over
innovatie
en
technologie
NR.22 NOVEMBER 2014
/elektronica ontwerpen met woorden *technologie
/connected mobility *case
/De GrootSchalige Aanbieding *interview klant
/robot krijgt intelligentie en gevoel *trends & hypes
/inhoud [03 /voorwoord Enno Romkema vertrekt Ondernemen met technologie blijft
[04 /technologie Elektronica ontwerpen met woorden Innoveren van het ontwerpproces
[08 /visie Systems Engineering als gereedschapskist Pak eruit wat je nodig hebt
[ 03
[10 /case Connected mobility Informatieverbinding geeft nieuwe dimensie aan vervoer
>>In 2020 moet 80% van de huishoudens
[12 /interview klant De GrootSchalige Aanbieding
een slimme meter hebben
Een immens project in de energiewereld
[14 /trends & hypes Robot krijgt intelligentie en gevoel Ook in onbekende situaties
[16 /medewerkers aan het woord In gesprek met de opvolgers van Enno Romkema Directors of Innovation and Technology Jacco en Serge
/colofon Verspreiding Controlled circulation voor relaties van Technolution Reageren op Objective kan via Facebook / Twitter /technolutionbv LinkedIn /company/technolution www.technolution.eu
/voorwoord
>>Enno Romkema vertrekt Ruim 27 jaar geleden begon mijn droom om te ondernemen met technologie op een zolderkamer met een club enthousiaste techneuten. Ons doel? Onze kennis van elektronica en software uit de tuinbouw inzetten in andere markten. En dat is gelukt. We hebben gepionierd, nieuwe markten betreden en met veel plezier een bedrijf opgebouwd. ‘Ondernemen met technologie is altijd gebleven en zal altijd blijven, maar het pionieren wordt minder’. Een bedrijf van 180 mensen moet immers stabiliteit bieden. Goed voor de continuïteit, maar het aantal pioniersprojecten wordt dan minder. Daarom is het voor mij tijd voor een nieuwe uitdaging en heb ik mijn functie als CTO bij Technolution neergelegd. Ik blijf nog verbonden aan Technolution, maar daarnaast ga ik start-ups begeleiden. Op die manier krijg ik meer tijd voor mijn oude liefde; het pionieren en kan ik waar nodig de brug slaan tussen Technolution en start-ups.
Enno Romkema
Enno Romkema Voormalig CTO Technolution Jan van der Wel Algemeen directeur Technolution
>>ondernemen met technologie blijft Het besluit van Enno is een belangrijke gebeurtenis in het bestaan van Technolution. Enno is naast oprichter ook technisch visionair van Technolution geweest. Hij laat een sterk team met de juiste technische knowhow achter om de technische continuïteit te waarborgen. Bovendien wordt zijn functie ingevuld door Jacco Wesselius en Serge de Vos. Op de achterkant van deze Objective leest u meer over deze ‘Directors of Innovation en Technology’. Zo bouwen we verder aan wat we 27 jaar geleden gestart zijn; een bedrijf waar passie voor technologie centraal staat.
Enno, hartelijk bedankt voor de fijne, inspirerende samenwerking!
>>een belangrijke gebeurtenis in het bestaan van Technolution Jan van der Wel
/technologie
Elektronica ontwerpen met woorden Innoveren van het ontwerpproces Het tekenen van schema’s is al decennialang een essentieel onderdeel van het ontwerpen van elektronica. Technolution ontwikkelde een eigen programmeertaal als vervanging voor het tekenen van schema’s: De Hardware Description Language (HDL). Ontwerpen in HDL gaat sneller, is overzichtelijker en bevordert het gebruik van bouwblokken.
Een afbeelding zegt meer dan duizend woorden. Maar soms zegt één woord meer dan duizend lijntjes in een elektronisch schema. In een schema is de werking van een elektronische schakeling prima uit te leggen. Hoe meer details het schema echter bevat, des te minder overzichtelijk het is. Het schema van een analoge schakeling is nog wel te begrijpen, zelfs als alle informatie in één afbeelding staat. Digitale schakelingen daarentegen bevatten zoveel verbindingen dat het overzicht verdwijnt. Sommige chips hebben wel meer dan duizend aansluitingen. Vanaf elk pootje loopt er dus een lijntje naar een ander component. Frustratie en inspiratie Een stuk geheugen verbinden in een schema betekent bijvoorbeeld 64 lijnen tekenen. Dit handmatig tekenen brengt risico’s mee voor verkeerde aansluitingen, terwijl het maar om één functie gaat: het verbinden van twee databussen. In woorden is dat snel opgeschreven: koppel databus X aan databus Y. Het tekenen en onderhouden van schema’s voor grote en complexe digitale producten is erg arbeidsintensief. De frustratie over het vele tekenwerk en de bijbehorende kans op fouten leidden bij ons tot inspiratie: dat moet toch ook op een andere manier kunnen? Kan dat niet compacter, met een beschrijving in plaats van een tekening? Want een deel van het werk geschiedt al in woorden. De input voor programmeerbare logica is VHDL, een taal die de functies in de FPGA’s beschrijft. De FPGA-tooling levert een tabel waarin staat wat er aan de randen (interfaces) van die chips gebeurt, met alle pennen en hun functies.
Wat is HDL? Met HDL ontwerpen we elektronica in woorden, het is een domeinspecifieke taal (zie kader pagina 7). HDL beschrijft welke onderdelen er nodig zijn om een functie te implementeren en hoe die onderdelen met elkaar zijn verbonden. Het maakt de invoer van informatie makkelijker. Nu kun je schrijven ‘koppel databus X aan databus Y’ en hoef je geen 64 lijnen meer te tekenen. Als het nodig is kun je in dezelfde regel tekst afsluitweerstanden meenemen. In één regel heb je dan ook gelijk 64 weerstanden geïmplementeerd. HDL is een object-georiënteerde taal. Dus kun je allerlei eigenschappen aan je componenten toekennen, die de compiler automatisch checkt of gebruikt, bijvoorbeeld of de uitgang van chip 1 compatibel is met de ingang van chip 2. Dat zie je niet in een schema.
