Echte architecten verstaan de kunst van het weglaten en weten waar ze dieper moeten graven

Gepubliceerd op: 28 oktober 2020

Auteur:

René Raaijmakers

Technisch schrijver, auteur, algemeen directeur

Lees meer over René Raaijmakers

Expert:

Gerrit Muller

Lees meer over Gerrit Muller

Deel

---

Er is steeds meer vraag naar systeemarchitecten in de hightechindustrie. Ze zorgen voor focus, overzicht en resultaten in complexe ontwikkelingsprojecten. Dit betekent waarde voor klanten en euro’s voor hun eigen bedrijf. We vragen Gerrit Muller, oprichter van de Sysarch-trainingen bij High Tech Institute, naar de geheimen van goede systeemarchitecten.

Het beeld dat de meeste mensen hebben van systeemarchitecten lijkt op dat van architecten van gebouwen en constructies. Ze verwachten van deze professionals dat ze complexe machines of producten opdelen in onderdelen, deze eigenschappen geven en de interfaces tussen deze onderdelen definiëren. Het komt allemaal neer op schetsen en tekenen. In de praktijk zijn deze taken ook het meest zichtbaar. In gebouwen, maar ook in de technische industrie, waar het schetsen tot uiting komt in blokschema’s, CAD-tekeningen of piping- en instrumentatieschema’s. Alle onderdelen worden zichtbaar gemaakt en je kunt de onderdelen tekenen. Alle onderdelen worden zichtbaar gemaakt en je kunt zien hoe dingen op elkaar aansluiten.

Een architect moet inderdaad een systeem of product transparant maken. Maar dat is slechts de basis en niet waar het werk echt om draait. “Als je het in stukjes knipt, naar die stukjes kijkt en naar de verbindingen ertussen, heb je alleen een statisch beeld,” zegt Gerrit Muller, professor aan de Universiteit van Zuidoost-Noorwegen in Kongsberg en oprichter van de Sysarch-trainingen aan het High Tech Institute.

Natuurlijk zijn tekeningen nuttig. “De interfaces stellen ons in staat om de componenten los te koppelen. Ze zijn belangrijk en interfaces moeten goed gedefinieerd zijn, maar daarmee heb je nog steeds een verzameling onderdelen, een doos met onderdelen.”

De problemen, legt Muller uit, ontstaan wanneer die onderdelen met elkaar gaan interageren. “Dat is waar de waarde van het systeem zit. Want samen zorgen ze voor de beoogde functie en samen doen ze het goed genoeg, nauwkeurig genoeg, snel genoeg, betrouwbaar genoeg, veilig genoeg – een heleboel van dat soort benoembare kwaliteiten.”

Gedrag en eigenschappen komen dus voort uit de onderdelen die met elkaar interacteren. “Als systeemarchitect of systeemingenieur ontwerp je om het gewenste gedrag en de gewenste eigenschappen te krijgen en voorkom je ongewenst gedrag en vervelende eigenschappen.”

Verre van triviaal

Maar in de praktijk is deze interactie zo complex dat we niet alles kunnen voorzien en begrijpen. “Het gewenste gedrag krijgen is verre van triviaal. Een systeem ontwerpen zonder ongewenste eigenschappen is ook verre van eenvoudig. In de integratiefase, wanneer onderdelen worden gemaakt, duiken meestal onvoorziene dingen op – je krijgt niet de gewenste prestaties. Meestal lopen de dingen anders dan je bedoeld had.”

Hoe beter de systeemarchitect, hoe beter hij of zij kan beoordelen of het ontwerp zal werken?

“Ja, maar ik wil nog een stap verder gaan. Ze moeten niet alleen inschattingen maken, maar ook kunnen visualiseren en communiceren. Dat kan met schetsen en modellen. Het doel is om te communiceren met veel belanghebbenden, zoals ontwerpers, productmanagers, klanten, de baas en andere architecten. Goede architecten maken het systeem expliciet en daarmee bespreekbaar en redelijk. Zo zorgen ze ervoor dat iedereen erover kan nadenken en zijn ideeën kan inbrengen. Bijvoorbeeld door vragen te stellen als: stel dat we dit of dat doen, wat gebeurt er dan? Dit leidt tot betere beslissingen in het ontwerp of de specificatie. Het optimaal maken van deze communicatie in teams en bedrijven is de kernfunctie van de architect.”

Als voorbeeld herinnert Muller zich een beschrijving die Guido de Boer maakte toen hij nog bij ASML werkte. De Boer schreef op papier het pad op dat een silicium wafer aflegt door een lithografische stepper: via de wafer handler en wafer stage, inclusief alle handelingen zoals verplaatsen, meten en belichten. Hij noemde het verhaal “Life of the wafer”.

