Categorie: Interviews

Diep in de klauwen van de COVID-19 pandemie is de eerste helft van 2020 op zijn zachtst gezegd interessant geweest. Maar terwijl Nederland, en de rest van de wereld, probeert om te gaan met het nieuwe coronavirus, werken High Tech Institute en trainingspartner BCN er hard aan om weer over te gaan tot de orde van de dag. Tenminste, zoveel mogelijk.

We kunnen gerust zeggen dat het coronavirus het leven zoals we dat kennen heeft veranderd. Vergaderingen via Zoom, Skype en Teams zijn de norm geworden nu grote aantallen mensen thuiswerken en groepen en bijeenkomsten vermijden. Nu de overheid de pandemische maatregelen begint af te zwakken en de economie weer op gang probeert te krijgen, lopen bedrijven over een koord vol veiligheidsprotocollen in een poging om weer aan het werk te gaan – zij het niet helemaal terug naar normaal. Een bedrijf dat deze weg heeft afgelegd is Business Centre Nederland (BCN), dat multifunctionele locaties biedt voor zakelijke evenementen, vergaderingen, testen en diverse trainingen.

BCN zou herkenbaar moeten zijn voor deelnemers van de technische en professionele trainingen van High Tech Institute, aangezien de locatie Eindhoven de thuisbasis is van het overgrote deel van de trainingen van High Tech Institute. Maar toen het coronavirus toesloeg en groepsbijeenkomsten werden verboden, gooide dat meteen roet in het eten voor de trainingskalender van 2020.

“Op 16 maart waren we genoodzaakt onze deuren voor 11 weken te sluiten,” vertelt Ton ten Haaf, Operationeel Manager van BCN. “Begin juni gingen we weer open, maar omdat er enige onzekerheid was over wat we konden verwachten en omdat we in het begin maar maximaal 30 gasten per dag konden verwelkomen, hebben we ons aangepast aan de behoeften van onze klanten en ons ook gericht op virtuele klaslokalen in plaats van fysieke. Op dit moment is onze belangrijkste focus echter het plannen en voorbereiden om mensen veilig terug te krijgen in de fysieke setting, omdat we verwachten dat de aantallen in september en daarna zullen toenemen.”

Ton ten Haaf, operationeel manager BCN Eindhoven.

Nieuw normaal

Als je de afgelopen maanden ergens bent geweest, heb je waarschijnlijk gemerkt dat bedrijven nieuwe voorzorgsmaatregelen nemen om de mogelijke verspreiding van virussen te beperken. En terwijl de wereld probeert weer een beetje normaal te worden, heeft BCN gewerkt aan een veiliger ‘nieuw normaal’. “Zodra we in maart onze deuren moesten sluiten, begonnen we aan een periode van 11 weken van intensieve planning en communicatie met onze klanten. We zijn meteen begonnen met het opstellen van verschillende protocollen om mensen zo veilig mogelijk te houden zodra ze terugkeerden,” beschrijft Jenny Rennenberg, accountmanager bij BCN.

“Het begint al tijdens het reserveringsproces, ruim voordat iemand arriveert. We communiceren met onze klanten om de specifieke aantallen en behoeften te bepalen, zodat we geschikte accommodaties kunnen maken – vooral de 1,5 meter afstand. Iets anders wat we doen is alle gasten van tevoren het kamernummer laten weten, zodat ze zich meteen kunnen melden bij de trainingsruimtes en niet in de rij hoeven te staan in de lobby.”

Dit zijn niet de enige verschillen die bezoekers en trainingsdeelnemers zullen opmerken wanneer ze naar BCN komen. “We hebben ook de in- en uitgangen gesplitst. Normaal gesproken gebruikt het in- en uitgaande verkeer dezelfde ruimte, maar nu hebben we tape, pijlen en borden geplaatst om bezoekers door verschillende gangen en trappen te leiden om contact te voorkomen,” zegt ten Haaf. “We moedigen mensen aan om de trap te gebruiken, maar als ze de lift nodig hebben of liever gebruiken, vragen we ze om dat één voor één te doen, want de ruimte is erg smal.”

Tape, pijlen en borden helpen om bezoekers door verschillende gangen en trappen te leiden om contact te vermijden.

Persoonlijk en online

Een andere voorzorgsmaatregel die BCN heeft genomen is dat de zalen nu zijn opgezet in een “examen”-stijl, met rijen en kolommen van tafels die elk minimaal 1,5 meter uit elkaar staan. “Hoewel we nog steeds de intimiteit van de u-vormige opstelling kunnen bieden, betekent het aanhouden van de afstandsmaat van 1,5 meter dat de capaciteit iets lager is. Door gebruik te maken van de examenopstelling kunnen we meer mensen ontvangen. Het komt echt neer op de behoeften van de klant,” zegt Rennenberg. Met BCN’s aandacht voor gezondheid en veiligheid en de implementatie van alle noodzakelijke voorzorgsmaatregelen, is er gewoon niet dezelfde ruimte als voorheen. In totaal kan het trainingscentrum in Eindhoven nu nog maar ongeveer 130 van de normale capaciteit van 280 personen herbergen.

“Dat is een behoorlijke klap, in termen van wat we normaal gesproken aankunnen,” zegt ten Haaf. “Maar met de onzekerheid van het virus zijn er nog steeds mensen die zich ongemakkelijk voelen bij het reizen en het bijwonen van persoonlijke trainingen. Om beter aan hun behoeften te voldoen, werken we samen met onze klanten om bijeenkomsten te organiseren die zowel hier op locatie als online in de virtuele wereld kunnen plaatsvinden, zodat we het beste van beide werelden bieden. Dus ik zou zeggen dat we het eigenlijk best goed doen.” “Ja, en als er behoefte is aan een evenement of training voor grotere aantallen mensen, kunnen we meerdere ruimtes gebruiken die verbonden zijn met tv’s, en sprekers of trainers kunnen vanuit elk van de ruimtes langskomen en uitzenden,” voegt Rennenberg toe.

Bijvullen

Ondanks het feit dat BCN bijna drie maanden dicht moest en de zomervakantie een langzame periode was, ziet het er naar uit dat het een sterk jaar zal hebben – zelfs op hetzelfde niveau als 2019. “We hebben al een paar in-person trainingen kunnen hervatten en de feedback die we krijgen van onze klanten en deelnemers is zeer bemoedigend,” vertelt Rennenberg. “Tot nu toe zijn de reacties erg positief. We merken dat de meeste mensen echt de voorkeur geven aan de fysieke lessen boven de virtuele, en we horen dat bezoekers blij zijn dat ze dit soort dingen eindelijk weer op locatie kunnen doen, vooral met alle maatregelen die we hebben genomen.”

Dat sentiment is natuurlijk zeer welkom en lijkt waar te zijn. Sinds de bredere versoepeling van de nationale coronamaatregelen begin juli bellen de klanten van BCN non-stop. “Een uitdaging waar we doorheen moesten werken is de planning. De meeste van onze klanten boeken lang van tevoren, zelfs tot volgend jaar,” benadrukt Rennenberg. “Nu krijgen we veel telefoontjes van mensen die tijdens de shutdown moesten annuleren en die nu in de tweede helft van dit jaar een nieuwe afspraak willen maken. Dat heeft nogal wat planning en aanpassingen in de planning gevergd, maar tot nu toe vinden we dat het heel goed gaat en we verwachten een sterke afsluiting van 2020.

Dit artikel is geschreven door Collin Arocho, tech redacteur van Bits&Chips.

Diep in zijn hart is Stefan Bäumer een optiekfanaat. Hij heeft een grote passie voor lesgeven omdat hij graag kennis verspreidt en, zoals hij zegt, het houdt hem scherp. Met onverminderd enthousiasme geeft hij al jaren de optiektraining“Moderne optica voor optische ontwerpers” aan het High Tech Institute. De training is pittig – alle aspecten van optica komen aan bod – maar ook zeer waardevol, vertellen deelnemers hem na afloop.

Een van de leuke dingen van de optica, vindt Stefan Bäumer, is het visuele. “Als je in het laboratorium een opstelling maakt met een licht- of laserstraal en lenzen, kun je met je visitekaartje de straal volgen en zien wat ermee gebeurt en hoe het een beeld vormt. Ik vind het erg leuk dat je het effect meteen visueel kunt zien,” zegt hij enthousiast. Hij werkt graag in het veld omdat optica het hart van het optische (meet)systeem is en zowel de functies als de tolerantie van het systeem bepaalt.

“In de toekomst zullen we meer en meer evolueren naar end-to-end modellering,” zegt Stefan Bäumer, docent aan het High Tech Institute.

Bäumers ervaring met optica gaat ver terug. Al tijdens zijn master natuurkunde, die hij volgde aan de Washington State University, was er een link. Ook tijdens zijn PhD aan de Technische Universiteit van Berlijn was hij betrokken bij optica aan het Optisch Instituut.

Na zijn promotie begon Bäumer zijn carrière bij Philips in Eindhoven. Hier begon hij als optisch ontwerper bij CFT en later bij Philips High Tech Plastics. Daarna werkte hij acht jaar als senior optisch systeemontwerper bij Philips Applied Technologies en Philips Research. Na korte tijd, als senior principal engineer bij Philips Lighting, vroeg TNO hem of hij hun team wilde versterken. Dat deed hij graag; zo kon hij zijn licht opsteken bij een andere organisatie. Na een carrière van zeventien jaar bij Philips stapte hij over naar de optische groep bij TNO in Delft.

Bäumer werkt nu bijna acht jaar als senior optisch ontwerper bij TNO. Sinds 2015 maakt hij ook deel uit van de groep van principal scientists, die mede het technisch beleid bepalen. Als principal scientist is Bäumer medeverantwoordelijk voor de aansturing van het optisch onderzoek bij TNO.

Vooruitgang

Om te kunnen bepalen welke kant het op moet met TNO Optiek, is het zeker handig dat Bäumer al lang in het vak zit. Daardoor is hij goed op de hoogte van de ontwikkelingen. “Eigenlijk zijn er een aantal belangrijke ontwikkelingen die hebben geleid tot een sterke groei in de optica. De nauwkeurigheid waarmee je optische systemen kunt modelleren is enorm toegenomen. Ook de integratie met andere disciplines is sterk verbeterd. Daarnaast is het maken van optische elementen verbeterd, omdat de fabricagetechnologie enorme sprongen voorwaarts heeft gemaakt. Tot slot zijn er nu ook nabij-infrarode mogelijkheden voor detectoren en lichtbronnen, die bijvoorbeeld in medisch onderzoek worden gebruikt,” legt Bäumer uit.

Vergaande technologische ontwikkelingen op het gebied van het ontwerpen van optische systemen hebben de prestaties van allerlei simulatieprogramma’s de afgelopen jaren inderdaad aanzienlijk verbeterd. Ook de optica profiteert hiervan. “Vroeger werkte ik met vrij rudimentaire optische ontwerpprogramma’s waarmee je systemen kon modelleren en een lay-out kon maken. Er was nog veel handmatig werk,” zegt Bäumer. “Tegenwoordig kun je veel sneller en nauwkeuriger modelleren. Je kunt allerlei fenomenen in je simulaties opnemen, zoals nanostructuren en diffractie. Ook de integratie met andere disciplines zoals thermische disciplines, mechanica en de verbeterde communicatie tussen softwaresystemen van de verschillende disciplines hebben tot vooruitgang geleid.”