>>soms zegt één woord meer dan duizend lijntjes De HDL-compiler De compiler leest de HDL in en controleert op syntactische en semantische fouten. Dan voert de compiler de in de HDL opgeschreven berekeningen uit en rapporteert de resultaten. Nadat de compiler een model heeft gemaakt van het gehele circuit, worden de automatische checks uitgevoerd. Als laatste stap genereert hij de input voor een PCB-lay-outpakket en een bijbehorende Bill of Materials (BOM).
Een prototype dat is ontworpen met HDL
Component versus functie Elk component in een ontwerp zit daar met een reden, maar aan een schema is niet te zien welke. In een traditioneel schema reken je eerst uit welke weerstanden je nodig hebt. Die berekening staat in een apart document. Schema en document moeten synchroon blijven. In HDL kan de ontwerper in het ontwerp opschrijven met welke berekening hij tot die weerstand is gekomen. Verandert er iets in die berekening, dan berekent de HDL-compiler de nieuwe waarde en wordt de weerstand automatisch aangepast. Dit houdt het ontwerp overzichtelijk en consistent. Daarnaast specificeert de ontwerper in HDL alleen de vereiste eigenschappen van een component. Op die manier maakt hij de essentie van de ontwerpkeuzes expliciet. We kiezen ervoor om alleen de cruciale eigenschappen op te schrijven. Op die manier passen er verschillende componenten in het ontwerp. De compiler matcht vervolgens de componenten in de database met de gespecificeerde eigenschappen en kiest er één component uit. Hierbij kunnen in het ontwerp algemene richtlijnen worden opgenomen, zoals de maat of de geprefereerde leveranciers. Aan de hand van de opgegeven en berekende parameters kiest de compiler dus de juiste component. Er zijn in de database misschien wel tien of twintig geschikte componenten om uit te kiezen. Als de gekozen component voor een volgende productie niet meer leverbaar is, is het ontwerp nog niet onbruikbaar; als de compiler opnieuw gedraaid wordt, kiest hij weer een component uit de database - zonder uitgebreid herontwerp.
Op dezelfde manier is migratie van technologie (bijvoorbeeld naar kleinere componenten) snel te realiseren door enkele parameters te wijzigen. De maat van de componenten kan op één plaats in het ontwerp worden gespecificeerd. De compiler kiest dan alleen devices met de gespecificeerde maatvoering. In schema’s is met zo’n aanpassing heel veel werk gemoeid. Timing constraints en fysieke voorschriften zijn ook in HDL op een efficiënte manier weer te geven. Wat is de minimale of maximale afstand tussen componenten? Hoeveel mogen de lijnen in eenzelfde databus van lengte verschillen? Het zijn zaken die in een schema, het overzicht zeker niet bevorderen, als ze überhaupt al in te voeren zijn. Daarom wordt er vaak een aanvullend document gemaakt, met als gevolg extra werk voor de ontwerper en de lay-outer gecombineerd met hogere kans op fouten. In HDL zijn deze parameters verbonden aan de objecten die in het ontwerp worden gebruikt; ze staan dus in het ontwerp. Zo worden ze automatisch door de compiler verzameld.
>>minder ontwerpreviews nodig Tekening versus taal Werken met HDL kan nog steeds samengaan met het tekenen van schema’s. Nog afgezien van de schetsen en krabbels die elke ontwerper op een vel papier of een whiteboard maakt om zijn gedachten te ordenen en een overzicht te creëren. Voor bepaalde soorten circuits blijft een schema handiger, zoals analoge schema’s waarin je wilt kunnen zien hoe de stroom loopt. Daarom hebben we in de HDL-compiler de mogelijkheid ingebouwd om schema’s toe te voegen. Bijvoorbeeld een voeding of een analoge filter. De compiler vertaalt het schema naar HDL, waarna het resultaat op dezelfde wijze wordt verwerkt en gecontroleerd als de handgeschreven HDL.
Risico’s naar voren halen Het controleren van een schema kan behoorlijk arbeidsintensief zijn. In HDL gaat dat een stuk makkelijker. De HDL-compiler voert een aantal automatische checks uit. Een logic-level-check bekijkt of output en input compatibel zijn. Of nog basaler: heb je de inputs wel aan outputs verbonden en niet per ongeluk aan elkaar. Op een net (alle verbindingen die vastzitten aan één koperspoor) moeten ten minste één zender en één ontvanger zijn aangesloten. En bij meerdere zenders moet je checken of ze niet tegelijkertijd iets zenden. Het zijn vaak kleine, simpele fouten die je nu snel kunt checken met HDL. Eventuele fouten zijn al zichtbaar bij het compileren en niet pas als het PCB op de testbank ligt. Zo zijn er minder ontwerpreviews nodig en neemt de voorspelbaarheid van het project toe. Bij iedere volgende fase van een project nemen de kosten van een fout toe, dus vroeg oplossen bespaart geld. Korte ontwerpcycles en bouwblokken Met HDL kun je sneller een ontwerp realiseren en kleinere iteraties maken. Daarmee leent HDL zich bij uitstek voor Agile-werkmethodes. En omdat het tekst is, zijn versies goed te vergelijken: wat is er in een nieuwe versie veranderd ten opzichte van de vorige en wie heeft dat gedaan? Verschillende versies zijn zo beter te beheren. HDL maakt tevens de opbouw van een IP-bibliotheek een stuk makkelijker. Onze ontwerpers hoeven niet steeds het wiel opnieuw uit te vinden, maar kunnen elementen hergebruiken die eerder door een collega zijn gemaakt. Hoewel dat in schema’s ook zou kunnen, gebeurt dat vaak niet, omdat een kant-en-klaar IP-blok vaak niet goed past in de omvang van een ander schema. In HDL kun je door middel van parameters het IP-blok aanpassen aan de omgeving waarin het gebruikt gaat worden. Je kunt voortbouwen op ideeën (IP/bouwblokken) die door anderen zijn bedacht. Als je een versterker als IP-blok hebt, hoef je daar niet meer over na te denken. Zodoende kun je steeds grotere problemen oplossen.
