Categorie: Interviews

De technicus van tegenwoordig kan zich niet verschuilen achter computer of oscilloscoop. Hij moet samenwerken met anderen om de systeemontwikkeling te doen slagen. Iedereen kan dat leren, zegt Jaco Friedrich, programmamanager bij Settels, Savenije & Friedrich en trainer bij High Tech Institute.

Jaco Friedrich begon als ingenieur en verdiepte zich in de avonduren in psychologie. Nu leidt hij toptechneuten op in communicatie en leiderschap.

Techneuten worden niet betaald om te praten, maar om problemen op te lossen. De hightechbedrijven waar ze werken, zijn echter pas echt succesvol als hun technici ook in staat zijn om goed te communiceren. Dat helpt om beter af te stemmen met collega’s, teamleiders, andere afdelingen en, belangrijker, met klanten. Niet voor niets staan soft skills en leiderschap steeds meer in de belangstelling.

Het probleem is dat de interesse van technici vooral uitgaat naar vakinhoudelijke zaken. Zo zijn ze ook opgeleid. Al dat communiceren, presenteren, overleggen en onderhandelen zit meestal niet in hun genen. Van nature zoeken ze liever de diepte. Vooral de meer vierkante typen worstelen met strategisch denken, met overzichten, laat staan vergezichten. In discussies vluchten ze liever in de details.

Ze moeten wel goed leren communiceren, want anders loopt het hele bedrijf niet lekker’, zegt Jaco Friedrich, programmamanager bij Settels, Savenije & Friedrich en trainer bij High Tech Institute (HTI). Hij heeft een geruststellende boodschap: ‘Beter communiceren kan iedereen leren.’

Friedrich heeft gevoel met bèta’s. Hij studeerde zelf waterbouwkunde in Wageningen en ging daarna aan de slag bij ingenieursbureau Arcadis. Eerst als consultant, daarna groepsleider. Naast de techniek trok echter ook de menselijke kant en besloot hij om parallel aan zijn werk een opleiding lichaamsgerichte psychologie te gaan volgen. Die kennis gebruikte hij om binnen Arcadis trainingen stressmanagement te ontwikkelen en te geven.

Toen een geïnteresseerde collega aan zijn bureau stond met burnoutverschijnselen, viel het kwartje pas echt. Mensen helpen om dit soort problemen te lijf te gaan, daar lag zijn hart. Enige tijd later richtte hij een praktijk op om mensen met trauma’s te helpen. ‘Na ruim vier jaar besloot ik dat dat toch te zwaar voor mij was.’

Friedrich was ook al gestart als trainer bij een opleidingsbureau. Daar merkte hij dat hij zich door zijn werkervaring onderscheidde van jongere medewerkers die net uit de collegebanken kwamen. Hij vond trainen zo leuk dat hij ook lessen ging geven op de School voor Training van Karin de Galan, een opleidingsinstituut dat zich specialiseert in vaardigheden voor trainers. De Galan zette hem op het spoor van de hightech in de regio Eindhoven. Daar zochten ze een trainer die goed met technici kon werken. Zo kwam de waterbouwkundig ingenieur weer in de technische wereld terecht.

Friedrich kwam in contact met Guustaaf Savenije, de huidige directeur van VDL ETG. Het klikte en samen met Savenije ontwikkelde hij een training voor ASML’s systeemarchitecten die zich richten op communicatievaardigheden en leiderschap. Ik realiseerde me toen pas dat ik eigenlijk al heel veel technische bedrijven als klant had’, zegt Friedrich. Hij richtte met Savenije het bedrijf Settels, Savenije & Friedrich op, dat zijn trainingen via High Tech Institute op de markt ging brengen. Later ging hij ook columns schrijven over soft skills en leiderschap voor Bits&Chips.

Balans

Juist het werken in de industrie heeft voor Friedrich een extra dimensie. Het is interessant, want mensen hebben op hun werk niet voor het kiezen met wie ze samenwerken. Daarnaast staat er altijd druk op. In sommige situaties zeg je privé: ‘Sorry, maar met jou heb ik niets te maken.’ In een onderneming kan dat niet. Je moet het samen doen. Die combinatie maakt dat je het beste uit jezelf moet halen.’

De afgelopen jaren trainde Friedrich honderden technici in de hightech. Juist de groep architecten vindt hij interessant, omdat het daar altijd om toptechneuten gaat. Ze moeten bovendien maximaal kunnen communiceren. Ze hebben veel verantwoordelijkheid, maar geen formele macht. Daardoor spelen leiderschapskwaliteiten juist bij hen een grote rol. Ze moeten hun communicatievaardigheden maximaal aanwenden om hun team en omgeving te beïnvloeden en het management en de klant te overtuigen. Dat vraagt enorm veel. Het zijn bovendien vaak talentvolle en intelligente mensen. Die combi vind ik heel leuk.’

In de trainingen die Friedrich voor High Tech Institute geeft, oefenen technici met veelvoorkomende cases en situaties die ze zelf aandragen. De voorbeelden zijn talrijk. ‘Je hebt afspraken gemaakt en je collega komt zijn afspraken niet na of hij levert slecht werk’, schetst Friedrich een knelpunt. Dan moet je daarover iets zeggen. Gaat dat te bot, dan komt de boodschap wel over, maar is je relatie verstoord. Blijf je onduidelijk, dan komt het niet over. Dus is het zoeken naar die balans.’

Technici lopen tegen een veelheid van dit soort hobbels aan. Friedrich: ‘Het gaat om informatie geven en krijgen. Hoe weet je zeker dat je de ander begrijpt? Dat je na een gesprek met een klant niet denkt: verdraaid, ik mis nog iets! Hoe ga je om met collega’s die je tegenwerken? Wat doe je als je gesprekspartner gaat fronsen? Hoe krijg ik een belangrijke teamleider of klant mee? Hoe ga ik om met iemand die de hakken in het zand zet? Mensen komen met dat soort sores naar de training. Ze zijn te bot of zeggen juist te weinig. Hoe brengen ze kritiek op een goede manier over?’

Veel mensen zeggen dat ze al veel eerder een communicatietraining hadden moeten doen’, zegt Jaco Friedrich, die inmiddels honderden technici in de hightech trainde.

Voor veel techneuten is communicatie een black box, zegt Friedrich. Soms lukt het wel, soms niet. Ze weten niet zo goed wat daarachter zit. Waarom is de ene meeting heel succesvol en de ander niet? Ze hebben geen idee van de dynamiek in een vergadering, welke mechanismes daar spelen. Dat begrijp je pas als je het gevoeld hebt.’

Als technici ermee geconfronteerd worden in een training, dan zien ze het direct. ‘Daarom zeggen mensen ook vaak dat ze zo’n training veel eerder hadden moeten doen. Ze gaan het ook echt anders doen. Dat komt omdat we het niet uitleggen aan de hand van een paar sheets. We laten het ze echt ervaren, waardoor ze ook echt voelen hoe het werkt. Dat betekent oefenen. Dat kost tijd en neemt zo’n tachtig procent van de training in beslag.’

De trainers bedenken de cases niet zelf, maar spelen altijd in op de ervaringen van deelnemers. ‘Die willen bijvoorbeeld weten hoe ze hun manager duidelijk kunnen maken dat hij eindelijk eens zijn afspraken moet nakomen. Daar gaan we dan ook mee oefenen.’

Daarbij werken de trainers veel met praktijksimulaties of rollenspelen. Deelnemers krijgen vooraf het verzoek om een intakeformulier in te vullen of om verschillende collega’s onder of boven hen feedback te vragen. Dat geeft ze veel input over hoe collega’s hen ervaren.’ Met deze informatie komen ze naar de training. In de training komen hun vragen terug, bijvoorbeeld een moeilijk gesprek met een persoon uit het team. Dat gebeurt in drietallen met de roulerende rollen teamleider, medewerker en coach. Friedrich: ‘De coach bewaakt de theorie met een checklist. Hij vinkt af: wat gaat goed en wat niet? Dat is superconcreet en werkt bij techneuten heel goed. Het geeft direct houvast.’

Na het rollenspel volgt een bespreking: wat ging goed, wat niet? Vervolgens is er een herkansing. Juist die herkansing zorgt ervoor dat het voor deelnemers heel duidelijk wordt wat ze moeten doen. Het is als leren fietsen. Met de tips die ze toepassen, gaat het onmiddellijk beter. Ze ervaren dat het echt werkt, waardoor hun vertrouwen stijgt. Ze passen het toe op hun eigen situatie en het lukt nog ook. Ze krijgen complimenten, zijn daar blij mee en weten dat ze de situatie wel degelijk de baas kunnen. Dat geeft ze ook de motivatie om er de dag erna op hun werk meteen wat mee te doen. Het levert zelfvertrouwen en motivatie op. Ze gaan allemaal met een big smile naar buiten en kunnen het de volgende dag gewoon toepassen.’

Zeven jaar trainen in de hightech heeft Friedrich veel positieve feedback opgeleverd.Dit is een levensveranderende ervaring voor mij‘, schrijft zowel een architect als een design-engineer van ASML op Friedrichs Linkedin-pagina. Een ASML-fellow voegt toe:Ik had het extreme geluk om een training voor ASML architecten bij te wonen, gegeven door Jaco. Na zes uitdagende dagen was onze groep van zestien personen vol lof over de cursus, en nog meer lof over de manier waarop Jaco onze ervaring heeft vormgegeven.‘ Weer een ander: ‘Je training over het geven van feedback sloot perfect aan bij de no bullshit-mentaliteit van technici. Top!’

Voor technici kan communicatie worden vergeleken met een zwarte doos. Ze weten dat het belangrijk is: af en toe hebben ze te maken met die dominante collega of die dwingende baas. Maar om dingen gedaan te krijgen op hun werk, is de logica van hun verhaal van groot belang. Jaco Friedrich, de trainer van soft skills en leiderschap bij High Tech Institute, vertelt over de basisprincipes van communiceren in de hightech werkomgeving.

Jaco Friedrich begon als ingenieur en studeerde psychologie in de avonduren. Nu traint hij technische leiders in communicatie en leiderschap.