Zeker is dat de geavanceerdere productietechnologieën die nu beschikbaar zijn, de optische ontwikkelingen enorm hebben versneld. Dit is deels te danken aan draaibanken met een veel hogere precisie – met diamantdraaien kun je ongelooflijk nauwkeurige optische oppervlakken maken, inclusief vrije-vorm oppervlakken – en nieuwe technieken zoals magneto-reologische afwerking (MRF) en ion beam figuring (IBF). Met deze technieken kunnen opticiens optiek ontwerpen met veel betere specificaties. Dit heeft de afgelopen tien jaar ook geleid tot de opkomst van de vrije vorm optica. Deze tak van het vakgebied ontwerpt nieuwe optische elementen die geen translatie- of rotatiesymmetrie hebben over de optische as. Dit biedt ruimte voor betere prestaties, miniaturisatie en nieuwe optische functionaliteiten.

Stefan Bäumer: “Ik wil mijn studenten graag een goede optische basiskennis meegeven, waardoor ze een goede inschatting kunnen maken van wat er mogelijk is met optische systemen. En natuurlijk ook waar de grenzen van haalbaarheid liggen.” Foto: TNO.

Bäumer voorspelt dat we in de toekomst steeds meer in de richting van end-to-end modellering zullen gaan. Bäumer: “Daarmee bedoel ik dat we de systeemprestaties, van bron tot detector, onder alle omstandigheden gaan voorspellen met behulp van onder andere high-performance computing, zoals dat gebeurt met ray tracing (berekenen hoe lichtstralen zich gedragen in het optische systeem, AB) via grafische kaarten. Dit is een techniek die ze al gebruiken in de filmindustrie, maar die ook steeds meer terrein wint in de wetenschap. Ik verwacht ook dat er meer aandacht zal komen voor computationele optica. Omdat er steeds meer rekenkracht beschikbaar komt, zullen er meer mogelijkheden zijn om een beter compromis te vinden tussen optische hardware en gegevensverwerking via software. Hierdoor zullen er andere keuzes worden gemaakt in optische systemen. Ook zullen nanogestructureerde oppervlakken en materialen steeds meer hun toepassing vinden in de optica. Voor optica in het algemeen zullen ontwikkelingen op het gebied van kwantum een heel nieuw domein ontsluiten.”

Totaaloverzicht

Met al zijn kennis over optische systemen en de ontwikkelingen op dit gebied kan Bäumer zijn studenten veel vertellen en laten zien tijdens de trainingen. De training‘Moderne optica voor optische ontwerpers‘ behandelt alle basisprincipes van optica. “Het is belangrijk voor cursisten om te begrijpen hoe dingen werken en welke principes erachter zitten. Hoe beïnvloeden elektromagnetische golven en diffractie optische systemen? Wat zijn de polarisatie-effecten? Deze vragen passeren allemaal de revue,” benadrukt Bäumer.

Het feit dat deze opleiding een overzicht geeft van het hele gebied van de optica maakt hem uniek. Er zijn echter veel specialistische optiekopleidingen, die inzoomen op een specifiek gebied zoals niet-lineaire optica of optisch ontwerp. Wat deze opleiding echter uniek maakt, is dat het hele domein van de optica aan bod komt. Een team van maar liefst zeven gekwalificeerde docenten, elk werkzaam op het gebied van optica en gespecialiseerd in een specifiek deelgebied, zorgt voor een kwalitatief hoogwaardige opleiding.

“Juist de breedte en de hoeveelheid huiswerk die studenten hebben, maakt het een zware opleiding. Maar dat huiswerk is de sleutel om vertrouwd te raken met de leerstof. Als ik na afloop met de studenten praat en ze vraag wat ze ervan vonden, zeggen ze dat het zwaar was, maar dat ze veel geleerd hebben,” benadrukt Bäumer. “De training is ook erg inspannend voor mij. Elke training vergt veel voorbereiding en er is veel nawerk, maar ik leer er ook elke keer weer van en dat houdt me scherp. Ik wil mijn studenten een goede optische basiskennis meegeven, waardoor ze een goede inschatting kunnen maken van wat er mogelijk is met optische systemen. En natuurlijk ook waar de grenzen van haalbaarheid liggen.”

Dit artikel is geschreven door Antoinette Brugman, freelance journalist en medewerker vanhet tijdschrift High-Tech Systems .

Een pionier in het ontwerpen van micro-elektromechanische systemen (MEMS) met een bijkomende passie voor alles wat mechanisch is, een pragmaticus en een zeer goede leraar. Dat is professor Bob Puers in een notendop. Hij werd in 2018 verkozen tot docent van het jaar voor zijn uitstekende MEMS-opleiding.

Een merkwaardige cursus met overweldigende feedback van de cursisten – zo beschrijft Bob Puers de MEMS-training die hij in 2018 gaf aan een groep van vijftien industriëlen uit Pakistan. Puers: “Het werd in China gehouden vanwege moeilijkheden met de uitwisseling van Pakistani. De cursisten waren allemaal enorm leergierig. Die gretigheid heb ik erg gewaardeerd en ook de bijzonder goede interactie met de groep. We hebben veel gediscussieerd op een heel hoog niveau.”

In hun feedback zeiden de cursisten over Puers: “Het was een uitstekende training, zowel qua inhoud als presentatie. De trainer was uitzonderlijk in het beantwoorden van gestelde vragen” en “De manier van lesgeven van de professor is buitengewoon goed.” Deze positieve feedback resulteerde in een reviewscore van 9,8 uit 10 en de titel “Docent van het jaar 2018.” Puers is bescheiden over zijn bijdrage en wijst erop dat alle lof waarschijnlijk te danken is aan toevallige omstandigheden. Maar als hij zijn manier van lesgeven en zijn kennis over micro-elektromechanische systemen (MEMS) uitlegt, is het makkelijk te begrijpen hoe hij de titel heeft verdiend.

Bob Puers heeft zijn promovendi altijd gestimuleerd om fysiek een apparaat te bouwen.

De wetenschapper

Puers’ MEMS-ervaring gaat terug tot zijn studie elektrotechniek. Hij was erg geïnteresseerd in onderzoek en had een speciale passie voor alles wat mechanisch was. Toen hij in contact kwam met Raoul Vereecken, een uroloog aan het Universitair Ziekenhuis in Leuven, raakte hij betrokken bij de ontwikkeling van draagbare, implanteerbare medische elektronica. Hij zette zijn carrière in dit domein voort en startte in 1988 zijn eigen onderzoeksgroep aan de KU Leuven. Al snel beschikte hij over een eigen cleanroom om apparaten te fabriceren zoals druksensoren, versnellingsmeters en flowsensoren.

In zijn onderzoek richtte Puers zich op de toepassing van medische implanteerbare elektronica en de ontwikkeling van technologie om sensoren te produceren – hij is altijd gemotiveerd geweest om apparaten te ontwikkelen en werkt op een pragmatische manier om dit te realiseren. Als Puers weet dat een bepaald principe werkt, verdiept hij zich niet te veel in de details van de theorie, maar gebruikt hij deze kennis om het in de praktijk te brengen en nieuwe apparaten te maken. En omdat hij een man van de praktijk is: hij heeft zijn promovendi altijd gestimuleerd om fysiek een apparaat te bouwen. Zoals Puers het zegt: “Mijn promovendi mochten niet weg zonder iets op tafel achter te laten.”

Puers vervolgt: “In onze cleanroom heb ik met onze groep onderzoekers lithografie- en applicatietechnieken ontwikkeld. We maakten meer geavanceerde mechanische structuren – op miniatuurschaal. Het hele proces van het ontwikkelen van een heel kleine mechanische structuur, deze integreren in een elektronische component – om het mechanische signaal om te zetten in een elektronisch signaal – en er uiteindelijk een sensor van bouwen – dat fascineert me nog steeds.”

Er zijn veel ontwikkelingen geweest in het vakgebied van Puers. “In 1985 was onze groep een van de eersten die versnellingsmeters ontwikkelde. Deze apparaten waren destijds baanbrekend. Tegenwoordig worden versnellingsmeters tegen ongelooflijk lage kosten geïntegreerd in commerciële producten zoals smartphones en auto’s. Er zijn heel wat apparaten waar wij de basis voor hebben gelegd, ideeën die later door de industrie zijn overgenomen. We moesten dus meerdere keren op zoek naar nieuwe onderzoeksdomeinen.”

De ontwikkelingen op het gebied van MEMS gaan nog steeds door. De huidige trends zijn verregaande miniaturisatie en een zeer laag energieverbruik. Dit is logisch, want veel sensoren worden toegepast in draagbare medische toepassingen en moeten dus zo energiezuinig mogelijk zijn.

De leraar

Als werknemer van de KU Leuven maakte lesgeven deel uit van Puers’ takenpakket.

Hij begon als docent biomedische elektronische systemen. Later gaf hij ook les in MEMS-productietechnologie. Deze cursussen vormen nog steeds de basis van zijn opleiding MEMS-systemen aan het High Tech Institute.

“Het is een uitdaging om mensen te onderwijzen en enthousiast te maken voor wetenschapsgebieden die je zelf fascinerend vindt,” legt Puers uit. “Je krijgt ze nooit allemaal geïnteresseerd. Slechts ongeveer een derde tot de helft van de universiteitsstudenten raakt enthousiast over het onderwerp, de anderen doen alleen wat ze verteld wordt. High Tech Institute-stagiairs zijn echter altijd mensen met specifieke interesses die mijn enthousiasme delen. Ze hebben meestal al enige ervaring, dus we hebben veel gedetailleerde en specifieke discussies tijdens de cursussen. Ik vind die interactie erg leuk.

Puers begon zijn MEMS-training voor High Tech Institute in 2009 – als specialist werd hij gevraagd om mensen te onderwijzen over MEMS. Zijn doel is om zijn cursisten kennis te laten maken met het domein. “Ik wil dat ze meer weten over alle technieken die in de loop der jaren zijn ontwikkeld om micromechanische systemen te maken. Ik leg de mogelijkheden en onmogelijkheden van MEMS uit, waarbij ik inzoom op systeemniveau. Ongeveer de helft van de MEMS-training besteed ik aan de instrumenten die we tot onze beschikking hebben om een sensor of actuator te bouwen. Dit zijn allemaal noodzakelijke technieken, zoals etsen, hechten, verpakken en coaten. In het tweede deel van de training leer ik de cursisten over allerlei succesvolle toepassingen, zoals flow- en druksensoren, optische systemen en medische implantaten. Uiteindelijk moeten de cursisten weten wat mogelijk en wat bijna onmogelijk is. Ik wil dat ze kunnen beoordelen hoe realistisch nieuwe concepten zijn.”

Zijn enorme MEMS-ervaring, waarbij hij vanaf het allereerste begin betrokken was, maakt Puers tot een kundig docent. Maar hij weet zich ook goed af te stemmen op zijn publiek. “Ik beantwoord altijd vragen die tijdens de cursus opkomen. Soms kan ik dat meteen doen omdat ik het antwoord uit ervaring weet. Als ik het antwoord niet weet, kom ik er de volgende cursusdag op terug. Ik anticipeer graag op vragen en feedback in mijn training. Lesgeven is een evolutieproces. In elke nieuwe cursus gebruik ik de ervaring van vorige cursussen, zodat mijn intellectuele bagage als docent voortdurend wordt verrijkt. Op die manier verfijn ik mijn cursussen voortdurend en pas ze aan aan mijn publiek en hun voorkennis.”

Dit artikel is geschreven door Antoinette Brugman, tech-redacteur van Bits&Chips.