Innovatie in processen Naast het ontwikkelen en leveren van innovatieve producten, benaderen wij ook onze processen op een innovatieve manier. Wij kijken continu naar de werkwijze binnen het bedrijf: kan dat efficiënter, beter, voorspelbaarder, goedkoper, kwalitatiever of sneller? Zo ja, dan doen we dat ook. Als de benodigde gereedschappen niet verkrijgbaar zijn, maken we ze zelf. HDL is een mooi voorbeeld van zo’n interne innovatie. Door steeds na te denken over onze manier van werken en over de gebruikte gereedschappen houden we onszelf scherp: oude, vertrouwde paden leiden niet altijd naar de mooiste toekomst.
Een stukje HDL code (rechts) in vergelijking met een schema
We zijn vanaf het begin enthousiast geweest over HDL-ideeën en hebben ze daarom ontwikkeld en geïmplementeerd in ons eigen ontwerpproces. Uiteraard ging dat gepaard met een leercurve en een gewenningsproces die tijd kostten, maar de collega’s die met HDL werken pikten het snel op en zijn er positief over. Inmiddels hebben we een aantal serieuze designs gemaakt met HDL, die hebben geresulteerd in goedwerkende PCB’s. We zijn nog niet klaar met HDL; we blijven eraan ontwikkelen en optimaliseren. Met de huidige versie van HDL kan inmiddels snel en prettig gewerkt worden en is de kans op fouten afgenomen. Met de ervaring die we hebben opgedaan zien we nog een flinke lijst mogelijke uitbreidingen. We hebben een roadmap voor HDL gemaakt en we zullen de gereedschappen door blijven ontwikkelen. We dagen andere ontwerpers en klanten uit om HDL eens te komen ervaren en om met ons mee te denken over de HDL-roadmap.
Domein-specifieke taal Programmeertalen als Java, C en C++ zijn voor allerhande problemen te gebruiken. Soms wil je echter een oplossing maken voor een heel specifieke toepassing; dat kost veel moeite in een generieke taal. Dan biedt een domein-specifieke taal (Domain Specific Language - DSL) uitkomst. Een DSL is een op maat gemaakte taal, speciaal voor een bepaalde toepassing of domein. Hij bevat terminologie en denkconstructies die specifiek daar gebruikt worden. De taal is zo gemaakt dat de ontwerper eenvoudiger kan uitdrukken wat hij wil bereiken, in termen die een kenner van het domein gebruikt. SQL is een bekend voorbeeld voor databases, maar je zou ook kunnen denken aan een taal waarin een ontwerper met verkeerskundige kennis het gedrag beschrijft van de verkeerslichten op een kruispunt. Zo is het ontwerp ook leesbaar en begrijpelijk voor iemand die niet kan programmeren, maar die wel kennis van dat domein heeft. DSL is een hogere functionele abstractielaag in vergelijking met een taal als Java en past goed in model-gebaseerde ontwerpen. Maar je kunt ook een DSL ontwikkelen voor beeldbewerking, bijvoorbeeld om een aantal bewerkingsstappen aan elkaar te rijgen.
/visie
Systems Engineering als gereedschapskist Pak eruit wat je nodig hebt Systems Engineering is een methodiek die alle processen beschrijft die nodig zijn om een technisch systeem te ontwikkelen, te gebruiken en te onderhouden. De methodiek omvat alle levensfases van het systeem: niet alleen de inhoud, maar ook de manier van werken. Maar zoals productontwikkeling om maatwerk vraagt, is ook elk Systems Engineering-project gebaat bij een project-specifieke insteek. Welke onderdelen Technolution uit de Systems Engineering-methodiek kiest, hangt af van het project en van de mensen die eraan werken: aan alle kanten van de tafel. Systems Engineering is een integrale manier om bouw- en ontwikkelprojecten te structureren. Integraal wil zeggen dat het alle denkbare aspecten behelst. Niet alleen de technische inhoud, maar ook de manier van werken, inclusief de bedrijfsprocessen. Van het prille begin; hoe komt de technische inhoud tot stand, welke vragen stel je en welke keuzes maak je? - tot het eind; de uitvoering van het project en de oplevering van het product. Systems Engineering omvat de gehele levenscyclus; zelfs wat te doen aan het einde van de levensduur.
Gereedschapskist Er is niet één definitie van Systems Engineering. Elke organisatie heeft zijn eigen benaderingswijze. En veel belangrijker: ook elk project vraagt om zijn eigen Systems Engineering-insteek. Technolution ziet Systems Engineering als een gereedschapskist: je pakt eruit wat je op dat moment nodig hebt, waarbij de gebruiker wel het vakmanschap moet hebben om het juiste gereedschap voor de klus te kiezen. Luchtvaart Systems Engineering is afkomstig uit de lucht- en ruimtevaarttechniek. Daar bewees het zijn nut vooral in grote, complexe projecten waarbij de veiligheid hoog in het vaandel stond. Van elk onderdeel voor een vliegtuig moet bekend zijn hoe het is ontworpen, waar het is gemaakt en geassembleerd. Wijzigingen in een ontwerp worden nauwkeurig vastgelegd. Systems Engineering helpt je om complexe vraagstukken te vereenvoudigen. Je maakt complexiteit beheersbaar door het systeem op te delen in kleinere behapbare brokken. Zo creëer je losse bouwblokken met hun eigen subset van eisen. Een onderaannemer die alleen een bepaalde batterij of een moertje levert voor een vliegtuig, krijgt een eigen set eisen. Hij hoeft niet te weten hoe de rest van het vliegtuig werkt
en kan zijn eigen kennis en ervaring optimaal inzetten om een passende oplossing te leveren. Transparantie, verifiëren en traceren Systems Engineering wordt inmiddels ook in andere technische vakgebieden toegepast. Zeker in grote projecten met veel partijen en een hoge complexiteit biedt het duidelijkheid en transparantie voor alle betrokkenen. Transparantie betekent bijvoorbeeld: vooraf vertellen wat je gaat doen en dat dan ook zo doen. Juist in dat voortraject is met Systems Engineering veel winst te boeken. De sleutel in dit proces is om vooraf de eisen en definities helder te krijgen. Wellicht zit er achter de klantvraag een ander probleem en moet je dus naar een andere oplossing toewerken, met andere specificaties. Eenmaal op weg blijft het zaak om steeds weer te verifiëren of dat wat je doet nog steeds klopt met de klanteisen en je eigen afgeleide eisen. Zo controleer je telkens of je doet wat je hebt afgesproken en kun je nagaan hoe je vanuit de vraag van de klant bent gekomen tot de oplossing. Aan het eind controleer je door het ontwikkelde systeem te valideren of het voldoet aan de behoefte van de klant (heb ik het juiste systeem gebouwd?).
