Mechatronica&Machinebouw 5 | 18 september 2020 | Industriële automatisering + Digital twinning

18/09/2020 - 06/11/2020

5

1

Productiemachine in ontwikkeling Anodes Leydenjar tillen energiedichtheid batterijen naar recordwaardes

De kunst van het weglaten Gerrit Muller onthult de geheimen van een goede systeemarchitect

VIRTUELE PRINTERS KERN ONTWIKKELSTRATEGIE CANON MECHATRONICA+MACHINEBOUW 1

Silver sponsor

Bronze sponsors

Keynotes by Find the complete program on our event website

Bart Theelen System architect model-based development Canon Production Printing

Ignacio Gonzรกlez Alonso Software execution architect ASML

4 NOVEMBER 2020 โ ข EINDHOVEN

Powered by

DIGITALTWINCONFERENCE.NL #BCDT

COLUMN REDACTIONEEL

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +

Alexander Pil is hoofdredacteur van Mechatronica&Machinebouw

Ontwerp virtueel

I

edere weldenkende ingenieur moet zich inmiddels hebben gerealiseerd dat de strikte scheiding tussen mechanica, elektronica en software echt niet meer kan. Wanneer je een complex systeem ontwikkelt en eerder op de markt wilt zijn dan je concurrent, moeten de barrières tussen de divisies worden doorbroken. Behalve de maatschappelijke en organisatorische uitdagingen brengt het afbreken van de silo’s ook de nodige technisch problemen met zich mee. De huidige ontwerptools spreken namelijk niet dezelfde taal en worden zelden buiten de grenzen van hun eigen koninkrijk verstaan.

Je kunt alle gegevens ontsluiten met een digital twin-platform zodat de verschillende disciplines gemakkelijk kunnen samenwerken. Met zo’n communicatiemiddel kun je het ontwerpwerk efficiënter opdelen in hapklare blokken die afzonderlijk kunnen worden opgelost, en die – met een beetje goede wil - zelfs kunnen worden hergebruikt in toekomstige ontwikkeltrajecten.

Dat klinkt al mooi, maar rond digital twinning is nog veel te winnen. De industrie staat de komende jaren voor de uitdaging om de technologie te standaardiseren. Vendor lock-in is momenteel een belangrijk dilemma, want het is niet meer van deze tijd om klanten te dwingen de volledige toolset van één leverancier te gebruiken. Binnen een afdeling is dat nog enigszins acceptabel, maar binnen een organisatie kun je niet verwachten dat iedereen werkt met de software uit zo’n gesloten bastion.

Twee standaarden hebben hun kinderjaren inmiddels achter zich gelaten: AutomationML en FMU/FMI. Met deze neutrale formats voor data-uitwisseling kun je gegevensobjecten uit verschillende bronnen met elkaar verbinden. Grote jongens als Airbus en Daimler erkenden de problemen jaren geleden en zijn de motoren achter deze normen. Inmiddels zijn ze ook aantrekkelijk geworden voor bedrijven zoals ASML, Philips en hun toeleveranciers.

Een andere belangrijke uitdaging is versiebeheer en autorisatie. Met de groeiende ontwikkelteams die aan hetzelfde (opgedeelde en gedistribueerde) model werken, wordt de nood steeds hoger om bij te houden wie wat heeft gedaan, en wanneer. Alleen dan kun je een paar ontwikkelstappen terugdraaien als het misgaat. De huidige plm-oplossingen voldoen simpelweg niet. Ze zijn niet geschikt voor de nieuwe realiteit van digital twinning. Natuurlijk, je kunt er uitstekend 2d-tekeningen mee maken, en ze bevatten features om het werk te verdelen en voor elk blok te registreren waar wijzi-

gingen zijn aangebracht en door wie. Ze missen echter drie cruciale dimensies: tijd, 3d en een manier om te koppelen met andere rijke datasets. Een modern digital twin-platform zou zeker moeten kunnen omgaan met de prangende problemen rond versiebeheer en autorisatie, maar de industrie heeft die uitdaging tot op heden niet aangepakt. Universiteiten en onderzoeksinstituten als Fraunhofer en TNO werken aan een oplossing, maar het zal waarschijnlijk nog een paar jaar duren voordat die beschikbaar is.

Zelfs met geavanceerde technologieën zoals digital twinning zijn we nog steeds erg afhankelijk van het menselijk brein.

De logische volgende stap is machine learning. Omdat je zo’n rijke datastructuur hebt, kun je met deze slimme algoritmes verder gaan dan alleen machinebesturing.

Een mooi voorbeeld is Waymo. Deze ontwikkelaar van zelfrijdende auto’s ontstond tijdens een vrijdagmiddagsessie bij Google.

Ingenieurs erkenden het potentieel van virtuele werelden om het probleem van zelfrijdende voertuigen aan te pakken. Ze begonnen met het wereldmodel van Grand Theft Auto en hebben dat geüpgraded naar een volwaardige testomgeving. In die virtuele wereld hebben Waymo-auto’s al miljoenen kilometers gereden. Het bedrijf gebruikt machine learning om het systeemgedrag te optimaliseren, maar ook om op zoek te gaan naar de beste plek en het ideale aantal lidars, camera’s en andere sensoren. Het mooiste is dat Waymo de configuraties die de machine learning-algoritmes voorstellen gelijk in zijn virtuele wereld kan uitproberen, ze duizend keer kan laten draaien, het beste resultaat kan kiezen en een nieuwe iteratie kan starten. Natuurlijk zal het uiteindelijke ontwerp nog in het echt moeten worden gevalideerd, maar het ontwikkelproces is enorm versneld.

Omdat innovatiesnelheid van levensbelang is, moeten alle kennisintensieve bedrijven serieus overwegen om digital twins toe te passen. Kijk naar Volkswagen. Ooit was dat de grootste autofabrikant ter wereld, nu wordt het links en rechts ingehaald door snellere bedrijven als Waymo en Tesla. VW zit vastgeroest in zijn oude denkpatronen en transformeert niet snel genoeg. Overigens lopen veel meer grote Europese bedrijven achter. Hun Amerikaanse en Aziatische concurrenten liggen soms vijf jaar voor. En met exponentieel versnellende ontwikkelingen zou dat rampzalige gevolgen kunnen hebben voor het Europese concurrentievermogen.

De bottomline is dat je je systeem simpelweg niet tienduizend keer fysiek kunt testen. Dus stap in de virtuele wereld.

Machine learning is logische volgende stap in digital twinning

MECHATRONICA+MACHINEBOUW 5

3

7 OCTOBER 2020 IGLUU EINDHOVEN

Platinum sponsor

PROGRAM HIGHLIGHTS

Bronze sponsor

Mark Vaes

Sponsor

CEO and CTO, Additive Industries

Partner

Maja Rudinac

Powered by

IDEA2INDUSTRY.COM #BCI2I

founder and director, Robot Care Systems (now dissolved)

And contributions from amongst others Eindhoven Medical Robotics, Do Micro, Xyrec, VU and Technolution.

Find the complete program on our event website.

14

Interview

‘Hoe hoger in de organisatie, hoe meer je bezig bent om het management rustig te houden’

Volgens ervaringsdeskundige Ben Pronk heeft een systeemarchitect twee hoofdtaken: de multidisciplinaire verdeling in de r&d en een bredere blik houden.

26

INHOUD OPINIE

3 Ontwerp virtueel – Alexander Pil 37 Industry 5.0 brengt menselijke factor terug in robotisering – Christian Janse

NIEUWS 7 9

Kort nieuws Nederlandse silicium anodes dichter bij de gigafactory 12 Dronevogel met vaste vleugels voor onopvallende observatie

INTERVIEW MET BEN PRONK

14 ‘Hoe hoger in de organisatie, hoe meer je bezig bent om het management rustig te houden’

INTERVIEW MET GERRIT MULLER 20 De ware architect verstaat de kunst van het weglaten en weet waar hij dieper moet graven

THEMA INDUSTRIËLE AUTOMATISERING

Thema

Digitaal water

De watersector staat voor een digitaliseringsuitdaging.

Hoe zorg je voor goede data waarop je je beslissingen kunt baseren?

38 Thema

Virtuele printers spil in ontwikkeling bij Canon

Canons modelleerinspanningen zijn cruciaal bij de ontwikkeling van de complexe printsystemen. ‘Met virtuele printers kun je zaken onderzoeken die je in de echte wereld niet kunt.’

5

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +

26 28 30 32

Digitaal water Machinebesturing: van plc naar iiot Oxipack gaat tot het gaatje Apex Dynamics kruipt voor Duflex in rol systeemleverancier 34 Snel ontwerp, snelle machine

THEMA DIGITAL TWINNING

38 Virtuele printers spil in ontwikkeling bij Canon 40 Dé digital twin is onzin 42 Behandelsucces ‘oefenen’ op digitale kopie van je lichaam

INTERVIEW MET IMS

47 Innovatie en karakter wijzen IMS weg naar succes

EN VERDER

45 Productnieuws 51 Colofon

De toekomst is dichterbij dan je denkt Je wilt vooroplopen als bedrijf, maar hoe? Daarvoor heb je specialisten nodig die meedenken op elk vlak. Creativiteit, toewijding en een heleboel knowhow: NTS helpt klanten aan de beste oplossing voor hun specifieke vraag.

Wij zijn gespecialiseerd in het ontwikkelen, maken en assembleren van (opto)-mechatronische systemen, mechanische modules en kritische componenten.

Onze expertises? Precisie en wendbaarheid.

Van eerste ontwerp, naar prototype tot assemblage: onze veelzijdige ondersteuning helpt klanten om producten sneller te realiseren. NTS excelleert in het oplossen van complexe vraagstukken. Wij bedenken en realiseren precies die toepassing waar onze klant naar zoekt. Met onze veelzijdige kennis en ervaring versnellen we technologische innovaties.

De technologie van de toekomst? NTS brengt je dichterbij.

Onze (opto-)mechatronische systemen en mechanische modules dragen bij aan toekomstige technologieën

nts-group.nl/careers

Blog: hoe machinebouwers met IoT profiteren van digital twins Het gerenommeerde IT-onderzoeksbureau Gartner voorspelt dat bijna de helft van de organisaties die IoT aan het implementeren zijn, digital twins gebruiken of dat in 2019 van plan zijn. In deze blog leest u wat deze ‘digitale tweelingen’ zijn en hoe innoverende Nederlandse machinebouwers ze kunnen gebruiken om hun processen te stroomlijnen.

Lees het volledige blog op eplanexperience.nl/digitaltwin

6

MECHATRONICA+MACHINEBOUW 5

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +

NIEUWS

Vanderlande gebruikt Eindhoven Airport als proeftuin

Eindhoven Airport wordt voor Vanderlande de proeftuin voor de ontwikkeling van geavanceerde oplossingen die de luchthaven duurzamer, schaalbaarder en slimmer kunnen maken. Doordat het Eindhovense vliegveld zijn faciliteiten beschikbaar stelt kan Vanderlande testen in een live omgeving. Beide organisaties werken de komende maanden op proef samen met technologie-, design- en kennisinstituten om het proces te bevorderen.

Deze zomer zijn Eindhoven Airport, Vanderlande en Bagsid, een specialist op het gebied van bagage-identificatie, al gestart met het toepassen van een technologie op basis van computerlearning en beeldherkenning. Hierdoor wordt ruimbagage van passagiers ingecheckt door er met camera-apparatuur foto’s van te maken. Daarnaast zijn Eindhoven Airport en Vanderlande van plan eind 2020 een zelfrijdend voertuig te testen op het platform dat automatisch bagage van en naar het vliegtuig vervoert.

ASML neemt Duitse optiekspecialist Berliner Glas over

ASML verwerft alle aandelen van Berliner Glas Group, een niet-beursgenoteerde fabrikant van keramische en optische modules. Met deze transactie zegt de Veldhovense machinebouwer dat het technische capaciteiten binnenhaalt die belangrijk zijn om de toekomstige roadmap voor zijn euv- en duv-producten te ondersteunen. ASML zal ook bedrijfsonderdelen overnemen die actief zijn in andere markten, maar blijft die andere klanten bedienen.

Het overnemen van een leverancier is niet de typische modus operandi van ASML: het besteedt het liefst zo veel mogelijk uit. Opmer-

kelijke uitzonderingen waren Cymer, dat in 2012 werd overgenomen omdat ASML ontevreden was over de voortgang bij de ontwikkeling van euv-bronnen, en HMI, dat in 2016 werd verworven omdat een lucratieve synergie alleen te gelde kon worden gemaakt door een fusie.

VS trekt stekker uit order Philips-ventilators

In april kondigde Philips aan dat de Amerikaanse overheid 43 duizend ventilatoren had besteld. De systemen moesten tegen het einde van het jaar worden geleverd, als onderdeel van de Covid-19-bestrijding. Nu, een half jaar later, lijkt die deal op sterven na dood, want het Amerikaanse ministerie van Health and Human Services (HHS) heeft zich eenzijdig uit de

overeenkomst teruggetrokken. In totaal mag Philips slechts 12,3 duizend van zijn EV300-ventilatoren leveren voor de Strategic National Stockpile van de VS, waardoor het bedrijf voor meer dan dertigduizend exemplaren een andere bestemming moet zoeken.

Het gedeeltelijk afketsen van de overeenkomst heeft financiële gevolgen voor Philips. Naarmate het coronavirus zich verspreidde en de vraag naar ventilatoren toenam, verviervoudigde het bedrijf in een paar maanden tijd zijn productie door nieuwe assemblagelijnen toe te voegen en honderden werknemers aan te nemen in de fabrieken in Pennsylvania en Californië.

‘Tot op heden zijn we onze verplichtingen jegens HHS nagekomen. Ik ben er trots op dat we met grote urgentie en onder grote druk met substantiële investeringen een verviervoudiging van de ventilatorproductie hebben gerealiseerd’, aldus Philips-topman Frans van Houten. ‘Hoewel we nog steeds onzekerheid en volatiliteit zien met betrekking tot de impact van Covid-19 over de hele wereld, blijft ons orderboek solide. De vermindering van de leveringen van beademingsapparatuur aan HHS zal uiteraard van invloed zijn op onze financiële prestaties, maar we rekenen er nog altijd op dat we in de tweede helft van het jaar zullen terugkeren naar groei en verbeterde winstgevendheid.’

MECHATRONICA+MACHINEBOUW 5

7

Motion Control. Een goed idee zet alles in beweging.

Alles onder controle hebben. Dat is een prettig gevoel. Bij ABI DENKEN we aan het totaalplaatje.

Het hele systeem moet kloppen. Dankzij onze uitgebreide kennis van dimensionering, implementatie en inbedrijfname van enkel- en meerassige motion control-systemen KUNNEN we daar voor zorgen. Van eenvoudige toepassingen tot high end oplossingen, op onze in-house applicatie afdeling DOEN onze engineers alles om uw toepassingen in beweging te brengen. En het mooie is: overal is een oplossing voor. Welkom in de wereld van ABI.

MOTION CONTROL - AANDRIJVINGEN - ROBOTICS

www.abi.nl

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +

NIEUWS

Nederlandse silicium anodes dichter bij de gigafactory Leydenjar heeft aangetoond dat zijn nanogetextureerde silicium anodes de energiedichtheid van batterijen naar recordwaardes tillen. Nu is het Leids-Eindhovense bedrijf begonnen met het ontwikkelen van high-throughput depositieapparatuur om zijn superieure anodes in gigafactory’s te brengen.

Paul van Gerven

L

eydenjar Technologies heeft een anode voor lithium-ionbatterijen ontwikkeld die volledig is gemaakt van silicium. De spinout van TNO heeft aangetoond dat het inruilen van koolstof voor diens chemische verwant silicium batterijen oplevert met een

energiedichtheid die tot 70 procent hoger is. Nu worden de voorbereidingen getroffen om de productie van de anode massaal op te schalen.

Silicium is een uitstekende gastheer voor lithium-ionen maar van nature geen goede bouwsteen voor een ano-

MECHATRONICA+MACHINEBOUW 5

de. Dit komt doordat het materiaal de neiging heeft te scheuren wanneer het herhaaldelijk gasten opneemt en weer laat gaan. Door nieuw leven te blazen in een plasma-enhanced chemical vapor deposition-proces (pecvd) dat oorspronkelijk was ontwikkeld voor pro-

9

CONTENT SERVICES Content is key • Do you want to stand out?

• Are you too busy to generate content?

• Do you want to share your technical success stories?

Our tech writers can help you cut costs and save time with in-depth technical texts, from blogs and newsletter texts to background articles and case studies.

We write in both Dutch and English (native) and we charge per hour.

You will receive full ownership of the text and you can choose how to distribute it.

For publication in Bits&Chips, we offer a reduced publication fee.

Contact us via sales@techwatch.nl for more information.

bits-chips.nl/content-services

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +

NIEUWS

ductie van dunnefilmzonnecellen, wist Leydenjar een vorm van nanosilicium te creëren dat wél de volumeverandering kan opvangen die gepaard gaat met de opname en afgifte van lithium-ionen.

Vorig jaar heeft het Leidse bedrijf bewezen dat het depositieproces geschikt is om commercieel relevante silicium-anodes mee te maken. Sindsdien heeft het de mogelijkheden van zijn uitvinding verder verkend. ‘De prestaties zijn veel beter dan wij voor mogelijk hielden’, vertelt Leydenjar-ceo Christian Rood. ‘We gingen ervan uit dat het inruilen van grafiet voor silicium zou resulteren in een 50 procent hogere energiedichtheid, maar het blijkt dat we 70 procent halen. Daarmee bereiken we de hoogste dichtheid voor lithium-ionbatterijen ter wereld. In combinatie met de allerbeste kathodematerialen die op dit moment beschikbaar zijn, denken we dat we zelfs nog beter kunnen.’

Een ander voordeel van silicium anodes is dat hun eenstapsproductie efficiënter is dan het maken van traditionele grafietgebaseerde anodes. Er is minder materiaal nodig en de winning en verwerking van grafiet zijn vrij energie-intensief. Ook is er voor de productie van grafietanodes een energieverslindende verhittingsstap nodig, namelijk nadat het koolstof als slurry op een substraat is gecoat. Leydenjar schat dat onder de streep de silicium anodes 62 procent minder CO2-uitstoot veroorzaken.

De juiste formule

De batterijen hebben echter nog steeds een relatief korte levensduur. ‘Op dit moment is de levensduur alleen geschikt voor enkele specialistische toepassingen, zoals e-flight, medische apparatuur of robotica. In deze markten is een levensduur van meerdere jaren niet belangrijk. We werken sinds kort samen met partners uit de industrie om commerciële oplossingen te ontwikkelen in deze domeinen’, zegt Rood.

De relatief beperkte levensduur is niet verrassend, want Leydenjar heeft nog niet veel moeite gestoken in de verbetering ervan. De sleutel is het

identificeren van de juiste elektrolytsamenstelling – een delicaat proces dat gepaard gaat met vallen en opstaan.

Leydenjar heeft de hulp van Duitse specialisten ingeroepen om de perfecte formule te vinden.

Gigafactory’s

Leydenjar heeft ook gewerkt aan de productieaspecten van de anodes. Dit is eigenlijk de corebusiness, aangezien de startup geen anodes of batterijen gaat verkopen, maar de depositieapparatuur en de knowhow. Het eigen batterijonderzoek is echter noodzaak, want het bedrijf zou geen machine verkopen zonder bewijs dat de anodes de prestaties verbeteren. Batterijfabrikanten zullen daarnaast eisen dat Leydenjars tools naadloos passen in de huidige accuproductieprocessen, zonder dat dit extra kosten met zich meebrengt.

De vooruitgang op de productieafdeling is ook goed geweest, onthult Rood. ‘We zijn vorig jaar begonnen met de bouw van onze pilotproductielijn in Eindhoven. Na het installeren en finetunen van de machine die oorspronkelijk door TNO werd gebruikt voor het zonnecelonderzoek, hebben we nu een stabiel roll-to-roll depositieproces (het silicium

MECHATRONICA+MACHINEBOUW 5

wordt gedeponeerd op koperfolie, PvG).

We krijgen inmiddels proeforders van bedrijven die onze technologie willen testen. Of we maken zelf commerciële prototypes, tegen betaling.’

De volgende stap is de ontwikkeling van een modulaire depositiemachine die geoptimaliseerd is voor de productie. ‘We hebben de expertise om dat zelf te doen, maar natuurlijk werken we samen met partners, zowel Nederlandse als Duitse. Pas als we klaar zijn om op te schalen, zullen we waarschijnlijk de productie gaan uitbesteden.’