Adrian Rankers en Hans Vermeulen hadden een plotselinge uitdaging toen ASML Wilton erop stond om de geplande vierdaagse Dynamics and Modeling training online te geven. Rankers ging aan de slag met een groen scherm, Open Broadcaster Software, een camcorder en een documentcamera en na talloze hobbels en harde lessen te hebben geleerd, werd de training een maand later met succes afgerond.

In dit artikel, Rankers van de Mechatronica Academie en co-trainer Vermeulen hun ervaring over het online uitrollen van een zeer praktijkgerichte training vol oefeningen. Ze vertellen over de overwegingen, keuzes en lastige hobbels, maar ook over hun ervaring met een uiteindelijk zeer geslaagde sessie Dynamics and Modeling. Ook hun commentaar hielden ze niet achter.

Dynamics and Modeling draait om de vele aspecten die de prestaties van mechatronische precisiesystemen beïnvloeden. Om die kennis in het hoofd te krijgen, moeten deelnemers aan de training vooral met oefeningen aan de slag. Dat gebeurt onder andere door deelnemers aan het werk te zetten met de ontwerptool 20-sim. “Dat doen ze in groepjes van twee of drie, waarbij wij over hun schouders meekijken”, zegt Hans Vermeulen, senior principal architect van EUV Optics System bij ASML en deeltijdhoogleraar aan de TU Eindhoven. Deze behoefte aan intensieve interactie tussen deelnemers en trainers is een belangrijke reden waarom de training nooit eerder online werd aangeboden.

Afgelopen mei, Dynamica en modellering gepland voor twintig ASML-medewerkers in Wilton, Connecticut. Maar toen de eerste maatregelen tegen corona van kracht werden, was reizen naar de VS voor Rankers en Vermeulen niet meer mogelijk. Om de kwaliteit te garanderen, stelden ze voor om de training uit te stellen tot de herfst. De machinebouwer drong echter aan: de technische experts in Wilton voelden echt de behoefte om de kennis op te doen. Toen besloot het duo de vierdaagse cursus in een online format te gieten.

Betere verbinding tussen ppt-slide en spreker

Toevallig had Rankers onlangs deelgenomen aan een conferentie die de American Society for Precision Engineering noodgedwongen in Zoom hield. Hij was tevreden over het ontwerp en de kwaliteit. Zijn trainerszintuigen merkten echter ook een nadeel op. “Het was erg vermoeiend voor mij om naar een powerpoint te kijken met een bewegende muis en een presentator die alleen zichtbaar was in een klein venster,” zegt hij.

Adrian Rankers voor een greenscreen tijdens de Dynamics en Modeling training. Linksboven de camera voor de opname van de trainer en het groene scherm, rechtsonder de documentcamera.

Nadenkend over de komende cursus realiseerde Rankers zich dat het veel leuker is om naar een videostream te kijken waarbij de docent vanaf zijn middel zichtbaar is naast de presentatie. “Dit creëert een betere relatie tussen de dia en de spreker die de informatie uitlegt.”

Rankers keek rond en zag drie opties om dit te bereiken. Het is mogelijk om een powerpoint op een muur te projecteren en de leerkracht plus projectie met een camera te videostreamen. Je kunt hetzelfde doen met een groot tv-scherm.

De derde optie was om de instructeur voor een goed verlicht groen scherm te zetten, hem los te knippen met behulp van software en hem vervolgens in de powerpointpresentatie te monteren en die stream te delen via Zoom of Teams. Net als de weerman op het NOS journaal moet de trainer zijn instructies coördineren via zijn eigen scherm.

Experimenteren met groen scherm en OBS

Rankers besloot te experimenteren met een groen scherm en Open Broadcaster Software (OBS). Hij leende een groot groen tafelkleed van een vriend en hing het over een telescoopsteel voor tuingereedschap. Fotozaken verkopen al goede green screen doeken voor 30 euro. Maar omdat ze allemaal uitverkocht waren, werd het een doek van 4 bij 6 meter voor 80 euro – ook redelijk betaalbaar.

Via dit scherm coördineerde Adrian Rankers zijn bewegingen met de informatie op de powerpoint slides.

Zijn eerste experiment met het tafelkleed werkte al “verrassend goed”. Rankers merkte dat het de belichting was die telde. “Als je voor Hollywoodkwaliteit gaat, waarbij je elk haartje van de presentator ziet, komt het in de buurt. Mijn hout- en touwopstelling werkte verrassend goed bij voldoende daglicht, zeker als je bedenkt dat er bij videostreaming naar de andere kant van de wereld toch al veel detail verloren gaat.” Als back-up controleerde hij de beschikbare grootbeeld-tv’s in een winkel in de buurt.

Vanwege het tijdsverschil vereiste de training voor ASML Wilton middag- en avondsessies, dus Rankers wilde ook de lichtomstandigheden ’s avonds testen. “Ik dacht al dat dit een probleem zou kunnen zijn,” zegt hij. “Uit de informatie op internet maakte ik op dat avondopnamen echt anders waren. Zonder goed kunstlicht snijdt de software de persoon niet goed uit de groene achtergrond.”

De nachtelijke afscheidsborrel op afstand aan het einde van een ASPE-conferentie bij MIT gaf Rankers de gelegenheid om er kort mee te testen en te experimenteren. Verrassend genoeg bleek het te werken met het beschikbare kunstlicht in de ruimte die Mechatronica Academie en High Tech Institute hadden ingericht op de Fellenoord locatie in Eindhoven. “Ik heb veel positieve reacties gehad en met MIT-prof Dave Trumper afgesproken dat ik onze eerste cursuservaringen met hem zou delen.”

Whiteboard en documentcamera

Tijdens hun fysieke training schrijven Rankers en Vermeulen veel op een flip-over of whiteboard. Teams (waarvoor op verzoek van ASML is gekozen) biedt de mogelijkheid om met de muis te schrijven, maar dat gaf problemen. In proeven die Rankers ter voorbereiding deed met ASML Wilton, werd gemeld dat deelnemers hun whiteboardfunctie niet konden gebruiken. Ook konden ze hun eigen scherm niet delen. Het whiteboard probleem werd bevestigd door Microsoft en bleek te maken te hebben met (GDPR) privacy regels.

Daarom zocht Rankers aan de trainerskant meteen zijn toevlucht tot een documentcamera. “Een documentcamera is vergelijkbaar met een webcam op statief, die gericht staat op een vel A4,” legt Rankers uit. “Deze kun je met één druk op de knop eenvoudig autofocussen op het papier en vervolgens deze instelling vasthouden. Als je gaat schrijven, is dat prima. Het wordt niet verstoord door bijvoorbeeld autofocus op je hand.”

Zowel de trainer als zijn co-trainer hebben een scherm waarop je het beeld kunt zien dat ook aan de deelnemers wordt gepresenteerd.

Rankers en Vermeulen waren allebei erg tevreden over de documentcamera. “Maar het switchen daartussen is een van de minpunten”, zegt Vermeulen. “In een fysieke training zien deelnemers alles naast elkaar: powerpoint, whiteboard en trainer. Nu zagen ze alleen onze pen op het papier. Als we zouden overschakelen op presentatie, zijn ze dat beeld weer kwijt.”

Rankers voegt eraan toe dat het invoeren van een extra camerasignaal “nog steeds enige handigheid vereist” vanwege het schakelen tussen applicaties, presentaties en de documentcamera. “Dat is wat ingewikkelder vanwege de combi green screen en OBS,” denkt hij. Vooral het overschakelen naar een toepassing als 20-sim vergt enige oefening. Het bedienen van de computertool via een monitor op een paar meter afstand was niet eenvoudig. Als dubbelcheck nodigde Rankers zichzelf uit via een privémail, zodat hij op zijn mobiele telefoon altijd kon zien wat de studenten in beeld hadden.

Gegevenssnelheid geprioriteerd

Een punt van aandacht was de internetsnelheid bij High Tech Institute op locatie Fellenoord. Dit zou een potentieel knelpunt kunnen zijn. De gemeenschappelijke doorvoersnelheid van alle huurders samen bleek slechts 100 Mb/s te zijn, terwijl voor een videostream al snel 5 Mb/s nodig is. Het bleek dat de IT-afdeling één IP-adres vier dagen lang een hogere prioriteit wilde geven.

Rankers vertelt met een kleine zucht dat de mensen in Wilton, net als zijn studenten bij de TUE, pas in het weekend voor de training begonnen met het installeren van 20-sim. “Dat ging niet goed vanwege de beveiliging van hun ASML laptops,” zegt Rankers. Het gevolg was veel e-mailcommunicatie vlak voor de training en een escalatie naar de IT-helpdesk om de uiteindelijke installaties mogelijk te maken. “De volgende keer ga ik echt iedereen een week van tevoren bellen om de voorbereiding te checken,” lacht hij.

Rankers had vijf korte introductievideo’s voor 20-sim gemaakt en van tevoren opgestuurd om de deelnemers alle basisbeginselen van de tooling bij te brengen. In de toekomst is hij van plan om een video met de laatste controles toe te voegen en deze ruim van tevoren te versturen. “Zo weten ze wat we verwachten als basiskennis.”

Interactie met studenten

In de trainingssetting gebruikten Rankers en Vermeulen een laptop met twee externe monitoren. Schuin onder de monitor met het geconstrueerde videobeeld stond ook een tweede externe monitor waarop de Teams-meeting te zien was.

In de training, waaraan iedereen vanuit huis meedeed, hadden de meeste studenten helaas geen webcam. Rankers hadden ook gemerkt dat de verbinding minder goed zou werken als iedereen zijn camera aan zou zetten. Daarom kozen ze er uiteindelijk voor om tijdens de voorstelronde alleen de beschikbare webcams aan te zetten. “We zagen geen studenten, alleen de oplichtende bolletjes met initialen bij vragen.”

In eerste instantie vroeg Rankers de studenten om te reageren via de chatfunctie en door hun hand op te steken wanneer ze in beeld waren. “Chatten op zich werkte goed, maar laat weinig ruimte voor uitgebreide discussies,” zegt hij. “Het opsteken van handen vereist dat de presentator of zijn begeleider heel alert is, en dat was niet altijd het geval. Uiteindelijk hebben we na het eerste deel van de dag afgesproken dat iedereen gewoon zou onderbreken en vragen zou stellen via zijn microfoon. Dat werkte goed. Er was veel interactie, maar net als in een gewone klas blijven sommigen afwachtend stil.” Volgens Rankers is er nog ruimte voor verbetering. “Online zou je de deelname makkelijk kunnen loggen om zo sommige mensen gerichter aan te moedigen om mee te doen.”

Praktische oefeningen online

In de oefeningen werkten de deelnemers met teams die elke dag wisselden. Soms in tweetallen, soms in groepjes van vier of vijf. Daarbij nodigden Rankers en Vermeulen uit om toe te kijken. Rankers: “Er werd goed gediscussieerd binnen de groepen, maar de begeleiding kan nog beter.” Vermeulen: “Bij een in-person training kijk je mee en zie je meteen of het scherm vastloopt. Wat we merkten is dat online de deelnemers het niet lieten weten als het scherm vastliep. Het werkte beter met groepen van vier of vijf personen dan met koppels,” beschrijft Vermeulen. Volgens hem “werken grotere groepen online ook beter omdat er altijd een aantal mensen tussen zitten die wat meer ervaring hebben en die de ander met zich meetrekken.”

Online training met een stand-by co-trainer was een prettige ervaring voor Rankers en Vermeulen.