Systems Engineering volgens de standaard De werkwijze van Systems Engineering is inmiddels vastgelegd in een officiële standaard (ISO 15288). Een aantal opdrachtgevers uit de overheid eist tegenwoordig zelfs dat grote projecten volgens deze standaard worden uitgevoerd. Naast de eisen aan het product stelt de klant eisen aan de manier van werken en communiceren. De opdrachtnemer moet zijn werkprocessen volgens deze eisen inrichten en ook zo uitvoeren, inclusief het opstellen van de gevraagde documentatie. Het toepassen van de complete standaard kan leiden tot zeer veel documentatie, waarvan wellicht niet alles (op dat moment) noodzakelijk is. Voor kleine projecten is deze methode daarom veel te zwaar. Daar is een afgeslankte versie van Systems Engineering beter toepasbaar. Maatwerk: Lean4SE Systems Engineering op maat kan met Lean4SE. Dit is een stroming binnen Systems Engineering met een compacte set principes voor het project. Binnen Lean4SE staan waarde en nut voorop; dit past daarom goed bij onze werkwijze. Ons werk moet toegevoegde waarde hebben voor de klant. Als het de klant niets oplevert, zijn wij niet tevreden. Alles wat we doen moet ons dichter bij die stip op de horizon brengen. De rest is ruis, dat kunnen we weglaten. Documentatie die daar niet toe bijdraagt laten we dus weg. Ons motto is hier: stel vooraf een goed plan op, communiceer het en voer het vervolgens uit. Pas het plan aan waar dat nodig is. Dat zorgt ook voor een continue stroom activiteiten, zonder dat collega’s op elkaar moeten wachten. Nut betekent ook dat de leden van het project alleen relevante informatie krijgen (ze hoeven niet te weten hoe het hele vliegtuig in elkaar zit). En - voor enthousiaste technici soms lastig - het betekent ook weten wanneer je moet stoppen: goed is goed genoeg. Dus leg in het plan ook vast wanneer iets af is. Cultuur Lean4SE kan alleen werken in een cultuur die ervoor open staat en in situaties waar zo’n cultuur bij iedereen in de genen zit. Alle leden in het project willen begrijpen wat ze doen, waarom en voor wie. Een indruk van ergens het nut niet van inzien mag niet ontstaan. Zonde van de energie om met de hakken in het zand te moeten gaan staan en uitspraken te horen zoals: ‘Moet ik nou nog een document schrijven?’ Daarom is Lean4SE zo belangrijk: maatwerk waar alleen gewerkt wordt aan zaken die als nuttig ervaren worden. Voor een klein project kies je bijvoorbeeld welke documentatie nodig is en welke eventueel weggelaten of vereenvoudigd kan worden. We stimuleren onze collega’s om zich te bekwamen in Systems Engineering, onder andere door opleiding, lidmaatschap van de internationale Systems Engineering Council (INCOSE) en certificering als Systems Engineer professional (CSEP) volgens het INCOSE-certificerings-programma. We leveren door Lean4SE de meeste waarde voor de klant, door de beste eigenschappen van Systems Engineering en Agile te combineren: een product dat traceerbaar voldoet aan de eisen van de klant, maar dat snel en flexibel ontwikkeld is.
Systems Engineering bij Technolution: wat hebben we nodig? Technolution staat voor werkende en bruikbare technische oplossingen die toegevoegde waarde hebben voor de klant. We werken gestructureerd, maar wat de meest geschikte methodiek is, hangt af van het project. Elementen uit Systems Engineering worden gecombineerd met Agile. We maken een goede planning (volgens Systems Engineering), maar houden ook wat ruimte voor nieuwe inzichten die we onderweg opdoen (volgens Agile). Bij alles wat we doen, vragen we ons af waar het voor nodig is. Voegt het waarde toe? Zat het in de planning? We laten zien hoe we van vraag naar product komen, welke beslissingen we nemen en hoe de eisen zijn verwerkt in het product. We schalen deze aanpak naar het project. Want Systems Engineering moet geen keurslijf zijn dat je als blauwdruk op alle projecten toepast. We maken maatwerk in het product en maatwerk in de projectuitvoering.
/case
Connected mobility Informatieverbinding geeft nieuwe dimensie aan vervoer Autonoom rijdende auto’s op de Nederlandse snelwegen. Een huis dat de elektrische auto precies op het juiste moment tegen de gunstigste prijs weet op te laden. Via onze smartphones, tablets en bijbehorende smart gear monitoren we alles en passen het naar wens aan. We zijn permanent verbonden, waar we ook gaan. Of toch nog niet?
Internet of things Connected mobility past bij de ontwikkeling van het ‘internet of things’ waarbij alles met alles is verbonden. Het ‘connected’ zijn lijkt vooral interessant te worden zodra er sprake is van een groot aantal gebruikers. Dan zorgt de technologie bijvoorbeeld voor een efficiënt gebruik van het energienetwerk. Of het wegennet, terwijl de reiziger tegelijkertijd meer zekerheid krijgt over de duur van zijn reis. Dat gaat verder dan een timer op een elektrisch apparaat of de bekende reisplanner in auto’s. Pionieren dus.
>>alles is met alles verbonden Onderhandelen voor maximale efficiëntie Eerst even de definitie. Connected mobility speelt zich af in de wereld van verkeer en vervoer. Het gaat in dit geval over pure ICT: hard- en software die reageren op een vraag. Soms peer-to-peer, bij twee auto’s, waarvan er een de ander vertelt dat hij een noodstop moet maken en de ander dat op tijd doet. Soms via een centrale die alle datastromen, zoals wegwerkzaamheden, verkeersdrukte, het lokale weer, het soort weg, enzovoort samenvoegt en verwerkt voor een passend reisadvies. Daarbij onderhandelen de hard- en software constant met elkaar om tot een maximale efficiëntie te komen. Bijvoorbeeld om de reis en het opladen zo te plannen dat de elektrische auto onderweg niet zonder acculading komt te staan.