Wie al een paar jaar meedraait in de hightechwereld heeft ongetwijfeld wel eens een grote crisis meegemaakt. Eén waarin alles tot stilstand komt: de integratie van het eerste prototype verloopt niet vlekkeloos, collega’s zitten met hun hoofd in hun handen en beginnen met vingers te wijzen.

In een grote crisis – waarbij het voortbestaan van het bedrijf op het spel staat – neemt het management vaak zijn toevlucht tot extreme maatregelen. Het schrapt het hele project of gebruikt rigoureuze middelen om de zaken vlot te trekken. Een beproefd recept voor een oplossing is het samenstellen van een team van de beste experts en systeemarchitecten. Zij krijgen een duidelijke opdracht en doelstelling: red het project, koste wat het kost!

Als er eenmaal een dreamteam is gevormd, zuchten mensen vaak opgelucht. Iedereen weet: deze mensen lossen het op. En vaak doen ze dat ook heel snel: in een mum van tijd hebben ze alles op rolletjes lopen. Waarom? Nou, de ervaringsdeskundigen zijn topexperts, ze kennen elkaar door en door, reageren met kennis en gemak op elkaar en hebben een duidelijk doel voor ogen. De lijnen zijn kort, ze communiceren goed en het management geeft ze alle ruimte om te manoeuvreren. De gestelde doelen hebben prioriteit boven al het andere en binnen een paar maanden zijn de zaken weer op de rails. Eind goed, al goed: marketing en sales zijn tevreden en iedereen gaat rijker en meer ervaren naar huis.

Wonderboys

Waarom loopt alles na zo’n dip ineens weer op rolletjes? Hoe komt het dat er eerst helemaal niets werkt en dat dan binnen een paar maanden een klein groepje wonderboys de boel weer op de rit krijgt? Technici weten dat het te maken heeft met leiderschap en communicatie, maar het is vaak moeilijk voor ze om het onder de knie te krijgen. “Voor technici kan communicatie worden vergeleken met een zwarte doos. Iedereen weet dat het belangrijk is, maar niemand weet precies waarom het wel of niet goed gaat”, zegt Jaco Friedrich, de trainer van soft skills en leiderschap bij High Tech Institute. “Het goede nieuws is dat iedereen, zelfs technici, snel en efficiënt communicatievaardigheden kunnen leren.”

Het begint met elkaar goed begrijpen. Dat is de onderliggende basis voor een goede samenwerking. Dit betekent niet alleen goed kunnen luisteren, maar ook weten hoe je je punt moet maken. Dat is iets wat elke dag van pas komt, ook thuis. “Het is belangrijk om er zeker van te zijn dat je de ander goed begrijpt,” legt Friedrich uit. “En als je dat doet, moet je voorkomen dat je de conclusie trekt dat je het wel begrijpt. Want dan merk je later: shoot! Ik heb het helemaal niet begrepen. Dan moet je meestal alle zeilen bijzetten om alles weer recht te trekken.”

Een goede luisteraar

Een goede luisteraar zijn is een van de vaardigheden die nodig zijn om elkaar goed te begrijpen. Je kunt trainen en leren hoe je dat doet. In de wereld van soft skills staat het bekend als LSA, wat staat voor luisteren, samenvatten en doorvragen. Het principe is eenvoudig, legt Friedrich uit: “Het gaat erom dat je zeker weet dat je de ander begrijpt en dat je op jouw beurt ook weet dat de ander jou begrepen heeft. Dit wetenschappelijke feit stelt je gerust: we begrijpen elkaar, het is goed. Dit betekent dat als je merkt dat je gesprekspartner je niet begrijpt, je niet meteen blijft herhalen wat je zegt, maar leert te schakelen. In plaats van dezelfde informatie te herhalen, ga je vragen stellen en probeer je erachter te komen waarom je gesprekspartner anders tegen dingen aankijkt. Het is een evenwichtsoefening, sturen en vooruitgaan. Het is niet zo makkelijk.”

Veel technici hebben hier weinig moeite mee. Het wordt spannend als de boodschap kritisch is. Bijvoorbeeld als je iemand erop moet wijzen dat hij zijn afspraken niet nakomt, of als je moet verwoorden dat je teleurgesteld bent over de bijdrage van een collega. “Dan is de kans groot dat de relatie op het spel staat,” zegt Friedrich. Er liggen volgens hem twee fouten op de loer. De eerste is om er geen of maar half commentaar op te geven, de tweede is dat je extreem bot wordt, zodat je boodschap duidelijk is, maar je relatie beschadigd raakt. Friedrich: “Je wilt geen van beide situaties, dus je hebt de vaardigheid nodig om de boodschap over te brengen en de relatie te behouden.”

Dit soort principes worden besproken in de basistraining communicatievaardigheden. “Hier richten we ons vooral op gedrag. De cursus gaat ook over waarom mensen doen wat ze doen. Soms zie je dat iemand geen nee kan zeggen, zelfs niet als hij er op zijn werk helemaal doorheen zit. In feite zou zo iemand nee moeten zeggen om redenen van persoonlijk behoud, maar hij doet het niet. Dat is niet omdat hij een spraakgebrek heeft. Het is niet omdat hij het woord nee niet kan zeggen. Het heeft te maken met persoonlijkheid, betrokkenheid en het gevoel verantwoordelijk te zijn. Met training is het echt mogelijk om dat te veranderen. Mensen die hiermee leren omgaan zullen enorm groeien in zelfvertrouwen.”

De schoenen van de belanghebbenden

Meestal werken collega’s het beste onder elkaar. Zeker collega’s die aan hetzelfde onderwerp werken, zitten snel op dezelfde golflengte. Technici zoeken elkaar op, spreken dezelfde taal. Meestal beginnen de problemen pas wanneer de omvang van ontwikkelteams toeneemt en technici moeten samenwerken aan grote complexe projecten. In deze situaties hebben ze niet alleen te maken met andere technische disciplines, maar met allerlei belanghebbenden: de productiemanager bij de leverancier, hun eigen managementteam, de klant en zelfs de eindgebruiker. Coördineren met collega’s van andere technische disciplines is vaak al een hele uitdaging, laat staan met managers die hun irritatie niet verbergen als ze het eerste technische jargon horen.

Bij grote projecten is het vaak een kwestie van motiveren. Hoe overtuig je je baas dat die zeldzame specialist één dag per week voor jou moet werken? Hoe leg je uit dat je die ene training nodig hebt? Hoe breng je onder woorden dat met een extra investering van twee miljoen euro in die ene module de marges op het totale product tientallen miljoenen hoger zullen zijn? “Daar valt veel over te zeggen,” zegt Friedrich. “Het gaat niet alleen om wat je zegt, maar ook om hoe je de boodschap overbrengt, je gebruik van lichaamstaal en intonatie.”

De truc is om je te verplaatsen in de ander. “Je moet in de schoenen van de belanghebbenden stappen en precies weten waar hun zorgen liggen. Misschien zijn ze verantwoordelijk voor de inhoud, de veiligheid of het financiële budget. Technici moeten reageren en hun zorgen uiten op zo’n manier dat hun gesprekspartner denkt: Hé, dit is interessant voor mij! Hier moet ik naar luisteren.”

Friedrich geeft een voorbeeld: “Stel dat er een probleem is met een bout die snel losschudt. Een manager zal zeggen: ‘Wat kan mij dat schelen? Draai hem toch vast.’ Maar je hebt wel zijn aandacht als je duidelijk maakt dat de bout in kwestie heel moeilijk te repareren is, dat het een dure assemblage is en dat het risico groot is dat de complexe module bij de klant in de fabriek eruit springt, met het risico op escalatie en mogelijke schadeclaims. Als er een gat in de boot zit, kan de andere persoon zeggen dat je het water eruit moet halen omdat het gat aan jouw kant zit. Je moet dan duidelijk maken dat hij in dezelfde boot zit. Dat de boot van jullie allebei is. Dus, als je wilt dat iemand luistert naar een technisch probleem, dan moet je het probleem vertalen naar iets dat die andere persoon raakt.”

Motivatie om samen te werken

De soft skill- en leiderschapstrainingen van Jaco Friedrich bij High Tech Institute zijn specifiek gericht op mensen die moeten samenwerken in een technische omgeving. Daarbij speelt inhoud een belangrijke rol. In high tech is goede communicatie er niet om het leuk te houden en het leven rooskleurig te maken. Friedrich legt uit dat dit is wat zijn trainingen wezenlijk anders maakt dan het gros van de communicatietrainingen.

Natuurlijk hebben technici ook te maken met het goed houden van de relatie en het omgaan met een dominante collega of dwingende baas. “Maar de logica van het verhaal is van groot belang,” zegt Friedrich. “In de hightech kom je er niet met alleen maar praatjes en manipulatietechnieken. In hightech hebben mensen de houding ‘Ik ben een ingenieur, ik geloof niet in verhalen’. Je verhaal moet dus kloppen als je met collega’s praat. Als je die ene productontwikkelingsmanager uitnodigt of met de klantenservice praat, moet je weten wat je gaat vertellen en hoe. Als je doel verkeerd dreigt uit te pakken, dan moet je verhaal inhoudelijk zijn om de ander ervan te overtuigen dat het in hun belang is om je te helpen. Dit is de enige manier om buy-in te krijgen: de motivatie om samen te werken.”

Friedrich: “Het draait allemaal om cijfers, cruciale details, risicobeoordeling. Soms kunnen deze discussies best lastig zijn. Het moet precies goed zijn. Vergaderingen, beoordelingen en gesprekken zijn altijd gebaseerd op het maken van de juiste keuzes. Natuurlijk moet je relaties goed houden en elkaar goed begrijpen en goed luisteren, maar communicatie is slechts een middel. Dus overtuigen, stakeholders begrijpen, het gaat erom dat je als team samen de juiste dingen doet. Anders werkt het niet.”

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

Met een kleine twintig jaar ervaring in systeemarchitectuur verhuisde Gerrit Muller in 1999 van ASML naar Philips Research. Hij vroeg of er interesse was in een cursus op zijn vakgebied. Hij broedde daar al een paar jaar op: hoe hij mensen kon bekwamen in zijn vak systems architecting.