Rankers en Vermeulen wisselden elkaar om het anderhalf uur af. Daarnaast merkten ze dat het prettig trainen is als er iemand stand-by staat. “Het presenteren van het geheel is even wennen. Met twee mensen is het heel fijn.” Rankers heeft ook trainingen waarbij hij elk dagdeel een andere docent inzet. “Dan heb je eigenlijk altijd iemand nodig om instructie te geven en calamiteiten op te vangen.”

Dat laatste bleef het duo grotendeels bespaard. Tijdens de vier dagen moesten Rankers en Vermeulen slechts één keer een harde herstart maken, omdat het systeem vastliep. Uiteindelijk concludeerde Rankers dat ze een geslaagde editie achter de rug hadden, “met veel ideeën om het nog beter en misschien wel eenvoudiger te doen.”

Vier middagen en avonden Dynamics and Modeling zijn intensief voor Vermeulen. s Avonds rond 23.00 uur thuis, ’s ochtends cursus voorbereiden terwijl zijn kinderen ook af en toe aandacht vragen. “Het is second best”, zegt hij als hem gevraagd wordt te kiezen tussen een training op locatie en het uitsparen van een vermoeiende reis. “Er live bij zijn heeft veruit mijn voorkeur,” zegt hij. “Vooral met alle oefeningen. Ik kan me voorstellen dat je online een heel goede training kunt geven. Dat doen we op de universiteit. Maar veel interactie vereist fysieke aanwezigheid. Ik denk dat ik voor één of twee dagen training zou kiezen voor online, voor vier of vijf dagen zou ik de straf nemen van zes uur heen en zes uur terug vliegen. Voor Azië is online training moeilijk vanwege het tijdsverschil, tenzij zowel docenten als studenten concessies doen. Bij onze komende online design principles training voor ITRI in Taiwan, kort na de zomervakantie, beginnen we aan onze kant extra vroeg in de ochtend en gaan de studenten ’s avonds in hun tijdzone door tot 22.00 uur”.

Uit de evaluatie van de eerste online training Dynamics and Modeling bleek dat de deelnemers zeer tevreden waren. Afgezien van de opmerking of deze intensieve training niet beter in vijf dagen gegeven had kunnen worden, waren de cursisten na afloop vol lof. Hieronder volgt een selectie van de categorie ‘algemene opmerkingen’ uit de evaluaties:

• “Docenten zijn zeer ervaren en hebben veel kennis over deze onderwerpen. Ik vind deze training erg nuttig en een mooie samenvatting van meerdere onderwerpen. Het is jammer dat de training online was, ik heb het gevoel dat iedereen baat zou hebben bij een persoonlijke training en dat het nog beter zou zijn dan het was.”
• “Soms waren er technologische uitdagingen. Ik vraag me af of Zoom beter zou hebben gewerkt.”
• “Intensieve inhoud, maar zeer goede leerervaring met down to earth uitleg. Bedankt.”
• “De virtuele installatie was redelijk succesvol, met zeer weinig verstoringen. Al met al een succes!”
• “Geweldige algemene training — uitstekende instructeurs & goed gebruik van fysieke ‘casestudy’s’ om concepten te illustreren”
• “Het zou beter zijn geweest als de training in 5 dagen was gegeven in plaats van in 4 dagen. Er was veel goed materiaal. Het zou geholpen hebben om dat materiaal beter te absorberen in een periode van 5 dagen. Het zou ook tijd hebben gegeven om meer tijd te besteden aan de oefeningen in de klas.”
• “Zeer praktische training met de juiste mix van theorie en fundamentele inhoud. Zeer goed gegeven door de presentator.”

 

Hans Vermeulen (l) en Adrian Rankers komen even op adem tijdens de pauze.

Dit artikel is geschreven door René Raaijmakers, tech editor van High-Tech Systems.

Academische inzichten op het gebied van mechatronica vertalen naar de industriële praktijk: dat is de kern van de opleiding die Mechatronica Academie aanbiedt. Adrian Rankers, naast Jan van Eijk en Maarten Steinbuch medeoprichter van dit opleidingsinstituut, weet wat er speelt in het vakgebied. Hij zet zich in om de beste opleiders te garanderen, bestaande opleidingen verder te ontwikkelen en nieuwe opleidingen op te zetten.

“Dat ik in het coachvak terecht ben gekomen is achteraf gezien eigenlijk heel logisch, want het onderwijs heeft me altijd aangetrokken”, vertelt Adrian Rankers. “Al op mijn vijftiende gaf ik bijles. Eerst een paar uurtjes, maar al snel werd dat meer. Ik herinner me dat ik bijles gaf aan de zoon van een topman bij Shell en al snel zijn volledige huiswerkbegeleiding werd. Mijn aantrekkingskracht tot de technische kant had zeker iets te maken met mijn vader. Hij had ook werktuigbouwkunde gestudeerd en werkte eerst in de industrie en later als hoogleraar.”

“Het is essentieel om te beseffen dat de studenten nog door de leercurve heen moeten en dat sommige dingen best moeilijk zijn en misschien niet voor iedereen vanzelfsprekend. Daar moet je je als trainer bewust van zijn en de tijd voor nemen.”

Na zijn studie werktuigbouwkunde aan de Technische Universiteit Delft begon Rankers zijn carrière bij Philips bij het Centre for Manufacturing Technology (CFT). Hier hield hij zich bezig met de dynamica en besturingstechnieken voor cd-spelers en wafersteppers. In de avonduren werkte hij aan zijn promotieonderzoek dat hieruit voortkwam. Delen van dit onderzoek zijn later opgenomen in het boek The design of high-performance mechatronics van Rob Munnig Schmidt, Jan van Eijk, Georg Schitter en Rankers zelf. Naast het ontwikkel- en advieswerk en zijn rol als groepsleider raakte hij betrokken bij de ontwikkeling van mechatronica-onderwijs voor Philips’ eigen medewerkers, geïnitieerd door Jan van Eijk. Ook trad hij in 2008 toe tot het bestuur van de Dutch Society for Precision Engineering (DSPE), waarvan hij nog steeds lid is.

Mechatronica Academie

Hoewel hij er met veel plezier werkte in engineering en technisch management, maakte Rankers na vijfentwintig jaar trouwe dienst bij Philips in 2010 de overstap naar het ondernemerschap. Hij wilde zich vooral richten op het overdragen van zijn mechatronische kennis. Dit leidde uiteindelijk tot het idee om samen met Jan van Eijk en Maarten Steinbuch de Mechatronica Academie op te richten. Daar bleek behoefte aan: de organisatie kan inmiddels rekenen op zestig tot zeventig trainers met een industriële achtergrond in het vakgebied. Mechatronica Academie verzorgt nu trainingen voor zo’n vierhonderd studenten per jaar. Dit zijn zowel open trainingen als in-company trainingen, speciaal op maat gemaakt voor bedrijven.

“Wat mij aanspreekt in het vakgebied mechatronica? Het is altijd een multidisciplinaire uitdaging waarbij je samenwerkt met mensen uit verschillende disciplines. Mechatronica geeft je altijd de kans om je in allerlei dingen te verdiepen. Daarnaast vind ik het leuk om mijn kennis van mechatronica over te dragen aan anderen”, vertelt Rankers enthousiast. “Daarbij is het essentieel om te beseffen dat de cursisten nog door de leercurve moeten die je zelf een aantal jaren hebt doorlopen en dat sommige dingen best moeilijk zijn en misschien niet voor iedereen vanzelfsprekend. Als trainer moet je daar oog voor hebben en de tijd voor nemen. In overeenstemming met het oude gezegde van Confucius: ‘Ik hoor en ik vergeet. Ik zie en ik onthoud. Ik doe en ik begrijp’, werken we veel met oefeningen in kleine teams. Je ziet hoe studenten worstelen om de theorie die ze net hebben geleerd in de praktijk te brengen en zich de stof eigen te maken, maar juist die worsteling is een belangrijk onderdeel van het leren. Als ik ze daarin kan begeleiden, zodat ze het uiteindelijk zelf begrijpen, geeft me dat veel voldoening.”

De trainingen die Mechatronics Academy organiseert worden goed bezocht en krijgen goede beoordelingen van de deelnemers. Maar dat betekent zeker niet dat je op je lauweren kunt rusten, vindt Rankers. “We vinden het belangrijk om ons portfolio op peil te houden, uit te breiden en te zorgen voor continuïteit.”

Daarom zijn ze bij Mechatronics Academy voortdurend bezig om het team van trainers op sterkte te houden. Goede trainers die stoppen omdat ze op leeftijd komen, worden vervangen door een nieuwe generatie. Hiervoor benaderen ze de beste inhoudelijke experts in het vakgebied, die ze kennen uit hun uitgebreide netwerk. Ook zorgen ze ervoor dat ze bestaande trainingen voortdurend aanpassen aan de nieuwste academische inzichten en technologische ontwikkelingen. “We passen bestaande modules aan en ontwikkelen nieuwe. Daarnaast investeren we veel in middelen die we inzetten tijdens de praktijkonderdelen van de trainingen. Praktische opdrachten, zoals het werken aan opstellingen of het uitvoeren van simulaties, vormen een essentieel onderdeel. Deze opdrachten zijn onmisbaar voor het begrip,” beschrijft Ranker.

Nieuwe cursussen

Naast het up-to-date houden van bestaande trainingen ontwikkelt Mechatronics Academy ook nieuwe trainingen die voortkomen uit een behoefte in de markt. Ideeën hiervoor komen van Rankers, Van Eijk en Steinbuch zelf, maar ook van hun trainers. Bij DSPE-bijeenkomsten of congressen in het veld steekt iedereen zijn voelsprieten uit om te weten wat er speelt en waar behoefte aan is.

Door deze praktijken ontstaan er keer op keer prachtige nieuwe trainingen. Bijvoorbeeld de training “Passieve demping voor hightech systemen“, die vorig jaar van start ging en nu twee keer is gegeven. In ultraprecieze bewegingssystemen speelt dynamica – zowel los als in interactie met besturingstechnologie – een belangrijke rol. Daarom wordt in de hedendaagse praktijk, en dus ook in de verschillende cursussen, veel aandacht besteed aan het realiseren van hoge eigenfrequenties in de mechanica. Het begrijpen van modusvormen en de mate waarin deze kunnen worden aangeslagen door de actuator of waargenomen door de sensor is hierbij ook belangrijk. Deze benadering is en blijft essentieel. Maar met toenemende nauwkeurigheidseisen is dit niet altijd meer voldoende. Je stuit dan op de grens van wat fysisch haalbaar is. Het doelbewust toevoegen van passieve demping biedt dan extra oplossingsruimte en wordt een doorslaggevende parameter bij het bereiken van extreme specificaties.

De nieuwe training, die zich richt op bewezen manieren om passieve demping te bereiken, is volgens Rankers zeer succesvol. Het is een zeer relevant thema in de precisiemachinebouw. Hans Vermeulen, Kees Verbaan en Stan van der Meulen zijn de trainers. Zij hebben enorm veel kennis van het vakgebied. De positieve reacties op de trainingen zijn ook terug te zien in de reacties van de deelnemers: “Uitstekende training”, “Uitstekende trainers” en “Zeer inspirerend”, om er een paar te noemen. “Er is zelfs belangstelling voor deze training vanuit het buitenland”, meldt Rankers trots.

