Simulator Combos dwingt ingenieurs hun lijst met snufjes in te perken
Bij het ontwerpen van een auto of een ruimteschip zijn duizenden mensen betrokken. Hoe zorg je dat al die eigenwijze bollebozen vanaf dag één helder met elkaar communiceren over het apparaat waaraan zij werken? Systeem-ingenieur Steven Haveman bedacht hiervoor de Combos-simulator. Zijn geheim: vat de kern van het systeem samen op een A3-printje.
Tekst: Marc Laan
Bijna geruisloos schuift een kleine elektrische hefvorktruck met pallets zijn lading over de gladde betonvloer in de testhal van Oceaneering AVG Systems. Het Utrechtse bedrijf maakt allerhande intelligente en automatisch geleide transportvoertuigen, zoals pallet-movers. Die automatiseren het vervoer van onderdelen in autofabrieken en elektronicabedrijven.
Vanuit zijn bureau op de eerste verdieping kan Steven Haveman (1986), onderzoeker binnen Commit-project Allegio, de voertuigen gadeslaan. Hij is systeem-ingenieur en het is zijn vak om tijdens het ontwerpen van grote complexe systemen, zoals pallet-movers, auto's en ruimteschepen, alle betrokken technologen bij de les te houden, en ze op één lijn te brengen.
Haveman stopt alle belangrijke kenmerken van de voertuigen in een computersimulatie. Die toont onverbiddelijk wat de technische of financiële gevolgen zijn van de eindeloze lijst met snufjes die de ontwerpers zo graag aan het voertuig willen toevoegen.
Trots schuift Haveman een A3-formaat print over tafel. Daarop staat het complete ontwerp van een elektrische auto samengevat. “Het Heilige A3-tje,” noemt hij het schema liefkozend. “Dit vel papier geeft de kern weer van het hele energiebeheer van de auto. Ik gebruik dit overzicht om met alle betrokken partijen te communiceren over de wensen die zij willen toevoegen aan het systeem. Een A3-schema beperkt de ruimte voor details. Dit dwingt iedereen tot het maken van keuzes.”
Vier jaar werkte Haveman aan zijn simulatiesysteem, waarop hij in december 2015 promoveerde aan de Universiteit Twente. “Bij het bedenken van een nieuw voertuig of een apparaat werken tegenwoordig honderden, soms duizenden mensen samen. Probleem is, dat soms wel twintig verschillende vakgebieden mee doen, die allemaal anders naar zo'n systeem kijken.”
“Neem een pallet-mover. Een elektronicus ziet allemaal schakelingen. Een marketing-manager ziet de kostprijs. En een eindgebruiker ziet vooral hoe de pallets bewegen. Het is mijn taak al die invalshoeken op elkaar aan te sluiten. Die hele landkaart van eigenschappen bestaat uit duizenden puzzelstukjes, die je vanaf dag één in beeld moet hebben. Neem het recyclen van versleten onderdelen. Daarmee moet je al vanaf het prille begin rekening houden. Op dit A3-vel geef ik de kern weer van de hele architectuur van zo'n systeem.”
Een voorbeeld. “Bij een elektrische auto staat de accu centraal. Die bepaalt de actieradius. Accu-specialisten opperen dan: zet de motor uit tijdens het stilstaan voor een stoplicht, dat spaart stroom. Maar dan moet er een systeem ingebouwd worden dat dit regelt. Dat vereist onderdelen. Die wegen extra kilo's, wat de wagen zwaarder maakt en de accu meer belast. Al die wensen, en de gevolgen er van, vat ik samen op een A3-vel.”
“Autofabrikant Toyota gebruikt zo'n systeem al langer. Mijn nieuwe bijdrage aan dit geheel is, dat ik alle gegevens van het A3-vel gekoppeld heb aan Combos, een computersimulatie op een tablet-pc. Die toont live hoe het systeem presteert als je er verschillende scenario's op loslaat.”
Combos staat voor Communiceer Beter Over Systeemgedrag. De simulatiemethode helpt ontwerpers van uiteenlopende disciplines met elkaar te praten over de vereisten van het systeem. Haveman: “Wat gebeurt er precies als ik in een elektrische auto op de eco-knop druk? Wat doet dat met de accu? Je ziet in mijn simulatie dan in één oogopslag dat de accuduur terugloopt.”
“Mijn Combos-methode dwingt alle betrokken partijen er toe vanaf het vroegste ontwerpstadium met elkaar te communiceren over het uiteindelijke gedrag van een systeem. Ik zet specialisten van verschillende disciplines bij elkaar en laat ze met het A3-tje op tafel overleggen over de systeemarchitectuur. Zo ontdekken zij tijdig welke fysieke onderdelen veranderd moeten worden.”
Philips gebruikte Combos al eens bij het ontwikkelen van nieuwe röntgenapparaten. “De simulator bespaarde de ontwerpers veel ontwikkelkosten.”
Combos levert nog een voordeel op: “Er zit veel ongedocumenteerde kennis verborgen in de hoofden van ontwerpers. Die wordt nu gevangen en zichtbaar gemaakt. Dat scheelt bedrijven kosten, bijvoorbeeld als een nieuwe medewerker zich in een project moet inwerken.”
Verder lezen:
Proefschrift Steven Haveman over simulatiesysteem Combos
COMMIT/project Allegio Composable Embedded Systems for Healthcare