Muller startte in die tijd ook zijn inmiddels vermaarde Gaudi-website waarop hij informatie over systeemarchitectuur vrij toegankelijk maakt. ‘Ik zag dat er weinig mensen waren die het vak begrepen, laat staan konden uitoefenen’, zegt hij daarover. ‘Ik was zo onbescheiden om te denken dat ik het wel wist.’

De kiem werd twee jaar eerder gelegd, toen Muller overstapte van Philips Medical Systems naar ASML. Om de kennis die hij in de medische apparaten had opgebouwd over te dragen, organiseerde hij een week lang interactieve sessies. ‘Dat ging niet erg gestructureerd, maar de deelnemers waardeerden het zeer’, herinnert hij zich.

Gerrit Muller – Grondlegger van de SYSARCH training

Deze kennissessies herhaalde hij, toen hij ruim twee jaar later van ASML naar Philips Research overstapte. ‘Bij ASML had ik veel bijgeleerd. Ik ontdekte bovendien hoe leuk het is om anderen te helpen om het onder de knie te krijgen. Toen ik in Veldhoven wegging heb ik aangeboden om één week training te geven in systems engineering.’

Muller zag dat bijna alle bedrijven een tekort hadden aan architecten. Hij constateerde ook dat dit leidde tot problemen in de systeemontwikkeling, iets dat vooral in de systeemintegratie de kop op stak en zich daarnaast uitte in problemen in het veld. Vooral het laatste is kostbaar en pijnlijk. Terwijl je het kunt voorkomen door met een integrale bril te kijken naar de monodisciplinaire gezichtspunten die er al zijn’, aldus Muller.

Het was Vincent Ronteltap van Philips Centre for Technical Training (CTT) die Mullers aanbod zag zitten. De programmamanager voor trainingen adviseerde de aanstaande docent om deelnemers tijdens de systeem-architectuurtraining ook aan praktische opdrachten te laten werken. Daarmee leverde hij een cruciale bijdrage’, zegt Muller. Ook de huidige trainers bij High Tech Institute kiezen steeds opnieuw een unieke case waaraan de deelnemers gedurende de hele week werken en die ze op de laatste dag ook daadwerkelijk moeten pitchen.

De opdracht – het is altijd een praktische case op maat – loopt als een rode draad door de vijf trainingsdagen. Elke dag werken de deelnemers een aantal uren aan de case, geïnspireerd door de theorie en talloze praktijkvoorbeelden die aan bod komen.

Zoals alle trainingen bij Philips CTT was Sysarch in de beginjaren alleen toegankelijk voor deelnemers binnen de Philips-organisatie. Dankzij mond-tot-mondreclame werd de cursus snel populair binnen de productdivisies van het gloeilampenconcern en kon CTT de training zonder probleem vier keer per jaar uitrollen.

Naast open inschrijving startte Muller ook met in-huis varianten. Met open inschrijvingen zit er veel waarde in kruisbestuiving’, legt Muller uit. ‘Het is vaak een feest van herkenning: mensen ontdekken dat in andere organisaties, domeinen en systemen dezelfde soorten problemen spelen.’ In-house cursussen geven juist weer de mogelijkheid om iets dieper op specifieke systemen en organisaties in te gaan. Ook dat heeft duidelijk zijn waarde.’

In de kern behandelt de training tien gezichtspunten op systeemarchitectuur, zoals requirements engineering, key drivers en strategieën voor systeemintegratie – ieder gemiddeld een halve dag. Deze invalshoeken en kennisdomeinen evolueren overigens. Sinds een aantal jaren geleden komen bijvoorbeeld ook scrum en agile technieken aan bod. In de cursus simuleren we wat een systeemarchitect in zijn hoofd continu doet: heel snel meerdere gezichtspunten de revue laten passeren’, aldus Muller.

Mullers training was zo succesvol dat hij tijdens een bijeenkomst van de System Architecture Study Group vroeg om bijstand. De daar aanwezige Ger Schoeber voelde daar wel wat voor. Het leek hem een spannende uitdaging. Hij had volop ervaring opgedaan in de systeemontwikkeling bij High Tech Automation en Ordina en werkte nog niet zolang als zelfstandige. Schoeber: ‘Ik heb er kort over nagedacht. Het geven van presentaties of op een podium staan is niet mijn eerste natuur en dit gaf me een mooie kans om mijn comfort zone op te rekken.’

Na een gesprek met Gerrit Muller en de programmamanager van Philips CTT kreeg Schoeber september 2002 zijn vuurdoop met een vijfdaagse Sysarch. Ik had absoluut de indruk dat de zestien deelnemers eigenlijk veel meer systeemarchitectuur-ervaring hadden dan ikzelf’, lacht de man die de training inmiddels vijftien jaar met veel succes geeft.

Ger Schoeber – docentenopleiding Systeem Architect(ing)

Schoeber was in zijn eerste Sysarch-jaren getuige van een sterke groei. Het aantal edities steeg en er kwam meer trainingsmateriaal beschikbaar. Gerrit Muller was inmiddels begonnen aan een promotie op het onderwerp systeemarchitectuur en zijn bevindingen werden vaak meteen doorvertaald naar onderwerpen voor de training.

Daarnaast leerde Schoeber zelf veel van zijn eigen ervaringen in projecten. Hij was tien jaar lang betrokken bij kleine en grotere multidisciplinaire projecten bij OEM’s. Sinds 2011 is hij in dienst bij Hotraco en vult hij bij de agri-onderneming de rol in van innovatie- en technologiemanager. In al die gevallen heb ik de Sysarch-theorie ook in de praktijk kunnen toepassen. Het leverde mij veel waarde op voor mijn eigen projecten en directe ervaringen met het toepassen van het materiaal, iets dat ik weer mooi kon inzetten als voorbeelden in de training.’

Nadat Gerrit Muller in 2004 promoveerde op CAFCR(Customer objectives, Application, Functional, Conceptual, Realization), gaf Schoeber dit framework steeds meer een expliciete plek in de training. ‘Ik ben de CAFCR-methode zelf voor het eerst gaan toepassen in 2005, waarbij ik in een project als systeemarchitect verantwoordelijk was. Dat heeft me heel veel inzicht, waarde en ervaring opgeleverd.’

In 2011 droeg Philips Centre for Technical Training zijn totale portfolio over aan expert-bedrijven in de regio Eindhoven. Dit leidde korte tijd later tot de oprichting van High Tech Institute, dat de trainingen in samenwerking met de expert-partijen op de markt brengt.

Van 2011 tot 2016 maakte de Sysarch trainingen een mooie evolutie door. In de Philips-tijd kwamen deelnemers vooral uit de Philips-productdivisies en grote spin-off bedrijven als ASML, Fei en NXP. Tegenwoordig is de bezetting veel meer gevarieerd. Tijdens de editie van oktober 2017 namen bijvoorbeeld veertien verschillende bedrijven deel. Slechts twee daarvan stuurden twee deelnemers.

Dat onderstreept de waarde die de Sysarch-training met open inschrijving heeft: deelnemers maken kennis met andere professionals die met dezelfde problemen worstelen.

Ger Schoeber geeft een van de populairste trainingen aan het High Tech Institute, in systeemarchitectuur. Hij doet dit naast zijn fulltime baan als groepsleider en domeinexpert system engineering bij Lightyear. Schoeber over de rol, het nut en de valkuilen voor de systeemarchitect.

Ger Schoeber woonde in 2002 een bijeenkomst bij van de System Architecture Study Group van Gerrit Muller. Muller had een nieuwe opleiding opgezet op basis van zijn ervaring bij ASML en Philips: Sysarch, kort voor ‘Systeemarchitectuur’. Deze vijfdaagse cursus liep al een paar jaar en was inmiddels zo populair dat Muller tijdens de bijeenkomst had gevraagd wie er interesse had om bij hem als docent aan de slag te gaan.

De vraag intrigeerde Schoeber. Hij had ruime ervaring in systeemontwikkeling bij High Tech Automation en Ordina en werkte nog niet zo lang als zelfstandige. Ik was niet thuis op een podium en dat gaf me een mooie kans om mijn comfortzone op te rekken. Toen ik in september 2002 mijn vuurdoop kreeg, had ik absoluut de indruk dat die zestien deelnemers eigenlijk veel meer ervaring hadden met systeemarchitectuur dan ikzelf’, lacht Schoeber.

Gerrit Muller promoveerde in die jaren op systeemarchitectuur, een onderwerp dat in de academische wereld niet erg serieus werd genomen. Zijn bevindingen werden vaak meteen vertaald naar onderwerpen voor de opleiding. Na de promotie van Muller in 2004 nam Schoeber zijn methode CAFCR (Customer Objectives, Application, Functional, Conceptual, Realization, uitgesproken als: kafkar) over. Dit raamwerk groeide in de jaren daarna uit tot de kern van de systeemarchitectuurtraining. Zelf heb ik de CAFCR-methode in 2005 voor het eerst in de praktijk toegepast als systeemarchitect. Dat gaf me veel inzicht, waarde en ervaring,’ zegt Schoeber.

Bovenal is praktijkervaring waardevol en Schoeber deelt dit met de meer dan duizend deelnemers aan zijn cursussen. Hij is al bijna drie decennia betrokken bij kleine en grotere multidisciplinaire projecten bij OEM’s. Sinds 2011 is hij in dienst bij Hotraco, een agri-bedrijf waar hij de rol van innovatie- en technologiemanager vervult. ‘De afgelopen jaren heb ik de theorie van Sysarch in de praktijk kunnen toepassen. Het heeft veel waarde gegeven aan mijn eigen projecten en directe ervaringen opgeleverd met het toepassen van de materie, iets wat ik weer als voorbeelden heb kunnen gebruiken in de trainingen.’

Jezelf verplaatsen in de klant lijkt vanzelfsprekend, maar het is het moeilijkste van alles, zegt Ger Schoeber.

Zakelijk denken

De systeemarchitect is verantwoordelijk voor de technische realisatie van een product of subsysteem. Systeemarchitecten hebben altijd jarenlange ontwikkelervaring. Zowel deze achtergrond als de technische bagage zijn onmisbaar. Maar systeemarchitecten moeten ook sociale vaardigheden hebben om hun rol te kunnen vervullen, want ze staan in contact met alle belanghebbenden. Niet alleen met de mensen in het ontwikkelteam en leveranciers, maar ook met het managementteam, investeerders, klanten en eindgebruikers.