Daarnaast zijn er een aantal nieuwe trainingen in ontwikkeling. Vanuit de training “Actuation and power electronics,” die zich vooral richt op elektromechanische voortstuwing, is het idee ontstaan om een training op te zetten specifiek voor piëzomaterialen en hun toepassingen. Er zijn ook plannen om een opleiding “Actieve thermische controle” op te zetten. Rankers: “Hoe kun je de temperatuur en vervormingen veroorzaakt door warmtebronnen beheersbaar houden in een opstelling? Welke regeltechnieken kun je hiervoor gebruiken? Wat zijn geschikte sensoren om temperaturen en vervormingen met hoge precisie te meten? En welke elementen kunnen gebruikt worden om te koelen of te verwarmen? Dit zijn allemaal vragen die aan bod zullen komen. In de training ‘Thermische effecten in mechatronische systemen’ is hier al kort aandacht aan besteed, maar het is zo’n belangrijk thema in de wereld van ultraprecisie dat een aparte training hier op zijn plaats zou zijn.”

“Onze huidige training‘Basisprincipes en ontwerpprincipes voor ultrazuiver vacuüm‘ richt zich op moleculaire vervuiling en hoe deze te voorkomen. Er is echter ook behoefte aan een nieuwe training ‘Deeltjesvervuiling’,” vervolgt Rankers. “In deze training gaan we in op deeltjesvervuiling in vacuüm. In tegenstelling tot moleculaire contaminatie – bijvoorbeeld door gasmoleculen die vastzitten in een blind gat van een onderdeel dat in vacuüm is geplaatst en die via de schroefdraad naar het ultrazuivere vacuüm lekken – gaat het hier om kleine stukjes materiaal. Dit kunnen bijvoorbeeld deeltjes zijn die loskomen door wrijving tussen bewegende delen van het in vacuüm geplaatste apparaat. De kennis uit verschillende onderzoeken die al op dit gebied lopen, zou hiervoor als richtlijn kunnen dienen.”

“Samen met onze trainers werken we voortdurend aan het verbeteren van trainingen, het opzetten van nieuwe trainingen en het op peil houden van onze trainerspool”, vat Rankers samen. “We blijven ook investeren in ondersteunend materiaal voor onze trainingen, zodat we de theorie die we behandelen direct kunnen koppelen aan de industriële praktijk. Daar ligt onze kracht: academische inzichten vertalen naar de industriële praktijk, zodat cursisten hun kennis direct kunnen inzetten in onze hightech industrie. Zo houden we ons opleidingspakket up-to-date en leveren we de beste trainers, zodat we het predicaat ‘excellente opleiding’ kunnen blijven waarmaken.”

Dit artikel is geschreven door Antoinette Brugman, technisch redacteur van High-Tech Systemen.

“Wendy Luiten beschrijft de eerste twee trainingsdagen van haar eerste online Cooling of Electronics. “Ik ben gewend om in het klaslokaal te kijken. Dan zie ik meteen hoe de stof landt.” Hierdoor ligt het tempo van deze remote classroom volgens Wendy wat lager. “Bij klassikale trainingen praat ik met mensen en is het makkelijker om over de schouders mee te kijken.”

Toen ik haar op de avond van de tweede trainingsdag belde, zei Wendy dat ze de dag ervoor best moe was geweest, maar dat het al beter ging. “Het is even wennen. Hopelijk gaat het de komende drie dagen zo door.”

Kat Okkie was de allereerste deelnemer aan Wendy’s online module. Na het bijwonen van de eerste twee dagen lijkt Okkie tevreden. Credits: Martine Raaijmakers.

Tijdens Wendy’s presentaties staan de camera’s van veel deelnemers uit. Deels doen ze dit om de hoogste kwaliteit video en audio uit de verbinding te persen. Maar het is ook al jaren gebruikelijk bij overleg op afstand. Wendy: “Bij videovergaderingen zeggen mensen elkaar gedag aan het begin, dan maken we een voorstelrondje en dan gaan de camera’s uit. Bij videovergaderingen is de spanningsboog ook intenser.”

Bovendien – en dit was ook te verwachten – zoeken leerlingen elkaar niet automatisch op tijdens de pauzes voor sociale interactie. In de klassikale versie is er meestal een positieve vibe bij de koffieautomaat. “Nu is dat bijna weg,” zegt Wendy. “Als ik wil dat ze elkaar opzoeken, moet ik ze een zetje geven. Het is iets om te onthouden voor de volgende keer.”

De training Koelen van Elektronica is sterk praktijkgericht. “Mensen lopen in hun werk vaak tegen heel praktische vraagstukken aan. Ze hebben vaak meer dan genoeg theoretische achtergrond, maar staan voor heel eenvoudige beslissingen: waar moet de kier komen, of hoeveel ruimte moet er bespaard worden? Daarom is mijn training heel concreet. Tijdens de oefeningen werken mensen met een spreadsheet omdat dat voldoende is voor een eerste-orde beoordeling. Ze moeten leren beslissingen te nemen op het niveau van CAD-tekeningen, want het is pas een ontwerp als je het kunt tekenen”.

Wendy schat dat ze ongeveer 60 procent van de tijd besteedt aan ‘zenden’ (lezingen geven), terwijl de overige 40 procent van de tijd door de studenten wordt besteed aan oefeningen. Aanvankelijk was ze van plan om oefeningen te bewaren voor het einde van de dag. Inmiddels heeft ze echter gemerkt dat het het beste is om tussen theorie en praktijk door te gaan. “En het werkt goed om de camera’s aan te zetten tijdens de oefeningen.”

Door de uitstekende voorbereiding waren er geen technische problemen. Er was echter nog wel een kleine hobbel. Wendy en programmaleider Hans Vink stuurden het materiaal via WeTransfer, maar sommige bedrijven staan het gebruik van deze tool voor grote digitale poststukken niet toe. De oplossing was simpel: de betreffende deelnemers losten het op via hun privé e-mailadres.

Deze blog is de tweede blog van een serie waarin we onze eerste ervaringen met online training delen.
Lees de eerste blog hier.

Binnenkort: de evaluatie door de deelnemers.

Dit artikel is geschreven door René Raaijmakers, tech-redacteur van Bits&Chips.

Met meer dan 30 jaar ervaring bij enkele van de topnamen in de Nederlandse hightechindustrie, reflecteert Cees Michielsen op zijn geleerde lessen en hoe hij deze kennis probeert door te geven als instructeur van de training “System requirements engineering improvement” bij High Tech Institute.

Het was 1986 toen Cees Michielsen zijn start maakte in de wereld van hightech. Hij kwam destijds bij het Philips EMT-team, dat later Assembleon en uiteindelijk Kulicke & Soffa zou worden, om te helpen bij het bouwen van SMD-plaatsingsrobots. “In die tijd waren onze belangrijkste klanten autobedrijven zoals Ford, GM en Chrysler. We waren volledig zelfstandig en hadden alle essentiële disciplines en competenties in onze business unit”, herinnert Michielsen zich.

Toen hij in het team kwam, lag Michielsens focus op technische informatica, maar al vroeg nam het traject van zijn carrière een omweg. “Het was daar bij Philips dat ik me begon te ontwikkelen tot een systeemdenker en echt loskwam van mijn eigen softwarediscipline”, zegt Michielsen. “Achteraf gezien kan ik zeggen dat dat voor mij de beste start was in mijn carrière; de ervaring gaf me een enorme voorsprong en is de reden waarom ik er vandaag de dag nog steeds zo gepassioneerd over ben.”

“Het was daar bij Philips dat ik me begon te ontwikkelen tot een systeemdenker, en echt loskwam van mijn eigen softwarediscipline”, zegt Cees Michielsen.

Nu, na meer dan drie decennia in de industrie, brengt Michielsen zijn dagen door als requirements engineer bij ASML, maar ook als instructeur aan het High Tech Institute waar hij zijn kennis, en de vele lessen die hij heeft geleerd, deelt met de volgende generatie ingenieurs in de “Systems requirements engineering improvement” training.

Abstractie lagen

Bij het opstellen van systeemvereisten, vooral op systeemniveau, is scoping van het probleem de naam van het spel. Het gaat erom precies te bepalen welke functies het systeem moet hebben, de specifieke eigenschappen die aan die functies zijn gekoppeld en het nauwkeurig definiëren van het probleem dat moet worden opgelost. “Als we het bijvoorbeeld hebben over het projecteren van patronen op wafers, kun je je voorstellen dat dat de hoofdfunctie van het systeem is en dat meerdere bedrijven hetzelfde doen. Maar het zijn de eigenschappen van deze functie die één groep onderscheiden van zijn concurrenten – de nauwkeurigheid, opbrengst, snelheid en betrouwbaarheid,” benadrukt Michielsen.

Voor Michielsen maken deze eigenschappen het verschil in de wereld en is requirements engineering de kunst van het identificeren van de juiste functies en het kwantificeren van hun eigenschappen om het probleem te definiëren. “Als het probleem eenmaal goed gedefinieerd is, is het veel eenvoudiger om de oplossing te vinden”, zegt Michielsen. “Maar je zult de implementatie van je oplossing niet meteen vinden, dus je zult waarschijnlijk een aantal abstractie- of decompositielagen doorlopen.”

Cascade

Tijdens zijn trainingssessie legt Michielsen uit dat in een systeem de hoogste abstractielaag het niveau is met de meest algemene eisen, dat wil zeggen dat het systeem snel moet zijn of een bepaald uiterlijk moet hebben. Maar naarmate je dieper in het systeem komt, wordt het veel gedetailleerder. Plotseling verwijzen de lagen naar verschillende onderwerpen of gebruiken ze verschillende talen om de vereisten uit te drukken, wat een beetje lastig kan zijn voor ingenieurs om de informatie vloeiend te houden.

“Dat is het echte doel van requirements engineering, het vinden van verschillende manieren om ervoor te zorgen dat de gegevens van boven naar beneden en van de behoeften van belanghebbenden naar de implementatie blijven cascaderen, allemaal zonder informatie te verliezen,” suggereert Michielsen. “Ik denk dat als ik de uitdaging voor requirements engineering zou moeten samenvatten, ik zou zeggen dat die vooral ligt in het cascaderen van informatie door elke abstractie- of decompositielaag heen.”

Kwantificering

Volgens Michielsen is een zeer belangrijk onderdeel van de methode het vinden van de complete set eisen voor een systeem. “De vraag wordt al snel ‘wanneer is de set compleet'”, stelt hij. “De beste aanpak die we tot nu toe hebben gezien, kan worden uitgedrukt met behulp van een vergelijking, die we delen in de training. Hiermee kunnen we een systeem volledig definiëren aan de hand van zijn functies, eigenschappen en beperkingen, en het kan worden toegepast vanaf de hoogste niveaus tot aan de componenten en onderdelen op de laagste punten.” Hij vervolgt: “Door deze criteria te specificeren en te kwantificeren, kunnen de echte vereisten worden afgeleid. Dit is een van de belangrijkste stappen van de training, leren hoe je een waarde kunt toekennen aan elk van de eigenschappen van het systeem.”

“Zodra de doelen zijn gedefinieerd, kunnen we oplossingen – ontwerpopties – identificeren op basis van de veronderstelde mogelijkheden van subsystemen. Dit is waar creativiteit het productontwikkelingsproces leidt, omdat er veel verschillende opties worden overwogen om het probleem op te lossen,” geeft Michielsen aan. “Zolang we de aannames die we tijdens dat creatieve ontwerpproces maken documenteren, kunnen we deze aannames later vertalen in vereisten voor de subsystemen op een lager niveau die we nodig hebben in de oplossing.”

Rechtvaardiging

Voor Michielsen is dit een van de krachtigste elementen van de hele methode. De mogelijkheid om de volledige logische lijn te zien van een gekwantificeerde systeemdefinitie naar de ontwerpbeslissingen en uiteindelijk naar de specifieke implementatie van een oplossing. Dat wil zeggen, als ingenieurs in staat zijn om coherentie te behouden tussen systeemvereisten, systeemontwerp en systeembeslissingen – een cruciale factor.