Nieuwe chips en protocollen In het ideale toekomstscenario van connected mobility weet zo’n elektrische auto via de smartphone op welk moment hij de volgende rit maakt. De lader weet daardoor wanneer de auto weer opgeladen moet zijn. De slimme lader neemt het fluctuerende energieaanbod en de meebewegende prijs ervan mee in zijn afweging om op het meest (prijs)gunstige moment te laden. Projecten als powerUp of Jouw Energie Moment maken dit mogelijk, zij het nog in beperkte vorm. De pionierfase kenmerkt zich door veel verschillende initiatieven, waarin wordt gezocht naar de meest geëigende standaarden. Hoe werken die samen en wat zijn de bijbehorende protocollen en technieken om een goede en veilige communicatie tussen de verschillende apparaten mogelijk te maken? Deze standaarden zijn nodig om softwarebouwblokken en specialistische chips te ontwikkelen, die op hun beurt moeten zorgen voor een prijsniveau dat grootschalige marktintroductie mogelijk maakt. Netwerkdenken Terug naar wat er al is. Nog voor je op pad gaat vult connected mobility het reisadvies van de routeplanner aan met realtimeinformatie over de verkeerssituatie. Een geplande reis kan zo vooraf al beoordeeld en bijgesteld worden; een app waarschuwt dat je eerder moet vertrekken om op tijd op een afspraak te zijn. Een dienst als Filejeppen biedt deze mogelijkheid nu al en zal met het beschikbaar komen van meer open data de komende jaren aan waarde winnen.
Eenmaal onderweg gaat ook de werkelijke situatie op de weg meespelen. Een project als Blikr experimenteert hiermee al op kleine schaal en biedt bestuurders via een app informatie, bijvoorbeeld over de gunstigste rijbaan vanwege een colonne vrachtwagens verderop, of een snelheidsadvies vanwege een komende of oplossende file. De informatie beperkt zich nog tot de individuele bestuurder, maar doet al een beroep op het zogenaamde coöperatieve rijden: de bestuurder volgt - via de app - de aanwijzingen op die door de weg en het collectief van auto’s worden teruggekoppeld. Een uitgebreidere test in 2015 binnen het Brabantse project Spookfiles A58 speelt hier verder op in. Dan worden de resultaten en lessen van Blikr geïntegreerd en doorontwikkeld in Filejeppen om spookfiles op en rond de A58 te bestrijden. Aanvullend op en verbonden met de smartphone wordt er een slim, klein, kastje in de auto ingebouwd dat de verbinding tussen de auto’s onderling en met de wegkant verzorgt. Betrouwbaar Deze verbinding maakt directe voertuig-voertuig- en voertuig-wegkantinteractie mogelijk. Hierbij communiceren voertuigen met elkaar via mobiele WiFi-p (G5, de op IEEE 802.11p gebaseerde communicatietechnologie), bijvoorbeeld om achteropkomende voertuigen te waarschuwen bij een noodstop of een andere bijzondere situatie. Betrouwbaarheid speelt hierbij een grote rol; de nieuwe autonomie moet immers onder alle omstandigheden goed werken en de gegevens moeten veilig zijn. De komende jaren groeien deze systemen stap voor stap naar een standaardimplementatie. Deels om af te kunnen tasten hoe ze precies (moeten) werken, maar ook omdat het nieuwe - kostbare hardware vraagt. Privacy-onderhandeling Daarnaast spelen er beveiligings- en privacyvraagstukken over de datastromen en -opslag. Data over bijvoorbeeld de locatie van auto’s wordt immers verspreid tussen de verschillende systemen, apparaten en netwerken. Dat moet veilig zijn. En wil het vertrouwen in deze technologie groeien bij de gebruikers, dan speelt ook de privacyvraag mee. Diverse social media-experts roepen dat privacy zijn langste tijd gehad heeft. Maar tegelijkertijd wordt er in Europees verband gekeken naar een betere bescherming van de privacy. Ook hier de vraag wie daar verantwoordelijk voor is. Voordat connected mobility de standaard wordt, zijn hierover nog de nodige onderhandelingen te voeren. Nieuwe verantwoordelijkheid Connected mobility vraagt dus letterlijk een continue verbinding. Maar wel met andere verantwoordelijkheden voor bijvoorbeeld beheer dan bij de huidige structuren. Kijk bijvoorbeeld naar de energiemarkt. Voorheen liep de keten van centrale leverancier naar decentrale gebruikers. Nu zorgt decentrale opwekking voor multidirectionele stromen. Dat vraagt een andere manier van monitoren en sturen. En wie is uiteindelijk verantwoordelijk of aansprakelijk voor die nieuwe informatielaag? In de energiemarkt ontstaan al initiatieven en bewegingen om deze vragen te beantwoorden. Bij het wegbeheer moet zich dat nog ontwikkelen. Want wie beheert straks de verbindingen tussen bijvoorbeeld tientallen voertuigen die samen een file proberen te voorkomen? Commerciële partijen ontwikkelen dit grotendeels vanuit eigen innovatiebudget. Koopt de overheid deze data dan weer in of komt er een nieuwe beheerpartij? En wat is diens verantwoordelijkheid? Deze vragen moeten beantwoord worden om een basis te kunnen scheppen voor connected mobility op grote(re) schaal. Een zekere toekomst? Tegelijkertijd groeit het besef dat connected mobility ons ook veel oplevert. Met name veiliger verkeer met tot mogelijk 80% minder incidenten en ongelukken dan nu het geval is. Het decentrale karakter maakt het weliswaar complexer, maar juist die complexiteit maakt het ook robuuster. Rekenkracht is immers opeens overal beschikbaar waardoor het systeem moeilijker uitvalt. Het netwerkdenken biedt ons als individu bovendien meer zekerheid. Denk bijvoorbeeld aan een snelheidsbeperking van 60 kilometer per uur in de spits die er wel voor zorgt dat we allemaal sneller thuis zijn omdat hij files voorkomt. Tot slot zorgt de benodigde open-data-uitwisseling tussen de verschillende onderdelen voor meer beschikbare gegevens. Met mogelijkheden voor nieuwe diensten, ook op andere gebieden: efficiënter en veiliger vrachtvervoer op de weg bijvoorbeeld. Of betere benutting van onze vaarwegen rond beweegbare bruggen. Het duurt nog even en het gaat stap voor stap. Maar connected mobility komt er!
