Het is tegenwoordig steeds moeilijker om een mechatronische systeem te ontwikkelen nu de complexiteit toeneemt en de teams groter worden. ‘Een jaar of twintig geleden had je misschien één motionengineer, nu heb je er twintig, met allemaal hun eigen specialisme’, zegt Roel Wessels, hoofd engineering en projectmanagement bij MTA. ‘Er is geen chef optica meer, maar je hebt zeven experts nodig om je systeem aan te praat te krijgen. Het projectmanagement wordt zo complex dat je het niet centraal vanuit één persoon meer kunt aansturen. Zeker niet als je bedenkt dat je ook nog de lijntjes met alle toeleveranciers moeten onderhouden.’
Ton Peijnenburg, deputy general manager van VDL ETG, ziet twee uitwegen: goede systeemengineering en multidisciplinair werken. ‘Dat laatste heeft alles te maken met mechatronica’, aldus Peijnenburg. ‘En daar zijn we in Nederland heel goed in. Het zegt bijvoorbeeld veel dat de American Society of Precision Engineering, na Jan van Eijk vorig jaar, nu Piet van Rens de Lifetime Achievement Award heeft toegekend. Het is natuurlijk niet zo dat er geen Amerikanen zijn die het niet begrijpen, maar gemiddeld halen we in Nederland een hoger niveau.’
In de jaren negentig keken Nederlandse precisie-engineers en mechatronici ook op naar hun Japanse collega’s die toen beter presteerden qua precisie en mechanica. ‘Inmiddels hebben Japanse bedrijven hun ogen gericht op hoe het in Europa en Nederland gaat’, weet Peijnenburg. ‘Dat heeft te maken met de vergrijzing daar maar ook met het feit dat inventiviteit daar minder makkelijk naar boven komt.'
Eigenwijs
Er zijn meerdere redenen waarom Europa, en vooral Nederland, het goed doet. ‘We winnen door onze koppigheid’, zegt Wessels met een knipoog. ‘Het zit in onze cultuur dat we niet luisteren naar de baas. In andere landen, zelfs al in België of Duitsland, bepaalt de baas - of de dominante discipline - wat er gebeurt. Hier krijgen een elektronicaspecialist en een software-engineer mot, maar komen ze uiteindelijk wel gezamenlijk tot de beste oplossing.’
Peijnenburg vult aan: ‘In Nederland zijn we wars van hiërarchie. De keerzijde van die cultuur is dat je soms uitkomt op een polderoplossing, maar in de industrie levert het veel op. Je kunt namelijk het complete intellect binnen je organisatie mobiliseren om over innovatieve processen na te denken.’
Het onderwijssysteem geeft een extra boost, vindt Peijnenburg. ‘In de VS krijg je nog huiswerk mee als je promoveert. Hier doen we daar na je bachelor nauwelijks meer aan. Het is ondernemender; studenten moeten zelf op zoek naar kennis en kunde. Zo breng je ze een vaardigheid bij die past bij goede systeemengineers en systeemdenkers, namelijk intellectual curiosity, de drang om nieuwe dingen te leren. Combineer dat met de Nederlandse cultuur waarin nadenken over vernieuwing en verbetering wordt aangemoedigd, en je weet waarom we in Nederland zo goed zijn in systeemengineering en multidisciplinair werken.’
Integratie software moet beter
Het is natuurlijk leuk om onszelf op de borst te kloppen, maar MTA-CTO Richard van Lieshout plaatst er een kanttekening bij: ‘We kunnen wel roepen dat we hartstikke multidisciplinair bezig zijn, maar er is iets dat echt veel beter kan: de samenwerking tussen de hardwarekant en de softwareafdeling. Softwarearchitecten zijn verenigd bij TNO ESI, hardwarearchitecten bij DSPE. Ze komen nauwelijks naar elkaars beurzen en congressen, en ontmoeten elkaar dus veel te weinig. Het zou heel goed zijn als er meer softwarespecialisten naar de Precisiebeurs komen.’
Peijnenburg onderkent het gat tussen software en hardware ook. ‘Ik zie het heel regelmatig gebeuren in ontwikkelteams dat de softwarejongens niet vanaf het begin volledig worden betrokken. Embedded software is vaak niet goed ingebed in het ontwikkelproces.’ Zelf heeft hij die fout ook gemaakt. ‘Ik zat ooit in een project waarin we veel nadruk legde op de modulariteit van het systeem. We hadden dat aangevlogen vanuit de mechanica en de mechatronica. Pas later zijn we gaan nadenken over de impact daarvan op de software. Dat is eigenlijk verkeerd om, want het effect van een modulaire productarchitectuur op de software is heel groot. Ik zeg niet dat software moeilijker is om modulair te ontwikkelen, maar je zit altijd met een stuk legacy en de uitdaging dat de software-engineers vaak niet als eersten aan tafel zitten. Dat maakt dat de integratie niet optimaal gaat zijn. Uiteindelijk is die benadering niet meer houdbaar.