Hoewel de productie van accu’s momenteel voornamelijk een Aziatische aangelegenheid is, is de strategie van Leydenjar vooral gericht op Europa – en niet alleen omdat het bedrijf financiering heeft ontvangen van de Europese Unie. De EU is vastbesloten om niet nog eens een sleuteltechnologie aan haar neus voorbij te laten gaan en heeft daarom ambitieuze batterijplannen in gang gezet, die goed aansluiten op de roadmap van Leydenjar. Rood: ‘Er zijn plannen voor de bouw van ongeveer vijftien Europese gigafactory’s, die allemaal op zoek zijn naar een concurrentievoordeel. We zijn ervan overtuigd dat we daarin kunnen voorzien, dus dit is een enorme kans voor ons.’

11

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +

NIEUWS

MVK Fusion Revolutionair: 3 modules in 1

Dronevogel met vaste vleugels voor onopvallende observatie The Drone Bird Company heeft een vogeldrone met vaste vleugels toegevoegd aan zijn vloot. De Aves maakt geen geluid en is vanaf de grond niet te onderscheiden van een echte vogel. Het Enschedese bedrijf wil de vogel inzetten voor bewaking en verkenningsmissies.

Jessica Vermeer

E Drie basisfuncties in één module 01/ digitale standaard sensoren en -actoren 02/ digitale Safety sensoren en-actoren 03/ IO-Link De PROFINET/PROFIsafe MVK Fusion standaardiseert drie functies en maakt een één-module strategie mogelijk.

02 Safety

IO-Link

03 01

Standaard IO

en onopvallende drone, zwevend als een echte vogel. Dat was de uitdaging bij de ontwikkeling van de Aves. Volgens The Drone Bird Company is het de eerste stealth drone in de vorm van een vogel. ‘We kunnen alles wat met vogels te maken heeft, vliegend maken’, stelt Jan-Willem van den Eijkel, ceo van het Enschedese bedrijf. ‘We bouwen elke keer een natuurgetrouw platform: een drone die eruitziet als een vogel en ook vliegt als een vogel.’

The Drone Bird Company – in 2012 gestart als Clear Flight Solutions – werd bekend met de Robird, een drone die eruitziet als een vogel met flapperende vleugels. Deze ontwikkeling van voormalig ceo Nico Nijenhuis blijft in de lucht middels een natuurlijke vleugelslag. De drone was daardoor uitermate geschikt voor het verjagen van vogels, bijvoorbeeld bij vliegvelden of in de landbouw.

De markt wilde echter meer. ‘Beoogde klanten stelden allemaal dezelfde vraag’, legt Van den Eijkel uit. ‘Zit er een camera in?’ Het bedrijf vond dat initieel niet nodig – vogels verjagen lukte immers prima zonder camera. Internationale defensieorganisaties zagen echter toepassingen in grensbewaking of crowd surveillance. ‘Ze wilden een drone waarmee je een stabiel beeld krijgt. Dat gaat niet met flapperende vleugels.’

‘De flapping falcon is een sexy product’, geeft Van den Eijkel toe, ‘maar hij heeft veel onderhoud nodig.’ De vleugels moeten snel op en neer flapperen om hoger en sneller te vliegen dan echte vogels. ‘Zo’n mechaniek heeft veel wear-and-tear en het kost veel energie.’

Daarnaast moest het bedrijf getrainde piloten over de wereld sturen om de drone te besturen. ‘Daar een prijs op plakken én aan de klant melden dat hij na vijf uur vliegen alweer onderhoud nodig heeft – dat is een lastig verhaal.’ Alles bij elkaar opgeteld, had de Robird een gerichte toepassing, maar was de businesscase lastig verkoopbaar.

Toen de markt vroeg om een vogeldrone mét camera, besloot Van den Eijkel om het idee uit te werken. Clear Flight Solutions werd The Drone Bird Company en het bedrijf veranderde zijn focus.

Vaste vleugels www.murrelektronik.nl

MVK-Fusion_04-19_57x263.indd 1 12

26.08.2020 13:30:55

Het nieuwste onderdeel van de vloot, de Aves Serie 1, ziet er uit als een meeuw.

Deze drone heeft vaste vleugels en een infraroodcamera voor observatie. Op de

MECHATRONICA+MACHINEBOUW 5

De drone heeft vaste vleugels en een infraroodcamera.

De meeuwdrone van The Drone Bird Company is bedoeld voor grensbewaking en faunabeheer.

operationele hoogte van honderdvijftig meter is hij niet meer te zien of te horen.

‘Het is de eerste stealth drone in de vorm van een vogel’, aldus Van den Eijkel. Naast grensbewaking ziet The Drone Bird Company toepassingen in faunabeheer.

Die laatste toepassing wekt ethische vragen op. Een vogeldrone die niet van echt te onderscheiden is – hoe zullen stropers daarop reageren? Als ze weten dat een van de overvliegende vogels wellicht een spionageapparaat is, zouden ze dan voor de zekerheid niet alle vogels van die soort neerschieten, gewoon voor de zekerheid?

Van den Eijkel verwacht wat dat betreft geen problemen. ‘We vliegen voor die toepassing voornamelijk ’s nachts en op grote hoogte. Een onzichtbaar bewegend doel op honderdvijftig meter hoogte neerhalen vanaf de grond – dan moet je over een geleid wapensysteem beschikken.’

Racedrone

De Aves is in feite een racedrone. Daar komt de krachtige cpu van de flightcontroller vandaan. ‘Het doel was om deze functionaliteit te behouden binnen de

dimensies van een natuurgetrouw platform’, legt Van den Eijkel uit. ‘Hoe kan het concept stabiel vliegen, zonder traditionele staart of andere stuurmiddelen? Welke flightcontroller ga je implementeren? Het is een traject van testen, onderzoeken en proberen geweest.’

De grootste uitdaging was de combinatie van model en flightcontroller. ‘Je moet alles zodanig dimensioneren dat het de natuurlijke vorm van een vogel heeft’, vervolgt Van den Eijkel. ‘Tegelijkertijd moet de benodigde apparatuur erin passen.’ The Drone Bird Company brengt allerlei bestaande technologie bij elkaar in een platform met beperkte dimensies en gewicht – de Aves weegt slechts 500 à 600 gram.

De ontwikkeling van de flightcontrollers wordt gestuwd door de racedronesport. ‘De flightprocessoren en rekenkracht zijn geweldig geworden’, stelt Van den Eijkel. In die technologie zit allerlei opensource flightcontrollersoftware verwerkt. ‘Wij hebben naar de hardware van die racemachines gekeken en hebben dat gecombineerd en vervolgens gefinetuned in de vorm van een meeuw.’

MECHATRONICA+MACHINEBOUW 5

Geen verstoring

Het resultaat is een drone die informatie verzamelt zonder de omgeving te verstoren. ‘Een vogeldrone met vaste vleugels kan dankzij zijn hoge snelheid ook vogels verjagen’, aldus Van den Eijkel. ‘Onopvallende observatie is echter de belangrijkste toepassing.’ Dat geeft de bestuurder de mogelijkheid om mensen te observeren, zonder dat deze mensen het enigszins vermoeden.

Van den Eijkel vindt de ethische vraag niet zo spannend. ‘Er is geen verschil met stadscamera’s’, benadrukt hij. ‘We hebben geen gezichtsherkenningssoftware. Dat kan ook niet zomaar, want daar is allerlei privacywetgeving voor.

Het ergste wat we doen, is het heetste punt in de omgeving opsporen.’

The Drone Bird Company is nu pas bezig met volwassenheid en gerichte toepassingen die verkoopbaar zijn. Daar horen onafhankelijke onderzoeken van ornithologen en andere instanties bij. ‘Maar ja, hoe ga je een controlegroep van vogels opstellen?’, mijmert Van den Eijkel. ‘Het zijn heel lastige onderzoeken. We weten te weinig om te zeggen dat een flapperende vogel beter werkt dan een modelvliegtuigje.’ Die vraag wil hij met het nieuwe product beantwoorden. ‘Het silhouet is van belang, maar snelheid is belangrijker dan flapperende of vaste vleugels.’

13

INTERVIEW MET BEN PRONK

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +

‘Hoe hoger in de organisatie, hoe meer je bezig bent om het management rustig te houden’ Ben Pronk verwierf faam als systeemarchitect bij verschillende Philips-divisies. Een jaar geleden besloot hij zijn carrière af te ronden bij een startup in de robotchirurgie. In de aanloop naar zijn keynote op de Bits&Chips System Architecting Conference vragen we hem naar zijn ervaringen.

René Raaijmakers

I

n de herfst van 2019 nemen Anupam Nayak en Maarten Steinbuch contact op met Ben Pronk. Met hun startup Eindhoven Medical Robotics werken ze aan apparaten die bij medische ingrepen zelfstandig in bot kunnen boren, zagen en frezen. Daarmee beloven ze een game change in de chirurgie en hebben ze de ambitie om in 2028 marktleider te zijn in robots voor de operatiekamer. Pronk (1959), een systeemarchitect die naam maakte in talloze Philips-divisies en -spinoffs, ziet zijn kans schoon en besluit zich nog één keer te bewijzen.

Een tijdje later zoekt Pronk een stoel en een bureau uit tussen een ploeg jonkies en enkele ervaren rotten. ‘Ik ben de zestig gepasseerd en wil nog een keer iets leuks doen. De medische wereld en de applicatie zijn heel interessant.

Wat me voornamelijk aansprak, was de kleinschaligheid. De organisaties waarin ik heb gewerkt, bestonden uit duizenden mensen. Bij Philips-divisies en later Signify heb je voor elk gebied wel een specialist bij de hand of in elk geval iemand die het kan regelen. Hier is weinig tot niets geregeld. Voor een thermische simulatie moet ik de deur uit en ik bestel mijn pc zelf. Onze it-afdeling is Bol.com. Ook programmeer ik weer zelf’, zegt hij, om er lachend aan toe te voegen: ‘Als dat moet.’

Systeem denken

In zijn ruim dertigjarige loopbaan als systeemarchitect zag Pronk het vak evo-

14

lueren. In de jaren tachtig was een systeemarchitect vaak domeinspecialist.

Iemand met expertise op de dominante technologie, zoals röntgen of mri in de medische diagnostiek. Zo iemand wist alles van röntgen. Maar met de oprukkende digitalisering werd alles computergestuurd en raakte meer verweven.

De grenzen van vakgebieden vervaagden. Mechanica, elektronica, mechatronica, optica, alles raakte verweven met software. Waar het kon, verschoof de elektronica van analoog naar digitaal en in het laatste decennium gingen producten ook aan het netwerk en de cloud.

De systeemarchitect werd daardoor steeds minder een specialist op de dominante discipline. Pronk: ‘Maar heel weinig producten zijn echt monodisciplinair mechanisch. Je kunt het zo gek niet bedenken of er moet een app bij.

Systeemdenken is dan bijna noodzaak.

Natuurlijk zijn er nog architecten die puur aan basistechnieken werken zoals aan optica voor lenzen, maar als je naar de totale r&d-groep kijkt, dan zijn dat nichespecialisten. Zelfs kleine bedrijven kunnen niets meer ontwikkelen zonder netwerken en wifi.’

Hoe zie je de rol en taken van de systeemarchitect?

‘Voor mij zijn er twee elementen: de multidisciplinaire verdeling in de r&d en de bredere blik. De systeemarchitect moet overzicht houden, alle disciplines met elkaar verbinden en verdelen over het systeem. Wat doe je waar en

MECHATRONICA+MACHINEBOUW 5

hoe doe je dat optimaal? Wat doe je in software? Wat in mechatronica? Niet alles oplossen in mechanica als je het in elektronica kan, niet alles in elektronica als het ook in software kan. Hoe zorg je voor samenhang?’

‘Daarnaast moet de systeemarchitect breder kijken, niet alleen naar r&d. Hij moet afstemmen met marketeers en de mensen die gaan over logistiek en fabricage. Want je kunt wel een prachtig design maken, maar dat moet ook passen op je logistieke flow en de fabricage.’

Met het uitdijen van opties en technologieën moeten systeemarchitecten steeds meer overzien. Tegelijkertijd vragen r&d-organisaties aankomende technici om eerder in hun carrière op systeemniveau mee te denken. Dat wringt, want het opdoen van ervaring is essentieel voor hun groei. Pronk ziet dat organisaties er meer aandacht aan besteden in hun opleidingen en cursusaanbod. ‘Maar daar is inderdaad nog groei nodig.’

Het leuke, zegt hij, is dat de talenten vanzelf opvallen. ‘Je merkt het vanzelf.

Ze zijn nieuwsgierig en hebben van nature de neiging om rond te kijken. Je haalt ze er vrij snel uit.’

Wat was bij medische systemen de grote uitdaging voor systeemarchitecten?

‘Optimaliseren. Om met minimale ontwikkeling maximaal resultaat te bereiken. Diagnostische apparaten zijn grote machines en hebben een bijna onbe-

Ben Pronk: ‘Je steekt vaak heel veel geld en moeite in een toekomst die niet komt.’

perkte vraag naar nieuwe functionaliteit en uitbreidingen. Je moet altijd de technologische ontwikkelingen bijhouden: nieuwe generaties processoren, nieuwe programmeertalen. Allemaal grote stappen.’

Ontwikkeldwangbuis

Bij Philips Medical startte in de jaren negentig het Fusion-project met de ambitieuze doelstelling om met één platform het hele röntgenportfolio af te dekken.

Het delen van besturingssystemen en het hergebruiken van softwarecomponenten moesten deze omvangrijke operatie rechtvaardigden, maar eind jaren negentig liep de inspanning averij op.

‘Een van de oplossingen om de behoefte aan ontwikkelcapaciteit te verminderen, is software delen en met platformen te werken. Maar dat is complex.

Daar kraakte en steunde het Fusionproject, want we probeerden het hele x-ray-portfolio af te dekken. Het is op het einde teruggebracht tot cardiovasculaire interventie – de Allura-systemen die ingrepen als dotteren mogelijk maken.’

Pronk schetst de ratrace waar een r&d-organisatie in belandt als er miljardenmarkten lonken en de vraag en technologische mogelijkheden alsmaar

toenemen. Hij noemt het ‘de development-dwangbuis’. ‘Zo voelt het. Door de digitale explosie en de benodigde software is de ontwikkelvraag eigenlijk eindeloos. Als we bij Medical tien keer zoveel mensen hadden gehad of tien keer zo snel hadden kunnen ontwikkelen, dan hadden we het allemaal kwijt gekund. In de software zijn er golven en trends geweest om met deze groei om te gaan. Platformen en re-use zijn daar voorbeelden van. Het is een tredmolen.

Je moet doorrennen, voldoende functionaliteit leveren en tegelijkertijd je systeem technologisch up-to-date houden.

Als je dat niet doet, blijf je leunen op je oude systeem en dan is er op een gegeven moment maar één oplossing: bijna helemaal opnieuw beginnen. Ook dat is vaak een bijna dodelijke actie. Het Fusion-project was zo’n moment. We moesten een grote technologische stap maken en stikten er bijna in.’

Hoe zorgen systeemarchitecten ervoor dat ze een open blik op hun wereld houden?

‘Om heel eerlijk te zijn: op een gegeven moment moet je weggaan uit je organisatie. Systeemarchitecten lopen het risico dat ze na twintig jaar uitgroeien

MECHATRONICA+MACHINEBOUW 5

tot halfgod. Het reële risico van zo’n goeroestatus is dat mensen niet meer aan je twijfelen, al zeg je dat de aarde plat is. Bovendien belemmeren ze dan de doorgroei van anderen.’

Zelf stapte Pronk van de medische wereld over naar de halfgeleiderdivisie van Philips en later naar Signify, de afgesplitste Lighting-activiteit. Dit soort verhuizingen leveren voor systeemarchitecten nieuwe ervaringen op, maar vormen ook een grote hobbel. ‘Je mag dan de kneepjes van het vak kennen, maar de domeinkennis voor een totaal andere markt moet je van de grond af opbouwen.’

Voor de nieuwe omgeving betekent een dergelijke overstap ook een forse investering. ‘Ze trekken een hele dure kracht aan die een tijd niet actief is.’ Binnen multinationals als Philips is af en toe switchen policy. Pronk erkent weleens aftastende gesprekken met andere werkgevers te hebben gevoerd en daarbij kwam vooral dit punt uitputtend aan de orde. Dan werd de vraag op tafel gelegd: hoe lang duurt het voordat jij je salaris weer waard bent? Pronk: ‘Voor zeer complexe ontwikkelingen in een specialistische tak van sport kan het zomaar een of twee jaar duren voor je weer op niveau bent.’

15

24 SEPTEMBER 2020 • IGLUU • EINDHOVEN PROGRAM Silver sponsor

Ke y n o t e

Sponsors

Powered by

09:30

System Architecture in high-tech systems – is there any time left for system engineering?

Ben Pronk, Eindhoven Medical Robotics

10:30

Break

11:00

Cuyperstrap, treacherously simple Dries van Heusden, Associate Value Specialist

11:30

System architects’ challenges for state-of-the-art qualification tools in a customer-supplier co-development setting Kees Verbaan, NTS

12:00

Digital transformation: the importance of a digital twin and model-based systems engineering in the development of a complex bridge system Ferdinand Cornelissen, Altran

12:30

Lunch

13:45

Good architecture, a practical tool to guide the architect Robert Deckers, Atom Free IT

14:15

System engineering as a means to collaborate in consortia in the development of complex technology. Two case-studies: a multi-beam electron microscope and tunnel-automation André Nijholt & Remco Jager, Technolution

12:30

Break

15:15

The use of system-engineering principles in the procurement of rolling stock – it will never be perfect, but it does not need to be Louis Michielsen, NS

15:45

The challenge to define architectures and interfacing standards for a European electric mobility service infrastructure Maarten Bonnema & Roberto Reyes García, University of Twente

16:15

Break

Partner

Ke y n o t e

SYSARCH.NL #BCSA

16:45

Why model-based systems engineering is becoming a necessity, rather than a luxury Jon Holt, INCOSE UK

17:30

Drinks

Subject to change

INTERVIEW MET BEN PRONK

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +

Hoe was dat voor jou toen je naar halfgeleiders overstapte?

‘Chips voor de consumentenmarkt was echt een andere wereld dan medische apparaten. Bij Medical verkochten we driehonderd dure systemen per jaar. Bij Semiconductors verscheepten we in sommige maanden tien miljoen onechip-tv’s. In een ziekenhuis kun je niet met slechte spullen aankomen. Het moet de juiste functionaliteit en betrouwbaarheid hebben. De levertijd is belangrijk, maar als het een half jaartje later is, dan ging je niet failliet. Pas als je rotzooi in de markt zette, had je een echt probleem. Bij Medical was de volgorde van prioriteit: kwaliteit, functionaliteit, kosten, levertijd.’

‘In de semiconductormarkt is de werkelijkheid helemaal anders. Je moet simpelweg op tijd zijn om klanten in staat te stellen met kerst te leveren.

Anders komt je chip niet in hun tv-design en dan ben je een jaar verder. De chipfabriek dendert door, de kosten zijn gigantisch. Dat betekent dat time to market op de eerste plaats komt, daarna pas functionaliteit en kwaliteit. Echt een totaal andere mentaliteit.’

In de tijd dat jij bij Philips Semiconductors zat, verschoof een groot deel van de softwareontwikkeling naar India.

‘Voor ons ging het vooral om de beschikbaarheid van mensen. Die konden we rond de millenniumwisseling niet meer krijgen. Op de korte termijn was dat ook goedkoper, maar bij salarisstijgingen van 10 procent per jaar in Azië zat daar op den duur de winst niet.’

Bij Semiconductors en later NXP was de r&d al wereldwijd over verschillende sites verspreid, met softwareontwikkeling in Sunnyvale, Californië, chipintegratie in Hamburg en systemen en software in Southampton. Daar kwam kort na 2000 ook software in Bangelore bij. ‘Dit soort verspreidingen geeft onvermijdelijk meer overhead en gaat ten koste van de efficiency. Op één plaats alles doen blijft het meest efficiënt.

Maar tegelijk moesten we in India een organisatie met ervaring opbouwen.

Daardoor is het in het begin bij een paar projecten helemaal uit de klauwen gelopen. Dat ligt niet aan India of Azië, maar ze moeten daar ook domeinerva-

‘Politieke verhalen zijn uit den boze’, zegt Pronk over gesprekken met het topmanagement.

ring opbouwen. Vaak wordt dat onderschat. In het begin was ook het verloop van de mensen in Bangalore heel groot.

Dat maakte het opbouwen nog moeilijker. Maar na verloop van tijd zijn daar prima opererende afdelingen ontstaan.’

Overbodig werk

Het kan niet anders of een systeemarchitect met dertig jaar ervaring heeft missers begaan. ‘Ja, ik heb natuurlijk heel wat over het hoofd gezien’, reageert Pronk op de vraag om op zijn grootste fouten te reflecteren. Hij zegt in de loop der jaren vooral meer oog te hebben gekregen voor niet-technische aspecten. ‘Daarmee bedoel ik dat je organisatie fit moet zijn om de ontwikkeling uit te voeren. Je kunt wel een architectuur maken, maar je moet ook de mensen hebben om de ontwikkeling en productie uit te voeren.’