“Zolang de informatie goed wordt gevoed, kunnen we vereisten voor de volgende laag afleiden en de cascade voortzetten. Op die manier kunnen we ervoor zorgen dat welke vereisten we ook krijgen op het laagste componentniveau, door onze methode en onze traceerbaarheid kunnen we precies komen tot de rechtvaardiging van elke vereiste en elke beslissing die in elke laag wordt genomen. Dat is de hele essentie van de methode.”

“Als trainer wil ik helpen vertrouwen in het proces te wekken”, zegt Michielsen.

Na meer dan 30 jaar in de sector, wat wil je het liefst delen in je trainingen?

“Als trainer wil ik helpen vertrouwen in het proces te wekken. Het volgen van de methode is één manier om dat te bereiken, omdat de studenten het gevoel krijgen dat het systeem compleet, consistent en correct kan zijn – in termen van specificaties. Dat kan echt helpen om het minder ontmoedigend te laten aanvoelen. Als je eenmaal over die horde heen bent, kunnen de studenten vrijwel meteen beginnen met het bepalen van de belangrijkste functies van het systeem en beslissen welke eigenschappen gerelateerd zijn en welke beperkingen op dat niveau van toepassing zijn. Door deze aspecten te kwantificeren, zeggen ze niet alleen dat het systeem betrouwbaar moet zijn, ze zeggen expliciet hoe betrouwbaar het systeem moet zijn.”

Geleerde lessen

Met zijn meer dan 30 jaar in procesarchitectuur heeft Michielsen verschillende praktische methoden ontwikkeld om de informatie van laag naar laag te laten stromen. Zijn succes op dit gebied opende de deur voor hem om samen te werken met Nederlandse en Europese topbedrijven, zoals Prorail, Eurocontrol, Punch Powertrain en Vanderlande – en diverse andere bedrijven, om te helpen bij het opzetten en implementeren van processen voor hun eigen requirements engineering programma’s. “Wat ik ontdekte was dat er enorme verschillen zijn tussen elk bedrijf, vooral in de implementatie,” herinnert Michielsen zich. “Toen ik voor DAF ging werken, hebben we in drie jaar tijd een compleet requirements engineering proces opgezet. We konden honderden engineers succesvol trainen en de methode wierp zijn vruchten af.”

Gezien het succes van het DAF-project belde Siemens om Michielsen naar Duitsland te lokken om te helpen dezelfde aanpak voor Daimler op te zetten. “Het was voor mij een enorme stap om uitgenodigd te worden om het systeem te implementeren, maar het werd al snel duidelijk dat de aanpak die we bij DAF hadden ontwikkeld niet overdraagbaar was naar Daimler”, roept Michielsen. “Daimler was gewoon op een heel andere manier georganiseerd, met verantwoordelijkheden die over afdelingen en mensen verdeeld waren op een manier die een succesvolle uitvoering echt moeilijk maakte. Het onvermogen om daar iets van de grond te krijgen was teleurstellend,” zegt hij en vervolgt: “Het was zeker een grote leerervaring voor me en ik heb er veel harde lessen geleerd.”

Zijn deze geleerde lessen je drijfveer in dit domein?

“Gedeeltelijk, ja. Ik heb een enorme passie voor dit hele proces. Ik wil helpen om de productmogelijkheden en de productiefaciliteiten te verbeteren, vooral in het gebied waar ik woon en werk. Ik wil in die zin een impact hebben op de industrie omdat we zoveel geleerd hebben en ik wil deze informatie verspreiden,” benadrukt Michielsen. “Het is niet allemaal mijn werk, het zijn alle bedrijven waar ik voor heb gewerkt en al mijn ervaringen. Ik ben ontzettend dankbaar dat ik dat heb kunnen doen en ik wil die kennis graag verspreiden om ervoor te zorgen dat het hele ecosysteem ervan kan profiteren en wij ervan kunnen groeien.”

Dit artikel is geschreven door Collin Arocho, tech redacteur van Bits&Chips.

Na veel voorbereiding en soms wat geklungel is het zover. De afgelopen weken oefende Wendy Luiten haar eerste Cooling of Electronics training op afstand met haar kat Okkie als eerste deelnemer. “Natuurlijk zit ik regelmatig in teamvergaderingen, maar een training verzorgen is toch iets anders”. Vanaf vandaag start de online editie.

Credits: Martine Raaijmakers

Wendy deed twee dagen na de lock down al ervaring op met online training. “Ik hoorde dinsdag om 8 uur ’s ochtends dat Philips-medewerkers thuis moesten werken. Donderdag was de laatste dag van de al lopende Green Belt training bij Philips. Dus gingen we meteen over op online op Teams. Op dat moment had ik twee voordelen: Ik kende de cursisten en ze waren gewend aan online vergaderen via Teams.”

Deze week is anders. De acht deelnemers van “Electronics cooling thermal design” kennen elkaar niet en sommigen hebben nog nooit Teams gebruikt.

Wendy maakt zich geen zorgen over mogelijke problemen. Ze ziet tooling en in het bijzonder de applicaties van Microsoft als een natuurlijk fenomeen. “Het werkt en dan zijn we blij, soms werkt het niet”, zegt ze. “In mijn ervaring werkte de voorouder Skype altijd. Teams is van recentere datum, maar wordt ondertussen overal op grote schaal gebruikt. In de VS zijn er clusters van universiteiten en scholen op de educatieve versie. Ik heb geen reden om aan te nemen dat het deze week problemen zal opleveren. Het is uitproberen, er zijn altijd verbeterpunten en je komt er pas achter als je het probeert.

Om het materiaal geschikt te maken voor online modules, heeft Wendy alle bestanden opnieuw doorgenomen. De dia’s, de oefenopgaven, de casestudy. “Van een afstand wordt de verhaallijn en het vertellen van het verhaal belangrijker, omdat je niet precies kunt zien hoe het materiaal landt,” zegt ze. Overigens gaat Wendy de speciale versie van Teams for Education niet gebruiken. “Dat heeft geen toegevoegde waarde voor mij of voor de deelnemers. Met de educatieve versie krijgen mensen onder andere een e-mailadres en toegang tot share-point. Studenten moeten dan gaan werken met user aliassen en dergelijke. Dit legt een last op IT die je niet wilt voor een paar dagen training”.

Credits: Martine Raaijmakers

Over de voorbereiding van de deelnemers: High Tech Institute’s partner voor elektronicacursussen Hans Vink heeft drie weken geleden alle verkoelende deelnemers persoonlijk benaderd. Iedereen kent immers het gedoe als je voor het eerst met een groep in een nieuwe videoconferencingomgeving belandt. Zien jullie mij! Hoe zet ik mijn microfoon uit? Dat soort dingen. Hans wilde dat voorkomen bij de Team sessies. We hebben trouwens een heleboel potentiële videotools bekeken met het High Tech Institute team, maar daarover later meer.

Voor sommige cliënten is Teams de standaardapplicatie voor vergaderingen, maar voor anderen is dat niet zo, dus zij nemen deel via hun webbrowser. Hans vroeg alle deelnemers of ze Teams gebruiken en deed vervolgens een testsessie met iedereen via app of browser om de instellingen te controleren en om te zien of alle faciliteiten werken zoals nodig in de cursus.

Alle voorbereidingen – aarzel niet om te zeggen: ook veel extra werk – zorgen nu voor een up beat vibe. Op basis van de feedback verwacht Hans dat we naast de klassikale cursus ook elk jaar online cursussen kunnen organiseren. “Dat zou me niet verbazen”, zegt hij, “We hebben nu al voldoende deelnemers voor de klassikale cursus half november”.

Daarmee is Wendy ook tevreden. Ze krijgt regelmatig trainingsaanvragen van over de hele wereld. Het aanbieden van online modules verlaagt de drempel om technologieprofessionals uit bijvoorbeeld Silicon Valley of India op te leiden.

Deze blog maakt deel uit van een serie waarin we onze eerste ervaringen met online training delen.

Dit artikel is geschreven door René Raaijmakers, tech-redacteur van Bits&Chips.

Academici die experts zijn in besturingstheorie hebben vaak moeite met het ontwerpen van een besturing voor de industriële praktijk. Aan de andere kant missen veel mechatronici die in aanraking komen met regeltechniek de theoretische basis om hun systemen optimaal te laten presteren. De training Motion Control Tuning biedt een oplossing voor beide doelgroepen. “Als je het helemaal hebt doorlopen, kun je zelf in een paar minuten een perfect besturingssysteem ontwerpen”, zegt cursusleider Tom Oomen.

Hoe zorg je ervoor dat een tastmicroscoop een monster op de juiste manier scant met zijn nanodiale naald? Hoe kan een pick-and-place machine razendsnel onderdelen op een printplaat plaatsen en toch supernauwkeurig zijn? Hoe kan een lithoscanner chippatronen met hoge snelheid en precies op de juiste positie op een siliciumwafer projecteren? Het draait allemaal om besturingstechniek, om bewegingsbesturing.

Het is deze kennis die in het DNA van de Brainport-regio zit. Motion control is de kern van nauwkeurigheid en hoge prestaties. Het succes van de Nederlandse hightech is deels te danken aan de kennis van besturingstechnologie die is opgebouwd rond de stad Eindhoven in Nederland.

Technologische ontwikkelingen bij de Philips divisies Natlab en Centrum voor Fabricagetechnologie (CFT) hebben een belangrijke bijdrage geleverd aan de ontwikkeling van de regeltechniek in de jaren tachtig en negentig. Keer op keer moest er echter een horde worden genomen. Toen ingenieurs in de productdivisies ermee gingen werken, was het niet zo eenvoudig om de ontwikkelde technologie en theoretische principes om te zetten in industriële systemen.

Leerlingen werken met een heel eenvoudig systeem met twee gasveren en dempers.

Cursussen Advanced Motion Control en Advanced Feedforward & Learning Control

Daarom realiseerde Philips zich in de jaren negentig dat het zijn kennis effectief moest overdragen. Dit resulteerde in een cursusstructuur met een zeer praktische aanpak. De korte trainingen van minimaal drie dagen zijn intensief, maar wanneer deelnemers weer aan het werk gaan, kunnen ze de kennis meteen toepassen.

Motion Control Tuning (MCT) was een van de eerste besturingsopleidingen die in de jaren negentig bij Philips CFT werd opgezet door Maarten Steinbuch, tegenwoordig hoogleraar aan de Technische Universiteit Eindhoven. Tegenwoordig ontwikkelt en onderhoudt Mechatronics Academy de MCT-opleiding en brengt deze op de markt in samenwerking met High Tech Institute, samen met de Geavanceerde Bewegingsbesturing en Advanced Feedforward & Learning Control opleidingen.

MCT-trainer Tom Oomen

Tom Oomen, universitair hoofddocent bij Steinbuchs sectie Control Systems Technology van de faculteit Werktuigbouwkunde van de Technische Universiteit Eindhoven, is een van de drijvende krachten achter deze drie cursussen. “Het vakgebied ontwikkelt zich snel,” zegt Oomen, “wat betekent dat er veel theorie bij komt kijken, maar de basis, bijvoorbeeld hoe je een PID-regelaar programmeert, is hetzelfde gebleven.”