>> juist die complexiteit maakt het ook veiliger
/interview klant
De
GrootSchalige
Aanbieding
Een immens project in de energiewereld In 2020 moet 80% van de huishoudens in Nederland zijn overgezet op een slimme energiemeter. Voor netbeheerder Stedin, met twee miljoen aansluitingen, betekent dit een haast ‘militaire operatie’. Naast de praktische en logistieke kant, moeten - voordat deze uitrol kan plaatsvinden - allerlei technische zaken op orde zijn. Voor Randy d’Hollosy, sinds een jaar operationeel directeur van Stedin Meetbedrijf, is dit complexe project een grote uitdaging. Randy d’Hollosy is door de diverse directeursfuncties die hij bekleedde bij energiebedrijven gepokt en gemazeld in de energiewereld. Hij is dus wel wat gewend, maar de GSA is volgens hem van een andere orde. “We staan aan de vooravond van een gigantisch project. Er spelen zoveel factoren een rol om dit te laten slagen, alles grijpt in elkaar.” De slimme meter De politiek wil dat in 2020 14% van ons energieverbruik is opgewekt uit duurzame bronnen. Onder andere de slimme meter is daar een drager voor. Op 1 januari 2015 start de grootschalige uitrol van de slimme meter. Ten opzichte van de conventionele meter is de slimme meter een digitaal concept waarbij je de meter op afstand uitleest. Technolution ontwikkelde voor Stedin een platform dat continu alle slimme meters uitleest, de data verwerkt en koppelt: de Meter Front-End (MFE).
Meter Front-End Uit de MFE haalt Stedin zijn meterstanden, maar het kan er ook zien of er storingen zijn. Met de introductie van de slimme meter moeten deze standen 24x7 beschikbaar zijn voor alle klanten. Bovendien staan alle energieleveranciers in verbinding met de MFE, van waaruit zij de meterstanden van hun contractanten doorgestuurd krijgen. Naast de meterstanden van twee miljoen huishoudens lopen dus ook alle administratieve processen van Stedin via dit bedrijfskritische systeem.
>>er spelen zoveel factoren een rol om dit te laten slagen P1-devices en apps “Achter de meter,” zo vertelt Randy, “in het huis zelf, kan een zekere mate van domotica worden toegepast. Dat is vooralsnog het terrein van de energieleveranciers en andere commerciële bedrijven die hierop inspringen. Zij bieden devices en apps aan waarmee consumenten zelf het energieverbruik monitoren.” Deze P1-devices halen hun data ook uit de slimme meter, via de P1-poort. Met een slimme meter kun je dus bijvoorbeeld zien dat het gunstiger is om ’s nachts een was te draaien dan overdag. En via domotica kun je andere zaken regelen om energie te besparen, zoals het automatisch instellen van de gewenste temperatuur in huis.
Energiebesparing “Als netbeheerder proberen we steeds oplossingen te vinden om het energienet te sturen en congestie als gevolg van teruglevering op het net te voorkomen. Dankzij de opkomst van de slimme meter en de overgang naar een decentrale energievoorziening, zien we dat consumenten in toenemende mate zelf energie opwekken en inzicht willen in de eigen energiehuishouding. De slimme meter is een belangrijk hulpmiddel bij de verschuiving van fossiele brandstof naar duurzame energie. Er ontstaat een langzaam transitiepad van gas naar elektriciteit en naar renewables die opgewekt worden met windmolens en zonnepanelen. Wanneer de terugleverantie uit renewables substantieel wordt en we daar met de slimme meter zicht op krijgen, hoeft de sector minder energie in te kopen.” Randy d’Hollosy Operationeel directeur
slimme meter
P1
P1 device
P4
WIFI
smart phone
mobiel
powerline
tablet
pc
meter front-end
Stedin backoffice
administratie storingen
Energie leveranciers
Klantwebsite: Mijn Eneco
Partner in ‘big data’ “Wij zijn uiteraard een bedrijf met verstand van techniek, maar als het op sophisticated datatechnologie aankomt, moeten wij partneren. Technolution kijkt en denkt met ons mee; nu, maar ook in de toekomst als het energieplatform draait. Dat zullen we hard nodig hebben. Alle data van die twee miljoen huishoudens moet ingewonnen worden en via Baarn, waar de centrale billingmachine staat, verrijkt of verarmd doorgezonden worden naar alle andere partijen die die data nodig hebben of willen gebruiken. Het is een technisch hoogstandje waar Technolution veel meer vanaf weet dan ik,” zegt Randy lachend, “door hen weet ik dat we op het gebied van dataverwerking helemaal klaar zijn voor de uitrol.” Communicatienetwerk Bij zulke immense projecten moeten er keuzes gemaakt worden, al dan niet vanwege wet- en regelgeving. Zo zijn er bij de slimme meter twee varianten in datatransmissie: Power Line Communication (PLC) en mobiel (CDMA). Van de drie grootste netbeheerders kozen Alliander en Stedin voor de CDMA-technologie. Enexis koos voor PLC. Randy: “De overheid heeft deze keuze
aan de beheerders gelaten. De keuzes die we nu moeten maken zijn bindend voor de komende jaren en het zou goed zijn als alle neuzen dezelfde kant op wijzen. Op zich hebben beide systemen voors en tegens. Waar wij bijvoorbeeld tegenaan lopen, is dat we voor het gevoelige dataverkeer geen lock-in willen hebben met commerciële aanbieders als Vodafone, KPN of T-Mobile. Daarom hebben we een eigen frequentie gekocht en een telecomorganisatie opgericht die het dataverkeer straks gaat hosten. Hierdoor verwachten we minder datastoringen te hebben.” Netbeheerder ook achter de meter? “Wij mogen wel de slimme meter uitrollen, maar niet de gebruiker verder helpen om energie te besparen. We lobbyen bij de overheid om ons die rol wél te geven. Netbeheerders kunnen als enige partij zonder winstoogmerk en met lowcostdevices juist de awareness bij de consument vergroten. Dit kun je ook op grote schaal doen voor bijvoorbeeld bedrijven en coöperaties. Met Technolution werken we al aan een MFE-XL. We ontwikkelen en groeien wat dat betreft samen en gebruiken elkaars kennis om tot de meest hanteerbare oplossingen te komen. Er valt nog heel veel ‘energiewinst’ te behalen.” De uitrol “Op 1 januari 2015 moeten we hoe dan ook gaan uitrollen. Voor de aannemers is het natuurlijk gigantisch. Als we straks full swing bezig zijn, dan hebben we vijf jaar lang per dag zo’n 200 monteurs aan het werk die 6 tot 7 meterwisselingen doen. Vooralsnog lukt het ons om met de complexiteit van dit project om te gaan, om alles bij elkaar te brengen. Straks hebben twee miljoen huishoudens een slimme meter. Technolution speelt daar een belangrijke rol in die alleen maar zal toenemen zodra de data van die twee miljoen huishoudens door het systeem loopt. De politiek en de wereld kijken over onze schouders mee, we dragen een belangrijke verantwoordelijkheid. We moeten zorgen dat alles werkt en betrouwbaar blijkt. Goede partnering is daarbij essentieel.”