Ook veroorzaak je problemen als je architectuur haaks staat op de organisatie. ‘Als je bijvoorbeeld functionaliteit samenvoegt of vervangt die daarvoor door twee afdelingen werd gebouwd, kun je er zeker van zijn dat de conflicten en strijd groot zullen zijn. De invoering van een architectuur kan echter niet zonder aanpassingen in de organisatie.

Dan is het logisch om het werk anders op te delen. Als je de bestaande organisatiestructuur moet veranderen of erger: als afdelingen overbodig worden, dan is er werk aan de winkel.’

MECHATRONICA+MACHINEBOUW 5

Ervaring leerde hem meer down to earth beslissingen te nemen. Zo had Pronk in het verleden sterk de neiging om platformen zeer toekomstbestendig te maken door rekening te houden met veel hergebruik. ‘Dat betekende veel abstractielagen. In de loop der jaren ben ik gaan inzien dat je te snel te veel extendablity inbouwt. Van die extra voorzieningen gebruik je 90 procent nooit meer. Maar wat veel vervelender is: ik kwam er altijd achter dat juist de extensies die ik later nodig had, er niet in zaten. Klant of productmanagers komen altijd met vragen die je niet hebt voorzien. Ik wil maar zeggen: ook de systeemarchitect heeft geen glazen bol. Je steekt vaak heel veel geld en moeite in een toekomst die niet komt.’

Over voorbeelden van beslissingen die juist verrassend goed hebben uitgepakt, hoeft Pronk minder lang na te denken.

‘Van overstappen op standaard componenten heb ik eigenlijk nooit spijt gehad.

In de tijd van het Fusion-project bij Philips Medical hebben we bijvoorbeeld dedicated besturingssystemen vervangen door Windows. Bij Semiconductors zijn we voor tv overgegaan naar Linux.’

Die keuzes waren destijds helemaal niet voor de hand liggend. ‘Zowel bij Medical als Semiconductors hebben we intern forse tegenwind gehad. Er is altijd aarzeling. Zijn Windows en Linux wel geschikt? Ze zouden te groot, te zwaar of niet stabiel genoeg zijn. Maar het betaalde zich uit. Dat doet het bijna altijd’, zegt

17

INTERVIEW MET BEN PRONK

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +

hij. Met enige zelfspot: ‘Als je eenmaal je eigen spullen stabiel hebt gekregen.’

Het is dus zaak onderdelen van de plank te gebruiken waar het maar enigszins kan. ‘Zelfs als standaard componenten op het eerste gezicht niet helemaal fit for purpose lijken. Het levert vaak veel voordeel op. Ik heb daar nooit spijt van gehad..’

Meer gezeur

Ooit zei een collega tegen hem: ‘Ben, ik maak me pas zorgen als jij je zorgen begint te maken.’ Hij zegt het niet met zoveel woorden, maar Pronk beschouwt de opmerking duidelijk als een compliment.

Het zegt veel over de positie en verantwoordelijkheid van de personen die binnen de organisatie op het hoogste niveau het technische overzicht houden.

Het nadeel is dat de toparchitecten een groot deel van hun tijd kwijt zijn met het managen van managers. ‘Hoe hoger je in een organisatie zit, hoe meer je bezig bent om het management rustig te houden. Je bent het eerste aanspreekpunt voor alle technische problemen. Als een moeilijk project weinig voortgang boekt, dan zit je elke dag bij de ceo. Fusion beïnvloedde de kroonjuwelen van Medical en had de aandacht van de allerhoogste niveaus. Als je ’s ochtends op je werk komt, dan stond bij wijze van spreken de businessunitmanager al aan mijn bureau. Op een gegeven moment ben je voornamelijk bezig om die mensen rustig te houden.’

Beschouwend: ‘Managers hebben natuurlijk een frustrerend beroep. Ze hebben zelf heel weinig grip en moeten zorgen dat anderen het doen. Gaat het niet goed, dan gaan ze oversturen, willen ze drie rapporten per dag. De hoogste technici en de projectleiders lijden daar het meest onder. Die moeten hun bazen goed informeren en vertrouwen vragen.’

Als technicus moet je dit echt willen en er bovendien mee kunnen omgaan.

Vertrouwen krijgen en een taal spreken die niet-technici begrijpen is wel een vaardigheid die je kunt ontwikkelen, zegt hij. ‘Niet iedereen vindt dat leuk.

Het is op den duur niet alleen technisch.

Het gaat ook om strategie en budgetten. Zoals technici dat vaak ervaren: meer gezeur aan je hoofd.’

Je moet eigenlijk een halve psycholoog zijn?

‘Zo zou ik het niet willen omschrijven.

Ik heb ook uitglijders gemaakt. Maar je moet wel een beetje met mensen kunnen omgaan. Want in technische ontwikkelomgevingen heb je collega’s die niet van autoriteit houden, anderen hebben een aai over hun bol nodig en weer anderen zijn behoorlijk vierkant.

Dan zijn er de pessimisten die altijd denken dat het misgaat en de optimisten die altijd zeggen dat het morgen af is. Die geluiden moet je leren inschatten. Het is geen baan voor iemand met contactproblemen.’

Waar kan het misgaan in de contacten met managers?

‘Transparantie is essentieel. Je moet zorgen voor inspiratie, maar je moet wel een betrouwbaar beeld schetsen van de ontwikkeling van het product.

Dat betekent balanceren. Geen politieke correctheid, maar ook geen doemverhalen. Je moet echt altijd een goed beeld van de werkelijkheid schetsen: de grootste risico’s, de vertragingen.

Je moet managers echt meenemen in scenario’s en ze erop wijzen dat de boel technisch vastloopt als ze specifieke ingrepen of investeringen niet doen.’

‘Het is heel belangrijk om je toon aan te aanpassen. Bij een ceo zonder technische achtergrond moet je niet in de details duiken. Tegen jonge technici moet je niet roepen dat we volgende maand failliet zijn als het zo doorgaat.

Je moet een zekere mate van urgentie overbrengen, maar geen paniek zaaien.’

Pronk onderstreept dat het natuurlijk wel uitmaakt wat voor soort manager er tegenover je zit. ‘Er zijn grote ervaringsverschillen.’ Hij maakte doorgewinterde marketingmanagers mee die goed snapten hoe de r&d van een grote organisatie werkte, maar ook de ‘jongens in korte broek met notenhouten brilletjes’ die vooral gingen voor een snelle carrière.

Bij klanten valt die laatste groep snel door de mand. Om aangedikte marketingverhalen te voorkomen, vragen op-

Trusting in experience.

Benefitting from innovation.

Advancing sensor technology.

Optimale oplossingen, afgestemd op uw behoeften: Ervaar state-of-the-art technologieën en innovaties met industriële sensoren en systemen van Pepperl+Fuchs – het maakt de weg vrij naar volledig gekoppelde productieprocessen voor de toepassingen van de toekomst. www.pepperl-fuchs.com

18

MECHATRONICA+MACHINEBOUW 5

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +

‘De marktevaluatie laat zien dat er een duidelijke kans ligt. Natuurlijk zijn er stapels technische uitdagingen, natuurlijk gaat het moeilijk worden, maar we zitten hier wel in een omgeving met ruime ervaring en kennis in precisiemechanica.’

Wat is de grootste uitdaging?

‘Het reële risico van een goeroestatus is dat mensen niet meer aan je twijfelen, al zeg je dat de aarde plat is.’

drachtgevers vaak of de systeemarchitect bij gesprekken aanwezig kan zijn.

‘Want die houdt geen kletsverhaal en vertelt hoe het echt zit’, zegt Pronk.

Slakkenhuis

Door corona gedwongen wisselt Pronk ten tijde van het gesprek de hectische startupomgeving in voor de keuken thuis. ‘We liggen niet stil, maar we hebben er wel last van. Mensen werken thuis, hun kinderen gaan niet naar school en we hebben leveranciers die niet kunnen leveren. Je snapt: al onze contacten met de medische wereld zijn even on hold. We sturen even geen mensen naar een ziekenhuis. Die hebben nu even een andere focus.’

Eindhoven Medical Robotics (EMR) focust op robotsystemen voor operaties in het gebied van het hoofd en de nek. Daarmee staat de startup voor een forse uitdaging. Anatomisch gezien is het een van de meest complexe gebieden van het menselijke lichaam. Aan chirurgen met kennis en kunde op dit terrein is een groot tekort. Voordat specialisten zelfstandig in deze regio mo-

gen opereren hebben ze er een traject van acht tot twaalf jaar op zitten. EMR zegt dat er hooguit twee concurrenten zijn op zijn terrein.

De eerste systemen gaan assisteren bij het inbrengen van gehoorimplantaten.

Om een elektrode in het slakkenhuis van het oor in te brengen, moet een chirurg of robot door zeer hard schedelbot boren. Daarbij is navigatie nodig met nauwkeurigheden van minder dan een tiende millimeter om zenuwen en bloedvaten te ontzien. Als de smalle ingang van de complexe helische cochlearstructuur is bereikt, moet de elektrode worden ingebracht zonder het resterende gehoor te beschadigen. Door het gebrek aan ervaren chirurgen kunnen zo op dit moment maar een op de tien mensen worden geholpen. De inzet van robots kan deze situatie wezenlijk veranderen.

Eindhoven Medical Robotics richt zijn apparaat op het moeilijkste deel van het lichaam. Is het vanuit systeemarchitectuuroogpunt wel slim om meteen voor het hoogste te gaan?

MECHATRONICA+MACHINEBOUW 5

‘Bij ons is de allergrootste uitdaging dat mensen accepteren dat een machine zelfstandig in een schedel boort. Als de robotarm uitschiet, zit hij in de hersenen. Ook een chirurg schiet weleens uit tijdens een operatie. Meestal gaat dat goed, maar soms ook niet. Waar het misgaat, is dat vervelend, maar wel geaccepteerd. De acceptatie van een robot komt alleen met veiligheid en het is dus een heel lang proces voordat artsen er in een klinische omgeving mee gaan werken. De hele regelgeving hieromheen is horrendous.’

‘Los daarvan heeft een instrument dat autonoom in een schedel boort met toleranties van sub-tiende millimeter allerlei mooie uitdagingen zoals de beeldverwerking om te zien waar je bent en de realtime besturing die meteen reageert als een patiënt gaat hoesten.’

Welke rol speelt de systeemarchitect daarin?

‘Veiligheid is het voornaamste designprincipe. Heel vaak is het bij architectuur functionality first: wat moet het apparaat doen? Daarbovenop komt dan nog de error handling. Safety first geldt tegenwoordig bij alle medische apparatuur, maar in bijvoorbeeld de diagnostiek is het wel ietsje eenvoudiger. Bij behandelmachines is safety echt de rode draad, het allerbelangrijkste aandachtspunt.’

Op de Bits& Chips System Architecture Conference op 24 september in Eindhoven (www.sysarch.nl) houdt Ben Pronk een keynotepresentatie. Hij gaat praten over wat er veranderd is voor systeemarchitecten en wat de constante factoren zijn. Pronk zal ook uitgebreid stilstaan bij de vraag of er met de snelheid in de productontwikkeling en digitalisering nog wel plaats is voor systeemengineering.

19

INTERVIEW MET GERRIT MULLER

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +

Back to basics met Gerrit Muller

De ware architect verstaat de kunst van het weglaten en weet waar hij dieper moet graven Systeemarchitecten genieten een toenemende belangstelling in de hightechindustrie. Ze zorgen voor focus, overzicht en resultaat in complexe ontwikkeltrajecten. Dat betekent waarde voor klanten en euro’s voor de eigen business. We vragen aan Gerrit Muller, grondlegger van de systeemarchitectentrainingen bij High Tech Institute, wat de geheimen zijn van goede systeemarchitecten.

René Raaijmakers

H

et beeld dat de meeste mensen van systeemarchitecten hebben, lijkt op dat van bouwkundig architecten. Ze verwachten dat deze professionals complexe machines of producten opdelen in onderdelen, daaraan eigenschappen geven en de interfaces ertussen definiëren. Het komt dus neer op schetsen en tekenen. In de praktijk zijn die taken ook het meest zichtbaar.

Bij gebouwen, maar ook in de technische industrie waar het schetsen zich uit in blokschema’s, cad-tekeningen of piping and instrumentation-diagrammen.

Alle onderdelen staan erop en je ziet hoe de boel in elkaar zit.

Het klopt dat een architect een systeem of product inzichtelijk moet maken.

Maar dat is slechts de basis en niet waar het in de kern om draait. ‘Als je de boel opknipt in stukjes, kijkt naar die stukjes en naar de verbindingen ertussen, dan heb je enkel een statisch beeld’, zegt Gerrit Muller, hoogleraar op de University of Southeast Norway in het Noorse Kongsberg en grondlegger van de Sysarch-trainingen bij High Tech Institute.

Natuurlijk, tekeningen zijn handig.

‘De interfaces zorgen ervoor dat we de onderdelen kunnen ontkoppelen. Ze zijn belangrijk en interfaces moet je goed

20

definiëren, maar daarmee heb je nog steeds een verzameling onderdelen, een doos met parts.’

De ellende, legt Muller uit, komt als die onderdelen interacties met elkaar hebben. ‘Daar zit ook de waarde van het systeem. Want samen verzorgen ze de beoogde functie en samen doen ze dat goed genoeg, nauwkeurig genoeg, snel genoeg, betrouwbaar genoeg, veilig, een heleboel van dat soort benoembare kwaliteiten.’

Het gedrag en de kwaliteiten komen dus voort uit de onderdelen die met elkaar iets gaan doen. ‘Als systeemarchitect of systeemengineer ontwerp je om het gewenste gedrag en de gewenste eigenschappen te krijgen en je voorkomt dat je ongewenst gedrag en vervelende eigenschappen krijgt.’

Verre van triviaal

Maar de praktijk is dat die interactie zo complex is dat we niet alles kunnen voorzien en begrijpen. ‘Meteen het gewenste gedrag krijgen is verre van triviaal. Een systeem ontwerpen zonder ongewenste eigenschappen is ook verre van gemakkelijk. In de integratiefase, als er onderdelen zijn gemaakt, zie je meestal pas dat je dingen niet had

MECHATRONICA+MACHINEBOUW 5

voorzien. Dat je niet de gewenste performance krijgt. Meestal loopt het anders dan je had gedacht.’

Hoe beter de systeemarchitect, hoe beter hij of zij kan inschatten of het ontwerp gaat werken?

‘Ja, maar ik wil nog een stap verder. Hij moet niet alleen inschatten, maar ook kunnen visualiseren en de boel communiceerbaar maken. Dat kan met platen en modellen. Doel is communiceren met vele stakeholders zoals ontwerpers, productmanagers, klanten, de baas en andere architecten. Een goede architect maakt het systeem expliciet en daarmee bespreekbaar en beredeneerbaar.

Daarmee zorgt hij ervoor dat iedereen kan meedenken en zijn ideeën kan inbrengen. Bijvoorbeeld door vragen te stellen als: stel dat we dit of dat doen, wat gebeurt er dan? Daarmee kom je tot betere besluiten in het design of de specificatie. Deze communicatie optimaal maken in teams en bedrijven is de kernfunctie van de architect.’

Als voorbeeld herinnert Muller zich een beschrijving die Guido de Boer maakte toen die nog voor ASML werkte. De Boer zette op papier welke weg een silicium plak aflegt door een wafer-

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +

wat er in het lichtpad van een stepper gebeurt: van lichtbron via illuminator, masker en lens tot op de fotolak. Zulke beschrijvingen van dynamische paden naast elkaar leveren wel weer heel veel inzicht op in hoe een systeem functioneert. Het levert begrip op en de mogelijkheid om het geheel te bespreken en erover na te denken. Om het dynamische gedrag te vatten, heb je vaak een heel aantal complementaire platen nodig. Zo maak je het hele systeem bespreekbaar.’

Alles met als doel om meer grip te krijgen op het dynamische gedrag?

‘Er is oneindig veel dynamisch gedrag van een systeem en zijn omgeving. In die oneindige berg interacties wil je de context zichtbaar maken. Voor een architect is het dus de uitdaging om de gebeurtenissen met de meeste impact zichtbaar te maken. Dat betekent dat hij weet wat hij aan anderen kan overlaten of wat hij kan negeren omdat het te weinig invloed zal hebben. Daar komt de ware architect boven, iemand die weet waar hij dieper moet graven en tevens de kunst van het weglaten verstaat.’

Hoe werkt dat weglaten in de praktijk?

‘Een goede architect maakt het systeem bespreekbaar en beredeneerbaar.’

stepper: via de wafer handler en wafer stage inclusief alle bewerkingen zoals verplaatsen, meten en belichten. Hij noemde dat verhaal ‘Life of the wafer’. ‘‘Life of the wafer’ was een set van tekeningen waaraan je kon zien wat er gebeurde. Die hielpen te begrijpen wat er met een wafer gebeurt, bij de uitlij-

ning, het maken van de hoogtekaart en al dat soort dingen. Nadeel was dat iedereen probeerde om alles aan de hand daarvan te bespreken, juist omdat het zo’n handige plaat was.’

Dat laatste bleek niet effectief. ‘Voor het bespreken van een aerial image is het bijvoorbeeld handig om te weten

MECHATRONICA+MACHINEBOUW 5

Muller legt uit dat dit een kunst is omdat systeemarchitecten opereren in een omgeving met heel veel ruis. ‘Altijd oppert er wel een teamlid dat hij onvoldoende detail ziet. Een ander roept dat zijn onderdeel niet zichtbaar is. Maar zodra je te veel ziet, gaan details overheersen en verdwijnen de functie en toepassing naar de achtergrond. Je ziet niet meer hoe het werkt en wat het effect is.’

Details parkeren hoort bij grip krijgen op de complexiteit. De systeemarchitect is op de hoogte van de softwarestacks, printplaten en gekozen legeringen, hij kan er ook over in discussie met zijn software-engineers, elektronici en mechanici, maar hij mag zich er niet op blindstaren. Hij is genoodzaakt zich te richten op de meer abstracte niveaus daarboven.

21

Automatiseringsplatform CPX

Het CPX-E automatiseringsplatform kan modulair samengesteld worden: •

Als Remote IO worden functiemodules (zoals IO Link Master modules) verbonden met bovenliggende PLC systemen (via EtherCAT, Profinet, Profibus of EthernetIP) en kan tot 4 ventieleilanden met 1 kabel aan 1 veldbusadres te koppelen.

•

In de PLC configuratie kan een EtherCAT master in optie aangevuld kan worden met motion functionaliteiten voor het aansturen van motordrives over EtherCAT (punt tot punt, 3D bewegingen tot CNC en robotsturing).

•

Als gecombineerde Slave/PLC, verbonden met een bovenliggende master PLC (via Profinet of EtherCAT) voor het uitwisselen van IO data en parameters en bijvoorbeeld lokaal complexe motion taken uitvoeren.

Meer informatie: www.festo.nl/CPX-E

INTERVIEW MET GERRIT MULLER

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +

‘Het is de uitdaging om de gebeurtenissen met de meeste impact zichtbaar te maken.’

Het eerste niveau is voor iedereen vrij herkenbaar, dat van de modules, units of subsystemen. ‘Hoe je het ook wilt noemen’, zegt Muller. ‘Het zijn de dingen die worden gemaakt en die passen ook goed in de denkwereld van technici. In bijvoorbeeld de lithografie zijn dat eenheden als een wafer stage, wafer handler of een lens.’

Daarboven komt een abstractielaag waarbij het meestal om de functionaliteit gaat. ‘Een wafer vlak leggen of verplaatsen.’ Op het niveau daarboven komen de kwaliteiten aan bod.

‘Een goede overlay, goede focusdiepte, snelheid, dat soort zaken.’

Daarna komt de laag waarop de kwaliteiten samenkomen in eigenschappen van de applicatie. ‘Dat zijn de zaken waar jouw klanten op zitten te wachten, zoals yield’, zegt Muller. ‘Dus je moet begrijpen welke rol die depth of focus heeft en welke focusdiepte precies essentieel is en welke afwijkingen een geproceste wafer mag hebben. Op dat niveau plaats je dus alles meer in de context.’

Muller zegt dat systeemarchitecten op al die niveaus in staat moeten zijn

om te schakelen tussen meerdere gezichtspunten. ‘Gaat het in jouw product om snelheid of om nauwkeurigheid? Als het nauwkeurig én snel moet, welke nauwkeurigheid en welke snelheid dan?

Ik kan wel iets razendsnel of supernauwkeurig maken, maar meestal wil je snelheid én nauwkeurigheid. Waar vind ik de sweet spot, daar gaat het om.’

Hoe herken je de potentiële systeemarchitect?

