Software ontwerpen in een uitdagende multidisciplinaire omgeving

Jeroen van der Wulp is vanaf 2010 werkzaam als softwaredesigner bij technologiebedrijf Sioux. Op dit moment is hij gestationeerd bij Mutracx in Nuenen, een spin-out van Canon/Océ en sinds vorig jaar onderdeel van Sioux. Hier werkt hij aan de Lunaris, de eerste digitale jet-resist-inkjetprinter voor de pcb-industrie.

Het is ontzettend leuk om te werken aan zo’n vernieuwend product als de Lunaris. Hiermee heeft Mutracx een nieuw digitaal inkjetplatform ontwikkeld dat geschikt is voor diverse applicaties binnen de pcb-fabricage en dat afscheid neemt van het traditionele analoge etsproces. Met zestig printheads en 15.360 nozzles print het systeem in totaal twintig tot vijftig miljoen druppels per seconde met uiterste precisie. Dat maakt de Lunaris sneller, goedkoper, betrouwbaarder en vooral veel duurzamer dan de huidige analoge oplossingen.

Het leukste aan het Lunaris-project is dat je zelf echt je stempel kunt drukken op het project. Vrijheid en verantwoordelijkheid gaan hand in hand. Ik kan echt wat bijdragen aan het succes. Dat is erg bijzonder en een belangrijke drijfveer in mijn werk.

Bij Mutracx ben ik begonnen met het uitwerken van een simulator om geautomatiseerde systeemtests mogelijk te maken. In die tijd was er nog weinig hardware beschikbaar om op te testen. Er waren een paar losse testopstellingen, de functionele modellen, om de haalbaarheid van kritieke deelsystemen aan te tonen, maar nog niets dat in de verste verte leek op de complete machine die er vandaag de dag staat.

De simulatieomgeving was nog maar het begin. Langzaam ben ik me gaan bezighouden met de aangrenzende softwaretoepassingen. Grofweg van beneden in de softwarestack tot boven. Van gebruik van drivers voor de aansturing van firmware tot aan de motioncontroller. Deze is nu geheel geïmplementeerd in software en gericht op het acteren op sensorinput door de aansturing van motoren die aangesloten zijn op het Mutracx-driverbord.

Met veel van deze softwareactiviteiten ben ik eigenlijk nog steeds bezig. Nu de eerste printers op locatie bij klanten staan, ligt de nadruk hoofdzakelijk op verkorting van serviceacties. De grote uitdaging op dit moment is deze innovatieve technologie bij meerdere klanten uit te rollen en te integreren in hun productieproces. Denk hierbij aan ondersteuning van de servicemonteur bij foutdiagnose om de oorzaak van problemen sneller te vinden of aan het maken van softwareprocedures om complexe servicehandelingen te begeleiden of volledig te automatiseren.

Zo stond afgelopen jaar in het teken van het kalibreren van transporters om de paneelverplaatsing in de machine binnen enkele tienden van millimeters goed te krijgen. Dit moet gebeuren nadat een transporter gedemonteerd is geweest. Een veelzijdig en uitdagend project waar ik echt met mijn ervaring en ontwikkelde software iets kan toevoegen.

Maandag: multidisciplinaire samenwerking

Mijn maandagochtend begint normaal gesproken met het doornemen van de resultaten van geautomatiseerde tests die in het weekend zijn uitgevoerd. Vaak is dit zo gebeurd, maar deze week zitten er fouten in een aantal testscenario’s. Het eerste uur ben ik dan ook logfiles aan het analyseren en overleg ik met mijn collega’s van het softwareteam om de gevonden problemen op te lossen. We zitten vlak voor de afsplitsing van een nieuwe softwarerelease, het punt waar tien weken softwareontwikkeling van drie personen zichtbaar wordt voor de rest van het bedrijf. We werken hard om alle fouten die we vinden te verhelpen.

In de middag hebben we een interdisciplinaire scrum. Ik maak deel uit van een projectteam waarin de disciplines software, elektronica, mechatronica en mechanica binnen Sioux nauw samenwerken. Het is belangrijk om elke dag even bij te praten, zaken af te stemmen en vooruit te kijken naar de werkzaamheden van de volgende dag. De andere disciplines zijn ook bezig met verbeteringen aan de machine binnen hun domein en dit leidt vaak tot de vraag om softwareondersteuning te verzorgen voor gewijzigde hardware.

Dinsdag: nieuwe softwarerelease

Ook op dinsdag start mijn dag met het kijken naar de testresultaten. Het blijkt dat een collega er al mee bezig is. Ik pak de tijd om even samen met servicemonteur Harm een kop koffie te nemen en de laatste obstakels door te spreken. Tijdens ons gesprek komen we erachter dat er nog wel het een en ander moet gebeuren om de machine op locatie in te regelen. Voor het afstellen van de bull-bar-lasers, die dienen ter bescherming van de printheads, moeten we bijvoorbeeld altijd met de hand aan een viertal spindels draaien. Een complexe handeling want de spindels zijn niet allemaal goed bereikbaar. Kunnen we deze handmatige afstelling niet vervangen door geautomatiseerde processen?

