Experimentele validatie vereist vakmanschap

Zijn twee passies lopen als twee rode draden door zijn carrière. Bij Philips, aan de Technische Universiteit Eindhoven en bij de NTS werd Pieter Nuij een van de leidende figuren op het gebied van experimentele technieken en validatie in de mechatronica. Op al deze plaatsen profileerde hij zich ook als docent. Inmiddels heeft hij zijn eigen adviesbureau Madycon en is hij een van de cursusleiders bij de opleiding ‘Experimentele technieken in de mechatronica‘ van het High Tech Institute.

“Het was een fantastische periode.” Met veel plezier en nostalgie kijkt Pieter Nuij terug op zijn tijd bij het gerenommeerde Philips CFT. “We liepen voorop in de mechatronica en ontwikkelden dingen die gewoon nog niet bestonden. We werkten in een groep die barstte van de energie en onder de bezielende leiding stond van onder andere Jan van Eijk, Adrian Rankers, Herman Soemers en Maarten Steinbuch.”

Daar, in het Philips-kantoor op Strijp-S in Eindhoven, kan Nuij zich verder verdiepen in zijn passie waarvoor hij de basis legde tijdens zijn afstuderen aan de TU Eindhoven en tijdens een eerdere Philips-opdracht in de Optical Disc Mastering groep: experimentele technieken. “Het is vaak heel interessant om te tracken, tracen en troubleshooten”, zegt Nuij. “De combinatie van metingen doen en analyseren waarom het systeem niet doet wat verwacht wordt. Je moet breed kijken en onbevangen alle mogelijkheden identificeren en testen.” Daarnaast haalt Nuij veel energie uit het overdragen van zijn kennis. Bij CFT stond hij aan de wieg van de cursus ‘Experimentele technieken en mechatronica’, verzorgd door Philips’ opleidingstak CTT.

Deze combinatie bracht Steinbuch ertoe Nuij te vragen mee te gaan naar de Technische Universiteit Eindhoven toen hij in 1999 werd benoemd tot fulltime hoogleraar. “Steinbuch was op zoek naar iemand die de experimentele technieken in het lab weer op peil kon brengen en hij vond dat ik de man moest zijn om dat te doen,” zegt Nuij, die wordt aangenomen als assistent-professor op voorwaarde dat hij “binnen afzienbare tijd” zou promoveren. Uiteindelijk slaagt Nuij daar in 2007 inderdaad in, “met twee kinderen op mijn knie, een fulltime baan, een begripvolle vrouw en Maarten als inspirator”.

Pieter Nuij: “De validatie van het ontwerp, inclusief fysieke metingen, wordt heel vaak opgeofferd.”

Klusjes

Nuij blijft tot 2013 aan de TU Eindhoven. “Ik kon mijn interesse in trillingen en trillingsanalyse volledig kwijt en kon me helemaal verliezen in de onderwijskant – eerstejaars colleges signaalanalyse met tweehonderd mensen in de zaal, geweldig.”

Uiteindelijk vertrekt Nuij omdat hij het niet eens is met de manier waarop naar onderwijs wordt gekeken. “Om maar meteen met de deur in huis te vallen: ik zie universiteiten als leverancier van twee producten: hoogwaardige kennis en verdomd goede ingenieurs”, legt hij uit. “Maar wat je zag is dat de kwaliteit van onderzoeksgroepen veel meer wordt afgemeten aan het aantal publicaties dan aan het niveau van de afgestudeerden. Bovendien kregen studenten steeds minder tijd om zich de stof eigen te maken. In die tijd ben ik ook vijf jaar studieadviseur geweest en heb ik van dichtbij gezien dat studenten gewoon tijd nodig hebben om de stof te verwerken. Je kunt het niet zomaar forceren.”

“Daarnaast is er geen duaal loopbaansysteem aan universiteiten,” vervolgt Nuij. “De enige manier om promotie te maken is via de wetenschappelijke route, van assistent-professor naar associate professor. Het vreemde is dat de term ‘hoogleraar’ impliceert dat er les wordt gegeven, maar je zag dat steeds meer onderwijsactiviteiten als corvee werden beschouwd omdat ze het verwerven van projecten in de weg stonden.”

Terughoudendheid

Het begint hem zo te frustreren dat Nuij weer overstapt naar de industrie, naar de NTS in Eindhoven. Ook daar is training een belangrijk onderdeel van zijn functieomschrijving. En die training is nodig, zegt Nuij. “In de industrie staan ontwikkelingen altijd onder tijdsdruk. Dat betekent dat de fabrieksacceptatietest op het allerlaatste moment kort wordt gedaan, wordt ingekort of zelfs helemaal wordt overgeslagen. De validatie van het ontwerp, inclusief fysieke metingen, wordt heel vaak opgeofferd.”