/trends & hypes
Robot krijgt intelligentie en gevoel Ook in onbekende situaties
Robotica zijn niet meer weg te denken uit de industrie en maken nu ook hun entree in de maatschappij. Allemaal om het leven makkelijker te maken; een apparaat neemt handelingen van de mens over en voert ze meestal sneller, goedkoper en beter uit. Robots maaien het gras, stofzuigen het huis en monteren auto’s aan de lopende band. Maar de flexibiliteit en het gebruiksgemak van robots zijn nog beperkt; voor elke taak is een andere robot nodig. We zien momenteel een trend dat robots complexer en multi-inzetbaar worden. We verwachten dat ze zelfstandig zullen gaan handelen in elke situatie. Daar komt intelligentie bij kijken. Bij robots denken we misschien vooral aan films waarin creaturen met mensachtige trekjes rondlopen die braaf doen wat hen wordt opgedragen. In de industrie is het gros van de robots echter niet meer dan een mechanische arm met een stuk gereedschap eraan, die aan een productielijn repetitieve handelingen verricht. Industriële robots excelleren in vastomlijnde settings. Ze maken telkens dezelfde las of draaien dezelfde schroef aan. Ze lijken slim, vanwege hun snelheid en nauwkeurigheid. Dat is echter vooral het resultaat van perfecte mechanica
- de robotica als mechanisme zijn zeer ver ontwikkeld. Maar een lasrobot kan niet anticiperen op metaal dat uitzet of op verontreinigingen in de las. En als je een robot wilt vragen om een andere klus te gaan doen, vergt dat veel programmeer- en instelwerk. Maar eigenlijk wil je dat de robot aan een paar instructies genoeg heeft en zelfstandig anticipeert op veranderingen. Bedieningsgemak We willen robots die slimmer en flexibeler zijn. Dat betekent vooral: betere software maken voor de aansturing. Want een robotarm is als een pc: zonder software kan hij niks. De ontwikkeling van een intelligente robotarm staat nu nog maar in de kinderschoenen. Robots zullen dezelfde evolutie doormaken als de pc. Die is geëvolueerd tot de tablets en smartphones van vandaag waarmee je ontelbaar veel dingen kunt doen. Robots zullen in de toekomst veel breder inzetbaar worden en op een mensvriendelijke manier te gebruiken en te veranderen zijn. De eindgebruiker kan de robot dan op een makkelijke manier instrueren. Bijvoorbeeld met spraak- of beeldherkenning, door de robot iets te laten zien of door het voor te doen. Een productielijn is dan snel in te stellen voor een nieuw product of in een andere omgeving. Je geeft de robot een eenvoudige set instructies en hij redt zichzelf daarna wel.
Intelligentie en zintuigen Dit kan pas worden bereikt als robots uitzonderingen herkennen en daarop kunnen inspelen. Deze zelfredzaamheid vereist intelligentie, maar ook zintuigen zoals ‘ogen en oren’ om de omgeving waar te nemen: sensoren en camera’s. Een robot met ogen en intelligentie kan zelf zien en herkennen waar iets ligt en bedenken hoe hij het moet oppakken. Of hij kan aan een productielijn een pennetje steken in een voorbijschuivend object zonder van tevoren te weten wanneer of met welke snelheid het voorbij komt.
>>zelfredzaamheid vereist intelligentie Aan de prijs voor sensoren, camera’s en rekenkracht hoeft het niet te liggen. Deze elementen worden steeds goedkoper en steeds breder beschikbaar. Universele roboticasoftware is wel een uitdaging. De academische wereld heeft een Robot Operating System (ROS) ontwikkeld om kennis te kunnen uitwisselen tussen researchgroepen. Inmiddels zijn ook grote fabrikanten en marktpartijen serieus bezig met een industriële variant: ROS Industrial. Het is nog geen kant-en-klaar OS, maar wel iets waarop ontwikkelaars kunnen voortbouwen. Het plannen van beweging zit erin. Maar met een camera een obstakel in het pad registreren en daarop reageren, dat zal je zelf moeten inbouwen.
Robot speelt Jenga Technolution ziet smart robotics als een grote trend in de nabije toekomst en wil voorop lopen in het bieden van intelligente roboticaoplossingen. Om kennis en ervaring met de aansturing van robots op te doen, leren wij een robotarm het spel Jenga spelen. Jenga is een mooi vehikel om praktische problemen op te lossen. Hoe bouw je een nette toren? Hoe pak je een blokje uit een chaotische en steeds veranderende stapel? Daarbij doen we universele kennis op die we in andere projecten kunnen gebruiken.