We komen samen tot de conclusie dat het beste zou zijn om de spindels te vervangen door motoren. Met een softwarekalibratieprocedure zou het dan mogelijk moeten zijn om de afstelling te doen, door te meten en via motoren aan te sturen. Doel: de afstelling met name veiliger, maar ook sneller en reproduceerbaarder kunnen uitvoeren. Een bonus is dat we dit door automatisering dan zelfs vanaf afstand via het internet kunnen doen. Nu moeten we alleen nog kijken of dit idee ook technisch realiseerbaar is, zonder hoge kosten. Onze elektrotechnicus, ook Jeroen geheten, wordt aangehaakt om te onderzoeken of dit met motoren is op te lossen.

Woensdag: testdag

Goed nieuws! Het geautomatiseerd afstellen van de lasers kan via eenvoudige stappenmotorprocessen. Nu moeten we alleen nog draagvlak creëren voor onze oplossing, want een grotere softwareaanpassing is dan noodzakelijk. Harm en ik schieten de technisch projectleider Henk-Jan aan bij de koffieautomaat en bespreken met hem ons voorstel. Een nieuwe softwarerelease kost tijd, maar levert ook voordelen op. Henk-Jan gaat het voorstel overdenken en wij gaan over tot de orde van de dag.

Woensdag is bij ons een typische testdag. Het begint zoals altijd met het kijken naar eventuele fouten in de nachtelijke testcyclus. Het resultaat is beter dan de dag ervoor. Een korte analyse, met zijn tweeën, levert een oorzaak voor een crash op. Het betreft iets dat lijkt veroorzaakt in de samenwerking: een merge-fout. Een probleem dat we zeer eenvoudig samen op weten te lossen en niet meer verwachten tegen te komen in de volgende testcyclus.

Aan het eind van de middag hebben we nog een Skype-call met het Amerikaanse bedrijf Whelen, waar de Lunaris al op locatie draait. Ik assisteer de servicemonteurs op afstand met de analyse en het herstel van een software-raid-array op de machine. Als de overgebleven disk stuk gaat, vormt dit een groot risico voor alle data. Eerder heeft service al een externe back-up gemaakt van de actuele gegevens en nu kunnen we kijken of we de schijf die problemen geeft, moeten vervangen of dat we de array kunnen herbouwen. Al snel blijkt dit laatste gelukkig het geval. De hele operatie gaat enkele uren duren, maar de machine is ondertussen wel inzetbaar voor productie.

Donderdag: kalibratie van de marker-units

‘Throwback Thursday’: terug naar waar ik vorige week was gebleven. Een integratieklus voor mechanische aanpassingen in een van de deelsystemen: de marker-unit. Panelen moeten worden opgemeten en uitgelijnd nadat ze de machine binnen zijn getrokken. Daarbij checkt het systeem of ze voldoen aan de printopdracht. Dit is erg belangrijk want een te dik paneel zal leiden tot onderbreking van de hoogtebeveiliging (bull-bar-lasers) voordat het kan worden geprint. De paneeldikte bepaalt namelijk de printhoogte, wat weer belangrijk is voor een kwalitatief goed printresultaat.

De meetmethode voor de diktemeting is verbeterd ten opzichte van de oude situatie. De mechanische constructie voor deze meting hebben we aangepast en er zit een ander type motor in voor de uitlijning van panelen. Bij de diktemeting lezen we een encoder uit op een bewegend onderdeel dat contact maakt met het paneel. Deze meting moet zeer precies worden geijkt om tot de juiste paneeldikte te komen. Kortom: werk aan de winkel op softwaregebied om alles op elkaar af te stemmen. De rest van de dag gaat op aan het testen van de aanpassingen voor de nieuwe marker-unit.

Vrijdag: wiskundige algoritmes voor slimmere software

Vandaag staat een overleg op de agenda met een collega van het Sioux-wiskundehuis (Lime). Samen met twee collega’s van Lime hebben we in het verleden een meetmethodiek ontwikkeld op basis waarvan we een model hebben gemaakt om de beweging van een paneel in de machine zodanig te corrigeren dat de afwijkingen op de print minimaal zijn. Om tot nog betere positionering te komen voor de stap naar 75 micron heeft Henk-Jan een voorstel gedaan voor herplaatsing van een sensor.

Het is snel duidelijk dat om het effect hiervan te overzien er niets anders op zit dan het huidige model aan te passen. We gaan er samen even voor zitten. Het is mijn verantwoordelijkheid dat het paneeltransport vlekkeloos verloopt. Hierbij ben ik veel bezig met directe motioncontroltoepassingen zoals de kalibratieprocedures en afstellingen die nodig zijn om het paneel zodanig door de machine te bewegen dat er ook goed kan worden geprint. De slimme software van de Lunaris is de spil in geavanceerde processen als de kalibratie, optimale samenwerking van de printkoppen en aansturing van de actuatoren benodigd voor de motioncontrol.

Lang niet iedere week zit zo vol met verrassingen, maar met een klein multidisciplinair team en een geavanceerde machine leren we samen steeds weer nieuwe dingen. De kunst is om altijd goed te blijven luisteren naar elkaar en langetermijnontwikkeling en kortetermijnpatches te balanceren. Met als gemeenschappelijk doel: de Lunaris voor de klant nog beter maken.