De training Motion Control Tuning (MCT) biedt engineers een solide basis. Deelnemers zijn vaak ontwikkelaars met een gedegen kennis van besturingstheorie die hun kennis in de praktijk willen toepassen maar tegen praktische obstakels aanlopen. Het verrassende is dat aan elke editie altijd een aantal internationale deelnemers meedoen. Het zegt veel over hoe de wereld aankijkt tegen de Nederlandse expertise op dit gebied.

Studenten van opleidingen in motion control kunnen grofweg in twee groepen worden verdeeld. De eerste zijn mensen met onvoldoende technische achtergrond in besturingstechniek, die wel dagelijks met besturingstechniek te maken hebben. Zij willen de basis leren om beter met hun collega’s te kunnen communiceren. “Deze mensen ontwerpen wel besturingen, maar begrijpen de achterliggende technieken niet. Ze maken modellen voor een regelaar, zonder precies te weten wat een regelaar kan. Dit veroorzaakt communicatieproblemen tussen systeemontwerpers en regeltechnici,” zegt Oomen.

Regeltechnici ontwerpen traditioneel een goede regelaar op basis van plaatjes, de zogenaamde Bode- en Nyquist-diagrammen. “Voor doorgewinterde regeltechnici zijn die diagrammen een fluitje van een cent, maar als je nooit hebt geleerd om die figuren te lezen, blijft het abracadabra. Dan kun je aan de knoppen draaien zoals je wilt, maar je zult nooit een goede regelaar ontwerpen”, zegt Oomen.

Motion Control Tuning beschikt over twintig trainers

De beste manier om mensen met onvoldoende theoretische achtergrond de essentie van het vak bij te brengen, is volgens Gert Witvoet van TNO door ze er een keer helemaal doorheen te slepen. Witvoet, die ook deeltijd assistent-hoogleraar is aan de Technische Universiteit Eindhoven, is een van de twintig trainers en begeleiders die betrokken zijn bij de MCT-training. “Ze moeten leren hoe ze zulke diagrammen moeten lezen. Ze moeten precies begrijpen wat ze betekenen. Met deze training leer je echt hoe regeltechnici in de industrie besturingen ontwerpen en wat de mogelijkheden en beperkingen van terugkoppeling zijn,” zegt Witvoet.

De andere doelgroep bestaat uit ingenieurs die theoretisch zijn voorbereid. Zij zijn opgeleid in theoretische besturingstechnologie en hebben een goede achtergrond, inclusief kennis van de onderliggende wiskunde. De meeste van hen zijn internationale deelnemers, die speciaal naar Nederland komen voor de motion control training. “Deze mensen zijn van de academische wereld naar de industrie gegaan, maar hebben vaak nog nooit een controller voor een industrieel systeem ontworpen. Ze zijn niet in staat om een goede prestatie te leveren met moderne tools, en de vaardigheid om klassieke PID-regelaars te tunen ontbreekt vaak,” zegt Oomen. Witvoet: “In onze cursus leren ze de echte industriepraktijk: hoe ga je om met een bewegingssysteem en kom je stap voor stap tot een goed ontwerp.”

Tom Oomen zegt dat hij met een ’theoretische bril’ kijkt. Witvoet is meer de applicatieman. Beiden vinden het gaaf om ingenieurs te leren hoe ze de kennis uit geavanceerd onderzoek kunnen toepassen in de praktijk.

De academische wereld en de industrie werken op heel verschillende manieren, hoewel hun uitgangspunt hetzelfde is: een model. Onderzoekers en ingenieurs kiezen echter elk voor een andere aanpak. Academici gebruiken vaak fysische modellen inclusief onderliggende wiskunde, differentiaalvergelijkingen en dergelijke. Maar in de praktijk werken ingenieurs met zogenaamde niet-parametrische modellen zoals frequentieresponsfuncties. “Dat is heel anders dan waar we in de wetenschappelijke wereld mee werken en daar gaan we in de opleiding ook mee werken”, zegt Oomen.

Tom Oomen.

MCT training deel één is feedbackontwerp

Studenten Motion Control tuning gaan op de eerste dag aan de slag met frequentieresponsfuncties. Ze zijn snel en eenvoudig te verkrijgen en zijn een middel om het doel te bereiken: het ontwerpen van een terugkoppelingsregelaar. Ze meten de eigenschappen en karakteristieken van een bestaand mechatronisch systeem. “Uit deze metingen volgt een frequentieresponsfunctie, die laat zien hoe de machine zich gedraagt”, zegt Oomen. “Vervolgens rolt er een model uit, waarmee je een regelaar voor dat systeem kunt ontwerpen.”

In tegenstelling tot deze snel verkregen en zeer nauwkeurige frequentieresponsmodellen, bouwen veel technieken uit de academische wereld een parametrisch model. Daarvoor hebben ze gedetailleerde informatie nodig over massa’s, veren, stijfheid, dempers enzovoort. In de praktijk is dit veel te tijdrovend. Het is moeilijk om alle parameters precies te kennen.

Maar als je een bestaand systeem hebt, is een frequentierespons een goed alternatief. “Je biedt een geschikt signaal aan en meet simpelweg hoe het systeem reageert,” zegt Witvoet. “Zo krijg je in een paar minuten een supergoede frequentieresponsfunctie van het input-output gedrag, waarmee je een goede regelaar kunt ontwerpen. Als je dan ook nog weet hoe je zo’n ding moet tunen, kun je stap voor stap binnen een paar minuten de beste regelaar voor je systeem maken.”

Studenten in de MCT-training gebruiken een eenvoudig, praktisch systeem

Leerlingen gaan aan de slag met een heel eenvoudig systeem met twee massa’s en veren. Eén massa is direct verbonden met de motor, de tweede massa (de belasting) is verbonden met de eerste massa. Het systeem heeft positiesensoren bij zowel de motor als de last. De uitdaging is om een regelaar te ontwerpen die de tweede massa nauwkeurig regelt. Dat is niet eenvoudig, omdat de as torsiegevoelig is.

Oomen: “In de praktijk meten systemen altijd de belasting. Kijk maar naar een printer. Ergens zit een motor die via een aandrijfriem de slede beweegt. Omdat je precies wilt weten waar de inkt op het papier komt, meet je de positie van de slede. Als je aan de motor meet, weet je het nooit zeker, omdat de overbrenging tussen de motor en de printkop flexibel is.”

Gert Witvoet.

Zelfs doorgewinterde onderzoekers in de regeltechniek hebben soms moeite om de hardnekkige praktijk te begrijpen. Hun ervaring is dat alles tot in detail gemodelleerd kan worden, inclusief de overbrenging tussen motor en belasting. Tijdens bezoeken aan internationale topgroepen laat Oomen regelmatig de experimentele opstelling uit de training motion control tuning zien aan theoretici. “Ik vraag ze dan of het verschil maakt waar ik meet, bij de motor of bij de belasting. Uitgaande van theoretische concepten als regelbaarheid en waarneembaarheid antwoorden ze meestal dat het niet uitmaakt.”

In de MCT-cursus laten de trainers echter zien dat het essentieel is waar je meet. “Als je boven de motor meet, dan is de sky the limit qua prestaties. Alles is mogelijk. Storingen kunnen tot elke frequentie worden onderdrukt. Maar als je – zoals altijd in de praktijk – over de belasting meet, dan ben je zeer beperkt, omdat je te maken hebt met onvoorspelbaar gedrag door flexibele onderdelen. Dan zijn er aanzienlijke beperkingen voor regelkringen en de prestaties die je feitelijk kunt bereiken. Als je onder deze omstandigheden een stabiliserende regelaar wilt maken, moet je heel voorzichtig zijn. Het is gemakkelijk om instabiel gedrag te krijgen. Als je precies wilt weten hoe dat zit, moet je naar de cursus komen,” lacht Oomen.

Henry Nyquist en Hendrik Bode

Om een motion controller stabiliteit te geven, zijn klassieke concepten nodig. Deze zijn bedacht door Henry Nyquist en Hendrik Bode. Oomen: “In de eerste helft van de vorige eeuw bedacht Nyquist al principes om de stabiliteit van zo’n regelkring te garanderen. Ik las laatst een boek uit 1947 waarin hij dit beschreef. We gebruiken dit nog dagelijks, in combinatie met die frequentieresponsfuncties. Beide zijn diep met elkaar verweven. Op deze manier garanderen we de stabiliteit van regelkringen.”

Noem de naam Nyquist en je hebt het ook over Fourier- en Laplace-transformaties. Het klinkt misschien ingewikkeld, maar voor het werken met wiskunde in de praktijk is geen diep begrip nodig. “We leggen deze concepten uit op een zeer intuïtieve manier die voor iedereen toegankelijk is,” zegt Oomen. “De rol van deze concepten in het ontwerp van besturingen vormt de basis en wordt hoe dan ook door regeltechnici in hun werk aangetroffen. We vinden het belangrijk dat mensen het echt weten, maar het is echt niet nodig om daarvoor diep in de wiskunde te duiken.”

Na de basisbegrippen maakt de training de stap naar stabiliteit. Witvoet: “Ze leren een goede basis te leggen met een plaatje, een Nyquist diagram. Hiermee kunnen studenten de stabiliteit van hun systeem testen. Alle mystiek is dan weg, want ze weten wat er onder zit en hoe ze het moeten gebruiken. Studenten kunnen dan aan de knoppen draaien en controleren of de gesloten regelkring stabiel is.”

Daarna volgt de stap naar een daadwerkelijk ontwerp. De eerste vereiste van zo’n ontwerp kan stabiliteit zijn, maar uiteindelijk gaat het om prestaties. Om dit te bereiken krijgen de studenten een breed scala aan hulpmiddelen voor bewegingsbesturing, zoals notch-, lead- en lagfilters en PID-regelaars. “Het zit allemaal in de gereedschapskist van de ingenieur en het is de opmaat voor een van de meest gewaardeerde middagen van de cursus – het loop-shaping spel. In dit spel moeten studenten de controller zo goed mogelijk afstellen en de prestaties eruit persen. Als dat lukt, hebben ze de werking van een feedbackcontroller onder de knie.”

MCT-training deel twee is feedforward regelaarontwerp

Naast de terugkoppelingscontroller voor stabiliteit en storingsonderdrukking heeft elk bewegingssysteem ook een feedforward controller. Deze vertelt het systeem hoe het zijn pad moet volgen van a naar b. Dit wordt ook wel referentie volgen genoemd. “Dat regel je met de feedforward controller,” zegt Oomen. “Het belangrijkste deel van de prestaties van het systeem komt van de feedforward regeling. Ook hier gaan we kort in op de theorie en daarna meteen aan het experimenteren. Het is een heel systematische en intuïtieve aanpak. Als je het eenmaal gedaan hebt, kun je het meteen toepassen.”

Door het daadwerkelijk toe te passen, leren deelnemers aan de MCT-training hoe zaken als mass feedforward en capture feedforward werken. “Het is een heel systematische aanpak waarmee je de parameters één voor één optimaal kunt afstemmen”, zegt Oomen. “Als je die techniek onder de knie hebt, kun je in een paar minuten de beste feedforward-regelaar voor je systeem afstemmen door iteratieve experimenten uit te voeren.

Als je eenmaal weet hoe je een frequentieresponsfunctie moet meten en een feedback- en feedforwardregeling moet ontwerpen, kun je heel snel regelaars ontwerpen. Oomen: “Tijd is natuurlijk geld en daarom doet de hele Nederlandse hightechindustrie het op deze manier. Je vindt het in Venlo bij Canon Printing Systems en in Best bij Philips Healthcare. Ook de kleinere mechatronische bedrijven gebruiken deze technieken. Bij ASML in Veldhoven zijn bijna alle motion controllers in waferscanners op deze manier afgesteld. Als je een beetje ervaring hebt, kun je bijna de optimale prestaties uit het systeem halen. Dat kan binnen een paar minuten en dat is natuurlijk gaaf.”