“Life of the wafer’ was een set tekeningen die lieten zien wat er gebeurde. Het hielp te begrijpen wat er met een wafer gebeurt, tijdens het uitlijnen, het meten van het profiel en dat soort dingen. Het nadeel was dat iedereen het gebruikte om hun problemen te bespreken, juist omdat het zo’n handig hulpmiddel was.”

Dit bleek niet effectief te zijn. “Om bijvoorbeeld een zogenaamd luchtbeeld te bespreken, is het handig om te weten wat er gebeurt in het lichtpad van een stepper: van de lichtbron via de belichter, het masker en de lens naar de fotolak. Zulke beschrijvingen van dynamische paden naast elkaar geven veel inzicht in hoe een systeem werkt. Ze bieden begrip en de mogelijkheid om te discussiëren en na te denken over het geheel. Om het dynamische gedrag te begrijpen heb je vaak een heleboel aanvullende tekeningen of modellen nodig. Op deze manier maak je het hele systeem bespreekbaar.”

Alles om meer grip te krijgen op het dynamische gedrag?

“Ja, want er is oneindig dynamisch gedrag van een systeem en zijn omgeving. In die oneindige berg interacties wil je de context visualiseren. Dit betekent dat je de gebeurtenissen zichtbaar moet maken die de grootste impact hebben. Het betekent dat de systeemarchitect moet weten wat hij kan delegeren aan anderen en wat hij kan negeren omdat het te weinig impact zal hebben. Dat is waar echte architecten om de hoek komen kijken, de professionals die weten waar ze dieper moeten graven en die de kunst van het weglaten begrijpen.”

Hoe werkt dat proces van weglaten in de praktijk?

Muller legt uit dat dit een hele kunst is omdat systeemarchitecten in een omgeving met veel ruis werken. “Er is altijd wel een teamlid dat om meer detail vraagt, terwijl iemand anders roept dat zijn deel niet zichtbaar is. Maar zodra je te veel ziet, gaan details overheersen en verdwijnen de functie en de toepassing naar de achtergrond. Je ziet niet meer hoe het werkt en wat het effect is.”

Het verbergen van de details maakt deel uit van het doorgronden van de complexiteit. Systeemarchitecten zijn zich bewust van de softwarestacks, printplaten en gekozen legeringen, ze kunnen ze ook bespreken met hun software engineers, elektriciens en monteurs, maar ze moeten niet overdrijven. Ze worden gedwongen om zich te concentreren op de meer abstracte niveaus.

Het eerste niveau is voor iedereen heel herkenbaar, dat van de modules, units of subsystemen. “Hoe je het ook wilt noemen,” zegt Muller. “Het zijn de dingen die geproduceerd worden, die je kunt aanraken. Deze passen goed in de mindset van technici. Bij lithografie zijn dat bijvoorbeeld eenheden als een stage, een wafer handler of een lens.”

Daarbovenop komt een abstractielaag, die meestal over functionaliteit gaat. “De wafer plaatsen of een wafervlak verplaatsen.”

Op het niveau daarboven worden de kwaliteiten besproken. “Goede overlay, goede scherptediepte, snelheid – dat soort dingen.”

Dan komt de laag waar de kwaliteiten samenkomen in eigenschappen van de toepassing. “Dat zijn de dingen waar je klanten op zitten te wachten, zoals opbrengst,” wijst Muller. “Je moet dus begrijpen welke rol die scherptediepte heeft en welke scherptediepte precies essentieel is en welke afwijkingen de patronen op een bewerkte wafer kunnen hebben. Op dat niveau plaats je alles meer in context.”

Volgens Muller moeten systeemarchitecten kunnen schakelen tussen meerdere gezichtspunten op al die niveaus. “Gaat het bij je product om snelheid of nauwkeurigheid? Als het accuraat en snel moet zijn, hoe accuraat en snel dan precies? Ik kan iets snel of supernauwkeurig maken, maar meestal wil je zowel snelheid als nauwkeurigheid. Dan moet je de sweet spot vinden – daar draait het allemaal om.”

Hoe herken je de potentiële systeemarchitect?

“Het spijt me dat ik het moet zeggen, maar ik heb daar geen recept voor. Ik ken goede systeemarchitecten. Het zijn vaak eigenaardige figuren, elk met hun eigen kwaliteiten. Ze zijn vaak vanuit verschillende invalshoeken het vak ingegaan. In de eerste plaats zijn ze van nature generalisten. Ze moeten het grote geheel niet uit de weg gaan, nooit bang zijn voor dingen die ze niet weten of die buiten hun gezichtsveld liggen. Ze moeten nieuwe dingen niet uit de weg gaan. Sterker nog, ze moeten er juist energie van krijgen.”

