Experimentelle Validierung erfordert handwerkliches Geschick

Seine beiden Leidenschaften ziehen sich wie zwei rote Fäden durch seine Karriere. Bei Philips, an der Technischen Universität Eindhoven und bei NTS wurde Pieter Nuij zu einer der führenden Persönlichkeiten auf dem Gebiet der experimentellen Techniken und der Validierung in der Mechatronik. An all diesen Orten hat er sich auch als Lehrer profiliert. Heute hat er sein eigenes Beratungsunternehmen, Madycon, und ist einer der Kursleiter der Ausbildung ‚Experimentelle Techniken in der Mechatronik‚ des High Tech Institute.

„Es war eine fantastische Zeit.“ Mit großer Freude und Nostalgie blickt Pieter Nuij auf seine Zeit bei der renommierten Philips CFT zurück. „Wir standen an der Spitze der Mechatronik und entwickelten Dinge, die es einfach noch nicht gab. Wir arbeiteten in einer Gruppe, die vor Energie nur so strotzte und unter der inspirierenden Leitung von Jan van Eijk, Adrian Rankers, Herman Soemers und Maarten Steinbuch stand, um nur einige zu nennen.“

Dort, in den Philips-Büros in Strijp-S in Eindhoven, kann Nuij seiner Leidenschaft weiter nachgehen, für die er während seiner Abschlussarbeit an der TU Eindhoven und während eines früheren Philips-Einsatzes in der Optical Disc Mastering-Gruppe den Grundstein gelegt hat: experimentelle Techniken. „Es ist oft sehr interessant, Spuren zu verfolgen und Fehler zu beheben“, sagt Nuij. „Die Kombination aus Messungen und der Analyse, warum das System nicht das tut, was erwartet wird. Man muss weit blicken und unvoreingenommen alle Möglichkeiten identifizieren und testen.“ Darüber hinaus schöpft Nuij viel Energie aus der Weitergabe seines Wissens. An der CFT stand er an der Wiege des Kurses ‚Experimentelle Techniken und Mechatronik‘, der von Philips‘ Ausbildungszweig CTT angeboten wird.

Diese Kombination veranlasste Steinbuch, Nuij zu bitten, mit ihm an die Technische Universität Eindhoven zu wechseln, als er 1999 zum Vollzeitprofessor ernannt wurde. „Steinbuch suchte jemanden, der die experimentellen Techniken im Labor wieder auf den neuesten Stand bringen konnte, und er dachte, dass ich der Richtige dafür wäre“, sagt Nuij, der als Assistenzprofessor unter der Bedingung eingestellt wird, dass er „in absehbarer Zeit“ seinen Doktortitel erhält. Dies gelingt Nuij schließlich 2007, „mit zwei Kindern auf dem Schoß, einem Vollzeitjob, einer verständnisvollen Frau und Maarten als Inspiration“.

Pieter Nuij: „Die Validierung des Designs, einschließlich physikalischer Messungen, wird sehr oft geopfert.“

Hausarbeiten

Nuij bleibt bis 2013 an der TU Eindhoven. „Ich konnte mein Interesse an Schwingungen und Vibrationsanalyse voll befriedigen und mich völlig in der Ausbildung verlieren – Erstsemestervorlesungen in Signalanalyse mit zweihundert Leuten im Raum, großartig.“

Letztendlich verlässt Nuij die Universität, weil er mit der Art und Weise, wie Bildung betrachtet wird, nicht einverstanden ist. „Um es ganz offen zu sagen, ich sehe die Universitäten als Lieferanten von zwei Produkten: hochwertiges Wissen und verdammt gute Ingenieure“, erklärt er. „Aber was Sie gesehen haben, ist, dass die Qualität der Forschungsgruppen viel mehr an der Anzahl der Veröffentlichungen als am Niveau der Absolventen gemessen wird. Außerdem wurde den Studenten immer weniger Zeit gegeben, den Stoff zu beherrschen. Während dieser Zeit war ich auch fünf Jahre lang Studienberater und habe aus nächster Nähe gesehen, dass Studenten einfach Zeit brauchen, um den Stoff zu verdauen. Man kann es nicht einfach erzwingen.“

„Außerdem gibt es an den Universitäten kein duales Karrieresystem“, so Nuij weiter. „Der einzige Weg zu einer Beförderung führt über den wissenschaftlichen Weg, vom Assistenzprofessor zum außerordentlichen Professor. Das Seltsame ist, dass der Begriff ‚Professor‘ impliziert, dass es sich um eine Lehrtätigkeit handelt, aber Sie haben gesehen, dass mehr und mehr pädagogische Aktivitäten als Hausarbeiten betrachtet wurden, weil sie der Akquisition von Projekten im Wege standen.“

Zurückhaltung

Die Dinge beginnen ihn so sehr zu frustrieren, dass Nuij zurück in die Industrie wechselt, zu NTS in Eindhoven. Auch dort ist die Ausbildung ein wichtiger Teil seiner Stellenbeschreibung. Und diese Ausbildung ist notwendig, sagt Nuij. „In der Industrie stehen die Entwicklungen immer unter Zeitdruck. Das bedeutet, dass die Werksabnahme im allerletzten Moment kurz gehalten, verkürzt oder sogar ganz übersprungen wird. Die Validierung des Designs, einschließlich physikalischer Messungen, wird sehr oft geopfert.“

