OBSERVATIONS SUR LA CONDUITE D’UN PROJET INTÉGRATEURMichel BERNIER

Professeur, Département de génie mécanique

Introduction Choix du projet et contexte

Déroulement du cours

Déroulement du cours (suite) Déroulement du cours (suite)

Le projet consiste à concevoir un échangeur de chaleur tubulaire en respectant un devis technique

Il s’adresse à des étudiants finissants de génie mécanique.

Le projet est réalisé sur une période de 13 semaines.

Quatre heures par semaine sont réservées au travail en équipe.

Échangeur Tubulaire

La réalisation du projet fait appel à diverses notions de base vues vues antérieurementantérieurement par les étudiants. Parmi les principales notions requises, citons:

Transfert de chaleurCommunication graphique

Mécanique des fluidesRésistance des matériaux

FabricationMatériauxVibrationPompes

Économie

Ces notions doivent être adaptésêtre adaptés au contexte des échangeurs. D’autres part, de nouvelles connaissancesnouvelles connaissances doivent être acquises par les étudiants dans les domaines suivants:

Design des échangeursCodes et normes

Développement durable1

Tarification énergétiqueAnalyse multi-critrère

L’adaptation des notions de base et l’acquisition des nouvelles connaissances sont réalisées par les étudiants. L’étudiant est donc responsable de son apprentissageL’étudiant est donc responsable de son apprentissage.De plus, il doit assurer une partie de la formation de ses confrères De plus, il doit assurer une partie de la formation de ses confrères de classe.de classe. Finalement, ces connaissances doivent être rassemblées (i.e. intégréesintégrées) à l’intérieur du projet. Les étudiants réalisent alors qu’un projet d’ingénierie c’est un ensemble de compromis. Ainsi, par exemple, le choix du diamètre des tubes est le résultat d’un compromis entre un bon transfert thermique, une puissance de pompage raisonnable, des vibrations acceptables etc….

Un cahier des charges (devis), issu du milieu industriel, est utilisé. Ce devis a été réalisé par un bureau d’étude et est destiné à des fournisseurs (fabricants) d’échangeur. C’est un projet réelprojet réel..

Semaine 1Formation des équipes et assignation des spécialités.

Les équipes (de 4) sont formées au hasard. Chaque étudiant est un spécialistespécialiste en thermique ou en mécanique. Chaque équipe est formée de 2 thermiciens et de 2 mécaniciens.

La structure organisationnelle de la classe est celle que l’on rencontre souvent dans des équipes d’ingénierie. Ainsi, on retrouve des ingénieurs séniors (les profs) qui connaissent bien l’ensemble des spécialités et des ingénieurs juniors (les étudiants) qui sont confinés à une spécialité mais qui sont immergés au milieu des autres spécialistes.

Le devis change d’un semestre à un autre maisLe devis change d’un semestre à un autre mais la structure du cours reste inchangée la structure du cours reste inchangée.

Ceci constitue un avantage organisationnel important car les professeurs n’ont pas à rebâtir le cours à chaque semestre.

Les étudiants incarnent le fournisseur. Ils doivent déposer une soumission qui respectera le cahier des charges (devis).

C’est un projet que l’on peut qualifier de semi-ouvertsemi-ouvert. Ainsi, le projet n’est pas complètement ouvert (i.e. que les étudiants ne peuvent pas choisir n’importe quel type d’échangeur) … mais il n’est pas complètement fermé puisque chaque équipe propose une solution différente.

Semaine 9 Visites industrielles

Raffinerie Shell Tuyaux Wolverine

Semaines 2-3-4-5Activités de formation.

Chaque spécialiste doit « former » ses camarades de classe. Cette activité se déroule comme suit:

Étape 1:Rencontre individuelle entre leprof et l’étudiant pour déterminerle contenu de la présentation.

Étape 2: (en classe)- Activité (individuelle) : Présentation orale de l’étudiant sur sa spécialité (20 min.)-Questions de la classe (10 min.) -Réajustement du professeur (20 min.)

Présentation orale d’un étudiant

Activité (en équipe):Analyse du devis technique pour répertorier les points saillants et identifier le vocabulaire des échangeurs en se référant à un manuel5.

Activité (individuelle):Reverse engineering («  process of extracting know-how or knowledge form human-made artifacts ») 2. . A partir de plans réels d’un échangeur les étudiants doivent extraire certaines données et effectuer certains calculs. Tout ceci dans le but de comprendre ce qu’est un échangeur.

Activité (en équipe): Planification du projet: échéancier, responsabilités

1- Bernier M. « Conception d’un échangeur thermique selon des critères de développement durable », VI e colloque Franco-Québécois sur la thermique des systèmes, article 05-02, Université Laval, mai 2003.