“Een architect is iemand met wie iedereen kan praten. Stel je een groot gebouw voor met een kamer waar collega’s altijd langskomen. Dat is waarschijnlijk waar de systeemarchitect zijn bureau heeft, ook al heeft hij misschien niet officieel die functietitel. De interactie met hem is een natuurlijk verschijnsel in het team omdat anderen ervaren dat deze persoon hen helpt.”

Als een bedrijf nog geen systeemarchitect heeft, is dit dan de persoon om naar op zoek te gaan?

“Precies. Als je daar het profiel van de systeemarchitect naast legt, zoals we dat definiëren in de Sysarch-cursus, komt het meestal mooi overeen. Nog één ding: systeemarchitecten zijn altijd aan het multitasken.”

Wat bedoel je daar precies mee?

“In staat zijn om voortdurend van gezichtspunt te veranderen, zoals wij dat noemen. Een probleem vanuit verschillende invalshoeken bekijken. Dat kun je leren of misschien word je gedwongen om het te leren. Dit multitasken is essentieel maar kan erg vermoeiend zijn. Sommige mensen zijn heel goed in systeemdenken, maar zijn helemaal de weg kwijt als ze moeten multitasken.”

Wat zijn de grootste uitdagingen voor mensen die nieuw zijn in deze functie?

“Mensen concentreren zich vaak te veel op het systeem en de technologie. Je moet ze helpen om uit het systeem te stappen en zich te verdiepen in de wereld van klanten, de productlevenscyclus en het bedrijf. Ze moeten meer naar buiten treden en daar hebben ze een duwtje in de rug bij nodig. Communicatie- of soft skills zijn ook nuttig.”

“Stel je een groot gebouw voor met een kamer waar collega’s altijd binnenlopen. Dat is waarschijnlijk het kantoor van de systeemarchitect, ook al draagt hij die functietitel misschien niet officieel.”

De complexiteit van systemen neemt toe. Neemt hierdoor de behoefte aan systeemarchitecten toe?

“Je zou hopen dat de problemen van twintig jaar geleden zo bekend zijn dat we ze nu op een meer gestructureerde manier kunnen oplossen. Dat zou de architecten van nu in staat stellen om zich te richten op de complexere problemen. Er is bijna geen systeem meer dat niet verbonden is met andere systemen. Er zijn bijna geen functies en mogelijkheden meer die niet afhankelijk zijn van meerdere systemen. Ik moet het systeem waaraan ik werk begrijpen, maar ook andere systemen, inclusief de interactie en de mensen eromheen. Die complexiteit, die groei, dat is een feit.”

Je bent professor in Noorwegen en werkt één dag per week bij ESI in Eindhoven. Wat is de aard van de problemen waar bedrijven u om vragen?

“Alle vragen die ook in de Sysarch-opleiding. Wat is de rol van de architect in mijn organisatie? Hoe houd ik rekening met de langetermijnstrategie? Hoe kan ik architecten helpen om hun werk zo goed mogelijk te doen?”

“Sommige bedrijven zeggen meteen: Ik wil aan model-based system engineering doen, MBSE. Dan ben ik altijd nieuwsgierig naar hun echte vraag. Hebben ze een administratieve noodzaak? Moeten ze voldoen aan de regels van de Amerikaanse FDA? Of moeten ze beter onderzoeken of communiceren? Je kunt om veel verschillende redenen modelleren.”

“Veel bedrijven worstelen met dezelfde vraag: ze willen een platform creëren omdat ze producten 1, 2 en 3 hebben met veel synergie ertussen, maar allemaal verschillend. Of ze hebben constant projecten om verschillende productvarianten te maken. Platformen, standaardisatie – daar krijg ik vaak vragen over. Voor een architect is dit een evenwichtsoefening omdat standaardisatie dingen star kan maken, waardoor de waarde voor klanten afneemt.”

Kan de kennis op het gebied van systeemarchitectuur in hanteerbare brokken worden verpakt?

“Dit roept de vraag op: wat is het kunnen en wat is de kunst? Wat kunnen we mensen bieden aan methoden en middelen, en wat kun je als docent niet overdragen? Bekwame systeemarchitecten hebben een hele ontwikkeling doorgemaakt. Dat is een opeenstapeling van tijd en ervaring. Maar als je iets al heel lang doet, betekent dat nog niet dat je de vaardigheid hebt ontwikkeld. Er is doorgewinterde ervaring nodig. Het gaat erom situaties te herkennen en erover na te denken. Weten waarom sommige dingen niet werken omdat je het hebt meegemaakt en de volgende keer weet je hoe je het de eerste keer goed moet doen. Zo’n cyclus van reflectie is eigenlijk essentieel voor een systeemarchitect om te leren en een bruikbaar ervaringsniveau te bereiken.”

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