Schoeber ziet sporadisch ongemotiveerde cursisten. Dit zijn vaak technici die door hun baas op cursus zijn gestuurd. Schoeber vindt ze ongeschikt voor een rol als systeemarchitect. Systeemarchitecten zijn proactief en moeten het voortouw nemen in de technische ontwikkeling. Ze zijn per definitie gemotiveerd, willen voorop lopen. Ze hebben ook een visie: daar gaat het om. Ze moeten ook hun geloof en vertrouwen uitstralen.’

Dit heeft gevolgen voor de manier waarop systeemarchitecten binnen een organisatie werken. Ze moeten sterk en zelfverzekerd zijn en nee durven zeggen. Als ze niet genoeg vertrouwen hebben in het succesvol afronden van een project, moeten ze de opdracht niet aannemen. Eigenlijk zouden ze meteen moeten zeggen: Ik ga dit niet doen. Want als systeemarchitecten er geen vertrouwen in hebben, pikken de mensen in hun team dat meteen op. Ze stralen het uit, non-verbaal.

Beoordelen of een project kan slagen of niet, of iets technisch haalbaar is en tot commercieel succes kan leiden of niet, maakt deel uit van de taak van een systeemarchitect. Schoeber: ‘De uitdaging ligt vaak in dat laatste. Technisch kan iets leuk zijn, maar heeft het ook waarde voor de klant en voor de business? We benadrukken ook de laatste twee stappen in de training. Systeemarchitecten moeten verder denken dan alleen het fantastische technische aspect. Het moet ook goed zijn voor de klant. Dat betekent dat ze vanuit het oogpunt van de klant moeten kunnen denken.

Naast inlevingsvermogen moeten systeemarchitecten de waarde van het project voor het bedrijf niet uit het oog verliezen. Je kunt iets fantastisch maken en de klant heel blij maken door het voor niets aan te bieden, maar dan heeft het geen zakelijke waarde. Zakelijk denken is dus ook belangrijk voor de systeemarchitect. ‘

Wat zijn de grootste valkuilen voor systeemarchitecten?

Dat ze niet genoeg voor hun team opkomen en zeggen: Ik heb er vertrouwen in dat dit gaat lukken. Want als je dat gevoel zelf niet hebt, dan zal het niet werken. Een nog grotere uitdaging is denken vanuit de klant. Ik zeg vaak dat je niet alleen moet maken waar de klant om vraagt, maar dat je moet maken wat de klant nodig heeft. Ik stel de vraag: probeer aan de andere kant te staan. Verander van plaats. Welk eindresultaat zou jij als klant willen hebben? Waar heb je hulp bij nodig? Als je een subsysteem moet maken dat geïntegreerd wordt in een groter geheel, stel jezelf dan voor als de partij die dat stuk moet integreren. Waar heb je dan hulp bij nodig? Is er iets extra’s dat integratie of verificatie makkelijker maakt? Als je vanuit die positie gaat denken, ontdek je dat je meer moet doen dan alleen uitvoeren wat er in de requirements staat.

Waarom is het zo moeilijk om je in iemand anders schoenen te verplaatsen? Het klinkt zo makkelijk?

“Dat is het moeilijkste. Niet iedereen heeft voldoende empathisch vermogen. Empathie is misschien nog wel moeilijker voor mannen. Vrouwen kunnen beter emotie ervaren en zich verplaatsen in de positie van een ander. Daarvoor moet je je ook kwetsbaar durven opstellen. Mannen zijn meer macho: kijk eens wat ik heb gemaakt. Het zou mooi zijn als meer vrouwen de rol van systeemarchitect op zich zouden nemen.

Dus het is niets voor de diehard technicus die technisch uitmuntend wil zijn?

Nee, technici moeten nooit systeemarchitect willen worden. Ze moeten vooral blijven doen wat ze graag doen: actief zijn met hun techniek en daar specialist in zijn. Technici kunnen heel goed zijn in het bedenken van oplossingen, maar om een commercieel succesvol product te maken, moet je je ook afvragen wat het probleem is. Dat betekent dat je moet kunnen vragen: waarom wil je dit eigenlijk? Hiermee dring je dieper door tot de echte behoefte. Want een klant, ook een van de belanghebbenden, denkt vaak aan de oplossing, in plaats van dat hij probeert uit te leggen wat zijn probleem is. ‘

In samenwerking met Incose-NL (International Council on Systems Engineering) en de hightech tijdschriften Bits & Chips en Mechatronica & Machinebouw organiseerde het High Tech Institute onlangs de Nederlandse conferentie System Architecting. Schoeber was voorzitter.

Is dat de valkuil van de klant?

De klant heeft vaak zelf een oplossingsrichting bedacht. Het is verleidelijk voor de systeemarchitect om zijn voorbeeld te volgen: Oh ja, dat moeten we doen! In plaats daarvan moet je dat tegengaan en zeggen: Waarom wil je dit en waarom wil je het op die manier oplossen? Dit is precies waar het CAFCR-model van Gerrit Muller helpt.

Wat betekent CAFCR?

Het gaat erom dat je in de huid van de klant kruipt. Daarbij bekijk je de systeemarchitectuur vanuit vijf gezichtspunten. Slechts twee daarvan gaan over technologie, over de oplossing. De C van ‘conceptual view’ zegt bijvoorbeeld: ik wil draadloos communiceren. Dat is algemener dan de R van ‘realization view’, die gaat over de technologie die nodig is om de oplossing te bereiken, bijvoorbeeld bluetooth, wifi of zigbee. ‘

De andere drie gaan over het perspectief van de klant. Naar mijn mening ligt daar de grootste waarde van het CAFCR raamwerk. De F van de functionele kijk gaat over de specificatie, de eisen: Wat verwacht de klant van het product of wat verwachten de stakeholders aan functionaliteit, kwaliteit en prestaties? De A van ‘application view’ vereist dat je kijkt naar de bredere context. In welke omgeving komt het subsysteem of systeem? Hoe wordt het toegepast? Als je daar een goed beeld van hebt, dan begrijp je ook wat nuttig is of niet. Dat stelt je in staat om de requirements te verbeteren. ‘

Bij ‘De eerste C van klantdoelstellingen’ draait alles om de klant: Wat is precies hun bedrijf? Hoe verdienen ze hun geld? Wat is de leefomgeving van de klant of de collega die mijn subsysteem gaat installeren? Als je dat beter begrijpt, zie je ook beter wat zij nodig hebben om beter zaken te kunnen doen. CAFCR dwingt me om niet alleen naar de technologie te kijken, maar ook naar de specificatie en het waarom van de eisen. Het stelt me in staat om met oplossingen te komen die klanten nog meer helpen.

Als voorbeeld noemt Schoeber Gerrit Muller, die eind jaren negentig bij Philips Medical de ontwikkeling van een nieuwe generatie radiologische apparatuur meemaakte. Op dat moment zat de medische wereld midden in de overgang van analoog naar digitaal. Bij Philips hadden ze een prachtig systeem ontworpen waarmee radiologen en andere specialisten alles konden beoordelen op schermen met een hoge resolutie. De technici van Philips ontdekten pas in een laat stadium dat dit niet overeenkwam met de praktijk. Radiologen hingen foto’s in een lichtbak en als ze tussendoor even tijd hadden, pakten ze hun dictafoon en bespraken ze al lopend de diagnose en behandeling.

Schoeber: ‘Muller liet zien dat het nuttig is om met een radioloog mee te lopen om te zien hoe hij zijn dag doorbrengt. Die printfunctie zat niet in het oorspronkelijke ontwerp, die is later toegevoegd. De les is dat je je in een vroeg stadium moet inleven in de ervaring van de klant.’

Schoeber adviseert systeemarchitecten dan ook om een dag met klanten mee te lopen om te ontdekken wat ze echt nodig hebben. ‘Océ doet dat ook. Ze parachuteren hun technici in een klantomgeving om te ervaren hoe zij met copiers en printers werken. Die kennis nemen ze mee terug naar de organisatie.’

Ik dwing mezelf ook om regelmatig in een kippen- of varkensstal te zijn of samen te werken met de installateur van onze spullen. Dat geeft me volop ideeën over handige aanpassingen of betere werkmethoden. In de jaren negentig heb ik tijdens een project voor patiëntbewakingssystemen eens een groen jasje met groene pet aangetrokken en vier operaties in een ziekenhuis bijgewoond. Ik zag wat een anesthesist deed met een patiëntmonitor in een omgeving met bloed en stress. Toen pas zag ik wat er echt nodig was bij een operatie en welke functionaliteit daarvoor nodig was. Achter een bureau had ik dat niet kunnen bedenken. Je begrijpt de prioriteiten pas als je met de klant meegaat en een dag met ze doorbrengt.

Moet de productmanager dat ook weten?

“Ja, dat zouden ze moeten weten. De systeemarchitect hoort van de productmanager wat er nodig is en moet dat vertalen naar een specificatie die een multidisciplinair engineeringteam vervolgens onder hun leiding kan uitvoeren. Maar als een architect het alleen hoort en nooit ervaart, dan mist hij die emotie. Bovendien zit de productmanager vaak buiten het bedrijf, niet intern. Dus de systeemarchitect moet af en toe naar de klant toe.

Is het geen tijdverspilling?

‘De tijd is meteen terugverdiend. Ik heb ooit een architect mogen begeleiden bij Vanderlande. Hij ging kijken naar de inbedrijfstelling van een bagageafhandelingssysteem. Daar werken zogenaamde commissioning engineers. Hij zag dat die installateurs een workaround hadden bedacht. Ze wrongen zich in bochten, maar herkenden het niet meer als een probleem omdat ze het gewend waren. “Oh, kan het anders?” Ze reageerden verbaasd toen ze van de architect hoorden dat hij een functie in het systeem kon inbouwen die hun werk zou besparen. Je zou een enquête naar al die ingenieurs kunnen sturen, maar je zou waarschijnlijk veel meer nuttige informatie krijgen door gewoon een dag met hen door te brengen.

