Moodle.



Ouvrages de références
  • Montgomery, D.C. (2012), « Design and Analysis of Experiments », 8th Edition, Wiley & Sons Inc.



Adresse internet du site de cours et autres liens utiles

N/A




Autres informations

PROJET DE SEMESTRE

 

Objectif 

Mise en application des principes théoriques et pratiques vues au cours de la session.  Les données doivent être recueillies d’après une situation réelle.

 

Méthodologie du projet 

  • Présentation en classe du projet par l’équipe le 6 août 2024
  •  Le titre, la définition du projet et la caractéristique étudiée doivent être remis par écrit sur une seule page le 11 juin 2024 avec la signature de tous les membres de l’équipe.
  •  Travail en équipe de 2 ou 3 personnes.
  •  La durée de présentation du projet sera d’environ 15 à 20 minutes par équipe dépendant le nombre d’équipe.
  •  Les équipes doivent être formées pendant les cours du 7 et 14 mai 2024.
  •  La confirmation des équipes par écrit est nécessaire pour le cours du 21 mai 2024.
  •  Aucune modification des équipes après le 21 mai 2024.
  •  Tous les membres de l’équipe recevront la même note.

 

Présentation

  • Le hasard déterminera l’ordre dans lequel les équipes présenteront 6 mai 2024

 

Contenu de la présentation

Les points suivants peuvent apparaître lors de la présentation et dans le projet écrit:

 

  •  Une brève description du département et/ou de l’étape du procédé étudié;
  •  La description, l’utilisation, l’exigence du procédé et de la caractéristique observée;
  •  Le type de plan d’expérience utilisé;
  •  Description des faiblesses et des forces du plan;
  •  Description de la collecte des données, des facteurs de contrôle, des facteurs incontrôlables;
  •  Description de la méthode de prise des mesures
  •  Analyse des hypothèses d’ANOVA;
  •  Test de Newman-Keuls;
  •  Table d’ANOVA;
  •  Analyse des facteurs significatifs;
  •  Recommandations pertinentes et réalistes.
  •  La présence et la participation à la présentation du projet le 6 août 2024 sont obligatoires.