2- Samuelson, P. Scotchmer, S. « The law & Economics of Reverse Engineering », Yale Law Journal, April 2003. http://ist-socrates.berkeley.edu/~scotch/re.pdf

3- Site web du cours: http://www.cours.polymtl.ca/mec3240/index.html

4- Voir http://www.cours.polymtl.ca/mec3240/logiciel_therm.htm

5- Bouchard, Y. « Design des échangeurs tubulaires – Partie I et II. Disponible en ligne: http://www.cours.polymtl.ca/mec3240/notes_de_cours.html

Semaine 6Conception préliminaire à mi-parcours

Activité (en équipe): Il s’agit d’une séance intensive de travail de 4 heures.Les étudiants doivent répondre à une demande du clientconcernant leur échangeur et remettre leur rapport à lafin des 4 heures de travail.

Exemple de demande du client:

Étant donné que le projet est du type « fast track », on ne peut se permettre d’attendre la fin de la conception de l’échangeur avant d’entreprendre la conception du bâtiment. Dans ce contexte, l’architecte et les ingénieurs en bâtiment (électrique, mécanique et structure) demandent :

1) de leur recommander les dimensions (longueur × largeur × hauteur) du bâtiment qui abritera l’échangeur et les équipements connexes en prenant soin d’indiquer les dégagements requis pour l’entretien.

2) de faire un croquis montrant la position de l’échangeur (et des appareils connexes) à l’intérieur du bâtiment.

3) de déterminer le poids de l’échangeur de façon à ce que l’ingénieur en structure puisse concevoir le pont roulant qui servira à ’entretien de l’échangeur.

4) de déterminer la puissance requise aux pompes de façon à ce quel’ingénieur électrique puisse concevoir son panneau électrique.

Conférence d’un industriel:“Le génie-conseil” par Benoit Marcotte,SNC-Lavalin

Semaine 7Rétroaction des profs sur la conception préliminaire

Les profs mettent l’emphase sur l’importance de faire des choix et d’y adhérer (sans revenir à la case départ continuellement):« Concevoir c’est choisir, se compromettre »

+Début de la conception finale

Travail en équipe dans la salle projet

Semaine 8Variations paramétriques

Activité (individuelle):Projeter plusieurs solutions à partir d’une solution donnée. Par exemple: Quel sera le pourcentage d’augmentation du coefficient d’échange si on double le nombre de passes dans l’échangeur ?

Cette activité est réalisée grâce à des logiciels de calculs (à architecture ouverte) développés par les profs4.

Semaines 10-11-12 Travail en équipe sur la conception de l’échangeur

+Séances de questions-réponses

Activité (individuelle):Lors de ces séances, chaque spécialiste aura à répondre oralement (sur le champ) à une question portant sur sa spécialité. Ces questions proviennent de leurs camarades ou des professeurs. Par la suite, les étudiants doivent répondre par écrit à la question.

Semaine 13 Dépôt des soumissions

Activité (en équipe): Dépôt du rapport et des dessins.

Chaque équipe présente son projet aux professeurs. Ils doivent justifier leurs choix et répondre à des questions faisant appel à

l’analyse et au sens critique.

ThermiciensMécaniciens

T-1 M-1

T-2 M-2

T-3 M-3

. .

. .

T-N M-N

Équipe #1

Classe

Ingénieur senior – Thermique - Prof. B

Ingénieur senior – Mécanique – Prof. A Dans l’exemple ci-contre,

l’équipe #1 est composée des spécialistes T-1, T-2, M-1, et M-2.

Par exemple, T-1 est le spécialiste de la détermination du coefficient d’échange côté tube.

Déroulement du cours (suite)

Conférence d’un collègue spécialiste en vibrations et visite de son labo.

Visite du Labo. de Michel Pettigrew

Évaluations des activités

Ce projet intégrateur permet de:

- Parfaire (et intégrer) des connaissances- Développer la capacité à situer un travail dans un contexte global- Réfléchir sur le sens du mot design: « Concevoir c’est choisir, se compromettre »- Prendre conscience des difficultés liées au travail en équipe- Améliorer la communication- Comprendre ce qu'est une norme, un code et un devis technique- Concevoir un échangeur de chaleur tubulaire- Développer une aptitude pour la conception d'autres

types d'échangeur

Conclusion

Équipe présentant leur soumission aux profs

Ce qui est important de retenir:

- La structure du cours reste intacte, c’est le devis qui change à chaque année.

- L’étudiant est responsable de l’apprentissage de sa spécialité et de la transmission de ses connaissances vers ses camarades.

- L’apport industriel (visites, conférences …) est très important et stimule les étudiants.

- Des évaluations individuelles sont essentielles pour rendre justice aux étudiants les plus performants.

- Il est essentiel de diriger les étudiants vers du matériel de référence pertinent (manuel, logiciels …) .

- L’utilisation d’un problème « semi-ouvert » permet de mieux encadrer le projet.

- Le déroulement des activités doit être bien scénarisé.

Références