Het is ook een vaardigheid om de kennis over te dragen aan het team. Toen Schoeber bij Philips aan een high-end afstandsbediening werkte, gaf hij een teamlid de opdracht om alle infraroodprotocollen te leren. De technicus kwam trots terug met het resultaat: zijn prototype kon, naast signalen voor de videorecorder en tv, ook het infrarood van tl-buizen en de zon nabootsen. ‘Mijn collega had me dus letterlijk genomen, want de afstandsbediening moest de infraroodsignalen uit het omgevingslicht filteren.’

Hoe leer je de kennis goed over te dragen?

Het is geen kwestie van specificaties zo goed mogelijk opschrijven en naar je engineeringteam sturen. Je moet het blijven uitleggen en steeds herhalen. Het menselijk brein werkt nu eenmaal niet als een computergeheugen. Systeemarchitecten kunnen zich niet verschuilen achter een uitspraak als: “Maar dat zei ik toch al?” Je moet hetzelfde steeds opnieuw uitleggen, blijven herhalen, anders wordt het niet geregistreerd.

Het gaat niet alleen om technische details, maar ook om de strategie en visie van het project. Wat is het doel dat we willen bereiken? Wat is het eindpunt? Dat moet duidelijk zijn. Het eindpunt is iets dat werkt zoals gespecificeerd en dat betrouwbaar is, maar er is ook een deadline. Als je een product wilt introduceren op een marktevenement, dan is dat de strikte deadline. Dan moet je soms een kortere weg nemen om het voor elkaar te krijgen.”

Uiteindelijk is balans het grote toverwoord voor de architect, zegt Schoeber. Je kunt de beste architectuur bedenken, de beste technologie toepassen, maar als de ontwikkeling te lang duurt, heb je geen bedrijf en kunnen de salarissen niet worden betaald. De architect zit midden in dat spel. Hun eigen ingenieurs willen het beste product maken, maar het moet niet verguld zijn. De klant moet uiteindelijk waar voor zijn geld krijgen. Zij betalen. De architect moet er ook voor zorgen dat er blijvende business is. Denk aan productie, eenvoudig onderhoud en toekomstige generaties. Rekening houdend met al die belangen en stakeholders moet er iets gecreëerd worden.

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

Jasper Nuyens stapte wat gretig door de informatietechnologie. Hij was de eerste Aibo-eigenaar in België en programmeerde zijn eigen Tesla. De grootste embedded Linux problemen belandden in zijn schoot.

Jasper Nuyens met een OpenSource BeagleBone-bord dat deelnemers gebruiken in zijn embedded Linux-training en een knuffel van Tux, de Linux-pinguïn.

Linux en Tesla

Het is Elon Musks grootste nachtmerrie dat hackers wereldwijd de controle over alle Teslas op afstand overnemen. “Een doemscenario, maar het is niet onmogelijk,” zegt Jasper Nuyens, oprichter van Linux België en embedded Linux-trainer bij het High Tech Institute. Eén sleutel om toegang te krijgen tot een van de computersystemen – de zogenaamde ssh-sleutel van het navigatiecluster – is hetzelfde voor de hele Tesla-vloot.

Nuyens weet dat, omdat hij ‘via een vriend’ zo’n ssh-sleutel heeft bemachtigd (‘ssh’ staat voor ‘secure shell’, de standaard voor communicatie met Linux-systemen). Niet om Musk lastig te vallen, maar om zijn eigen Tesla te herprogrammeren. Deze auto’s hebben verschillende ingebedde subsystemen: Nvidia Tegra-gebaseerde elektronica rond het stuur en de mediaconsole en ARM64 voor de automatische piloot. Het draait allemaal op Linux. Nuyens heeft onder andere zijn bedieningspaneel zelf aangepast. ‘Een beetje aangepast,’ lacht hij. ‘Met een X Window-applicatie laat ik bijvoorbeeld de kleuren vervagen.’

Nuyens heeft een tip voor Musk: als je ’s nachts rustig wilt slapen, is het misschien beter om alle systemen van alle Teslas hun eigen ssh-sleutel te geven en die op te slaan in een beveiligde centrale database. Dit gebeurt al met een dagelijks wisselende sleutel voor toegang op afstand tot het centrale display. Een extra veiligheidslaag, waarom niet? Het is nog steeds zo dat iedereen dezelfde ssh-sleutel heeft op het navigatiecluster en in principe kun je die online verkrijgen.’

Het is echter niet eenvoudig om in een Tesla te komen. Er is een fysieke verbinding met het interne netwerk nodig en daarvoor moet het dashboard open zijn. “Het is heel goed afgeschermd,” zegt Nuyens. Toch is zijn vaardigheid met Linux niet de belangrijkste reden dat hij er een heeft gekocht. ‘Het doorslaggevende argument kwam bij mij op toen ik de teruggetrokken gletsjers in IJsland zag.’

Hij raakt het op Linux gebaseerde systeem voor de automatische piloot niet aan. Ik wil niets fout doen met de besturing van mijn auto. Het is mogelijk, mensen doen het, maar persoonlijk vind ik het een beetje te gevaarlijk. Daarom speel ik niet veel met de CAN-bus. Ik wil echter wel een andere variant maken van Tesla’s kerstlichtshow. Ik heb de Game of Thrones-tune er al klaar voor.

Robot woef

Nuyens kocht op negenjarige leeftijd een Macintosh-computer en richtte een paar jaar later een computerclub op. Niet veel later begon hij met het publiceren van artikelen over computers. En daarna ook over Linux. In 1996 schreef hij zelfs de boeken ‘Internet in België’ en ‘Maximaliseer je Mac’. Voor het eerst schreef hij een recensie voor elke Belgische website. Dat waren er maar een paar honderd.

Nuyens proefde van wiskunde, natuurkunde en informatica aan de KU Leuven en Hasselt, maar maakte zijn studies niet af. Toen ik op zestienjarige leeftijd aan de universiteit begon, zag ik veel Internet Service Providers opstarten. Netvision/Ubizen (nu eigendom van Verizon, RR) startte ook. Ik miste die eerste boot, maar ik wilde echt de internethausse grijpen.’ Dus stopte hij in 1998 met studeren om op 21-jarige leeftijd zijn eigen bedrijf te beginnen.

Twee jaar later, voordat de dotcom-zeepbel barstte, verkocht Nuyens zijn bedrijf aan het op de NASDAQ genoteerde VA Linux Systems, het bedrijf achter Sourceforge en de websites Linux.com, Slashdot en Freshmeat. Dat was redelijk onafhankelijk op 23-jarige leeftijd. Daarna richtte hij Linux België op en kocht hij de Aibo robothond van Sony. Hij was de eerste in zijn land en zelfs in tv-programma’s werd hij uitgenodigd om over zijn robothond te praten. Kranten schreven destijds hilarische stukken over ‘de jonge manager met een Saab Cabrio onder zijn achterste’ (Het Belang van Limburg).

Met Linux België richt hij zich op consultancy en training. Ik heb het geluk dat ze me om advies vragen als er echt moeilijke problemen zijn. Dat zorgt ervoor dat we altijd heel speciale gevallen krijgen en dat maakt het werk heel interessant. Het zorgt er ook voor dat onze cursus up-to-date blijft.’

Hoewel hij geen blinde volgeling is, is Nuyens erg positief over Linux. Het is een van de meest indrukwekkende technische verwezenlijkingen van onze eeuw,” schrijft hij op zijn Linux België website. Meer dan een miljard mobiele telefoons draaien op Linux-gebaseerd Android. Alle bekende servers werken ermee. Daarnaast hebben miljarden smart devices het besturingssysteem aan boord en tientallen miljoenen mensen gebruiken het OS op hun PC. Google, Facebook en Twitter, ze draaien allemaal op Linux. ‘

1,4 MB diskette

In 2005 ontwikkelde Nuyens in samenwerking met Mind (nu Essensium) de training ‘Embedded Linux’. Het bleek de allereerste embedded Linux-training ter wereld te zijn. We deden het op verzoek van een klant. Het ontwikkelen van een nieuwe cursus voor embedded Linux was veel werk, maar we hebben het toch gedaan.’ Tot grote verrassing van Nuyens en Mind werd de training erg populair. ‘Op het gebied van Linux is het een van de populairste cursussen in België’, schat Nuyens. High Tech Institute biedt de training al een aantal jaren exclusief aan in Nederland.

Eind jaren negentig was er veel te doen over Linux voor servers. Het besturingssysteem is daar nog steeds populair voor, maar om de groei van Linux-servers bij te houden, heb je veel minder extra systeembeheerders nodig dan in de embedded wereld, waar het aantal Linux-toepassingen explodeert en ze allemaal ontwikkelaars nodig hebben”, legt Nuyens het succes uit.

De Linux-pionier werkte al in 1996 aan een project om een complete Linux-gebaseerde router vanaf een diskette van 1,4 MB te laten draaien. Dit werd gedaan om oude PC’s met een aantal netwerkkaarten te gebruiken als server of router. Het was een grote uitdaging waarbij de Linux kernelcompilatie een zeer belangrijke rol speelde. De trucjes die we uit de kast moesten halen om dit te laten werken leken veel op de eerste stappen van embedded Linux: een klein systeem waar je veel applicaties aan kunt toevoegen.’ Het project leeft voort in huidige routerprojecten zoals OpenWRT en DD-WRT.

Veel later kwamen de embedded buildsystemen Buildroot en Openembedded/Yocto beschikbaar. ‘Ook dat hebben we meegenomen in onze training. We passen het materiaal altijd aan op recente ontwikkelingen. We hebben zo’n honderd sessies gedaan, terwijl we nu op versie 65 van de cursus zitten.’

Beaglebone zwart

In zijn Embedded Linux training gaan deelnemers aan de slag met een Beaglebone Black platform. Dit is een print met een Sitara SOC van Texas Instruments. Deze Amerikaanse chipfabrikant heeft de non-profitorganisatie Beaglebone Foundation opgericht om Linux-ondersteuning te bieden voor deze platforms. ‘Het is in de eerste plaats een showcase voor het Sitara-platform’, zegt Nuyens. Maar het geeft ontwikkelaars ook een handige stap vooruit. Iedereen kan gratis met de technologie spelen. Het volledige Beaglebone-ontwerp, de volledige PCB-layout met al zijn varianten, kan volledig hergebruikt worden door klanten. Door kleine wijzigingen aan te brengen in het gekopieerde referentieontwerp kun je de uitrol van nieuwe producten versnellen.’