‘Tot mijn spijt moet ik zeggen dat ik er geen recept voor heb. Ik ken goede systeemarchitecten. Vaak zijn het eigenaardige figuren, met elk hun eigen kwaliteiten. Vaak zijn ze vanuit verschillende kanten het vak in gerold. In de eerste plaats zijn het van nature generalisten. Ze moeten de breedte niet schuwen, nooit bang zijn voor zaken die ze niet weten of die verder van ze af liggen. Ze moeten niet terugschrikken voor nieuwe dingen; daar moeten ze juist energie van krijgen.’

‘Een architect is iemand bij wie iedereen te rade gaat. Stel je een groot gebouw voor met een kamer waar collega’s altijd binnenlopen. Dan zit daar

MECHATRONICA+MACHINEBOUW 5

waarschijnlijk de systeemarchitect, ook al heeft hij misschien de functietitel niet. De interactie met hem of haar gaat van nature, want anderen ervaren dat deze persoon hen helpt.’

Heeft een bedrijf nog geen systeemarchitect, dan is zo iemand geknipt om die functie in te vullen?

‘Precies. Als je daar het profiel van de systeemarchitect naast legt, zoals we dat in de Sysarch-cursus hanteren, dan komt dat meestal aardig eroverheen.

Aan de hoeken die er dan nog aan zitten, valt wel te vijlen. Maar systeemarchitecten zijn altijd aan het multitasken.’

Wat versta je precies onder multitasken?

‘Continu kunnen wisselen van invalshoeken of wat we view points noemen.

Naar een probleem kijken vanuit verschillende invalshoeken. Dat kun je leren.

Het kan ook zijn dat mensen je daartoe prikkelen of dwingen. Dat multitasken is essentieel, maar kan erg vermoeiend zijn. Er zijn mensen die heel goed zijn in systeemdenken, maar die volledig ten onder gaan aan multitasken.’

23

OP AFSTAND EN TOCH ALTIJD DICHTBIJ.

Met Zoom, Microsoft Teams, Skype en Hangouts bereiken de adviezen en trainingen van Metal Work u overal.

Metal Work Nederland B.V.

Metal Work België - Belgique

Voltastraat 9,

Mechelsesteenweg 277,

6716 AJ EDE

B-1800 VILVOORDE

Tel. + 31 (0)318-665 111

Tel. + 32 (0) 2-751 6120

www.metalwork.nl

www.metalworkpneumatic.be

INTERVIEW MET GERRIT MULLER

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +

Wat zijn de grootste uitdagingen voor mensen die net in de functie stappen?

‘Vaak zitten mensen nog te veel in het systeem. Je moet ze helpen om uit het systeem te komen: de wereld van klanten, de productlevenscyclus en de business. Ze moeten meer naar buiten en daar hebben ze dan een zetje voor nodig.

Vaardigheden op het gebied van communicatie of soft skills zijn ook handig.’

De complexiteit van systemen neemt toe. Is daardoor de behoefte aan systeemarchitecten groter?

‘Je zou hopen dat de problemen van twintig jaar geleden zo goed bekend zijn dat we ze nu gestructureerder kunnen oplossen. Dan kan de hedendaagse architect zich namelijk focussen op de meer complexe problemen. Er is bijna geen systeem meer dat niet met andere systemen verbonden is. Er is bijna geen functie en geen eigenschap meer die niet van meerdere systemen afhangt. Ik moet het systeem begrijpen waaraan ik werk, maar ook andere systemen inclusief de interactie en de mensen eromheen. Die complexiteit, die groei, dat is een fact of life.’

Je bent hoogleraar in Noorwegen en een dag in de week aan TNO Esi verbonden. Met wat voor vragen komen bedrijven bij jou?

‘Alle vragen die ook in de Sysarch-training zitten, komen bijna meteen aan bod. Wat is de rol van de architect in mijn organisatie? Hoe neem ik de lange termijn mee? Welke middelen heeft de architect om zijn werk te doen?’

‘Sommige bedrijven zeggen meteen: ik wil model-based system engineering doen, mbse. Dan ben ik altijd benieuwd naar hun echte vraag. Hebben ze een administratieve behoefte? Moeten ze voldoen aan de regels die de Amerikaanse FDA oplegt? Of hebben ze juist de behoefte om beter te onderzoeken of te communiceren? Je kunt modelleren om heel veel verschillende redenen.’

‘Heel veel bedrijven worstelen met de vraag: ik wil een platform maken, want ik heb product 1, 2 en 3 en daar zit een hoop synergie tussen, maar ze zijn toch allemaal verschillend. Of ik

‘Stel je een groot gebouw voor met een kamer waar collega’s altijd binnen lopen. Dan zit daar waarschijnlijk de systeemarchitect, ook al heeft hij misschien de functietitel niet.’

heb steeds projecten om verschillende productvarianten te maken. Platformen, standaardisatie, daar zijn vaak vragen over. Voor een architect is dat vaak balanceren, want door te standaardiseren kun je de boel rigide maken, waardoor de waarde voor klanten vermindert.’

Is de kennis op het gebied van systeemarchitectuur te verpakken in hanteerbare brokken?

‘Daarmee kom je op de vraag: wat is kunnen en wat is de kunst? Wat kunnen we mensen aanbieden aan methodes en middelen en wat kun je als docent niet overdragen? Competente systeemarchitecten hebben een hele ontwikkeling doorgemaakt. Dat is een optelsom van tijd en ervaring. Maar als je alleen

MECHATRONICA+MACHINEBOUW 5

lang iets hebt gedaan, dan ben je nog niet ontwikkeld. Er is doorleefde ervaring nodig. Het gaat om situaties herkennen én erover hebben nagedacht.

Dat je weet waarom sommige dingen niet werken, omdat je het hebt ervaren en de volgende keer weet hoe je het in één keer goed kunt doen. Zo’n reflectiecyclus is eigenlijk essentieel voor een systeemarchitect om te leren en op een nuttig ervaringsniveau te komen.’

Meer weten over systeemarchitectuur en systeemengineering? Bezoek de Bits&Chips System Architecting Conference (www.sysarch.nl) op 24 september 2020 bij Igluu in Eindhoven of bekijk de mogelijkheden voor de trainingen op dit gebied bij High Tech Institute (www.hightechinstitute.nl).

25

THEMA INDUSTRIËLE AUTOMATISERING

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +

Digitaal water De watersector staat voor een flinke uitdaging. De digitale transformatie helpt om de grote uitdagingen, veroorzaakt door bijvoorbeeld klimaatveranderingen en de vergrijzing, het hoofd te bieden. Maar hoe plaats je alle slimme sensoren in het ellenlange netwerk? En hoe zorg je voor goede data waarop je de lastige beslissingen kunt baseren?

Alexander Pil

S

limme automatisering, Smart Industry en digitalisering, ook in de watersector zijn het hete onderwerpen. Die grote interesse in ‘smart water’ – of zelfs Water 4.0 – is logisch, want de toepassing van ict en geavanceerde meettechnieken kan ook in die industrie zorgen voor betere en efficiëntere systemen en processen.

Wereldwijd zijn drinkwaterbedrijven vaak nog lang niet toe aan verregaande digitalisering. ‘In sommige landen hebben ze niet eens een digitaal model van hun drinkwaternetwerk. Daar weten ze bij wijze van spreken niet eens waar de leidingen liggen’, vertelt Peter van Thienen, senior researcher en chief information officer

Intuïtief met groot bedieningsoppervlak.

Serie 56 Universeel.

Combineert visuele en tactiele feedback met een groot bedieningsoppervlak en duidelijke lasergegraveerde symbolen.

. Visuele en tactiele feedback . Groot bedieningsoppervlak . Ruime kleurkeuze voor het frontraam . Geringe inbouwdiepte (27 mm incl. M8 aansluiting) . Lange levensduur (> 5 miljoen bedieningen) . Standaard, ISO 7000 of klantspecifieke symbolen

www.eao.com/nl

EAO_AD_56_Universal_Mechatronica_90x130mm.indd 1 26

bij KWR, het onafhankelijke onderzoeksinstituut voor tien Nederlandse drinkwaterbedrijven en één Vlaamse. ‘Er zijn ook genoeg landen, waaronder Nederland, waar de waterleveranciers wel beschikken over goede informatie van de productiefaciliteiten en de transport- en distributienetwerken. Er zijn digitale modellen voorhanden om door te rekenen hoe die systemen zich gedragen, om voorspellingen te kunnen doen en om hen te ondersteunen bij het ontwerp bij voorziene vervanging of uitbreiding.’

In Nederland verzamelen drinkwaterbedrijven heel veel procesdata. Vooral het zuiveringsproces is heel erg strak gestuurd.

Voor het transport en de distributie van water is het beeld echter nog verre van compleet. Er ligt een groot netwerk aan leidingen onder de grond – in totaal gaat het in Nederland om ongeveer 120 duizend kilometer – om het water van de productiefaciliteit naar de eindklanten te brengen. Leveranciers meten over het algemeen netjes hoeveel water ze erin stoppen, onder welke druk en met welke temperatuur. En bij een aantal grootverbruikers wordt live gemeten hoeveel eruit gaat. Ook loopt er een programma waar bij enkele huishoudens water wordt afgetapt dat vervolgens in een laboratorium wordt geanalyseerd. Bijna altijd is het van zere hoge kwaliteit, maar toch blijft het water een hele tijd uit zicht. En de staat van de leidingen is helemaal onduidelijk.

De leidingen tussen de productiesite en de kraan vergelijkt Van Thienen dan ook met een black box. ‘We hebben wel een idee wat er gebeurt, maar er is weinig concrete data. Sommige drinkwaterbedrijven zijn daarom druk bezig om druk- en flowsensoren in het netwerk te prikken.’ Daarmee willen ze bijvoorbeeld lekverliezen boven water krijgen. In Nederland is dat met zo’n 4 procent weliswaar een klein probleem – er zijn landen waar de helft van het geproduceerde drinkwater onderweg verloren gaat – maar het is toch zonde. Zeker als je terugdenkt aan de droge zomers van de afgelopen jaren.

Onvoorspelbaar

Deze digitale transformatie, met onder meer drinkwaterbedrijven Vitens en Oasen als koplopers, is work in progess. De uitdaging zit niet alleen in de sensoren; op dat gebied wordt veel geïnnoveerd. Veel lastiger is het om met een beperkt aantal meetpunten toch bruikbare informatie binnen te krijgen. Sensoren zijn immers redelijk duur en installatie in het bestaande netwerk is zeer arbeidsintensief. Als het lukt om in een leiding van duizend kilometer vijf sensoren te plaatsen, weet je nog steeds niet zo veel wanneer je tussen twee meetpunten een verschil constateert.

+MACHINEBOUW 5 17.08.2020 14:01:50 MECHATRONICA

De academische wereld heeft de afgelopen vijftien jaar veel energie gestoken om algoritmes te ontwikkelen die op basis van een beperkt aantal metingen toch de werklui naar de juiste plek kunnen sturen. ‘Het is een uitdagend probleem omdat er zo enorm veel gebeurt in zo’n netwerk’, legt Van Thienen uit. ‘De watervraag is immers stochastisch van aard; we weten nooit wanneer er iemand naar de wc gaat, dus dat signaal is al gecompliceerd. Dan kunnen er dingen gebeuren die lijken op een lek, zoals manipulaties van afsluiters die bijvoorbeeld verband houden met werkzaamheden of als iemand ineens een groot zwembad vult. Er zijn heel veel onzekerheden en grilligheden, en dat maakt de interpretatie van de metingen extreem ingewikkeld.’

Datasilo’s

Wat zijn de grootste uitdagingen in de digitaliseringsstap die waterbedrijven moeten zetten? ‘Een probleem waar we vaak tegenaan lopen, is datakwaliteit’, antwoordt Van Thienen. ‘Er worden heel veel gegevens verzameld, maar niet voor een specifiek doel en ze worden vaak niet gevalideerd. Als je met die data aan de slag wilt, is het daarom heel moeilijk om er zinnige dingen uit te halen.’

‘Verder er is sprake van datasilo’s’, vervolgt hij. ‘Gegevens die je samen zou willen interpreteren, zijn verspreid over verschillende systemen opgeslagen. Er is behoefte aan meer meetdata uit bijvoorbeeld het distributienetwerk, maar het is moeilijk om de benodigde investeringen te verantwoorden als je van tevoren niet duidelijk kunt maken wat ze gaan opleveren. Het is een kip-eisituatie.’

Een tweede probleem is iets dat in meerdere industrieën speelt, maar

Foto: KWR

zeker ook in de watersector: de vergrijzing van het personeel. Veel kennis over de netwerken en installaties, en hoe ze moeten worden bediend onder nominale condities, maar zeker ook in crisissituaties, is alleen aanwezig in de hoofden van een paar ervaren rotten.

‘We doen bij KWR projecten waarin we numerieke optimalisatiealgoritmes toepassen op het ontwerp van drinkwaternetwerken’, vertelt Van Thienen. ‘Als je het netwerkgedrag wilt doorrekenen, dan moet je alle handelingen – ook die in ongebruikelijke omstandigheden – kunnen formaliseren. Maar die staan nergens op papier en zijn in geen enkele spreadsheet terug te vinden. Dat maakt het heel lastig om zo’n geavanceerde optimalisatietechniek toe te passen.

De vergrijzing voltrekt zich nu, dus het staat als een paal boven water dat we nu alle kennis en knowhow in die datasystemen moeten stoppen.’

Kunstmatige intelligentie

Vooral in de drinkwaterwereld, maar ook breder in de watersector, is er sprake van een verouderende infrastructuur. Leidingen worden vaak voor een nominale levensduur van vijftig tot tachtig jaar aangelegd. In Nederland wordt gemiddeld een half tot een procent van de drinkwaterleidingen per jaar vervangen. Dat suggereert dat ze honderd tot tweehonderd jaar zouden moeten meegaan. In sommige gevallen klopt dat, maar in andere gevallen niet.

Helaas is het lastig te voorspellen waar en wanneer het misgaat. Dat komt

MECHATRONICA+MACHINEBOUW 5

omdat vaak zeer lokale factoren grote invloed hebben op het falen van een leiding. Waterbedrijven willen natuurlijk niet te vroeg maar ook niet te laat hun leidingwerk vervangen, dus ze zijn naarstig op zoek naar mogelijkheden om betere beslissingen te kunnen nemen.

‘Met kunstmatige intelligentie kun je alle beschikbare informatie samenbrengen om toch voorspellingen te doen over wanneer welke leiding zou kunnen falen en wanneer je welke leiding moet vervangen’, weet Van Thienen. ‘Aan de andere kant wordt er flink geïnvesteerd in inspectietechnieken met apparaten die door leidingen kunnen gaan om lokaal de conditie te monitoren.’ Als dergelijke technieken eenmaal wijdverbreid zijn, leveren ze bergen data op. De verwerking van al die gegevens is op zichzelf weer een uitdaging waar veel waterbedrijven nog niet klaar voor zijn.

Tot slot kaart Van Thienen nog een vierde uitdaging aan: de beschikbaarheid van water. ‘In Nederland hebben we dat al enigszins ervaren met de droge zomers van de laatste jaren, maar op andere plaatsen in de wereld is de situatie vaak veel nijpender. Met het veranderende klimaat, de bevolkingsgroei en de verdergaande urbanisatie gaat het waarschijnlijk steeds vaker voorkomen dat er waterschaarste ontstaat.

Juist de digitale tools die we nu tot onze beschikking hebben, kunnen ons helpen om robuustere, veerkrachtige systemen te ontwerpen en om een echte crisis te voorkomen. Dat is een vitaal aspect in de digitalisering van de sector.’

27

THEMA INDUSTRIËLE AUTOMATISERING

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +

Machinebesturing: van plc naar iiot Ooit was er een tijd dat je een machine bestuurde met een nokkenas. De overgang naar logische schakelingen en later de plc ging niet vanzelf; daar was andere kennis voor nodig. Nu vervangt de industriële iot-computer de plc. Wederom vraagt dat om nieuwe kennis. Egbert-Jan Sol roept iedereen op aan de slag te gaan.

Egbert-Jan Sol

B

estond een plc eind jaren tachtig uit een 4-bits processor, nu zijn het 64-bits, 4-core microprocessoren. En met moderne hardware en software kan een iiot-computer meer dan een plc-model uit de vorige eeuw.

Een iiot-computer is geen elektronische versie van de nokkenas zoals de plc. Met een iiot-computer verricht je i/o-controle, motorbesturing, userinterfacing, dataverzameling, datacommunicatie en straks artificial intelligence en machine learning. Dat doe je niet meer in een gesloten omgeving van een specifieke leverancier, maar met opensource systemen, moderne programmeeromgevingen en datacommunicatiestandaarden.

Hiervoor heb je kennis nodig over onder meer Linux, OPC-UA, grafische en low-code configuratiesoftware en Python. Die taal gebruik je voor het hele gebied van programmering van i/o, userinterfacing, dataprocessing, datacommunicatie en machine learn-

ing. Bij de overgang van nokkenas naar programmeerbare besturingen moest de werktuigbouwer elektrotechnicus worden, nu volgt de transformatie naar computerspecialist. Dit gaat vanzelf voor jongeren die net van een opleiding komen waar ze al langer met Raspberry Pi’s van zestig euro hebben gewerkt.

Een standhouder op een plc-beurs omschreef het, net voor corona, als volgt: ‘Je zag steeds meer grijze haren van de plc-generatie, maar sinds kort zie ik weer jongere mensen: de iiot-generatie.’ De technologische ontwikkelingen in het tijdperk van Smart Industry gaan zo snel dat de huidige beroepsbevolking niet kan wachten op voldoende jongeren. Iedereen moet bijscholen. Niemand haalt meer de pensioenleeftijd met alleen oude schoolkennis.

Cyberveiligheid

Het goede nieuws is dat je met een gewone pc, de aanschaf van een Rasp-

berry Pi en ander materiaal ter waarde van honderd euro, internet en Youtube plus zelfstudie zo aan de slag kunt. Een stimulerende omgeving en/of een hulpvaardige collega’s helpen daarbij. Een innovatief ingestelde baas of een vragende klant natuurlijk ook.

Wat nu nog vrijblijvend lijkt, wordt over een aantal jaren door de markt en concurrentie afgedwongen. Waarom nog een duur plc-systeem bouwen als je met een iiot-computer met opensource tools de i/o-besturing, besturing, userinterfacing, datacollectie en communicatie voor zo’n duizend euro kunt maken? De echte kosten zitten in de softwareontwikkeluren, en de besparing dus in hergebruik van softwaremodules.

Natuurlijk, het kost tijd om met Linux, Python, Github en integrated development environments te leren omgaan, maar uiteindelijk ben je net zo snel en waarschijnlijk veel productiever en

Snelle bevestiging aan Cobots triflex R COB houder: Eenvoudige energietoevoer ®

.1.

.2.

Nieuwe universele bevestiging voor energietoevoersystemen op verschillende robottypen. Een basiselement voor flexibele montage, bijvoorbeeld: 1. als voordelige klittenbandlus 2. met protectiering of 3. als aansluitelement. Veelzijdig, eenvoudig te monteren en voordelig. Voorzien van anti-slip klittenband voor een stevige grip.

.3.

igus B.V. Tel. 0346 353 932 info@igus.nl ®

igus the-chain ... moving energy made easy ®

NL-1254-COB-Halter 184x65.indd 1

28

motion plastics

®

29.04.20 15:50 MECHATRONICA+MACHINEBOUW 5

Een industriële versie van de Raspberry Pi zoals de Kunbus Revolution Pi Core 3+ met 32 Gbyte kost nog maar 209 euro.

Met vrij beschikbare kennis op internet en wat goedkope hardware kan iedereen iiot-specialist worden. goedkoper dan met de beperktere klassieke plc-tools. Let op dat je vanaf het begin aan maximale internetbeveiliging doet. Loop er niet voor weg en bouw ook bijvoorbeeld firewallkennis op. Betere cyberbeveiliging van industriële installaties is vandaag de dag ook voor machine- en productiebesturingen een verplichting. Lees het zeer interessante boek ‘Het is oorlog, maar niemand die het ziet’ van Huib Modderkolk en je begrijpt gelijk waarom het meer dan een noodzaak, zelfs een verplichting wordt.

Licentievrije processoren

Elke verandering roept weerstand op.

Een persoonlijk verhaal overtuigt misschien meer. Dertig jaar geleden was ik groepsleider bij de plc-ontwikkeling van Philips en lid van de plc-commissie die tot de IEC 61131-standaard heeft geleid. Indirect was ik betrokken bij de ontwikkelingen van plc-veldbussen en later, bij Ericsson, bij ethernet/IP/TCP-ontwikkelingen. In die tijd zag je hoe de http/html-standaard boven op TCP het mogelijk maakte om webapplicaties te maken. Het succes van die ontwikkeling (Microsoft, Amazon) en later de overgang naar de mobiele apps (Google, Apple) is veel groter dan de gesloten oplossingen en het beperkte succes in de machinebesturingswereld.