Nuij merkt ook dat zelfs bij een redelijk grote partij als de NTS experimentele technieken in de mechatronica een specialisme is dat niet veertig uur per week wordt gevraagd. “Engineers die er in deeltijd mee aan de slag gaan, worden uiteindelijk een andere kant op gezogen omdat er elders meer werk te doen is. En daarmee verdwijnt de focus volledig. Het inhuren van een externe consultant is een goed alternatief, hoewel bedrijven het gevoel hebben dat het duurder is. Maar dat is niet het geval. Hoe eerder je een specialist inschakelt, hoe beter. Gelukkig zijn er ook genoeg bedrijven die serieus werk maken van validatie.”

“De andere kant van het verhaal is dat er steeds meer nadruk komt te liggen op simulatie in het ontwerpproces,” vervolgt Nuij. “Daarmee hopen ontwikkelaars hun ontwerp in één keer goed te maken. Mijn ervaring is dat heel goede simulatiespecialisten soms een hekel hebben aan validatietesten. Het kan confronterend zijn als uit zo’n test blijkt dat er iets mis is met je werk. Ik heb regelmatig het gevoel dat dat de terughoudendheid om te testen verklaart. Dat is jammer, want het vermindert de mogelijkheid om te leren over de kwaliteit van je modellen. Die feedbackloop ontbreekt vaak.”

Simulatietools en digitale tweelingpakketten worden elk jaar beter. Denkt Nuij dat ze ooit voldoende zullen zijn om de kwaliteit van het ontwerp te garanderen? “De gebruiksvriendelijkheid neemt inderdaad toe. Maar daarmee loop je wel het risico in slaap gesust te worden. Ik word nerveus als mensen zeggen: “Die software is zo krachtig, die maakt geen fouten meer.” Dan mis je echt het echte plaatje. Je moet absoluut kritisch blijven op het resultaat, er niet blindelings op vertrouwen. Als je die software gebruikt, moet je ook deelresultaten kunnen testen in een experimentele setting. Het is heel goed mogelijk dat de software zo gebruiksvriendelijk wordt dat die testen heel eenvoudig uit te voeren zijn. Maar je moet blijven testen. Ik geloof niet dat de software ooit zo goed zal worden dat een specialist overbodig wordt.”

Scherp geprijsd

Waarom is het zo moeilijk om een mechatronisch systeem te meten? “Dat heeft een aantal facetten. Ten eerste vereist het de juiste hardware,” antwoordt Nuij. “Er moeten dure apparaten worden aangeschaft. Je kunt ook voor goedkopere apparaten gaan, maar die geven twijfelachtige resultaten en dat wordt uiteindelijk veel duurder. Je moet de hardware begrijpen en weten wat je nodig hebt als je ze aanschaft. Dat vereist al heel wat basiskennis. En dan moet je die apparatuur ook nog op de juiste manier gebruiken. Er zijn veel knoppen waarmee je heel gemakkelijk grote fouten kunt maken. De resultaten komen uit in 16-bit diepe kleuren, maar dat zegt nog niet dat het goed is.”

“Hetzelfde geldt voor de benodigde software,” vervolgt Nuij. “De suites voor trillingsanalyse zijn scherp geprijsd; je praat al gauw over duizenden euro’s. Veel meer dan bijvoorbeeld een Matlab-licentie die ook veel breder inzetbaar is. Het blijkt dus lastig om goedkeuring te krijgen van je baas. Hier in de regio is Mescope van het Amerikaanse Vibrant Technlogies de meest gebruikte trillingsanalysesoftware. Maar er zijn er meer, zoals oplossingen van Siemens en het Deense Brüel & Kjaer.”

“Ten derde komt er een flinke dosis vakmanschap bij kijken. Het is een exotische competentie, maar een onmisbare. Je moet het handwerk kunnen doen. Je hebt een zekere experimentele vaardigheid nodig om de constructie op de juiste manier te prikkelen, bijvoorbeeld met een hamer met ingebouwde krachtsensor. Je zult er ook rekening mee moeten houden dat ergens een connector niet goed werkt of dat de versnellingsmeter misschien niet goed vastzit. Als je niet weet waar je moet kijken, kun je dat soort dingen gemakkelijk over het hoofd zien.”

Juist die praktische kant is de reden dat de opleiding ‘Experimentele technieken in de mechatronica‘ van High Tech Institute, een voortzetting van de oude CTT-opleiding, tijdelijk is opgeschort. “Dat kan niet online”, zegt Nuij, die een van de docenten is. “Na corona gaan we weer verder.”

Pre-corona bestond de cursus uit veel hands-on uren. “We werken bewust met verouderde apparatuur. En de software draait nog op XP,” lacht Nuij. “Met die meetsystemen mogen studenten nog steeds fouten maken. Als ze dan merken dat het resultaat anders is dan ze dachten, begint het denkproces. Je hoort overal de centen vallen en als docent heb je je doel bereikt.”

Dit artikel is geschreven door Alexander Pil, technisch redacteur van High-Tech Systemen.