Indien gewenst heeft Nuyens ook andere varianten van de cursus beschikbaar. Het is ook mogelijk om de training te volgen op het i.MX 6 platform van Freescale (tegenwoordig NXP). ‘Dit is ook een populair platform in de Linux-wereld. i.MX heeft single, double en quad core varianten. De laatste zijn krachtiger voor multimediatoepassingen.’ Andere varianten waarop de embedded Linux training kan plaatsvinden zijn de ZedBoards van Avnet en het AVR32 platform van Atmel. Training op deze borden gebeurt meestal op specifiek verzoek en vaak in-house bij klanten.

Dit artikel is eerder gepubliceerd in het tijdschrift Bits&Chips: lees het hier.

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

Het toepassen van iteratieve lerende besturing kan de prestaties van bewegingssystemen enorm verbeteren. Vaak wel met een factor tien. De aanpak is echter fundamenteel anders dan die van bestaande feedback- en feedforwardtechnieken. Voor een juiste implementatie is een grondig begrip van de onderliggende leermechanismen vereist. De training Advanced feedforward & learning control biedt de tools waarmee regeltechnologen iteratief lerende regeltechnieken kunnen begrijpen en toepassen.

.
Foto: Tom Oomen, met het stuurmechanisme van een desktopprinter die, ondanks talloze beperkingen, een verbazingwekkend prestatieniveau heeft bereikt dankzij een iteratief lerende controller.

Regelexperts in de industrie kijken hier ook naar, zegt Tom Oomen, van de Control Systems Technology groep (TU Eindhoven). Hij laat ons het stuurmechanisme zien van een desktopprinter die door een laborant is omgebouwd tot een experimentele opstelling. Dit is een eenvoudige opstelling van ongeveer honderd euro, met veel wrijving en goedkope mechanica,’ zegt Oomen. Maar ondanks deze beperkingen kunnen we met iteratieve leersturing toch perfecte prestaties bereiken. De meetnauwkeurigheid van de printkop is 42 micrometer en met ons leermanagement blijven we binnen die grens.’ Hij kan zijn enthousiasme nauwelijks onderdrukken: ‘Dat is gewoon geweldig. Ook experts op het gebied van bewegingsbesturing vragen zich af hoe dit kan worden bereikt. Deelnemers aan de cursus Advanced feedforward control gaan ook met dezelfde printer aan de slag.’

De sectie Control Systems Technology van de Technische Universiteit Eindhoven , onder leiding van Maarten Steinbuch, heeft een lange traditie van samenwerking met hightechbedrijven. Onderzoekers werken samen met ASML, CCM, NXP, Océ, Philips Innovation Services en Philips Healthcare aan besturing door iteratieve lerende besturing. Het High Tech Systems Center (HTSC) speelt hierbij ook een rol. De hightech bedrijven implementeren en valideren de ontwikkelde algoritmen direct op hun systemen.

Oomen: ‘Ze willen allemaal echt iteratieve lerende besturing toepassen, want dat is de manier om de prestaties significant te verbeteren. Het ene bedrijf wil nanometer-nauwkeurigheid bereiken, het andere een hogere productiviteit of goedkope sensoren, actuatoren of mechanica inzetten. Want qua implementatie is lerende besturing heel goedkoop. De oplossing verschuift van dure meetinstrumenten en aandrijvingen naar software en slimme algoritmen. Ons uitgangspunt is dat meetgegevens heel goedkoop zijn en dat we volledig kunnen compenseren wat reproduceerbaar is in de meetgegevens.

Terug naar de basis. Iedereen in de regelwereld van de PID-regelaars kent terugkoppeling. Terugkoppeling genereert een corrigerende actie op basis van een servofout. Het is een correctie die na de fout wordt uitgevoerd. PID-regelaars zijn populair omdat het systeem zich in een ‘gesloten lus’ bevindt en dus ongevoelig is voor veranderingen. Een ander voordeel is dat ontwikkelaars heel intuïtief kunnen werken met behulp van vuistregels.

De prestaties van deze traditionele regelsystemen kunnen aanzienlijk worden verbeterd door feedforward technologie toe te voegen. Teruggekoppelde regeling is immers net zoiets als de staldeur dichtdoen als het kalf verdronken is: de corrigerende actie volgt op de fout. Met de feedforward methode anticipeert het systeem op toekomstige verstoringen. Als de baan onmiddellijk van tevoren bekend is, kan de regelaar deze kennis gebruiken om de volgfouten aanzienlijk te verminderen. Dat leidt meestal tot een tien keer betere prestatie,” zegt Tom Oomen. Het is dan ook niet verwonderlijk dat nu bijna iedereen feedforward gebruikt.

Maar daar kunnen we nog een schepje bovenop doen. Door gebruik te maken van het repetitieve karakter waarmee veel mechatronische systemen werken, kunnen regelsystemen leren van eerdere volgfouten. Het resultaat is weer een stap vooruit in prestaties. Oomen: “Vergeleken met traditionele gecombineerde feedback-feedforward ontwerpen kan de volgfout met een factor tien of meer worden verbeterd. Dit is het basisidee achter Iterative Learning Control (ILC), met herhalende bewegingen.

Ontwerptechnieken in de hightechindustrie

Leertechnieken staan centraal in de driedaagse training Advanced feedforward & learning control, waarvan Tom Oomen een van de trainers en cursusleiders is. ‘Op de eerste dag beginnen we met PID-regelaars en leren we de deelnemers waarom je maar beperkte prestaties kunt behalen. Feedforward maakt meer verschil, omdat je de gewenste taak aan je regelaar geeft en dus in de toekomst kijkt. Het idee van een lerende regeling is eenvoudig: elke keer dat je dezelfde taak uitvoert, weet je wat er in de toekomst zal gebeuren. Met een goede implementatie van lerende besturing kun je perfecte prestaties bereiken. Dat is ook wat mensen in mijn vakgebied zeggen: alles wat reproduceerbaar is, kan perfect worden gecompenseerd.

Foto: Tom Oomen, trainer en cursusleider van de training Advanced feedforward & learning control.

Iteratieve leercontrole zorgt ervoor dat de prestaties stap voor stap verbeteren. Bij elk experiment, elke cyclus, verzamelt het systeem meetgegevens die vervolgens door de lerende regelaar worden onderzocht: heb ik het nu beter gedaan? Als het perfect is, behoudt de regelaar het feedforward regelsignaal. Is er toch een fout, dan volgt er een kleine correctie om tot een nog beter feedforward regelsignaal te komen. Bij een goed ontwerp zie je na vijf iteraties een bijna perfecte prestatie.

De methoden die worden gebruikt in de training Advanced feedforward & learning control sluiten heel goed aan bij de ontwerptechnieken die al bekend zijn bij de Nederlandse hightechindustrie. Ze maken het mogelijk om bewegings- en leersystemen heel snel te laten convergeren. Oomen: ‘Dat is echt anders dan in de rest van de wereld. Je ziet veel academische technieken die honderden of duizenden iteraties nodig hebben om te convergeren.’

De unieke Eindhovense aanpak is gebaseerd op zeer nauwkeurige modellen voor mechatronische systemen. Oomen: ‘De basis hiervoor is in de jaren zeventig, tachtig en negentig gelegd in het Philips Natlab, bijvoorbeeld bij de ontwikkeling van de compact disc spelers.’ Zaken die daaruit voortvloeien, zoals frequentie-respons-functie-identificatie, loop-shaping van PID-regelaars en notch-filters, zijn nu terug te vinden in de basiscursus Motion Control Tuning. Oomen: ‘In de vervolgtraining, Advanced feedforward control, bouwen we de lerende regeltechniek vanaf het begin op vanuit dezelfde filosofie, zodat de deelnemers vanaf dag één zelf in staat zijn om een lerende regelaar te ontwerpen en te implementeren die na een paar iteraties een bijna perfecte prestatie geeft.’

Theorie
De tweede trainingsdag bevat veel theorie. Het doel is om deelnemers een compleet beeld te geven van wat er in de wereld beschikbaar is op het gebied van learning control. Oomen: ‘Surf op internet naar learning control en je vindt bergen informatie. Veel verschillende soorten wiskunde, meestal vanuit een sterk academisch perspectief. Nieuwsgierige technologen vragen zich automatisch af: Waarom passen we dit niet toe?’

Er is een wereld van verschil tussen de alternatieve wiskundige beschrijvingen en de technieken die op de eerste dag aan studenten worden gepresenteerd. Waarom dan al dat harde werken? ‘We willen studenten nadrukkelijk laten ervaren hoe alternatieve methoden wiskundig samenwerken’, zegt Oomen. ‘Dat is voor de meeste studenten inderdaad best lastig, omdat ze vaak hun onderliggende wiskundige kennis moeten opfrissen. Toch confronteren we ze ermee en slepen we ze bewust door de methoden heen, zodat ze die andere benaderingen begrijpen en in de praktijk kunnen brengen.’

In wereldwijde publicaties over regeltechnieken wordt altijd gesproken over optimale ontwerpalgoritmen. ‘Bijna iedereen in ons vakgebied is daarmee bezig’, zegt Oomen. ‘Dat is zeker in lijn met de criteria die zij stellen. Wij gaan er ook mee aan de slag. Deelnemers aan onze cursus ervaren veel parameters die relevant zijn. Onze ervaring is dat het ingewikkeld is om al die parameters te begrijpen en hoe ze de prestaties beïnvloeden. Door deze deelnemers het zelf te laten ervaren, doen ze alle kennis op die nodig is om te beoordelen wat specifieke algoritmen wel of niet kunnen, samen met hun respectieve voor- en nadelen. Dit geeft deelnemers het gevoel dat ze het hele gebied van iteratieve leercontrole kunnen overzien. Zeker als ze zich er verder in willen verdiepen.