MCT-training is 100 procent praktijk

Gevraagd naar de relatie tussen theorie en praktijk zegt Oomen lachend dat de MCT-opleiding “100 procent praktijk” is. “Alle theorie die we doen is essentieel voor de praktijk,” voegt Witvoet toe. “We leggen een aantal theoretische concepten uit, maar dat doen we aan de hand van een toepassing. Het draait allemaal om afstemming. Het is echt een ontwerpcursus en gaandeweg leer je wat theorie. Elke middag werken we aan dat systeem, maken we frequentieresponsfuncties en dan fine tuning. Feedforward, feedback, het is dagelijks werk om je handen vuil te maken en met je voeten in de modder te staan, want je past de theorie meteen toe.”

Na vijf dagen zijn de deelnemers in staat om zelfstandig een feedback- en feedforwardregelaar te ontwikkelen. Op de laatste dag bespreken verschillende trainers en experts de ontwikkelingen binnen hun vakgebied.

Oomen: “Binnen de vijf dagen lukt het de deelnemers om regelaars te maken met één ingang en één uitgang, maar veel industriële systemen hebben meerdere in- en uitgangen. Dat blijkt consequenties te hebben voor de afstemming.” Witvoet: “We laten zien waar de gevaren liggen. Wanneer het fout kan gaan en als het fout gaat, hoe je daarmee om kunt gaan.”

Om regelsystemen voor meerdere in- en uitgangen te ontwerpen, hebben ingenieurs in motion control een sterkere theoretische basis nodig. Deze kennis van multivariabele systemen komt aan bod in de vijfdaagse training Advanced Motion Control. “In deze cursus leren deelnemers tot in detail hoe ze regelsystemen met meerdere in- en uitgangen moeten maken”, zegt Oomen, “We volgen dezelfde filosofie en redenering als in de Motion Control Tuning training”.

Op de laatste dag komt ook het leren van gegevens aan bod, een trend die momenteel snel groeit binnen de besturingswereld. “De nieuwste generaties besturingssystemen kunnen leren van fouten uit het verleden en deze tegelijkertijd corrigeren”, zegt Oomen. “Daarbij maken we gebruik van grote hoeveelheden gegevens die door sensoren in machines worden geproduceerd. Hierdoor kunnen we machinefouten binnen een paar iteraties corrigeren. Dit maakt de weg vrij voor nieuwe revolutionaire machineontwerpen die lichter, nauwkeuriger, goedkoper en veelzijdiger zijn, maar waarmee ook bestaande machines op deze manier kunnen worden geüpgraded. Op de laatste dag van MCT vertel ik er een uurtje over, maar in de training Advanced Feedforward Control doen we er drie dagen over.”

Dit artikel is geschreven door René Raaijmakers, tech editor van High-Tech Systemen.

Nico Meijerman is bij NTS komen werken om de softwarecompetentie van het bedrijf op te bouwen en uit te breiden. Kort na zijn aankomst bij het hardware bolwerk begon hij te werken aan het overbruggen van de kloof tussen software engineering en de wereld van natuurkunde, mechanica en hardware gerelateerde disciplines. Het resultaat is een workshop waarin Meijerman zijn niet-software collega’s de basis van software engineering leert. Inclusief specifieke klant- en bedrijfsspecificaties.

Eersterangsleverancier NTS Group heeft de afgelopen jaren stilletjes vorm gegeven aan zijn software engineering competentie. Je zou dit misschien niet verwachten van een bedrijf dat nog steeds het meeste geld verdient met het buigen van plaatstaal, het frezen van onderdelen en het assembleren van systemen.

Het omarmen van software-expertise is echter een natuurlijke stap voor sommige eersterangsleveranciers. De afgelopen decennia heeft NTS actief gewerkt aan haar systeemontwikkelingscapaciteiten. Het bedrijf ontwikkelt en produceert nu complete machines en modules die door klanten van een merk worden voorzien en op de markt worden gebracht. Nu de waarde van eindproducten verschuift naar software, lijkt het voor NTS een logische stap om de competenties te ontwikkelen om de digitaliseringsgolf te vangen.

De afdeling Development and Engineering (D&E) van de NTS telt ongeveer tweehonderd engineers, waarvan 15 procent zich bezighoudt met software. Voor een leverancier die high-end systemen en ontwerpen levert, is dit nog aan de lage kant, stelt Meijerman. “Het zal groeien omdat we zien dat software steeds essentiëler wordt voor het creëren van waarde voor onze klanten. We zien de software-inspanning in onze projecten toenemen.”

“We zien de software-inspanning in onze projecten toenemen”, zegt Nico Meijerman.

Een intrigerend aanbod

Meijerman bewandelt al zijn hele carrière het hardware-softwarepad. Hij leerde chips ontwerpen tijdens zijn studie in Twente en ging aan de slag bij Sagantec, een bedrijf dat zowel werkte aan een silicium compiler als applicatiespecifieke IC’s ontwikkelde voor klanten. Daar begon hij met het ontwerpen van chips, maar al snel stapte hij over op programmeren omdat de embedded software meer inspanning bleek te kosten dan de hardware zelf.

Later doceerde Meijerman informatica-gerelateerde vakken op verschillende afdelingen van de hogeschool (HTS) in Arnhem. Vervolgens ging hij werken bij Philips CFT, waar ze een software engineer nodig hadden die begreep wat er in het mechanische en elektrische domein gebeurde. Daar ontwikkelde hij motion control software voor de eerste PAS 5500 lithoscanners van ASML. Kort daarna werkte hij ook aan MRI-scanners voor Philips Healthcare.

In 2010 besloot Meijerman dat het tijd was om zijn eigen adviesbureau te beginnen, maar een paar jaar later benaderde NTS hem met een intrigerend aanbod: of hij geïnteresseerd was om groepsleider machinebesturing te worden, een team dat zich richt op software en elektrotechniek. Helpen bij het opbouwen van de softwarecompetentie leek hem een uitdagende, maar zeer aantrekkelijke uitdaging.

Na zijn aankomst in het hardwarebolwerk wist Meijerman dat hij moest werken aan zijn relatie met de NTS-mechanica en mechatronica. Hij dacht aan een korte workshop zou helpen om zijn nieuwe collega’s meer vertrouwd te maken met software.

Volgens Nico Meijerman van de NTS “hebben werktuigbouwkundigen te maken met de beperkingen van natuurkunde, software beheert complexiteit.”

Meijerman begon collega’s te interviewen om een idee te krijgen van hun behoeften. Eerst sprak hij met de systeemingenieurs – de mensen die meestal een mechanische achtergrond hebben. “De meest gehoorde reactie was dat ze geen verstand hadden van software. Ik hoorde opmerkingen als ‘Die jongens zijn altijd te laat’, ‘Ze maken nooit de dingen die ik echt nodig heb’ en ‘Ik kan niet met ze werken omdat ze er niets van begrijpen’. Er heerste een cultuur van beschuldigen en het was duidelijk dat onze systeemingenieurs niet wisten wat software deed. Ze zagen het als een onvoorspelbare zwarte doos.”

In Meijermans contact met de systeemarchitecten begon het meer te leven. “Ze kregen in ieder geval een idee over wat ze wilden weten over software. Ze wilden meer weten over programmeertalen, third-party, multitasking, real-time, Agile en andere basisconcepten. Ze wilden ook weten hoe een softwareontwikkelingsproces eruitzag.”

Meijerman en de systeemarchitecten kwamen al snel tot de conclusie dat het klantperspectief van enorm belang is. “We zagen de noodzaak om klanten vroeg in het softwareontwikkelingsproces te betrekken. Voor de NTS was dit een hoge prioriteit omdat de meeste klanten een werktuigbouwkundige achtergrond hebben. Ze weten dat er software in moet zitten, maar ze moeten worden voorgelicht over de specifieke aspecten – bijvoorbeeld over het feit dat software nooit bugvrij is. Daarom gaat een deel van mijn workshop ook over bedrijfsmodellen en alles wat volgt op onze ontwikkelingsactiviteiten.”

Nico Meijerman is de trainer voor ‘Software engineering voor niet-software engineers’..

Verkeerde aannames

In de hightechindustrie hoor je vaak dat communicatie het probleem is in omgevingen met verschillende disciplines. Maar bij de NTS heeft Meijerman ervaren dat het meer gaat om begrip en in andermans schoenen kunnen staan. “Mensen proberen wel te communiceren. Ik zie dat er zeker bereidheid is om te praten,” zegt hij. “Maar hardware- en software-ingenieurs leven vaak in totaal verschillende werelden.”

Meijerman legt uit dat werktuigbouwkundig ingenieurs vooral kijken naar de beperkingen van de natuurkunde. “Het gaat om nanometers, om milliseconden. De stijfheid van een constructie bepaalt wat je kunt bereiken. Componenten slijten als je ze te lang gebruikt.” Software-ingenieurs daarentegen houden zich niet bezig met natuurkunde; zij proberen de complexiteit te beheersen. “Mechanica gaat over het beheersen van de grenzen van de fysica, terwijl software gaat over het beheersen van complexiteit.”

De problemen komen vaak voort uit verkeerde aannames. “Monteurs vragen een software engineer zelden naar de mate van complexiteit. Daarom zal een software engineer in de meeste gevallen zeggen dat hij een besturingsprobleem van een machine kan oplossen – met uitzondering van enkele zeer moeilijke problemen. Maar als je ze vraagt hoeveel moeite het gaat kosten en hoe complex het is, krijg je misschien een heel ander antwoord. Een werktuigbouwkundig ingenieur bekijkt dingen vanuit natuurkundig oogpunt, niet vanuit complexiteitsoogpunt. Maar hij zou moeten weten hoeveel werk zijn vraag kan genereren. Het gebrek aan begrip van zulke basisconcepten maakt het moeilijk om met elkaar te communiceren. Ook software-ingenieurs moeten zeker hun kennis op het gebied van werktuigbouwkunde verbeteren.”

Onderdeel van Meijermans workshop is begrijpen dat software engineering niet hetzelfde is als programmeren. “Jongeren leren programmeren op de universiteit of tijdens technische opleidingen. Veel mensen denken dat software engineering gewoon meer programmeren is, maar dat is niet minder waar. Bij programmeren is complexiteit meestal niet aan de orde, want je eindigt met enkele honderden regels code. Pas als je te maken hebt met meer dan honderdduizend regels code wordt het ingewikkeld. In hightechsystemen is dit het geval: er zijn soms miljoenen regels code en de enige manier om uitdagingen van deze omvang aan te pakken is een manier vinden om door het probleem heen te werken. Dat betekent het afbreken en ervoor zorgen dat je werk correct is. Engineering gaat over het focussen op architectuur en ontwerp, maar ook over het beheren van complexiteit.”

“Mijn doel is om deelnemers alle aspecten van software engineering te leren,” besluit Meijerman. “Als ze zich dat realiseren, begrijpen ze dat ze hun neefje dat met Arduino boards speelt niet kunnen vragen om in het weekend een programma voor hen te schrijven.” Aan het eind van de workshop begrijpen de deelnemers meer over de intrigerende wereld van software engineering en over de verschillen en overeenkomsten tussen software engineering en andere disciplines, wat resulteert in betere samenwerking, betere oplossingen en hopelijk meer plezier in hun werk.

Dit artikel is geschreven door René Raaijmakers, tech-redacteur van Bits&Chips.