Nuij stellt auch fest, dass selbst bei einer recht großen Partei wie NTS die experimentellen Techniken in der Mechatronik eine Spezialität sind, die nicht vierzig Stunden pro Woche benötigt wird. „Ingenieure, die sich in Teilzeit damit beschäftigen, werden irgendwann in eine andere Richtung gelockt, weil es anderswo mehr zu tun gibt. Und damit geht der Fokus völlig verloren. Die Beauftragung eines externen Beraters ist eine gute Alternative, auch wenn die Unternehmen das Gefühl haben, dass dies teurer ist. Aber das ist nicht der Fall. Je früher Sie einen Spezialisten hinzuziehen, desto besser. Glücklicherweise gibt es auch viele Unternehmen, die es mit der Validierung ernst meinen.“

„Die andere Seite der Geschichte ist, dass die Simulation im Designprozess immer wichtiger wird“, fährt Nuij fort. „Damit hoffen die Entwickler, ihr Design gleich beim ersten Mal richtig zu machen. Nach meiner Erfahrung verabscheuen sehr gute Simulationsspezialisten manchmal Validierungstests. Es kann sehr belastend sein, wenn ein solcher Test zeigt, dass etwas mit ihrer Arbeit nicht stimmt. Ich habe regelmäßig das Gefühl, dass dies die Abneigung gegen einen Test erklärt. Das ist eine Schande, denn so lernen Sie weniger über die Qualität Ihrer Modelle. Diese Rückkopplungsschleife fehlt oft.“

Die Simulationswerkzeuge und digitalen Zwillingspakete werden jedes Jahr besser. Glaubt Nuij, dass sie jemals ausreichen werden, um die Qualität des Entwurfs zu garantieren? „Die Benutzerfreundlichkeit nimmt in der Tat zu. Aber das birgt die Gefahr, dass man in den Schlaf gewiegt wird. Ich werde nervös, wenn die Leute sagen: „Diese Software ist so leistungsstark, dass sie keine Fehler mehr macht.“ Dann verpassen Sie wirklich das wahre Bild. Sie müssen auf jeden Fall kritisch bleiben und dürfen sich nicht blind auf das Ergebnis verlassen. Wenn Sie diese Software verwenden, müssen Sie auch in der Lage sein, Teilergebnisse in einer experimentellen Umgebung zu testen. Es ist durchaus möglich, dass die Software so benutzerfreundlich wird, dass diese Tests sehr einfach durchzuführen sind. Aber Sie müssen weiter testen. Ich glaube nicht, dass die Software jemals so gut werden wird, dass ein Spezialist überflüssig wird.“

Preislich wettbewerbsfähig

Warum ist es so schwierig, ein mechatronisches System zu messen? „Das hat eine Reihe von Facetten. Zunächst einmal braucht man die richtige Hardware“, antwortet Nuij. „Es müssen teure Geräte gekauft werden. Sie können sich auch für billigere Geräte entscheiden, aber die werden Ihnen fragwürdige Ergebnisse liefern und das wird am Ende viel teurer. Sie müssen die Hardware verstehen und wissen, was Sie brauchen, wenn Sie sie kaufen. Das erfordert schon ein gewisses Maß an Grundwissen. Und dann müssen Sie die Geräte auch richtig benutzen. Es gibt viele Tasten, mit denen Sie sehr leicht große Fehler machen können. Die Ergebnisse kommen in 16-Bit-Farbtiefe heraus, aber das heißt noch lange nicht, dass sie auch gut sind.“

„Das Gleiche gilt für die erforderliche Software“, fährt Nuij fort. „Die Suiten für die Schwingungsanalyse sind preislich konkurrenzfähig; man spricht hier leicht von Tausenden von Euro. Viel mehr als z.B. eine Matlab-Lizenz, die auch viel breiter eingesetzt werden kann. Es ist also schwierig, die Zustimmung Ihres Chefs zu bekommen. Hier in der Region ist Mescope von der amerikanischen Vibrant Technlogies die am häufigsten verwendete Software zur Schwingungsanalyse. Aber es gibt noch mehr, zum Beispiel Lösungen von Siemens und dem dänischen Brüel & Kjaer.“

„Drittens gehört eine gehörige Portion Handwerkskunst dazu. Das ist eine exotische Kompetenz, aber eine unverzichtbare. Sie müssen in der Lage sein, handwerklich zu arbeiten. Sie brauchen ein gewisses experimentelles Geschick, um die Konstruktion auf die richtige Weise anzuregen, zum Beispiel mit einem Hammer mit eingebautem Kraftsensor. Sie müssen auch damit rechnen, dass irgendwo ein Anschluss nicht richtig funktioniert oder dass der Beschleunigungssensor nicht richtig befestigt ist. Wenn Sie nicht wissen, wo Sie suchen müssen, können Sie so etwas leicht übersehen.“

Genau diese praktische Seite ist der Grund, warum die Ausbildung ‚Experimentelle Techniken in der Mechatronik‚ des High Tech Institute, eine Fortsetzung des alten CTT-Kurses, vorübergehend ausgesetzt wurde. „Das kann man nicht online machen“, sagt Nuij, der einer der Lehrer ist. „Nach Corona werden wir weitermachen.“

Vor Corona bestand der Kurs aus vielen praktischen Stunden. „Wir arbeiten bewusst mit veralteter Ausrüstung. Und die Software läuft immer noch auf XP“, lacht Nuij. „Diese Messsysteme erlauben es den Studenten immer noch, Fehler zu machen. Wenn sie dann feststellen, dass das Ergebnis anders ist als gedacht, beginnt der Denkprozess. Sie hören überall die Pfennige fallen und als Lehrer haben Sie Ihr Ziel erreicht.“

Dieser Artikel stammt von Alexander Pil, technischer Redakteur von High-Tech Systeme.