Je zegt dat je deelnemers door de theorie en wiskunde heen moet slepen. Werkt dat altijd?
Dat werkt altijd. En als je dat eenmaal hebt gezien, kun je vrij goed het scala aan technieken zien dat beschikbaar is. Het gaat niet om het reproduceren van formules, deelnemers moeten weten wat erachter zit, wat de basisideeën zijn en hoe ze die kunnen gebruiken. Als ze dit deel van de cursus hebben gedaan, is de rest heel eenvoudig. Het is al heel wat dat ze Matlab-code in twee regels kunnen implementeren. Maar het belangrijkste is dat deelnemers de voor- en nadelen van specifieke technieken kunnen onderbouwen. Het is ook fijn om bruikbare kennis te hebben om mee te nemen naar dag drie, waar we recente ontwikkelingen onderzoeken en geautomatiseerde feedforward tuning gebruiken.

Hoeveel ervaring in regeltechniek hebben deelnemers nodig om de training Advanced feedforward control te kunnen volgen?
Mensen met ervaring in het ontwerpen van controllers en motion systemen komen automatisch in aanmerking voor deze training. Dit geldt voor de meeste mensen die in de regio Eindhoven terugkoppelingsregelaars ontwerpen. Ze weten hoe ze PID-regelaars moeten ontwerpen en ook wat state-space, loop-shaping en filtertechnieken zijn en hoe ze in het frequentiedomein moeten denken. Een beetje Matlab-kennis is ook erg handig.

‘De benodigde basiskennis is in feite de basistraining die te vinden is in de cursus Motion Control Tuning . De beschrijving geeft een duidelijk beeld van de verwachte voorkennis. Mensen kunnen daarom de conclusie trekken dat ze eerst de training Motion Control Tuning moeten volgen.’

Kunt u enkele voorbeelden geven van het type deelnemers aan de trainingssessies Advanced feedforward control?
Deelnemers variëren van jonge mensen die net uit de collegezalen komen tot motion control tuning experts die al twintig jaar in de industrie werken en dagelijks controllers ontwerpen. Bijvoorbeeld motion control experts van ASML, K&S, Nexperia Itec of Océ die nog niet bekend zijn met iteratieve lerende besturing. En ook technologen die in hun werk al geëxperimenteerd hebben met deze nieuwe techniek en er interesse in hebben. Onder hen zijn veel kleine bedrijven die iteratieve learning control willen toepassen. Na drie dagen krijgen ze een gevoel van wat het voor hun machine kan bieden en ook meteen een basisimplementatie zodat ze direct aan de slag kunnen op hun eigen machines.

Eerder, met betrekking tot het aantal iteraties, noemde je vijf cycli. Maakt het uit of het er een paar meer of minder zijn?
‘Het mooie van lerende algoritmen is dat ze zichzelf aanpassen als de situatie verandert. Als temperatuur een rol speelt, bijvoorbeeld vanwege een dag-nachtritme, is het fijn als het systeem zich binnen een paar iteraties aanpast. Als er bijvoorbeeld 100 iteraties van elk een uur nodig zijn, kan dit leiden tot productiestoringen.

Oomen geeft een ander extreem voorbeeld. In samenwerking met de onderzoekers van het Eindhovense onderzoeksinstituut Differ paste de motion control groep leertechnieken toe op kernfusie-experimenten voor de Tokamak-reactor (TCV) in Lausanne. Natuurkundigen vertrouwen traditioneel op complexe fysische modellen om deze fusieprocessen te simuleren. Er gaapt een grote kloof tussen het gebruik van gegevens en controletechnologie. Mijn collega Federico Felici heeft expertise in kernfusie, naast een achtergrond in iteratieve leercontroletechnologie. Vanuit zijn technische achtergrond stapt hij nu in die wereld.

In Tokamakreactorexperimenten komt het aan op plasmavorming door middel van de juiste actuatorsignalen. Zo’n schot duurt een paar seconden en is erg duur. Omdat er al een complexe computersimulator was ontwikkeld, konden we berekenen hoe we het signaal konden aanpassen om het beter te maken. Hiervoor koppelden we de simulator aan de meetgegevens van de experimenten. Het bleek dat we met onze iteratief lerende regeltechniek binnen een aantal iteraties een bijna perfect regelsignaal hadden. Dat heeft veel impact gehad in de kernfusiewereld.

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

Hoge temperaturen verlagen niet alleen de levensduur maar ook de prestaties van veel elektronica. Een slim, kosteneffectief thermisch ontwerp vertaalt zich in een commercieel voordeel. Je concurrentievoordeel wordt groter als je prestaties kunt leveren tegen lagere kosten of meer prestaties kunt bieden voor dezelfde prijs door betere koeling”, zegt Wendy Luiten, die de training Elektronicakoeling thermisch ontwerp verzorgt.

Hoge temperaturen beïnvloeden de prestaties van alles wat afhankelijk is van rekenkracht of geheugen. Het is ook een belangrijke factor voor de prestaties van beeldsensoren en energieomzetters, lampen en voedingen.
Een van de moeilijkheden bij thermisch ontwerp is dat belangrijke beslissingen vaak onopgemerkt blijven. Luiten: “Als je het goedkoop wilt doen, zijn veel kritieke koelonderdelen niet direct zichtbaar. Ze komen niet voor op je stuklijst. Dat maakt het lastig. Passieve luchtkoeling zonder ventilator is een goedkope koeloplossing die de voorkeur geniet, maar lucht staat niet op je stuklijst. Ook de open ruimtes voor de luchtstroom staan niet op de materiaallijst. Dus als een mechanisch ontwerper een open ruimte als luchtpad opneemt in het ontwerp, wordt deze standaard nergens geregistreerd als koelcomponent. Dat betekent dat er op een later moment in het ontwerpproces wijzigingen kunnen worden aangebracht die het oorspronkelijke koelconcept uitschakelen. Het staat gewoon niet in de documentatie, als je het er niet specifiek in zet.

Ontwerpt u geen tools om hier rekening mee te houden?
Nee, niet echt. Thermisch gedrag is het gecombineerde resultaat van elektronisch en mechanisch ontwerp en het effect van een verandering op de koelprestaties zal zichtbaar worden in CFD (Computational Fluid Dynamics) thermische simulaties die de input van beide combineren. Maar het is niet zichtbaar in stand-alone elektrische en mechanische ontwerptools. Vaak zie je bij productontwikkeling dat een thermische simulatie wordt uitgevoerd op basis van de definitieve mechanische CAD en elektronische lay-out EDA-bestanden, maar in wezen heb je dan het hardwareprototype vervangen door een CFD-simulatie, nadat de gedetailleerde mechanische en elektronische implementatie is voltooid. Als de thermische simulatie een probleem met de temperatuur laat zien, moet een deel van het mechanische of elektronische ontwerpproces opnieuw worden gedaan. Dat is natuurlijk een verspilling die je wilt voorkomen.

Hoe biedt uw training hier een handvat voor?
We leren niet alleen de fysica, maar ook een manier van werken. Al in de architectuurfase moet rekening worden gehouden met thermisch ontwerp en thermische risico’s moeten proactief worden aangepakt. Als je denkt dat het IC een koellichaam nodig heeft, stel dit dan aan de orde en vraag de lay-out om bevestigingsgaten voor het koellichaam aan te brengen. Wacht niet tot de volledige lay-out klaar is en je een test kunt doen. Als de lay-out net klaar is met een ingewikkeld bord met meerdere lagen en een deel ervan moet opnieuw worden gemaakt om de montagegaten voor het koellichaam aan te brengen, zullen mensen niet blij zijn. Dus als je denkt dat er een risico is, vraag dan om de gaten. Misschien zijn ze toch niet nodig, maar ongebruikte gaten in de printplaat zijn niet erg. Andersom brengt een veel groter projectrisico met zich mee: als je het koellichaam wel nodig hebt, maar de gaten zijn niet opgenomen, dan moet de lay-out opnieuw worden gedaan, en dat kan vertraging in de ontwikkelingstijd veroorzaken’. Met een goed thermisch ontwerp is veel mogelijk, maar je moet ervoor zorgen dat het thermische concept vanaf het begin van de ontwikkeling goed is om herontwerpen te voorkomen.’

Hoge temperaturen hebben een negatieve invloed op de levensduur en betrouwbaarheid van componenten. Daarom integreren sommige chipfabrikanten software voor temperatuurregeling in hun IC’s. Intel begon met het inbouwen van een thermische sensor in zijn P6-processors die ze eenvoudig uitschakelde als ze te warm werden. Intels Pentium 4, Xeon en Pentium M processors hadden een extra over-temperatuurbeveiliging die de kloksnelheid van het IC vertraagde als het te warm werd.

Maar temperatuurbeveiligingen hebben niet automatisch een positieve invloed op het thermische gedrag, geeft Luiten aan. Veel mensen denken dat het gebruik van een IC met temperatuurbeveiliging het thermische probleem oplost, maar dat is niet het geval. De beveiliging koelt het IC niet, maar verlaagt het energieverbruik door de prestaties te verlagen. Als het thermisch ontwerp van het product op systeemniveau zwak is, zal het component eerder en vaker heet worden en komen de eindprestaties op systeemniveau in gevaar.’

Luiten ondervond dit aan den lijve tijdens een recente consultancy-klus aan een beeldverwerkend apparaat. Zodra de videoprocessor te heet werd, ging het scherm op zwart. Het bleek een bedoelde eigenschap te zijn, geen bug. De videoprocessor had ingebouwd geheugen dat gevoelig was voor hoge temperaturen, dus de leverancier van de componenten had een temperatuurbeveiliging toegevoegd. Zodra de interne temperatuursensor een te hoge temperatuur waarnam, trad de thermische beveiliging in werking. Normaal gesproken zou dit geen probleem zijn geweest, maar in dit geval was het product ontwikkeld voor gebruik bij hogere temperaturen, dus het zwarte scherm was een onaangename verrassing.

Vanwege de temperatuurbescherming van deze componenten werd het thermische ontwerp van het product kritischer. Als de temperatuur van het IC te hoog werd, schakelde het uit. De bescherming leek dus slim om te doen op componentniveau, maar tegelijkertijd maakte het het thermisch ontwerp op systeemniveau kritischer. Uiteindelijk was een gedeeltelijk herontwerp nodig om ervoor te zorgen dat het product werkte zoals bedoeld.

Wat is het belangrijkste onderwerp in de training?
Thermische problemen oplossen en betere koeling ontwerpen. Warmte is een belangrijke prestatiebeperker in veel elektronische systemen, van computers tot verlichting. Op het moment dat je je product beter kunt koelen voor dezelfde prijs, vertaalt zich dat in betere prestaties voor dezelfde prijs en dat is een commercieel voordeel.