Nu, na dertig jaar, is de tijd rijp voor een soortgelijke ontwikkeling bij machinebesturingen en industriële controlesystemen voor de inzet van standaarden als OPC-UA en opensource oplossingen. Toegegeven, vijf à tien jaar geleden zou ik dat nog niet hebben aangedurfd. Linux als opensource besturingssysteem is nu echter de

standaard voor praktisch alle (embedded) computersystemen. Zelfs MacOS en Windows werken op commando-prompt-niveau met de Linux-commando’s. Programmeertalen als Python zijn vele malen krachtiger en worden anno 2020 beter ondersteund dan dertig jaar terug bijvoorbeeld een taal als C. Alleen processoren zijn nog net niet opensource. Ze zijn of op Arm of op Intel gebaseerd, maar er wordt hard gewerkt aan licentievrije processoren op basis van Risc-V en Open-Power. Dankzij de wet van Moore en opensource hardware zal iiot-hardware nog goedkoper en krachtiger worden. Nu al heb je voor zestig euro een Raspberry Pi met 4-core Arm (nog steeds licentiekosten) met 4 GB Ram en 4K schermondersteuning, opensource Linux en een toetsenbord, muis en scherm – een volwaardige pc. En met een Nvidia Jetson-ai-computer met dezelfde Arm-processor, Linux en Python (400 euro) bouw je de krachtigste machine learning- en beeldpatroonherkenningsapplicaties. Een industriële versie van de Raspberry Pi (temperatuurbestendig en beveiligd voor kortsluiting en stroompieken) zoals de Kunbus Revolution Pi Core 3+ met 32 GB kost nog maar 209 euro.

Aan de slag

Zien is geloven. Op Youtube, vindbaar onder de naam Smart Industry Talks, en op de site van Smart Industry staat een serie van tien video’s, elk van rond de tien minuten, waarin alles wordt gedemonstreerd. In die video’s wordt een eenvoudige i/o-applicatie (met een

MECHATRONICA+MACHINEBOUW 5

temperatuursensor) in Python zowel op een Raspberry Pi als op de Revolution Pi uitgewerkt inclusief de programmering van een gebruikersinterface en communicatie via OPC-UA. Video’s 8 en 9 gaan in op cybersecurity en leggen tot in detail uit hoe je een industriële besturing of productielijn beveiligt met een firewall, alleen open voor OPC-UA-communicatie.

Heb niet de illusie dat je klaar bent na het bekijken van honderd minuten video. De overgang van de plc-wereld naar iiot-besturingen vergt veel zelfstudie, tijd en het overwinnen van weerstand. Er zijn nog steeds nokkenas-besturingen, kijk maar in de automotor. En er zullen ook specifiek plc-toepassingen blijven. Maar de brandstofinspuitpomp van een auto zit niet meer vast aan de nokkenas; hij wordt elektronisch geregeld om flexibeler en efficiënter met brandstof om te gaan. En zo ook zullen steeds meer machinebesturingen met een iiot-computer worden gerealiseerd, bijvoorbeeld om klaar te zijn voor realtime productie en een inzichtelijke fabrieksketen, of om in de toekomst zinvolle ai-toepassingen te realiseren.

Nu is de tijd, zeker met de coronabeperkingen, om zo snel mogelijk kennis op te doen. Met de vaardigheid om op internet een paar zoekopdrachten in te typen en met wat goedkope hardware kan ook een plc-specialist zelf aan de slag gaan om een iiot-vakman worden.

Egbert-Jan Sol is vanuit TNO werkzaam als programmadirecteur bij Smart Industry, een initiatief van FME, Metaalunie, KvK, Min EZK en TNO.

29

THEMA INDUSTRIËLE AUTOMATISERING

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +

Oxipack gaat tot het gaatje Oxipack is specialist in niet-destructieve lekdetectie bij luchtdicht of vacuüm verpakte voeding en geneesmiddelen. De meetmethode van het bedrijf uit Houten is zo nauwkeurig dat ook lekjes worden opgespoord die anders pas na een aantal dagen merkbaar zouden zijn. Voor zijn nieuwste oplossing werkte het nauw samen met machinebouwer Geurtsen en besturingsexpert B&R. Alexander Pil

I

n de strijd tegen verspilling en in het streven hun productieprocessen te optimaliseren, hechten voedingsfabrikanten veel waarde aan goede verpakkingen. Vrijwel allemaal proberen ze lekke verpakkingen vroegtijdig uit het proces te halen, simpelweg door erin te knijpen of door ze steekproefsgewijs in een waterbak onder te dompelen en te kijken of er luchtbelletjes uit komen. Dat geeft weliswaar een aardige eerste indruk, maar zekerheid is er allerminst. Iedereen voelt wel aan dat zo’n handmatige controle verre van betrouwbaar is. En ook de waterbakmethode is niet nauwkeurig genoeg om microlekkages op te sporen. Helaas kan zo’n minuscuul gaatje al wel voldoende zijn om een product voor zijn officiële houdbaarheidsdatum te laten bederven, met de nodige (imago)schade tot gevolg.

Er is een alternatieve lekdetectiemethode op basis van innovatieve va-

cuümtechnologie. ‘Het idee is redelijk eenvoudig’, zegt Pim Jobse, technisch manager bij Oxipack Leak Detection, dat het principe heeft ontwikkeld. ‘Je legt een product tussen twee rubberen membranen, sluit alles af en trekt de boel vacuüm. Als de verpakking goed dicht zit, gebeurt er niets. Maar als er een klein gaatje in zit, zal de druk in de vacuümkamer blijven stijgen. Zo kun je lekken van tien micron opsporen. Een belangrijk bijkomend voordeel is dat de methode de verpakking niet beschadigd of vervuild, waardoor je alle producten kunt controleren in plaats van slechts steekproeven nemen.’

Net als de waterbakmethode kost ook een lekdetectiemeting in een vacuümkamer tijd. ‘Het hele proces van start tot finish duurt ongeveer een halve minuut’, weet Jobse. Dat stelde de engineers uit Houten voor een uitdaging,

Oxipack ontwikkelde samen met Machinefabriek Geurtsen een modulaire machine die tot honderdtwintig pakjes per minuut kan controleren op lekken.

30

MECHATRONICA+MACHINEBOUW 5

want hoe konden ze tegemoetkomen aan de vraag uit de markt voor inline lekdetectie? Oxipack, van nature geen machinebouwer, zocht daarom naar een samenwerking met een ontwikkelpartner zodat het bedrijf binnen budget en binnen een zo klein mogelijk vloeroppervlak toch honderdtwintig pakjes per minuut betrouwbaar kon controleren.

Schietband

In Machinefabriek Geurtsen uit Deventer vond Oxipack de juiste, innovatieve partner om het systeem te designen.

‘Vanwege eerdere ervaringen kreeg ik de opdracht mee om vooral geen carrousel te ontwikkelen’, zegt hoofdontwerper Wardo Dietrich. Hij bedacht daarom een aantal concepten, zoals een oplossing waarbij verschillende vacuümkamers tijdens de meting in een soort boekenkast worden gestald.

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +

The Rotary draait op de B&R Panel PC 2100, een visualisatiescherm met ingebouwde plc, in een pc-formaat.

Uiteindelijk bleken vrijwel alle ideeën te duur en bleef er maar één serieuze optie over.

‘Iedereen kon op zijn kop gaan staan, maar volgens mij was een carrousel wél de goede oplossing’, lacht Dietrich. Hij koos niet voor een carrousel zoals Oxipack in een eerder traject had gedaan – dat zou te veel vloeroppervlakte innemen – maar voor een carrousel op zijn kant. Het wiel bevat twaalf meetkamers ter grootte van een A4’tje. Een product wordt eerst op de bodem van zo’n kamer gedeponeerd waarna de deksel sluit. Tijdens zijn rondje in het rad wordt de kamer vacuüm getrokken en de meting uitgevoerd. Voordat het terug is bij het beginpunt, is duidelijk of het product goed is of moet worden afgekeurd, en schuift de verpakking op de juiste band.

‘Bij de invoer hebben we gekozen voor een schietband’, zegt Dietrich. ‘Zo’n lopende band breng je eerst naar de goede positie. Dan trek je het metalen deel terug en laat je de band met dezelfde snelheid vooruitlopen. Het product blijft dan op dezelfde positie en valt rustig en netjes op zijn plek. Die methode passen we bij Geurtsen wel vaker toe, maar in deze configuratie was ik er niet helemaal zeker van of het goed en snel genoeg zou werken. We hebben het daarom eerst uitvoerig gecheckt in een testopstelling waarbij we drie kamers in de machine hadden gemonteerd.

De timing kwam inderdaad behoorlijk nauw omdat de complexe beweging

Zodra de meetkamer wordt gesloten, wordt hij vacuüm getrokken.

Als de verpakking lek is, blijft de druk in de kamer oplopen.

moest gebeuren in een draaiende machine. In onderling overleg hebben we dat toch voor elkaar gekregen.’

Als Mechatronica&Machinebouw op bezoek is in Houten, is de eerste machine die Oxipack en Geurtsen hebben gebouwd, net terug van een Italiaanse klant. Die heeft The Rotary – zoals het systeem is gedoopt – gebruikt om een verdachte batch door te meten. ‘Met het huidige apparaat kun je twintig producten per minuut checken’, aldus Jobse. ‘Om echt inline te kunnen meten in een productielijn is een snelheid vereist van ongeveer honderdtwintig pakjes per minuut.’ Oxipack en Geurtsen hebben het systeem daarom modulair opgezet: je kunt er nog vijf wielen naast zetten en het tempo aanpassen aan je wensen. Daarmee wordt het apparaat geen enorm bakbeest, verzekert Jobse. ‘Het wordt maximaal anderhalve meter breder dan het nu is. Dat is heel schappelijk, zeker als je bekijkt hoeveel vierkante meter bijvoorbeeld de inpakmachines in beslag nemen.’

Kritische vragen beantwoord

Voor de besturing standaardiseert machinebouwer Geurtsen al jaren op de technologie van B&R Industriële Automatisering. ‘Dat heeft onder meer te maken met Automation Studio, het platform van B&R waarmee je alles kunt programmeren en aansturen’, aldus Dietrich. ‘Wat je ook aan je systeem prikt, het communiceert. Voor een pro-

MECHATRONICA+MACHINEBOUW 5

grammeur is het ideaal dat hij alles in één omgeving kan doen.’

Ook Oxipack was snel overtuigd. ‘Binnen tien minuten was ik om’, zegt Jobse.

‘B&R had antwoord op al mijn kritische vragen. Een van de punten was dat je de status van de controller gelijk kunt zien.

Daar hoef je niets voor te doen; dat is al voorgeprogrammeerd. Daar word ik heel blij van. Andere aanbieders laten wellicht weten dat er een driverfout is, maar dan is het aan ons om te achterhalen wat er aan de hand is en hoe we het kunnen oplossen. Met de Service Diagnotics Manager van B&R krijg je direct alle statusinformatie als het systeem even niet loopt zoals het moet, en hij geeft gelijk de mogelijke oplossing.’

The Rotary draait op de B&R Panel PC 2100, een visualisatiescherm met ingebouwde plc, in een pc-formaat.

‘Vaak gaat zo’n combinatie ten koste van de cyclustijd, maar dat is hier zeker niet het geval’, zegt Jobse. ‘Daar ben ik wel van gecharmeerd.’

B&R-salesengineer Wico Reineman: ‘Het is de strategie van B&R om onze kennis toegankelijk te maken, zodat iedereen complexe zaken kan oplossen met de achterliggende Mapp-technologie zonder dat je die hoeft te begrijpen.

Voor een schietband zoals in deze machine kun je de juiste parameters instellen en hoef je zelf geen ingewikkelde berekeningen te doen. Slim omgaan met de beschikbare kennis, dan kun je samen dit soort mooie systemen maken.’

31

THEMA INDUSTRIËLE AUTOMATISERING

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +

Apex Dynamics kruipt voor Duflex in rol systeemleverancier Al jaren levert Apex Dynamics tandwielkasten in alle vormen en maten. Enkele jaren geleden kwamen daar tandheugels en rondsels bij. Sinds die tijd opereert het bedrijf steeds vaker als systeemleverancier. Zo ook voor Duflex Mechatronics, waar het de aandrijfcomponenten voor een deurenfreeslijn optimaliseerde.

Alexander Pil

D

uflex Mechatronics ontwikkelt en bouwt speciaalmachines voor de maakindustrie. Het bedrijf uit Elst neemt het hele engineeringtraject voor zijn rekening, van de mechanica, elektronica en besturingssoftware tot aan de erp-systemen. Het pint zich daarbij niet vast op één of twee bedrijfstakken; Duflex bedenkt net zo makkelijk een oplossing voor de productie van mondkapjes, voor de inline controle van babyvoedingverpakkingen als voor boor- en freeswerkzaamheden aan industriedeuren. Sinds de oprichting in 1997 engineerde Duflex al meer dan zevenhonderd machines.

Opvallend is dat Duflex ervoor kiest om zijn ontwikkelaars hun eigen ontwerpen te laten assembleren, program-

meren en testen. ‘Doordat we geen gescheiden afdelingen hebben, moet iedereen weten waar hij mee bezig is’, zegt directeur en oprichter Arno Dumoré. ‘Omdat ze gelijk zien wat wel en wat niet werkt, leren ze veel sneller. Bij grotere projecten werken we uiteraard wel in teamverband, maar altijd met de gedachte dat je heel goed weet wat je op papier zet. Bijkomend voordeel is dat we weinig tijd verspillen aan vergaderingen en de overdracht van info, wat ook nog eens leidt tot grote betrokkenheid bij een project.’

Een gemiddelde designer zal wellicht weinig behoefte voelen om met zijn handen aan slag te gaan. ‘Het vraagt inderdaad om hands-on engineers’, geeft Dumoré toe. ‘Je moet ertegen kunnen

Duflex uit Elst bouwde een boor- en freeslijn voor deuren.

32

MECHATRONICA+MACHINEBOUW 5

dat je steeds met je eigen fouten wordt geconfronteerd. Dat is niet voor iedereen weggelegd.’

Snel en precies

Recentelijk ontwikkelde Duflex een booren freesmachine voor binnendeuren. Het systeem voorziet elke twintig seconde een deur van alle gaten en sleuven die nodig zijn voor de sloten en scharnieren. Een uitdaging was dat het hang- en sluitwerk bij verschillende deuren op verschillende plekken moet komen. Ook is er een grote variatie in de breedte, hoogte en dikte van de deuren. Met een barcode identificeert het systeem om welke deur het gaat. In een database haalt hij dan de informatie op over welke operaties hij waar moet uitvoeren.

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +

Apex Dynamics vond de beste combinatie van tandwielkast, heugel en rondsel, en bepaalde de randvoorwaarden voor de motor.

Voor alle lineaire verstellingen zoals in de doorvoer, de breedteafstelling en de positionering van de drie bewerkstations maakt Duflex gebruik van aandrijfsystemen van Apex Dynamics. In totaal gaat het om veertien assen. ‘Voor allemaal waren er beperkingen aan de inbouwgrootte van de motor en de aandrijfcomponenten’, vertelt Dumoré, ‘maar uiteraard willen we binnen die grenzen de maximale snelheid en nauwkeurigheid halen.’ Om de gewenste productiesnelheid te kunnen garanderen, stelde Duflex hoge eisen aan de acceleraties. ‘De onderdelen moeten tussen twee freesacties razendsnel maar toch zeer precies kunnen herpositioneren.’

Een bijkomende wens was dat Duflex zo veel mogelijk dezelfde componenten wilde gebruiken. ‘Uiteraard mikken we erop dat de onderdelen heel lang meegaan, maar er kan altijd wat gebeuren.

Dan is het handig als je ze op voorraad hebt, zonder dat je een uitgebreid magazijn nodig hebt’, legt Dumoré uit.

hebben we dat werk uit handen genomen’, zegt Megens. Sinds een paar jaar heeft Apex Dynamics een tool waarin het alles een stuk sneller kan doorrekenen. ‘We hebben de optimale componenten uit ons assortiment gekozen zodat alle parameters kloppen, ze aan alle requirements voldoen, maar ze toch niet te overgedimensioneerd zijn.’

Daarbij kreeg Duflex een rapport over de specificaties die de motor moest hebben, zodat het bij zijn gebruikelijke leverancier, het Duitse Jetter Automation, het geschikte type kon bestellen.

Curvic plate-rondsels

Apex Dynamics heeft in het design gekozen voor zogeheten curvic plate-rondsels. ‘Empirisch gezien, wil je rond de twintig tanden op je rondsel; dan heb je het optimum van nauwkeurigheid en levensduur’, weet Megens. ‘In de prak-

tijk blijkt de montage op de tandwielkast soms lastig. Bij zulke krachten wil je dan met een flens werken. Die heeft echter een vaste steekcirkel die wellicht interfereert met het rondsel dat je erop wilt bouwen. De curvic plate is een koppelstuk met nokken waar het rondsel in valt en dat je eenvoudig met een bout kunt fixeren.’

‘So far, so good, maar het wordt pas echt interessant als er volgende week iets misgaat’, gaat Megens verder. ‘Het zijn nu eenmaal open componenten. En ook al zorg je voor goede afscherming, je kunt nooit helemaal voorkomen dat er iets tussen schiet. Het rondsel kan dan geblokkeerd raken, waardoor er een tand afbreekt. Zo’n rondsel hebben we op voorraad liggen, dus met een beetje goede wil heb je binnen drie dagen een nieuwe gemonteerd en kun je weer verder. Was dat één unit, een tandwielkast met een vast aangebouwd rondsel, dan heb je een compleet nieuwe aandrijving nodig. Dan ben je zes tot acht weken verder. Een curvic plate geeft dus veel meer flexibiliteit. Niet per se bij de montage, maar vooral in de service en de aftermarket.’

Waarom heeft Duflex voor Apex Dynamics gekozen? ‘Om te beginnen, omdat de producten en de levertijden prima zijn’, antwoordt Dumoré. ‘Ook belangrijk is dat je weet wie je aan de lijn krijgt, dat ze snel kunnen schakelen en dat ze met je meedenken. Dat was essentieel bij dit project.’

Rekenwerk

Waar Apex Dynamics over het algemeen alleen de onderdelen levert, kroop het voor dit project in de rol van systeemleverancier. ‘Het gaat om drie componenten: de tandwielkast, de heugel en het rondsel’, weet Eric Megens, salesmanager bij Apex Dynamics. ‘Daar komt de motor nog bij als variabele. Dat wordt dus een vergelijking met heel wat onbekenden. Goed dimensioneren is een kwestie van trial-and-error. Per as kost het wel een paar uur om het optimum te vinden.’

Als een klant zijn spullen bij verschillende leveranciers inkoopt, moet hij al dat rekenwerk zelf doen. ‘Voor Duflex

Arno Dumoré (links), directeur van Duflex, en Eric Megens, salesmanager bij Apex Dynamics.

MECHATRONICA+MACHINEBOUW 5

33

THEMA INDUSTRIËLE AUTOMATISERING

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +

Demcon bouwt modulaire mondmaskermachine

Snel ontwerp, snelle machine

In de coronacrisis bleek eens te meer dat Europa afhankelijk is van productie elders. Een schrijnend voorbeeld waren de mondmaskers, waaraan de Nederlandse zorg een groot tekort had. Demcon Industrial Systems nam het initiatief om een modulaire mondmaskermachine te ontwerpen en te bouwen. Uitdagingen lagen in de variëteit aan materialen, de cyclustijd en het ultrasoon lasproces.

Erik Heijdens Klaus-Gerd Schoeler Frederik Heller Edwin Gerritsen

H

artverwarmend waren de initiatieven om in de private en semiprofessionele sfeer mondkapjes te gaan maken. Maar zelfvoorzienend wordt Europa alleen als er regionaal op industriële schaal mondmaskers kunnen worden gefabriceerd. Demcon-directeur Dennis Schipper: ‘De gedachte om zelf een mondmaskermachine te realiseren, is ontstaan door enerzijds het tekort aan mondmaskers in Nederland en anderzijds de kwaliteitsissues die speelden. We werden gebeld door allerlei ziekenhuizen. Toen dachten wij: we gaan dit doen. Dat deze machine een grote diversiteit aan materialen kan verwerken en tegelijkertijd de kwaliteit van de maskers kan borgen, is bijzonder.’