Tools die elkaar begrijpen
Een andere uitdaging in de samenwerking tussen alle disciplines is meer technisch van aard. ‘Op een gemiddelde ontwikkelafdeling kom je meer dan tien modelleerpakketten tegen’, zegt Mohamed Anas, Engineering Manager van Mathworks. ‘Bedrijven verkennen meer en meer een verscheidenheid aan wiskundige modelleertechnieken om hun fysieke activa te simuleren en te valideren; de meeste modelleringsparadigma’s vallen in de categorieën white, gray of black box. De huidige digital twinning-trends hebben bijvoorbeeld alle drie de categorieën nodig omdat ze uit meerdere, gelijktijdige fysieke fenomenen bestaan.’
Er is een verscheidenheid aan tools voor al deze gebieden, waaronder open source. ‘Deze tools moeten naast elkaar bestaan en samenwerken. Je wilt immers maximaal hergebruik door modeluitwisseling met minimaal verlies van informatie. Dat is een grote vraag in de mechatronicawereld. Er is behoefte aan simulatieomgevingen waarin je zoveel mogelijk van deze tools op een uniforme manier kunt brengen’, legt Anas uit. ‘In zo’n omgeving komen de verschillende disciplines meteen samen als een model op systeemniveau, waardoor problemen vroeg in de ontwikkelcyclus worden ontdekt en het algehele mechatronische systeem wordt verbeterd.’
V + V = V2
MTA heeft zijn eigen visie op productontwikkeling. ‘We noemen het V2’, zegt Van Lieshout. ‘Het is een parallelle aanpak van productontwikkeling en productieontwikkeling. We lopen niet alleen door het bekende V-model bij de ontwikkeling van een product, maar tegelijk gaan we door de V voor de productie. Vaak ligt de focus namelijk te veel op het eerste prototype. Het is natuurlijk geweldig dat zo’n systeem het doet in de testruimte, maar wij vinden dat de lat hoger moet liggen.’
De engineers van MTA kijken samen met klanten naar de toekomst. ‘Hoeveel systemen wil je in het veld zetten, waar komen ze te staan, wie moeten ermee kunnen werken’, somt Van Lieshout op. ‘Dat wil je vertalen naar je eerste ontwerp. De kostprijs van een product bepaal je namelijk in de architectuur. De puzzel die je aan het begin legt, legt voor 80 procent vast wat de total cost of ownership gaat zijn.’
Van Lieshout heeft het vaak mis zien gaan. ‘Als een opdrachtgever enthousiast is over het prototype, wil hij er direct mee naar de markt. Dan ontbreekt vaak de tijd om alle andere aspecten te doen die nodig zijn om het product goed uit te rollen. Je kunt snel value engineering doen, maar dat is een kaasschaafmethode waarmee je nooit op het niveau komt dat je met een gedegen architectuur bereikt. Voor het eerste product kost onze aanpak wellicht wat meer, maar uiteindelijk ben je goedkoper uit omdat je gelijk uit de startblokken kunt met een ontwerp dat klaar is voor productie.’
Naar de cloud
Anas is het eens met de uitdrukking ‘data zijn de nieuwe olie’ en vindt dat het ook geldt in mechatronische systemen. De meeste bedrijven die complexe, high-end machines bouwen, genereren veel data. De systemen worden namelijk steeds vaker uitgerust met een overvloed aan sensoren. Het is zo’n tsunami dat de machine vaak de rekenkracht mist om inzichten uit de data te halen om efficiënte en georganiseerde beslissingen te nemen. ‘De cloud kan met zijn bijna oneindige capaciteit uitkomst bieden’, zegt Anas. ‘Die trend zie ik de laatste jaren ontstaan.’
‘Machinegebruikers verwerken de data voornamelijk on-premise om de processen veilig te analyseren en te optimaliseren, in een soort edge node zoals dat tegenwoordig heet’, gaat Anas verder. ‘Als de data klein genoeg is en er een realtime beslissing nodig is, bouw je genoeg rekenkracht in om het algoritme op de machine zelf te laten draaien. Als je echter terabytes aan gegevens op een digitale tweeling van je systeem wilt uitvoeren, doe je dit meestal in de cloud. Het draait om drie parameters: hoe realtime de beslissing moet zijn, hoe snel de data binnenkomt en hoe veilig die moet zijn.’