Waar werken de deelnemers?
We hebben mensen van alle niveaus in het systeemontwerp, van component tot module tot compleet systeem. Veel voormalige deelnemers werkten aan componenten, kleine elektronische producten en LED-toepassingen, maar we hebben ook mensen gehad die aan grote systemen werkten, zoals radarsystemen of koellichamen in grote voedingen en we hebben mensen gehad van leveranciers van koelcomponenten. Met de toename in auto-elektronica zien we ook meer mensen uit die sector komen.

Waarom melden mensen zich aan?
Een deel komt van mond-tot-mondreclame. Clemens Lasance en ik zijn allebei bekend in de internationale gemeenschap van elektronicakoeling en dat geldt ook voor deze thermische training. De training is in het Engels en trekt een internationaal publiek. We hebben mensen uit de Verenigde Staten gehad die gehoord hadden dat ze naar Eindhoven moesten om een echt goede thermische training te krijgen.’

Wat maakt de training speciaal?
Clemens en ik geven echt toepassingsgericht les in elektronicakoeling. De training omvat alle aspecten en is zeer praktijkgericht: we gaan van systeemarchitectuur op hoog niveau naar details op implementatieniveau, zoals lay-out en locaties en afmetingen van ventilatieopeningen. En dit wordt ondersteund met fysica en best practices.

Je leert niet zwemmen door alleen maar naar andere zwemmers te kijken. Ons doel is om de deelnemers naar huis te sturen met toepasbare vaardigheden, waaronder de praktische vaardigheid om basisberekeningen uit te voeren.

Ik wil dat mensen een gevoel voor dimensionering krijgen, een buikgevoel voor thermische schattingen. Als je dit vermogen hebt, kun je veel betere ontwerpbeslissingen nemen en zul je ook veel meer vertrouwen hebben in het uitvoeren van thermische simulaties omdat je beter weet wat er gebeurt.

Kun je je eigen casestudy meebrengen?
We vragen deelnemers altijd van tevoren of ze zelf een casus hebben om te delen. Als dat van toepassing is, bespreken we dat tijdens de training. Dat is leuk, want het leidt tot levendige discussies. Daarnaast hebben we een aantal standaardcases.’

Tijdens de training: specificaties thermisch leren interpreteren

Lasance en Luiten bespreken de fysica van elektronicakoeling, hoe u kunt profiteren van de best practice op het gebied van thermische werkwijzen en hoe u deze kunt implementeren tijdens de productontwikkelingsfasen. Dit verklaart ook waarom timemanagement en projectmanagement deel uitmaken van de cursus. We bespreken specificaties en de manier om ze ook thermisch te interpreteren. We hebben mensen van systeem-, subsysteem- en componentniveau – dit leidt tot interessante discussies over de interpretatie van specificaties. De laatste leeractiviteit van de cursus is een casestudy. We verdelen de groep in twee teams en besteden twee tot drie uur aan het kraken van een case. Dit is voor veel mensen een eyeopener omdat het de eerste keer is dat ze rekening houden met de factoren en specificaties op alle niveaus en voor het eerst zien hoe mechanische en elektronische overwegingen op elkaar inwerken in het thermische gedrag van component tot systeem.

Na afloop van de training…
‘Je hebt toepasbare vaardigheden over het inschatten van thermische effecten die je kunt gebruiken om in te schatten hoe je een product op de juiste manier kunt koelen. Veel deelnemers geven aan dat dit het unique selling point van onze training is. Zowel mensen die nieuw zijn in het vakgebied als ervaren thermische architecten en ontwerpers geven aan hoeveel ze hebben geleerd tijdens onze cursus en raden het aan hun collega’s aan. Bovendien vergroot de kennis het vertrouwen in je resultaten als je thermische simulaties uitvoert, omdat je beter weet wat je doet.

Welke mensen zijn aanwezig?
Deelnemers hebben meestal een hogere opleiding in een technisch vakgebied zoals elektrotechniek, werktuigbouwkunde, natuurkunde, optica of industrieel ontwerp. We zien vaak productontwikkelaars en architecten met een paar jaar ontwikkelingservaring in de thermische discipline stappen. In Europa hebben we geen hoger beroepsonderwijs of academische opleiding op dit gebied. De Verenigde Staten hebben wel universiteiten die cursussen over koeling van elektronica aanbieden, maar die hebben een meer academische benadering.

Werken jullie de cursus regelmatig bij?
Absoluut. Onlangs hebben we besloten om de training op te splitsen en je kunt kiezen om meer de diepte in te gaan met Clemens Lasance of om meer praktische oefeningen met mij te doen. Die verandering is goed ontvangen. Op dit moment werk ik aan Design for 6-sigma en thermisch ontwerp. In de thermische architectuurfase moet je al controleren hoe mechanica en elektronica samenwerken, de eisen aan het thermische gedrag identificeren en ontwerpen, optimaliseren en verifiëren hoe je dit voor elkaar krijgt. Dit is goed te combineren vanwege de systeemniveaubenadering in DfSS. En je kunt geweldige resultaten behalen in de ontwerp- en optimalisatiefase met de combinatie van computer CFD-simulaties en Design of Experiments.

Foto door: Bart van Overbeeke

Wendy Luiten begon haar carrière halverwege de jaren 80 als thermisch specialist bij het Philips Centrum voor Fabricagetechnieken, destijds net afgesplitst van het bekende Philips Research Laboratorium (Natlab). Eind jaren negentig droeg ze als thermisch architect bij aan het ontwikkelingsteam van de eerste flatscreentelevisies van Philips Consumer Electronics. Deze vroege plasmaschermen hadden ventilatoren aan boord, en het geluid van de ventilatoren werd niet op prijs gesteld, dus de uitdaging was om ze eruit te halen.’ Luiten schreef een paper over het thermische ontwerp van de eerste plasmatelevisie ter wereld zonder ventilatoren. Hiermee won ze de best paper award op de Semi-Therm conferentie.

Het koelen van elektronica in consumenten-tv’s werd aanvankelijk gezien als een tijdelijk verschijnsel. Managers gingen ervan uit dat bestaande warmteproblemen niet voor altijd zouden blijven bestaan. In werkelijkheid stelden productmanagers, zodra een generatie tv’s de warmteproblemen ontgroeid was, nieuwe eisen aan de ontwikkelingsteams, van plasma- naar LCD-schermen, de opkomst van HD-tv, LED-tv, 3D-tv en smart-tv.

Elke nieuwe generatie had zijn warmteproblemen’, zegt Luiten. Uiteindelijk werkte ze zestien jaar aan een tijdelijk probleem. Ze lacht erom. ‘Ik heb zestien jaar achter elkaar een tijdelijke, niet-structurele activiteit gedaan.’

Sinds 2000 geeft Luiten cursussen Koeling van elektronica. Hiervoor is ze de hele wereld over gereisd, onder andere naar China, Singapore, Taiwan, Korea, de Verenigde Staten en verschillende landen in Europa. Luiten heeft ook lesgegeven in Saoedi-Arabië, op een zomerschool in Turkije en vorig jaar presenteerde ze de pre-conference short course Fundamentals of thermal system design op de European Therminic conference.

Samen met Clemens Lasance geeft Luiten al vijftien jaar de workshop Thermisch ontwerp en koeling van elektronica. Deze specifieke training is opgesplitst in twee modules en wordt online en in Eindhoven gegeven, maar het tweetal presenteerde ook een pre-conference short course op de Semi-Therm conferentie in de Verenigde Staten. De combinatie van Luiten’s jarenlange ervaring in elektronische productontwikkeling en Lasance’s brede en diepe kennis van hun vakgebied werkt bijzonder goed. Hierdoor onderscheidt hun training zich duidelijk van andere beschikbare cursussen over de hele wereld.

Luiten is gepassioneerd door haar vak, omdat ze graag puzzels oplost. Het ontwerpen van de juiste koelarchitectuur voor een serie tv’s van een bepaalde generatie lijkt op puzzelen op hoog niveau. Samen met de elektrische en mechanische architect moet je zoveel mogelijk modellen afdekken met zo weinig mogelijk verschillende componenten. Je hebt een flexibele en schaalbare koelstrategie nodig om de productdiversiteit tegen aanvaardbare kosten te dekken.

Tegenwoordig is Luiten directeur van haar eigen bedrijf: Wendy Luiten consultancy. ‘Niet helemaal een originele naam, maar wel heel praktisch.’

Het juiste thermische ontwerp voor het internet der dingen

Thermische aspecten zijn slechts een deel van het totale probleem, maar Luiten verwacht dat het belang zal blijven toenemen. Elektronicakoeling is belangrijk in de energietransitie. Voor het omzetten van zonne- en windenergie naar het elektriciteitsnet is vermogenselektronica nodig en die heeft thermische beperkingen. Daarnaast staan de materialen die licht omzetten in elektriciteit en andersom ook bekend als temperatuurgevoelig. ‘De overgang naar elektrische en zelfrijdende auto’s is ook een hot item. Momenteel maakt elektronica 30 procent uit van de totale kosten voor een auto, en dat stijgt.

Luiten: “Automobielelektronica kan kritisch zijn voor de veiligheid, uitval door thermische of andere oorzaken is onaanvaardbaar.

Ondertussen is koeling in datacommunicatie een welbekend kostenprobleem: datacenterkoeling kan evenveel kosten als gegevensverwerking, en in telecom zal 5G naar verwachting ook een thermische uitdaging zijn. Ook voor het internet der dingen is het belangrijk om het thermische ontwerp goed te krijgen. In de toekomst zullen er overal sensoren zijn.

Partnerschap High Tech Instituut

De training Koeling van Elektronica is onderdeel van het T2Prof portfolio. T2Prof heeft de technische trainingen op het gebied van elektronica en optica voortgezet die oorspronkelijk zijn ontwikkeld door het Philips Centrum voor Technische Opleidingen. T2Prof brengt haar trainingen op de markt in exclusieve samenwerking met haar partner High Tech Institute. High Tech Institute richt zich op de marketing, verkoop en organisatie van deze cursussen.

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