Al dit voorjaar zijn we gestart met het ontwerp van een modulaire hoogvolumemachine voor de productie van ademhalingsbeschermingsmaskers (mondmaskers) die zorgprofessionals gebruiken als persoonlijke beschermingsmiddelen. Deze maskers beschermen de drager tegen stofdeeltjes en verschillende virussen in de lucht (zoals Covid-19). Qua materiaalsamenstelling en voorgeschreven filtereigenschappen zijn ze een stuk complexer dan bijvoorbeeld chirurgische mondmaskers. Die zijn voornamelijk bedoeld om de patiënt te beschermen tegen micro-organismen afkomstig van de uitademing van de drager. Daarnaast zijn er ook nog de (goedkopere) niet-professionele maskers in allerlei soorten en maten. Afhankelijk van

Versneld ontwikkelproces

De situatie dit voorjaar na de Covid-uitbraak was bijzonder: grote behoefte aan mondmaskers en te weinig productie-equipment in Europa. Om snel een nieuwe machine te ontwikkelen en te bouwen, konden we niet uitgebreid allerlei concepten afwegen en daaruit de beste oplossing kiezen. We hebben goed gekeken naar bestaande machines en bewezen technologie, waarbij we onze expertise hebben ingezet om onderbouwde keuzes te maken. Het totale ontwikkelproces was hiermee duidelijk anders dan bij ‘standaard projecten’.

Normaal gesproken trekken we meer tijd uit om het probleem van de klant – dat meestal het kernproces van diens machine betreft – uitgebreid te analyseren om zo tot de beste oplossing te komen.

Nu konden we het ontwerp voor de mondmaskermachine in acht weken afronden. Dat is mede te danken aan de kennis van besturingstechnologie die we sinds twee jaar in huis hebben. In 2018 nam technologieontwikkelaar en -producent Demcon het Duitse Systec over. Systec – nu Demcon Systec Industrial Systems geheten – legt zich al veertig jaar toe op besturings- en positioneringstechniek voor integrale industriële automatisering. Daarvoor ontwikkelt het mechatronische standaardproducten en klantspecifieke oem-producten, zoals motionregelaars, versterkers en stappenmotoren.

34

MECHATRONICA+MACHINEBOUW 5

het type masker worden er verschillende materialen toegepast, zowel geweven als non-woven, van polypropyleen tot cellulose of katoen.

Flexibel en modulair

De machine van Demcon richt zich primair op de productie van gecertificeerde FFP-ademhalingsbeschermingsmaskers (filtering face piece) die aan de EN 149-norm moeten voldoen. De markt voor het benodigde meerlaagse FFP-materiaal is op dit moment erg gespannen vanwege de grote, wereldwijde vraag. Daarom hebben wij de machine zo ontworpen dat er standaardmateriaal vanaf vier (verschillende) rollen kan worden toegevoerd, met de optie voor uitbreiding tot zes rollen.

Op deze manier kan de producent ook niet-conventionele materialen toepassen, in een materiaalsamenstelling naar eigen receptuur.

Transport van het materiaal – ook wel aangeduid als web – gebeurt met walsen die het web door de machine trekken.

Elke module bevat een eigen set walsen omdat voor elke bewerkingsstap de optimale spanning in het web anders kan zijn en dus lokaal moet worden geregeld. Het bepalen van de optimale parameters is een kwestie van trial-and-error per materiaal en processtap. Een machine bevat zo tientallen motoren.

Voor extra flexibiliteit – om een maskerproducent maatwerk te kunnen bieden – is de machine modulair opgebouwd, met voor elke bewerkingsstap een aparte module. Naast de feitelijke productiestappen is er nu een module voor markering; modules voor bijvoor-

Ontwerp van de modulaire mondmaskermachine.

beeld verpakking en het plaatsen van een beademingsventiel kunnen nog worden toegevoegd. Elke module is voorzien van één motionregelaar, die tot acht assen synchroon kan aansturen. De regelaars communiceren via ethernet met een centrale pc.

Ultrasoon lassen

Een eerste module verzorgt het verbinden van de laagjes. De norm voor FFP-maskers schrijft voor dat de materialen op elkaar moeten worden gelast en dat er dus geen naaiproces mag worden gebruikt. Op de gewenste plekken worden de laagjes op elkaar geperst, waarna ultrasone transducers energie inbrengen die voor plaatselijk smelten en dus lassen van het materiaal zorgt.

Eenzelfde proces is er voor de bevestiging van de elastische draagbanden.

Vanwege de ergonomie hebben we gekozen voor bevestiging om het hoofd en dus niet achter de oren.

De geschiktheid voor ultrasoon lassen bepaalt of een (filter)materiaal de maskerfabricage haalt. Een belangrijke ontwerpvraag was of het ultrasoon lassen on the fly, dus op een doorlopend web, of in een start-stopproces moet plaatsvinden. Die tweede optie blijkt voor een betere procesbeheersing te zorgen en levert dus een betere laskwaliteit. Het proces is namelijk afhankelijk van druk, tijd en vermogen. In een continu proces is het lastig om de druk gelijk te houden in het lasgebied, vanwege de variatie in onder meer materiaaldikte en lasoppervlak. Met een start-stopsysteem zijn deze procesparameters gemakkelijker te beheersen omdat de gehele lascontour in één keer wordt gelast.

Eenvoudig te programmeren motionregelaar

In de mondmaskermachine is de Xemo-motionregelaar van Demcon Systec toegepast. De Xemo kan tot twaalf assen synchroon regelen, voor punt-tot-punt-positionering, of acht assen in interpolatiemodus. De regelaar communiceert over twee can-bussen met de motorversterkers en de gedistribueerde i/o en kan over TCP/IP online via een pc worden aangestuurd; offline besturing is mogelijk vanuit een flashgeheugen.

Voor programmering is er Motionbasic (versie 4). Deze van Basic afgeleide scriptingtaal heeft Systec zelf ontwikkeld om elektrische en mechanische engineers een intuïtieve ontwikkelomgeving te bieden. Het is eenvoudiger in gebruik dan het gangbare Codesys voor het programmeren van automatisering.

Bovendien zijn Motionbasic-programma’s voor de gebruiker als open code toegankelijk. Dat is bijvoorbeeld interessant voor onderzoekers die bij procesontwikkeling heel veel controle willen hebben over alle parameters. Daarnaast kan de Xemo worden geprogrammeerd onder Windows middels een Windows-dll (dynamic-link library) vanuit een omgeving die de gebruiker vertrouwd is, zoals Visual Basic, Visual Basic for Applications (VBA), C, C++, C#, Delphi of Labview.

MECHATRONICA+MACHINEBOUW 5

Dit start-stopproces stelt natuurlijk extra eisen aan de besturing, met name aan de synchronisatie tussen de verschillende modules. Reden waarom die via digitale, hard-wired i/o verloopt. Zo hebben we de cyclustijd tot 1,5 à 2 seconden weten te beperken. Dat is mede te danken aan het mechanische concept voor de machine, waarin zo veel mogelijk functies zijn opgesplitst, zodat processtappen parallel kunnen worden uitgevoerd. Bij 24/7-productie levert een machine zo’n veertig- tot zestigduizend maskers per dag af.

Andere modules verzorgen onder meer het vouwen van het materiaal en het op maat snijden van de maskers.

Het snijden gebeurt met een roterend stansmes, de beste optie voor het beheersen van de webspanning en het beperken van de cyclustijd. Een visionsysteem verzorgt de kwaliteitscontrole, waardoor dit geen taak meer is voor de operators. Zo is automatische kwaliteitscontrole standaard onderdeel van de productie van de hoogwaardige maskers.

Op het moment van schrijven zijn de assemblage en het testen van een eerste systeem nagenoeg afgerond.

We zijn in gesprek met meerdere geïnteresseerden om grootschalig mondmaskers in Nederland te produceren.

Erik Heijdens (systeemengineer) en Edwin Gerritsen (businessdeveloper) werken voor Demcon Industrial Systems in Enschede.

Klaus-Gerd Schoeler (hoofd ontwikkeling besturingstechnologie) en Frederik Heller (directeur) zijn verbonden aan Demcon Systec Industrial Systems in Münster.

35

5 NOVEMBER 2020 EINDHOVEN

CALL FOR PRESENTATIONS We’re looking for high-quality presentations and we welcome development cases via softwarecentricsystems.com/call-for-presentations

Powered by

SOFTWARECENTRICSYSTEMS.COM #BCSC2

COLUMN OVER

INDUSTRIËLE AUTOMATISERING + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +

Industry 5.0 brengt menselijke factor terug in robotisering

D

e afgelopen decennia zetten steeds meer bedrijven robots in om repetitieve handelingen uit te voeren.

Tot nu toe waren dat met name grote, industriële bedrijven. De auto-industrie is een goed voorbeeld van een sector waarin robotisering een absoluut succesverhaal is.

Maar door verschillende ontwikkelingen komen robots nu ook voor middelgrote en kleine bedrijven binnen handbereik. Daarbij zullen cobots de beste papieren hebben.

Cobots spelen in de eerste plaats in op de behoefte van mkb’ers om medewerkers meer ruimte te bieden om hoogwaardig werk te doen, in plaats van zware lichamelijke arbeid, te ingewikkelde handelingen of zeer repetitieve taken. Daarnaast zijn cobots relatief eenvoudig te integreren in bestaande processen. Ze zijn klein en flexibel en vereisen meestal geen speciale voorzieningen in fabriekshallen, zoals hekwerken voor de veiligheid of veel bewegingsruimte.

Die flexibiliteit vertaalt zich niet alleen in weinig eisen voor wat betreft de omgeving, maar ook in functies en productiviteit. Neem een cobot die stapel- of pickwerk doet in een bedrijf. Die moet bij voorkeur allerlei maten verpakkingen aankunnen, van kleine ronde flesjes tot grote vierkante dozen.

Daarnaast moeten de cobots eenvoudig te programmeren zijn en slechts een korte leercurve voor een operator met zich meebrengen. Zo zijn ze vlot inzetbaar en leveren ze een snellere return on investment.

Bedrijven die cobottechnologie omarmen, zijn ook beter in staat om te anticiperen op bepaalde marktontwikkelingen.

Denk aan de toenemende behoefte aan personalisering van producten, de steeds kortere levenscyclus van die producten en de steeds hogere klantverwachtingen op het vlak van snelle levering. Dat leidt met name in de logistiek, fulfillment en packaging-branche tot veel meer dynamiek – wat met alleen mensen moeilijk te beheersen is.

Christian Janse is salesmanager Benelux bij Universal Robots.

Nu we midden in de vierde industriële revolutie zitten, gekenmerkt door het toenemende belang van cloud en andere technologische ontwikkelingen in de kern van de productie en de productiesystemen, zien we onder meer een beweging ontstaan naar reshoring. Producten worden weer veel dichter bij afzetmarkten gemaakt en, hoewel integrale geautomatiseerde productieprocessen realtime kunnen worden opgevolgd, is er nog sprake van veel configuratie door de klant.

Tijdens de vijfde industriële revolutie zal de traditionele scheiding tussen mens en technologie langzaamaan wegvallen.

Daar waar we in de traditionele robotwereld vooral productiestraten zien waar robots eenvoudige activiteiten uitvoeren zonder tussenkomst van mensen, wordt dit in Industrie 5.0 een echte samenwerking tussen mens en machine. De mens zorgt voor creativiteit en proactiviteit, de machine voor de productiviteit en ondersteuning. Onderzoek door het Massachusetts Institute of Technology uit 2016 – gepubliceerd in de Financial Times – liet zien dat de inzet van een collaboratieve robot de productiviteit met wel 85 procent kan doen toenemen.

Voor de kleine en middelgrote bedrijven – 97 procent van alle bedrijven wereldwijd – liggen hier enorme kansen. Met cobottechnologie kunnen ze groeien, het tekort aan goede vakmensen opvangen en inspelen op de steeds hogere eisen van hun klanten. Maar het belangrijkste is dat ze de menselijke factor kunnen blijven toevoegen aan hun (productie) processen, want net die maakt het verschil.

Bij Industrie 5.0 draait het om echte samenwerking tussen mens en machine

MECHATRONICA+MACHINEBOUW 5

37

THEMA DIGITAL TWINNING

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +

Virtuele printers spil in ontwikkeling bij Canon

Intern bij Canon Production Printing wordt weinig gesproken over digital twins, maar de virtuele printers die de Venlose engineers veelvuldig gebruiken, zijn het wel degelijk. De uitgebreide modelleerinspanningen zijn cruciaal om de complexe printsystemen succesvol te laten zijn. ‘Met virtuele printers kun je zaken onderzoeken die je in de echte wereld niet kunt.’

Alexander Pil

M

odellering zit in het dna van Canon-engineers. ‘De organisatie is behoorlijk model-minded’, stelt Bart Theelen, systeemarchitect model-based development bij de Venlose printerbouwer. ‘Modelgebaseerde en modelgedreven ontwikkeling, we zijn al heel ver met die mindset.

We hebben de organisatiestructuur erop aangepast om het gemeengoed te maken binnen heel Canon Production Printing, en niet alleen op de r&d-afdeling. Dus cross-site, cross-disciplinary en cross-printer project. Daarbij werken we intensief samen met Canon in Japan.’

Een typische modelleerbenadering kent Canon niet. ‘Dat komt omdat het volledig afhangt van wat je wilt modelleren en met welk doel’, aldus Theelen. ‘Op basis daarvan kijken we wat

38

de meest geschikte methode is. Soms moet je zelf wat verzinnen, maar over het algemeen is er voor de meeste zaken al een tool of een oplossing beschikbaar. Daar wil je bij aansluiten, en niet het wiel opnieuw uitvinden. Of we sluiten aan bij een bepaalde ontwikkeling omdat we denken dat die de potentie heeft om ons beter te helpen.’

Canons gereedschapskist is goed geoutilleerd en beslaat een breed scala aan technieken. ‘Verschillende engineers gebruiken verschillende tools; zelfs binnen een afdeling zie je variatie waar dat zinvol is’, vertelt Theelen. ‘In de basis zijn onze printers natuurlijk gewoon machines. Daar komt software, elektronica, mechanica en mechatronica bij kijken, maar in ons geval ook specifieke chemie en fysica. Voor al die

MECHATRONICA+MACHINEBOUW 5

domeinen zijn heel wat modelleertools op de markt. Steeds kijken we wat op elk moment de beste optie is. Wat we vooral proberen te doen, is onze domeinkennis te vangen in de technologie die zo’n tool biedt.’

Naast de meer standaard domeinen, spelen er bij Canon een aantal zaken die je niet zo snel bij andere machinebouwers zult tegenkomen. Het kernproces – het deponeren van inkt op papier – kun je immers alleen op kwalitatief hoog niveau uitvoeren als je zeer precies weet hoe die inkt en dat papier zich gedragen. Theelen: ‘We gebruiken daarvoor modelleergereedschap uit de chemiewereld en doen met universiteiten onderzoek om dat aan te vullen met de specifieke fysica die voor ons interessant is.’

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +

Virtuele crash

Ondanks dat modellering een zeer voor­ aanstaande positie heeft binnen Canon, is er één buzzword dat weinig voorbij­ komt. ‘We praten relatief weinig over di­ gital twins’, geeft Theelen toe. Maar: ‘Ik hanteer een heel ruime definitie van dat begrip. Verschillende engineers bij Canon maken verschillende modellen voor ver­ schillende doeleinden. Voor mij zijn die virtuele printers allemaal digital twins.

Bij een digital twin denken de meeste mensen wellicht aan een virtuele repre­ sentatie van een – al dan niet bestaand – fysiek systeem dat het gedrag van dat systeem visualiseert. Maar er zijn nog zo veel meer vormen, zelfs digital twins van systemen die nog helemaal niet be­ staan. Zo’n virtueel prototype is net zo goed een digital twin, die je gebruikt om in de ontwerpfase te onderzoeken of je op de goede weg bent en het systeem gaat werken zoals je wilt. Dat kan multi­ disciplinair zijn, maar ook monodiscipli­ nair, bijvoorbeeld door met een cad­pak­ ket mechanische stressanalyses te doen.

Dat is voor mij al een digital twin. De be­ kendste vorm van een digital twin is wel­ licht een driedimensionale visualisatie, maar dat hoeft niet. Net zo informatief is een grafiek die de trend laat zien van wat er gebeurt als je een bepaalde ontwerp­ parameter aanpast.’

Om de befaamde kloof tussen af­ delingen en tussen engineers te over­ bruggen, zijn extra tools nodig. ‘Een digital twin is in die zin een prima com­ municatiemiddel. De uitdaging is dat ie­ dereen zijn view zoals hij gewend is uit bijvoorbeeld de elektronica, software of mechanica terugziet’, zegt Theelen.

‘Maar omdat onze systemen steeds complexer worden en we toch grip wil­ len houden, zijn virtuele printers – di­ gital twins zo je wil – essentieel. Op die manier kun je met hetzelfde aantal mensen meer voor elkaar krijgen.’

‘Met modellen kun je zaken onder­ zoeken die je in de echte wereld niet kunt’, gaat Theelen verder. ‘Je kunt bijvoorbeeld de virtuele printer laten crashen en controleren of de software zo’n situatie goed afhandelt. Dat zou je ook met een fysiek apparaat kunnen

doen, maar dan gaat hij wellicht echt stuk en dat is toch een beetje jammer.’

‘En je kunt meer ontwerpalternatieven testen. Als je dat fysiek doet, kost dat veel tijd en geld, maar met die modellen kun je van alles proberen. Als je een an­ der printerconcept wilt bouwen, kun je eerst virtueel bekijken wat dat betekent voor de productiviteit of de printkwali­ teit. De modellen geven je een goede in­ schatting wat het zou kunnen opleveren.’

Een zeer interessante toepassing van digital twin­technologie ziet Theelen in de koppeling met datascience en arti­ ficial intelligence. ‘Onze printers in het veld hebben vaak een unieke configu­ ratie. Als er iets aan de hand is, wil je niet altijd in het vliegtuig springen, en je kunt zo’n systeem ook niet precies na­ bouwen om te onderzoeken waar het probleem zit’, weet Theelen. ‘Maar op basis van de data uit het veld kunnen we het prima naspelen in ons model. Zo analyseren we het probleem en zoeken we naar een oplossing. Als we er vir­ tueel niet uit komen, kunnen we altijd nog een monteur langssturen.’

Juiste balans

Printkwaliteit is een cruciale eigenschap voor de Venlose systemen. Canon maakt daarvoor intensief gebruik van allerlei modelleertechnieken. Op dit moment werkt het bedrijf aan de volgende gene­ ratie van zijn Colorado­, Colorstream­, Prostream­ en Varioprint­machines. ‘We passen daar het virtuele printer­platform toe om te kijken hoe we die nieuwe syste­ men beter kunnen maken en wat de bes­ te oplossingen zijn’, vertelt Theelen. ‘Het toepassen van modellen helpt om ont­ werpkeuzes te onderbouwen of om te be­ slissen voor welke experimenten we een fysieke testopstelling moeten bouwen.’

Een mooi voorbeeld zijn de printkop­ pen. ‘We kunnen verschillende lay­outs van de spuitmondjes met onze model­ len uitproberen en kijken wat het effect is op de printkwaliteit’, legt Theelen uit.

‘Je kunt een alternatief onderzoeken zonder dat je een peperdure printkop hoeft te laten maken. Je wilt van tevo­ ren behoorlijk zeker zijn over de specifi­ caties die je hebt bedacht.’

MECHATRONICA+MACHINEBOUW 5

Een aantal eigenschappen moet Ca­ non nog altijd fysiek testen, maar de Venlose engineers streven ernaar om zo veel mogelijk analyses virtueel te doen, door alle beschikbare kennis in hun modellen te vangen. ‘Op basis van die kennis doe je een uitspraak over hoe mooi het plaatje is, hoeveel het pa­ pier vervormt en hoe goed de inkt blijft plakken. In principe wil je in de virtuele wereld hetzelfde kunnen doen als wat je in de echte wereld zou kunnen doen.’

Daar zit een gigantische uitdaging, want hoe modelleer je bijvoorbeeld het gedrag van papier. Dat bestaat immers uit verschillende lagen natuurlijke ve­ zels die onderling zijn verstrengeld.

Bovendien is er veel variatie in ge­ bruikte papiersoorten. ‘Voor een deel zijn er modellen, voor een deel zijn die in ontwikkeling, en voor een deel weet niemand het precies en is er meer aca­ demisch onderzoek nodig’, weet Thee­ len. ‘Maar het is typisch een vraag die we onszelf stellen als we een printer­ ontwerp doorlichten. Wat is de range aan papiersoorten die we met dit pro­ cedé kunnen gebruiken? En ook: welke inkten passen erbij? We willen de klant een zo breed mogelijk aanbod kunnen doen in de papiersoorten die hij kan gebruiken. Aan de andere kant, als dat betekent dat je een heel dure inkt nodig hebt, moeten we toch op zoek naar een betere balans.’

‘Met virtuele printers en digital twins kunnen we parameters in ons design veranderen en instellingen aanpassen, en onderzoeken wat dat betekent voor onze drie belangrijkste kpi’s: produc­ tiviteit, printkwaliteit en kosten’, be­ sluit Theelen. ‘Daar wil je de juiste ba­ lans vinden die precies aansluit bij het marktsegment waarop je mikt.’

