Bits&Chips

Waar zit de fout?

16 februari 2018 

Wie kent niet de zoekplaatjes waar een warrige professor probeert een immens apparaat aan de praat te krijgen, terwijl in een hoekje de stekker uit het stopcontact ligt. Fouten zoeken ofwel ‘debuggen’ van chips, apparaten of software is een cruciale, maar onderschatte technische discipline. Dit werk krijgt zelden de erkenning die het verdient. Creativiteit, planningen halen en een vlotte babbel zijn kwaliteiten die gemakkelijker te verzilveren zijn. Maar een apparaat of softwarepakket draaiend krijgen, wordt vaak als trivialiteit weggezet.

Dat is een miskenning van het werk van de foutzoeker. Een nieuw apparaat concipiëren of een interessant appje ontwerpen is onbetwist een creatief proces met de bijbehorende aandacht en waardering. Daarmee vergeleken, herkent geen enkele consument de minutieuze zoektocht naar een irritant patroontje op het beeldscherm, het vastlopen van een procedure of het beperkte bereik van een verbinding.

De kwaliteiten van medewerkers om dat soort ontwerpfouten te vinden, zijn uniek. Niet elke goede technicus is een goede foutzoeker. Niet alleen moet hij vaak op basis van beperkte informatie van de ontwerpers toch een eerste indicatie verzinnen over wat er aan de hand kan zijn, ook zijn de handen vaak gebonden door de beperkte toegankelijkheid van alle deelfuncties in een complex product. De trend naar modulair ontwerpen staat toe om sommige functies in isolatie te analyseren, maar veel vaker zitten allerlei loops en regellussen een accurate analyse in de weg.

En dan is er nog de legacy, de ontwikkeling die een product doorlopen heeft met generaties technici die hun steentje aan de evolutie hebben bijgedragen. Bovendien is voor complexe systemen geen in-house expertise aanwezig voor alle deelcomponenten, zoals ip van toeleveranciers.

Onlangs klampte een jonge ingenieur me aan: zijn ic werkte niet. Bij de meetopstelling sloot hij zijn laptop aan op het testbord en hij toonde me de slechte prestaties. Hij rammelde wat op zijn toetsen, maar het zwarte doosje met 64 pinnen wilde zijn donkere geheim niet prijsgeven. Ik pakte een schroevendraaier bij de metalen steel en tikte op de pinnen. Bij één pin was het raak: de getallen schoten alle kanten op. Deze pin verbond een dc-instelschakeling aan een condensator en dat spul oscilleerde. Een knijptang bezegelde het lot van de condensator en het probleem was opgelost.

Een goede foutanalyse begint met het begrijpen van de functie. Dan komt de vraag waar het probleem zit. Een foutzoeker kent uit ervaring een aantal oorzaken, zoals oscillerende instelschakelingen of arrays die over hun grenzen worden beschreven. Maar hij is ook in staat een uniek proefje te verzinnen om beter zicht te krijgen op het probleem.

Vaak helpt het om te weten waar tijdens het ontwerpproces grenzen tussen ontwerpers hebben gelopen. Want niets is zo foutgevoelig als de menselijke communicatie en daarmee de communicatie tussen blokken ontworpen door verschillende teams. Veel ingenieurs vertrouwen op hun ontwerpsoftware, maar die controleert alleen het domein waarvoor hij ontworpen is. Een digitale simulator herkent geen draad waardoor te veel stroom loopt.

Bij de foutzoektocht is alles geoorloofd, want alle dimensies van de fysica doen mee. Een standaard accessoire is een haardroger of koude spray. Een koude elektronische schakeling is vaak sneller, waardoor timingproblemen opeens verdwijnen.

Een goede foutanalyse is een klassiek voorbeeld van wetenschap bedrijven. Op basis van de beschikbare informatie stelt de foutzoeker een hypothese op en hij verzint een experiment om het vermoeden te testen. Afhankelijk van de uitkomst past hij de hypothese aan en sluit hij andere mogelijkheden uit. Daarmee is foutzoeken een uitstekend opleidingselement, waarbij creativiteit, begrip van systemen en de onderliggende fysische mechanismen en enige karaktervorming (zeker!) samenkomen.

Hbo- of universitaire opleidingen besteden geen aandacht aan structureel foutzoeken, terwijl niets zo instructief is als zelf de reden vinden van een gemaakte fout. De lus van het leerproces wordt dan effectief gesloten.

Welke instituut gaat dit vak inroosteren?

Abonneer direct op onze nieuwsbrief

abonneren

Info-middag SME Instruments

25 juni

Eindhoven

Machine vision for mechatronic systems

3 juli - 4 juli

Eindhoven

Machine vision for mechatronic systems

3 juli - 4 november

Eindhoven