Tijdens de Digital Twin Conference op 4 november in Eindhoven (www. digitaltwinconference.nl) geeft Bart Theelen een presentatie met de titel ‘Digital twins for print process development’, waarin hij niet alleen ingaat op Canons gebruik van virtuele printers maar ook de aanpak vanuit organisatorisch oogpunt belicht.

39

THEMA DIGITAL TWINNING

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +

Dé digital twin is onzin De laatste jaren groeit de belangstelling voor digital twins explosief. Deze interesse en opwinding hebben ook tot verwarring geleid. Die onduidelijkheid is niet te wijten aan een gebrek aan definities, maar juist aan een overvloed aan tegenstrijdige en vage beschrijvingen. Siemens legt uit hoe het zit en benadrukt het belang om alle digital twins samen te voegen.

Patrick Fokke

A

ls er één fenomeen is dat symbool staat voor de digitalisering van productontwerp en productie, dan is het wel de digital twin. De populariteit van de digitale tweeling is goed te verklaren: met een digitale versie van de werkelijkheid werk je efficiënter, voorkom je onnodige fouten en realiseer je dus een algehele procesoptimalisatie zodat je tijd en geld bespaart in de echte wereld.

Hoewel er vaak wordt gesproken over dé digital twin, is de werkelijkheid weerbarstiger. Als je vier verschillende softwareleveranciers spreekt, geven ze waarschijnlijk vier verschillende definities van wat een digital twin nu eigenlijk is. En dat stelt fabrikanten voor een behoorlijke uitdaging omdat ze veelal voor elke fase van de productlevenscyclus worden geconfronteerd met een aparte digital twin, die wordt ondersteund door een puntoplossing.

Virtuele simulaties

In de ontwerpfase van producten is de digital twin al heel lang een bekende. Al decennialang wordt er gebruikgemaakt van virtuele prototypes om digitale simulaties uit te voeren. In de loop der jaren is simulatiesoftware krachtiger geworden, waardoor we nu steeds meer, snellere en betere tests kunnen uitvoeren. Ook kun je met software deze simulaties centraal managen, zelfs als je werkt in een team met meerdere specialisten, die werkzaam zijn bij verschillende organisaties (en toeleveranciers).

De noodzaak om prototypes te ontwikkelen is daarmee sterk teruggedrongen. Het virtueel testen van producten is echter maar één mogelijke toepassing van de digital twin.

Digitale fabrieksomgeving

Als de ontwerpfase achter de rug is, wordt het tijd om de fabrieksomgeving in

40

te richten. Ook hier kan software tegenwoordig een tijd- en kostenbesparende rol spelen zodat de innovatiesnelheid van organisaties sterk toeneemt. Deze ‘digital twin van de productieplanning’, een digitale simulatie van een fabrieksomgeving, helpt om de productie optimaal in te richten. In een gesimuleerde omgeving kun je bepalen hoe een productieproces moet worden ingericht, hoe robots in de fabriekshal worden aangestuurd, en zelfs met welke belasting productiemedewerkers te maken krijgen en wat de ideale looproutes zijn. Door al deze factoren digitaal te simuleren en te testen, voorkom je dat er verschillende testvarianten van een fysieke fabriekshal moeten worden ingericht voordat je de optimale omgeving hebt gecreëerd.

MECHATRONICA+MACHINEBOUW 5

De rol van de digital twin in de productieomgeving houdt echter niet op als de productie al daadwerkelijk plaatsvindt. Integendeel, een digital twin maakt het eenvoudiger om de fysieke fabriekshal te managen, processen te optimaliseren en kwaliteitsinspecties uit te voeren.

Continu verbeteren

Als een product eenmaal op de markt is, dan speelt de digital twin een andere (maar niet minder belangrijke) rol. Zeker nu producten steeds meer sensoren en software bevatten, is het eenvoudiger dan ooit om realtime data te verzamelen en deze te analyseren om prestaties te verbeteren. Denk aan een moderne auto, die ondertussen veel weg heeft van een

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +

computer op wielen. De hoeveelheid relevante informatie die auto’s op de weg kunnen verzamelen voor autoproducenten is onvoorstelbaar groot. Met behulp van de data uit deze digitale tweelingen kun je immers voortdurend issues in het veld opsporen en tijdig oplossen, maar ook producten continu verbeteren.

Hoeveel er al mogelijk is op dit gebied bleek onlangs in China, toen een toeleverancier van Volvo uit de data van auto’s op de weg interessante conclusies trok. Door machine learning toe te passen op data van digital twins kwam naar voren dat voertuigen in Beijing relatief vaak problemen hadden met richtingaanwijzers. Onderzoek wees uit dat connectoren in richtingaanwijzers vaak haperden door een combinatie van smog en bestuurders die in de auto roken. Dankzij deze digital twin-toepassing is het ontwerp van de knipperlichten aangepast, waardoor ze nu in Beijing niet vaker stuk gaan dan op andere plekken.

De digital thread

De digitalisatie van productontwerp en productie wordt nog vaak gezien als een aaneenschakeling van digitale processen. Designers werken met de ene puntoplossing, in de fabriek wordt gewerkt met andere software en voor het onderhoud van producten is een derde pakket in gebruik. Dat is vanuit historisch perspectief te begrijpen omdat verschillende afdelingen altijd in silo’s hebben gewerkt. En dat was ook geen probleem, totdat de digitale transformatie het mogelijk maakte om de levenscyclus van een product van begin tot eind digitaal te ondersteunen.

De digital twin is het kind van de rekening geworden bij veel fabrikanten die nog met puntoplossingen werken.

Er zijn nog maar al te vaak meerdere digital twins in omloop (voor productontwerp, productie en het daadwerkelijke product). Alle efficiency-voordelen die het hele idee van de digital twin met zich meebrengt, doe je eigenlijk

MECHATRONICA+MACHINEBOUW 5

meteen teniet als je gebruikmaakt van meerdere, achtereenvolgende digital twins. Meer efficiency, kortere timeto-market en sneller kunnen inspelen op veranderingen is er dan niet meer bij omdat je telkens weer de doorvertaling moet maken van de ene digital twin naar de volgende.

Je zou de digital twin als de ultieme testcase kunnen zien van de digitalisatie van de productlevenscyclus. Misschien moeten organisaties zich meer oriënteren op de digital thread dan op de digital twin. De grootste winst van digitalisatie zit immers in het end-toend verbinden van alle processen. Hoe dan ook is het voor de meeste organisaties waarschijnlijk de hoogste tijd om het applicatielandschap nog eens goed onder de loep te nemen.

Patrick Fokke is salesdirecteur Nederland bij Siemens Digital Industries Software.

Meer weten over digital twinning? Bezoek de Digital Twin Conference.

41

THEMA DIGITAL TWINNING

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +

Behandelsucces ‘oefenen’ op digitale kopie van je lichaam Als artsen het behandelsucces voor iedere persoon afzonderlijk zouden kunnen voorspellen, dan belast je patiënten niet onnodig en bespaar je flink op zorgkosten. Onderzoeker Natal van Riel van de TU Eindhoven werkt aan wiskundige modellen die de menselijke stofwisseling voor iedere persoon in beeld brengt. Met zijn onderzoeksproject Digitwin wil hij in de toekomst een digitale kopie van de patiënt gebruiken om zo het succes en de benodigde nazorg van behandelingen als een maagverkleining bij obesitas vooraf in te schatten.

Hilde de Laat

E

lke mens is uniek. Met een uniek leven in een unieke omgeving, uniek gedrag, een uniek genoom en een unieke geschiedenis aan ziektes.

Daarom reageert elke persoon anders op een behandeling, en slaat medicatie niet altijd aan. Artsen kunnen dit verschil moeilijk inschatten. Uit dat gegeven is in de wetenschap een nieuw onderzoeksveld ontstaan: gepersonaliseerde geneeskunde. TUE-onderzoeker Natal van Riel legt uit: ‘Vanuit de gedachte dat de gemiddelde patiënt niet bestaat, proberen we met computermodellen de reactie van een individu op een therapie of medicijn vooraf te voorspellen.’

Met de toename van metende burgers, die met fitbits en andere apps hun

42

eigen gezondheid in de gaten houden, komen er per individu steeds meer gegevens beschikbaar. Op dit moment blijft deze goudmijn aan gegevens ongebruikt door artsen, terwijl ze juist ontzettend interessant zijn om te bepalen wat jou anders maakt dan anderen. Als mensen deze apps gedurende langere tijd gebruiken, loopt de resulterende database als het ware parallel met je leven.

Dat is precies de informatie die het onderzoeksprogramma Digitwin wil gebruiken. Uiteraard met inachtneming van zaken als privacy, ethiek en gegevensbeveiliging. Van Riel: ‘We maken een computermodel op basis van de berg aan gegevens. En doordat het model steeds gebruikmaakt van nieuwe

MECHATRONICA+MACHINEBOUW 5

gegevens, die de persoon over een langere periode verzamelt, groeit het model met het individu mee. Er ontstaat zo een digitale tweeling van het individu.

In ons geval een versimpelde digitale tweeling van je stofwisselingssysteem.’

Van algemeen naar persoonlijk

De menselijke stofwisseling is echter een ontzettend complex systeem om na te bouwen. Niet alleen de voedselinname speelt een rol, maar ook bacteriën in de darmen en hormonen die spijsverteringsprocessen aan en uit moeten zetten. Om hiervan een digitale tweeling te ontwikkelen, moet je eerst weten hoe die processen werken. Van

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +

Riel: ‘Dan pas kun je bepalen wat een gezond systeem anders maakt van een ongezond systeem.’

Heb je zo’n standaardmodel eenmaal ontwikkeld, dan kun je aan de slag met het individu. In plaats van standaard­ waarden vullen Van Riel en de onder­ zoekers in zijn groep de modellen met persoonlijke gegevens van een indi­ viduele patiënt, bijvoorbeeld de hor­ moonwaarden en het eetpatroon van die persoon. Daarna kunnen ze simu­ laties gaan uitvoeren; het aanpassen van de voeding of het simuleren van een operatie. De kettingreactie die deze ingreep teweegbrengt, is zichtbaar als output van het systeem. En daarin zie je dus of de ingreep succesvol is voor de stofwisseling van de patiënt, of niet.

Obesitas en diabetes

De levensstijl van een persoon speelt een enorme rol in zijn of haar stofwisseling.

Zo kan een ongezonde levensstijl bij­ dragen aan het ontwikkelen van allerlei ziektes, zoals obesitas en diabetes type 2. Maar dat hoeft niet. Van Riel wil weten waar die verschillen vandaan komen.

Er is bijvoorbeeld nog veel onduidelijk rondom de maagverkleiningsoperatie bij mensen met obesitas. Een gastric bypass, die de maag verkleint tot de grootte van een kiwi, leidt bij 75 pro­ cent van de mensen tot een flinke ge­ wichtsafname. Van Riel: ‘Het vreemde is alleen dat de stofwisseling van men­ sen al gezonder wordt, vóórdat ze ge­ wicht verliezen. Zo kunnen mensen met diabetes type 2 al twee weken na de operatie stoppen met het spuiten van insuline, terwijl de afname in gewicht na de operatie typisch een jaar duurt.’

Door het maken van een digitale twee­ ling van de stofwisseling van deze pa­ tiënten wil Van Riel ontdekken waarom dat zo is en of een ingrijpende opera­ tie wel de juiste behandeling was voor deze specifieke patiënt.

Domeinkennis

Van Riel en zijn onderzoeksgroep zijn vooral geïnteresseerd in veranderingen over de tijd. In zijn modellen zijn die be­ schreven door middel van differentiaal­ vergelijkingen. Zijn wiskundige model­ len zijn gebaseerd op wetmatigheden: de biochemische reacties die spelen tij­ dens vertering, opname en metabolis­

TUE-onderzoeker Natal van Riel: ‘Bij mensen met diabetes type 2 is een verstoring opgetreden, met een sterke uitwerking op ofwel de lever, ofwel de spieren. In ons model kun je die twee problemen los van elkaar onderzoeken.’ me. Zo voorkom je dat er een black box ontstaat, waardoor een arts altijd terug kan redeneren waarom het model een bepaalde uitkomst geeft.

Van Riel: ‘Om bestaande computer­ modellen over het bloedsuikerniveau in de gezonde mens te kunnen ombouwen voor toepassing op mensen met diabe­ tes, moet je medische domeinkennis meenemen in je modellen, zoals in dit geval hoe glucose wordt opgenomen en verwerkt in een lichaam met diabetes.

Pas dan kun je je model echt goed la­ ten aansluiten bij de patiënt.’ En hoewel het evident klinkt, is dat niet het geval.

Veel modellen die op basis van kunst­ matige intelligentie zijn gemaakt, gaan enkel op zoek naar patronen in de ge­ gevensberg, zonder wetmatigheden in ogenschouw te nemen.

Van Riel vervolgt: ‘Bij mensen met diabetes type 2 is een verstoring op­ getreden, met een sterke uitwerking op ofwel de lever, ofwel de spieren. In ons model kun je die twee problemen los van elkaar onderzoeken. Bijvoorbeeld door te simuleren dat er geen glucose meer naar de lever gaat. In de patiënt zelf kun je dit soort onderzoeken niet uitvoeren. Terwijl wij dus aan de arts kunnen vertellen welk stukje van de glucoseopname is verstoord bij die ene patiënt.’ Zo kan de arts al voor de be­

MECHATRONICA+MACHINEBOUW 5

handeling inschatten hoe de interventie zal aanslaan.

Diabetesgame

Het onderzoek van Van Riel is overigens niet alleen toepasbaar voor artsen. Met de diabetesresultaten is Van Riel op dit moment namelijk bezig een gepersona­ liseerde diabetesgame te ontwikkelen voor patiënten. Wie net de diagnose ‘dia­ betes type 2’ heeft gekregen, moet nog leren omgaan met zijn ziekte. Zo moet hij leren hoe zijn lichaam reageert op bijvoorbeeld sport of voedsel, en welke keuzes daarom goed en minder goed zijn.

De game die Van Riel nu ontwikkelt samen met internist Harm Haak van het Máxima Medisch Centrum is gericht op mensen met een apparaatje dat elke vijf minuten automatisch het gluco­ seniveau meet. Deze gegevens gaan rechtstreeks naar het spel en groeien dus ook mee met de patiënt over tijd.

Zo kan de patiënt veilig oefenen met het maken van keuzes als tuinieren of een verjaardagstaartje, op een digitale kopie van zichzelf.

Hilde de Laat is science information officer aan de TU Eindhoven. Natal van Riel geeft een presentatie op de Digital Twin Conference, 4 november in Eindhoven (www.digitaltwinconference.nl).

43

jouw specialist in voedingen

QT40.241-B2 power supply • 3-fase | 960W | 24V, 40A • 95,3% efficiëntie • 110mm breedte • + 50% BonusPower voor 5s • Actieve PFC • Full Power tussen -25°C en +60°C

FIEPOS IP54 - IP67 24V field power supplies • Voor decentrale opstelling in het veld • 1F of 3F ingangsspanning, 24VDC - 28VDC uitgang • Tot 4 afgezekerde, instelbare uitgangen met stroombeperking • 300W of 500W vermogen, parallel/redundant schakelbaar • Powerboost tot 1000W • Hoog rendement > 95% • Output-OK, display, optionele IO-Link interface • Beschikbare connectiek: 7/8”, M12, HAN-Q, Quickon • Super compact: 181 x 183 x 57mm, DIN-Rail of chassis-mount

Solutions by Knowledge www.elipse.eu info@elipse.eu TEL +32 (0)3 354 51 80 www.elipse.eu info@elipse.eu

Kleine Schunk-grijper kan zonder perslucht door Faulhaber-motor Een klein grijpsysteem dat zowel snel als krachtig is, tot nu toe kon dat bijna alleen maar met behulp van pneumatiek. Want met perslucht kan een hoge druk vrijwel zonder vertraging op een andere plaats worden toegepast. Voor perslucht is echter een complexe infrastructuur nodig en het is moeilijk en duur om die voor elke

Flenstandwielkast met hoog koppel van Apex Dynamics Hoe breng je meer koppel, extreem spelingsarm, over in een beperkte ruimte?

Apex Dynamics bracht met dit doel de hoogwaardige AP High Torque-serie op de markt met uitgaande Iso 9409-lens. Deze serie beschikt over maar liefst vier planeettandwielen; dat is er een meer dan andere veelgebruikte series zoals de AD, AH en PD. De AP High Torque is ideaal voor veeleisende hoge-precisietoepassingen zoals robots, lineaire systemen en in de automotive.

In de eerdere tandwielkasten (AD, AH en PD) drijft het zonnewiel drie planeetwielen aan, die draaien in een hol tandwiel.

In de AP drijft het zonnewiel dus vier tandwielen aan, die eveneens draaien in een hol tandwiel. Hierdoor kun je theoretisch 33 procent meer koppel overbrengen. En dat ook extreem spelingsarm.

Doordat er in de AP vier planeetwielen zitten, is de overbrengverhouding in de laatste trap altijd 4 of 5,5 absoluut. Dat is de reden dat de totale overbrengverhouding van de AP altijd een veelvoud van 4 of 5,5 is.

B&R geeft industriële pc’s geheugenboost productiestap te verzorgen. Gelukkig is dit niet langer nodig, dankzij de op mechatronica gebaseerde EGP 40 van Schunk. De nieuwe grijper haalt dezelfde prestaties als zijn pneumatische tegenhangers. De drijvende kracht hierachter is een borstelloze dc-servomotor van Faulhaber.

Het grootste nadeel van pneumatiek in kleine grijpers is het persluchtsysteem zelf. Er zijn minstens één compressor, een luchtzuiveraar, een eigen toevoernetwerk en een gecompliceerd regelsysteem nodig, zodat de constante druk continu en op alle punten beschikbaar is. Deze componenten zijn relatief duur en vragen veel onderhoud. Met name in nieuwe faciliteiten zijn de eigenaars daarom steeds meer geneigd om zonder deze extra infrastructuur te werken en zijn ze volledig afhankelijk van elektrisch bediende aandrijvingssystemen.

Dankzij Schunks nieuwe elektrische EGP 40-grijper kan dit nu op puur elektrische basis. Met 140 newton ontwikkelt hij een nog grotere sluitkracht dan zijn pneumatische tegenhanger, de MPG-plus 40, die ook door Schunk wordt vervaardigd.

Deze krachtige prestatie wordt geleverd door een 4-polige borstelloze dc-servomotor van Faulhabers BX4-serie. De motor heeft een geoptimaliseerde, hoge vermogensdichtheid. Oftewel: hij levert een maximum aan koppel en vermogen ten opzichte van zijn massa. Het compacte, robuuste ontwerp kan economisch en geautomatiseerd worden vervaardigd.

B&R heeft nieuwe massageheugenopties toegevoegd aan zijn industriële pc’s Automation PC 3100 en Panel PC 3100. Naast CFast-kaarten is het nu ook mogelijk om M.2-modules te gebruiken. Dit type geheugen biedt snelle toegang en tot maximaal 1 TB opslagcapaciteit.

M.2-geheugenmodules zijn zeer compact en zijn gebaseerd op MLC-technologie. Hun hoge doorvoersnelheid maakt ze aantrekkelijk voor datalogging en andere data-intensieve toepassingen. Ze bieden ook aanzienlijk meer opslagcapaciteit dan CFast-kaarten, waardoor er in de loop van hun levensduur meer gegevens kunnen worden weggeschreven.

De M.2-geheugenkaart bezet een voorgedefinieerd interfaceslot in de industriële pc.

Het kan in de fabriek worden geïnstalleerd of door de gebruiker zelf worden toegevoegd.

Samen met de twee CFast-slots kan elke Automation-pc nu worden uitgerust met in totaal drie massageheugenmodules.

Pilz’ knoppenunit maakt bediening heksysteem eenvoudig

Met de knoppenunit Pitgatebox van Pilz kunnen hekschakelaars en -systemen eenvoudig en flexibel worden aangestuurd. Door de integratie van Pitreader komt er een nieuwe veiligheidsfactor bij: de authenticatie van de gebruiker. Hierdoor kunnen gebruikersrechten vóór het bedienen van de deur via een rfid-sleutel worden gecontroleerd. Afhankelijk van de kwalificatie en taak van de medewerkers kan zo worden gegarandeerd dat de juiste groep personen toegang heeft tot de installatie.

Commando’s zoals activeren, stop of het resetten van een machine kunnen na de authenticatie worden bestuurd. Zo is de machine optimaal beveiligd tegen onjuiste bediening of manipulatie.

De robuuste bedieningseenheid kan dankzij haar slanke design eenvoudig en snel op gangbare profielsystemen worden gemonteerd.

MECHATRONICA+MACHINEBOUW 5

45

Brazilian view on Dutch mechatronics In 2018, Vinicius Licks, professor and associate dean of mechatronics at Brazil’s Insper College, made his first of three long treks from South America straight to the Netherlands. He didn’t travel across the globe to enjoy a vacation; he came to get a feel for the Dutch high-tech environment, specifically through the mechatronics training cluster provided by High Tech Institute.

Licks’ observation: “The curricula are completely designed for someone who wants to have a complete view of the field of mechatronics design. The sequence of courses is built in such a way that some frameworks will be dealt with continuously, but from different perspectives and with increasing complexity.” insper.edu.br hightechinstitute.nl/mechatronics

INTERVIEW MET MARTIJN BOUWHUIS EN MARTIN LANGKAMP

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +

Innovatie en karakter wijzen IMS weg naar succes In de hightechomgeving van vandaag willen bedrijven van elke omvang vooroplopen op het gebied van innovatie. Volgens teamleiders Martin Langkamp en Martijn Bouwhuis van het Almelose IMS is de oplossing eenvoudig. Het komt neer op een aantal sleutelfactoren: de medewerkers geïnteresseerd houden, de werkplek licht houden en aandacht besteden aan persoonlijke ontwikkeling via trainingen.

Collin Arocho

I

nnovatie in de Nederlandse hightechsector komt van bedrijven van elke omvang. Hoewel grote namen als ASML en Philips over de hele wereld worden erkend, zijn er ook verschillende kleine en middelgrote ondernemingen die een belangrijke rol spelen in de wereldwijde hightech. Neem IMS uit Almelo. IMS opende zijn deuren in 1999 toen het door een managementbuy-out uit Texas Instruments op eigen benen kwam te staan.

Nu, ruim twintig jaar later, heeft de automatiserings- en technologie-

expert meer dan zevenhonderdvijftig productielijnen opgeleverd met de nadruk op de domeinen medische apparatuur, smart devices en automotive.

‘Sinds de begindagen zijn we hard gegroeid. We zien het als onze taak om onze klanten wereldwijd te helpen bij de realisatie van hun productiedoelen’, zegt Martin Langkamp, technisch verkoopcoördinator bij IMS. ‘We leveren over de hele wereld innovatieve machines die uitblinken in de productie van grote hoeveelheden kleine, precieze en soms uiterst complexe producten.’

Karakter

‘De interactie tussen het team en de instructeurs was zeer waardevol’, zegt IMS’ r&d-teamleider Martijn Bouwhuis.

Foto: Fotowerkt.nl

Hoewel het wereldwijde klantenbestand van IMS zeer groot is, heeft het bedrijf zelf een relatief kleine footprint: op de locaties in Almelo en Groningen werken net meer dan honderdtwintig mensen. Ondanks zijn beperkte grootte heeft het wel degelijk impact op consumentenelektronica. Momenteel levert de hightech machinebouwer systemen die worden gebruikt voor het assemblageproces in de smart device- en automotive-sector, en bij de productie van de volgende generatie koplampen en sensoren voor auto’s.

‘Het karakter van IMS is dat we altijd gefocust zijn op innovatie, niet alleen lokaal, maar wereldwijd’, benadrukt Langkamp. ‘Dat betekent dat we veel internationale projecten doen, wat onze ingenieurs geweldige mogelijkheden biedt om te reizen, te leren en kennis te delen. Dat zit in ons dna.’

Een ander speerpunt in het karakter van IMS is de focus op de persoonlijke

MECHATRONICA+MACHINEBOUW 5

Volgens technisch verkoopcoördinator Martin Langkamp ligt een van de belangrijkste aandachtspunten van IMS op permanente educatie voor de werknemers.

Foto: Fotowerkt.nl

ontwikkeling van zijn medewerkers. ‘Een van onze belangrijkste aandachtspunten is permanente educatie voor ons personeel. We vinden dat trainingen, workshops en conferenties een geweldige manier zijn voor onze ingenieurs om zich zowel persoonlijk als professioneel te ontwikkelen’, aldus Langkamp. ‘Als we naar de toekomst kijken, blijven we innoveren en daarbij kunnen de noodzakelijke competenties voor een functie veranderen of uitbreiden. De ingenieurs gaan dan naar specifieke cursussen om hun vaardigheden te versterken. We ge-

47

Online

ELECTRONICS

Design patterns and emergent architecture

Electronics cooling thermal design

9 – 12 November 2020 (4 consecutive days)

Ultra low power for Internet of Things

18 & 19 November 2020 (2 consecutive days)

Switch-mode power supplies

Starts 30 November 2020 (4 consecutive days)

Power integrity for product designers

Starts 7 April 2021 (4 days in 2 weeks)

Thermal design and cooling of electronics workshop

12 – 14 April 2021 (3 consecutive days)

Advanced thermal management of electronics

SYSTEM

Speed, Data and Ecosystems

2 – 6 November 2020 (5 consecutive afternoons)

Good software architecture

5 & 6 November 2020 (2 consecutive days)

Modern C++

Starts 11 November 2020 (2 modules of 3 days)

Secure coding in C and C++

17 & 18 November 2020 (2 consecutive days) 18 – 20 November 2020 (3 consecutive days)

Online

8 – 11 December 2020 (4 morning sessions)

System requirements engineering improvement

Design of analog electronics – analog IC design

1 & 2 October 2020 (2 consecutive days)

Starts 1 February 2021 (11 days in 18 weeks)

Introduction to deep learning

Design of analog electronics – analog electronics 1

8 October 2020 (1 day)

Starts 1 March 2021 (9 days in 16 weeks)

New

Solid State generated RF & applications 3 – 5 March 2021 (3 consecutive days)

MECHATRONICS

Design for manufacturing New Location

Starts 15 October 2020 (3 days in 3 weeks + assurance session)

System architect(ing) in Leuven (Belgium) 16 – 20 November 2020 (5 consecutive days)

System architect(ing) in Eindhoven

Advanced feedforward & learning control

23 – 27 November 2020 (5 consecutive days)

Mechatronics system design – part 2

4 March 2020 (1 day)

Advanced motion control

12 – 15 April 2021 (4 consecutive days)

Metrology & calibration of mechatronic systems

20 & 21 May 2020 (2 consecutive days)

Basics & design principles for ultra-clean vacuum

SOFT SKILLS & LEADERSHIP

30 September – 2 October 2020 (3 consecutive days) 5 – 9 October 2020 (5 consecutive days)

26 – 30 October 2020 (5 consecutive days) 27 – 29 October 2020 (3 consecutive days) 2 – 5 November 2020 (4 consecutive days)

Actuation and power electronics

16 – 18 November 2020 (3 consecutive days)

Passive damping for high tech systems 17 – 19 November 2020 (3 consecutive days)

Introduction to SysML Systems modelling with SysML

Value-cost ratio improvement by value engineering

How to be successful in the Dutch high tech work culture 28 September 2020 (1 day)

Time management in innovation Starts 8 October 2020 (1,5 day)

Dynamics and modelling

Effective communication skills for technology professionals – part 2

23 – 25 November 2020 (3 consecutive days)

9 – 11 November 2020 (3 days + 1 evening)

Motion control tuning

Presentation skills for powerful public speaking

23 – 27 November 2020 (5 consecutive days)

11 November 2020 (1 day)

Experimental techniques in mechatronics

Creative thinking – short course

30 November – 2 December 2020 (3 consecutive days)

12 November 2020 (1 day)

Thermal effects in mechatronic systems

Consultative selling for technology professionals

1 – 3 December 2020 (3 consecutive days)

23 & 24 November 2020 (2 consecutive days + 1 evening)

Creative thinking – full course

OPTICS Modern optics for optical designers – Part 1

Expected January 2021 (15 weekly morning sessions)

Modern optics for optical designers – Part 2

Expected January 2021 (15 weekly morning sessions)

Applied optics

24 & 25 November 2020 (2 consecutive days)

Benefit from autism in your R&D team 3 December 2020 (1 day)

Effective communication skills for technology professionals – part 1

14 – 16 December 2020 (3 days + 1 evening)

Starts 26 October 2020 (15 weekly afternoons)

SOFTWARE Introduction to deep learning 8 October 2020 (1 day)

Object-oriented analysis and design – fast track 12 – 15 October 2020 (4 consecutive days)

Software engineering for non-software engineers Starts 29 October 2020 (2 evenings sessions)

Multicore programming in C++

2 – 4 November 2020 (3 consecutive days)

hightechinstitute.nl

INTERVIEW MET MARTIJN BOUWHUIS EN MARTIN LANGKAMP

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +

bruiken op onderwijs gebaseerde ontwikkelplannen in ons evaluatieproces om de mensen en het bedrijf te helpen onze doelen te bereiken.’

Modulariteit

Onlangs zag IMS een gouden kans om gebruik te maken van trainingen. Het bedrijf nam een nieuwe rol op zich door klanten te helpen bij het ontwerpen van productiesystemen door seriegebaseerde machines aan te bieden in plaats van one-offs. ‘Jarenlang werkte r&d reactief voor ontwikkeling, door oplossingen te vinden voor klanten zodra ze zich aandienden’, herinnert IMS’ r&d-teamleider Martijn Bouwhuis zich. ‘De laatste tijd zijn we echter begonnen met het toepassen van nieuwe methodes om proactiever te worden in het proces en hebben we onze inspanningen gericht op het maken van gestandaardiseerde producten die kunnen worden aangepast aan individuele klantwensen.’

Om deze gestandaardiseerde producten te krijgen, zette IMS in op modulair denken en begon het de basis te leggen door de capaciteiten van zijn personeel op het idee af te stemmen. Het was tijdens de Bits&Chips System Architecting Conference dat het team ontdekte dat hun modulaire aanpak perfect past bij de principes van systeemarchitectuur.

Langkamp: ‘We waren al een paar jaar bezig met het aanpassen van onze processen, maar we waren op zoek naar een betere structuur met meer continuïteit binnen het hele bedrijf.’

Bouwhuis: ‘Terwijl we keken naar de beste manier om vooruitgang te boeken, ontdekten we dat we ons in het ontwerpproces vaak op subsystemen richtten, omdat daar de waarde werd toegevoegd. Op de een of andere manier waren we vergeten de dingen op systeemniveau te bekijken. Maar met de groeiende complexiteit van de onderdelen die onze machines maken, wordt duidelijk dat software-engineering belangrijker is geworden dan ooit en het tijd werd om onze werkmethodes aan te passen en te professionaliseren.’

In plaats van een paar teamleden naar een relevante training te sturen, nam IMS contact op met High Tech Institute om een op maat gemaakte in-huis editie van de System Architecting-training

Martijn Bouwhuis (links) en Martin Langkamp (rechts) noemen IMS weleens een ‘hightech speeltuin voor ingenieurs’.

Bron: Fotowerkt.nl

te ontwikkelen, waardoor het Almelose bedrijf een brede en diverse groep van zijn team kon laten deelnemen.

‘Bij onze transitie is het belangrijk om samenhang te creëren tussen alle verschillende disciplines en afdelingen’, zegt Langkamp. ‘Van mechanische en elektrische ingenieurs en software-ingenieurs tot het verkoopteam, het doel was om alle neuzen dezelfde kant op te krijgen en op systeemniveau te denken.’

Toegevoegde waarde

‘De reden dat we voor High Tech Institute kozen, was de kracht van de docenten. Hun kennis en kunde sloten precies aan bij onze behoeften’, benadrukt Bouwhuis. ‘Wat we het meest op prijs stelden, was dat de trainers manieren vonden om discussie op gang te brengen, waardoor onze groep van ongeveer twaalf trainees zeer actief meedeed.

Deze interactie tussen het team en de docenten, allemaal met verschillende perspectieven, was zeer waardevol.’

Gebruikt IMS trainingen om zijn ingenieurs aan te trekken en te behouden? Is het moeilijk om te concurreren met grotere bedrijven in het hightechdomein?

‘Ja en nee. Ja, trainings- en opleidingsmogelijkheden zijn een geweldig hulpmiddel om ingenieurs aan te trekken

MECHATRONICA+MACHINEBOUW 5

en te behouden. Wat betreft het concurreren of verliezen van onze werknemers aan grotere bedrijven: nee, dat is niet het geval. Ik denk zelfs dat de omvang van IMS, de reikwijdte van onze opdrachten en onze aanpak iets is dat mensen naar ons toetrekt en ervoor zorgt dat ze willen blijven’, antwoordt Langkamp. ‘In de regio Brabant is het vrij normaal dat ingenieurs van de ene job naar de andere hoppen, maar hier bij IMS en in de regio Twente in het algemeen is dat niet zo gebruikelijk.’

‘Omdat we klein zijn, kunnen we dingen licht en leuk houden op de werkplek.

Uiteraard werken we uiterst professioneel met onze klanten, maar de mensen hier zijn meer dan een nummer. Als we die mentaliteit omarmen, kunnen we als familie opereren en plezier hebben’, zegt Bouwhuis en hij voegt er grappend aan toe: ‘Soms noemen we IMS een hightech speeltuin voor ingenieurs.’

‘Ja precies. Vanwege onze roots bij Texas Instruments maken we weleens grapjes over het feit dat mensen hier veertig jaar werken, terwijl het bedrijf pas twintig jaar oud is’, lacht Langkamp.

‘Door onze mensen geïnteresseerd te houden met spannende projecten, een luchtige informele werkplek en een focus op onze medewerkers en hun ontwikkeling, bevindt IMS zich in een sterke positie om te blijven innoveren.’

49

2020 EVENT CALENDAR

23 SEPTEMBER 2020, ’S-HERTOGENBOSCH

24 SEPTEMBER 2020, EINDHOVEN

7 OCTOBER 2020, EINDHOVEN

4 NOVEMBER 2020, EINDHOVEN

5 NOVEMBER 2020, EINDHOVEN

BITS&CHIPS

BENELUX RF

bits-chips.nl/events

CONFERENCE

12 NOVEMBER 2020, NIJMEGEN

Colofon

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +

VOLGENDE KEER IN

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +

Mechatronica&Machinebouw is een onafhankelijk nieuwsmagazine voor mensen die werken aan slimme producten en machines. Mechatronica&Machinebouw is een publicatie van Techwatch bv in Nijmegen.

Transistorweg 7H – 6534 AT Nijmegen – tel +31 24 3503532 – info@techwatch.nl – techwatch.nl Redactie Alexander Pil – hoofdredacteur – tel +31 24 3504580 – alexander@techwatch.nl René Raaijmakers – redacteur – tel +31 24 3503065 – rene@techwatch.nl Nieke Roos – redacteur – tel +31 24 3503534 – nieke@techwatch.nl Paul van Gerven – redacteur – tel +31 24 3505028 – paul@techwatch.nl Collin Arocho – redacteur – tel +31 24 3503533 - collin@techwatch.nl Jessica Vermeer – redacteur- tel +31 24 3503534 – jessica@techwatch.nl Vormgeving Justin López – grafisch ontwerper en illustrator – tel +31 24 3503532 – justin@techwatch.nl Sales, marketing en events Kim Huijing – hoofd marketing en verkoop – tel +31 24 3505195 – kim@techwatch.nl Marjolein Vissers – eventmanager – tel +31 24 3505544 – marjolein@techwatch.nl Mariska van Hoeven – marketing- en salesmedewerker – tel +31 24 3505544 – mariska@techwatch.nl Bo van Gaal – sales- en eventsmedewerker - tel +31 24 3505544 - bo@techwatch.nl Trainingen Linda van Hoeij – manager trainingen – tel +31 85 4013600 – linda.van.hoeij@hightechinstitute.nl Petry Janssen – marketing- en salesmedewerker – tel +31 85 4013601 – petry.janssen@hightechinstitute.nl Financiële administratie Mathilde van Hulzen – finance – tel +31 24 3503532 – invoices@techwatch.nl Mede mogelijk gemaakt door Ilse de Boer, Femke Veldhuis Externe auteurs Patrick Fokke, Edwin Gerritsen, Erik Heijdens, Frederik Heller, Christian Janse, Hilde de Laat, Klaus-Gerd Schoeler, Egbert-Jan Sol Uitgever René Raaijmakers – tel +31 24 3503065 – rene@techwatch.nl ISSN 2213-8498 Verantwoordelijk uitgever voor België René Raaijmakers Biesheuvelstraat 1 2370 Arendonk, België

Editie 6 | 6 november | Precisietechnologie

Met ASML als lichtend voorbeeld heeft de Benelux een wereldreputatie als het gaat om nanopositionering en micromanipulatie. De elektronenmicroscopen van Thermo Fisher zouden blind zijn als ontwerpers niet tot het gaatje zouden gaan. In deze uitgave verschillende voorbeelden die tonen hoe ver je kunt gaan als je op alle slakken zout legt.

Drukkerij Vellendrukkerij BDU Barneveld Mechatronica&Machinebouw-lidmaatschap U kunt Mechatronica&Machinebouw gratis ontvangen op adressen in Nederland en België. Voor bedrijven is er het businesslidmaatschap, à 159 euro per jaar. Hiervoor ontvangen ze twee exemplaren van het magazine op het bedrijfsadres, en voor elk Mechatronica&machinebouw-event twee kortingscodes. Aanvragen via mechatronicamachinebouw.nl/lidmaatschap of info@techwatch.nl. Losse nummers kunt u aanvragen via info@techwatch.nl.

Mechatronica&Machinebouw-lidmaatschap Premium U kunt ook Premium-lid worden van Mechatronica&Machinebouw. Dat kost 59 euro per jaar. Dan ontvangt u niet alleen het magazine, maar krijgt u ook een forse korting op toegang tot alle Mechatronica&Machinebouw-evenementen georganiseerd door Techwatch bv. Aanvragen van een Premium-lidmaatschap gaat via mechatronicamachinebouw.nl/lidmaatschap of info@techwatch.nl.

Mechatronica&Machinebouw-lidmaatschappen kunnen op elk gewenst moment ingaan voor de periode van een jaar. Opzeggen tot uiterlijk één maand voor het verstrijken van de lidmaatschapsperiode.

Klachten over bezorging Heeft u Mechatronica&Machinebouw niet of te laat ontvangen of heeft u andere opmerkingen over de bezorging?

Laat het ons weten. Stuur een e-mail naar info@techwatch.nl.

Adverteren Advertentietarieven staan vermeld op mechatronicamachinebouw.nl. Wanneer u op de hoogte gehouden wilt worden van komende thema’s en specials of voor het reserveren van advertenties, neem contact op met de afdeling sales, sales@techwatch.nl, tel +31 24 3505544.

Verschijningsdata 18 september, 6 november, 4 december Copyright Alle rechten voorbehouden. (c) 2020 Techwatch bv.

Niets uit deze uitgave mag worden verveelvoudigd, opgeslagen in een geautomatiseerd gegevensbestand of openbaar gemaakt, in enige vorm of op enige wijze, hetzij elektronisch, mechanisch, door fotokopieën, opnamen of enige andere manier, zonder voorafgaande toestemming van de uitgever.

Disclaimer Uitgever en redactie betrachten uiterste zorgvuldigheid bij het maken, samenstellen en verspreiden van de informatie in Mechatronica&Machinebouw, maar kunnen op geen enkele wijze instaan voor de juistheid of volledigheid van de informatie. Uitgever en redactie aanvaarden geen aansprakelijkheid voor schade die zou kunnen ontstaan als gevolg van de publicatie van informatie in Mechatronica&Machinebouw. Columnisten en externe medewerkers schrijven op persoonlijke titel. Reacties van lezers vallen buiten de verantwoordelijkheid van uitgever en redactie. Uitgever en redactie aanvaarden geen aansprakelijkheid met betrekking tot de inhoud en ondertekening van reacties van lezers. De redactie behoudt zich het recht voor reacties niet of gedeeltelijk te plaatsen of te bewerken.

Fotografie Productfoto’s zijn van fabrikanten, overige foto’s zijn van Techwatch bv (c), tenzij anders vermeld.

Foto voorpagina Beeld: Canon Production Printing

techwatch.nl

Editie 7 | 18 december | Tech eye on 2020

Wat waren de trending topics en technologieën in 2020? En wat kunnen we verwachten van 2021? Een terugblik op de successen en teleurstellingen van het afgelopen jaar, en een kijkje in de hightech glazen bol voor 2021, en verder.

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +

Denkt u een interessante bijdrage te kunnen leveren aan een van deze specials?

Of heeft u input over andere relevante onderwerpen? Stuur dan een mail naar Alexander Pil (alexander@techwatch.nl). Sluiten de onderwerpen aan bij uw marketingplannen? Neem dan contact op met onze salesafdeling via sales@techwatch.nl. + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +

m echatronicama chin ebouw.nl

INTEGRATED MACHINE VISION More than embedded Complete portfolio: www.br-automation.com/vision

Expanding the field of vision

UV

IR