Snel schakelen met slimme robots In de maakindustrie is het de trend om naar kleinere series te gaan en meer maatwerk te leveren. Denk aan 3D-printing: iedereen kan zijn eigen unieke product printen. De massaproductie moet hier een antwoord op hebben. Eén mogelijk antwoord zou kunnen zijn om meer flexibele productielijnen te hebben die gemakkelijk omgeschakeld kunnen worden om meer diverse producten te maken. Hiervoor zijn intelligentere robots nodig die het makkelijker maken om snel om te schakelen. Ze moeten breder inzetbaar zijn, moeten complexe taken aankunnen en moeten kunnen anticiperen op dingen die fout gaan. En dat alles met software die elke robot kan aansturen, die gebruiksvriendelijk is en waarmee de gebruiker snel een robot kan instellen voor een nieuwe taak. Een bedreiging voor uw baan? Worden slimme robots straks een bedreiging voor onze banen? Nee. Er staan weliswaar minder mensen aan de band, maar deze ontwikkeling creëert wel werkgelegenheid in de schillen daaromheen. Bovendien kunnen met robots zaken opgepakt worden in gevaarlijke situaties, die een mens niet kan doen. De ontwikkeling van smart robotics betekent niet dat alle robots aan de lopende band intelligenter moeten worden. Als intelligentie niet nodig is kan simpele conditionering met repetitieve taken prima volstaan. Smart robotics zijn breder inzetbaar als het nodig is, maar voordat deze slimme robots ons werk over kunnen nemen, is er nog een hele lange weg te gaan.
Eerst stapelt de robot de identieke houten blokjes van het spel op tot een toren. Daarna volgt hij de spelregels: hij verwijdert blokjes uit de toren zonder deze om te gooien. De bewegingen die de robot hiervoor moet maken, zijn onmogelijk allemaal voor te programmeren. De robot moet zelf ervaren wat er gebeurt en daarop zijn handelen instellen. Optische feedback is een voor de hand liggende oplossing, waarbij de robotsoftware informatie uit een camerabeeld gebruikt om bewegingen aan te sturen. De camera ziet of de robot met zijn beweging een blokje eruit duwt en dus moet doorduwen of dat hij de hele toren omver zal duwen en dus een andere strategie moet kiezen. (Zie ook het artikel ‘Vision in the loop’ in Objective 20). Geen geconditioneerde omgeving Een extra uitdaging is dat de robot het spel straks in elke willekeurige omgeving kan spelen. De robotaansturing moet zo veel mogelijk autonoom het spel spelen en zelf kunnen anticiperen op veranderingen of onbekende situaties in de omgeving. Als de toren omvalt, moet hij zelf de toren weer kunnen opbouwen. Zo’n situatie waarin de blokken op een hoop liggen is elke keer anders. Dat moet het systeem zelf kunnen oplossen: blokje voor blokje van de hoop pakken en weer een nette toren bouwen.
/medewerkers aan het woord
Jacco Wesselius en Serge de Vos Een gevoel dat denk ik voor al onze collega’s geldt: wat ik doe, dat doet ertoe
Jacco Wesselius (l) Functie: Director of Innovation and Technology Werkgebied: Embedded systemen en elektronica Werkzaam bij Technolution sinds: januari 2012
Serge de Vos (r) Functie: Director of Innovation and Technology Werkgebied: Technische informatiesystemen Werkzaam bij Technolution sinds: februari 1997
Nu Enno Romkema zijn functie als CTO heeft neergelegd, worden Jacco Wesselius en Serge de Vos Directors of Innovation and Technology. Als tweekoppige technologiedirectie overzien zij een breed technologisch domein. Ze vullen deze managementfunctie op een praktische manier in. “Met deze duofunctie kunnen we allebei ook nog contact houden met de werkvloer.” Kruisverbanden en synergie Jacco: “In onze functie kijken we twee kanten op. Naar buiten, naar wat er in de markt gebeurt, wat de kansen zijn. En naar binnen: naar hoe we de ontwikkeling van producten aanpakken, wat we kunnen en wat we nog moeten ontwikkelen aan kennis en technologie. Met deze duofunctie kunnen Serge en ik allebei contact houden met de werkvloer. We moeten dichtbij de techniek blijven om dat te kunnen vertalen naar innovaties en waarde in de markt.” Serge: “De kruisverbanden tussen onze vakgebieden zijn belangrijk. Je moet voldoende van elkaar snappen om verbindingen te kunnen leggen. Daarom is kennisuitwisseling zo belangrijk, op alle niveaus.” Jacco: “We delen een kamer, met onze bureaus tegen elkaar aan. We zorgen dat we van elkaar weten wat we aan het doen zijn. We moeten over de randen van ons eigen werkgebied heen kijken, juist omdat er veel waarde zit in de combinatie van informatieverwerking met servers en elektronica met embedded systemen. Deze combinatie voegt waarde toe in de markt.” Serge: “Die combinatie maakt Technolution uniek. Wij kunnen de kastjes maken met elektronica en we kunnen de software schrijven om de businessprocessen te ondersteunen. Er zijn niet veel bedrijven die deze combinatie bieden.”
Focus met clusters Serge: “Om innovaties bij de markt te laten aansluiten, zetten we groepjes mensen (clusters) in die zich richten op specifieke marktsegmenten. Zo kunnen we kansen zien en creëren, technisch en zakelijk. Daarom zijn de clusters ook breed opgezet, met technici, maar ook met mensen met zakelijke capaciteiten en resourcemanagement. Die houden elkaar ook scherp: ‘Leuk dat je deze technologie wil uitzoeken, maar daar helpen we de klant niet mee’; of: ‘zo wordt het te duur’.” Jacco: “Dat is wat ik zo interessant vind aan onze nieuwe functie: innovatie is marktgericht; technologie maakt dingen mogelijk. Innovatie bij Technolution is erop gericht een brug te slaan tussen wat technisch leuk is, waar we technisch blij van worden en hoe we er voor de klant en voor onszelf waarde mee kunnen creëren en geld mee kunnen verdienen. Die brug slaan we met die clusters. En het is aan ons om breed over al die clusters heen te kijken en de algemene trends en kansen te signaleren.” Wat ik doe, dat doet ertoe Jacco: “Ik zie bij Technolution belangrijke verschillen met andere organisaties. Hier heb je direct zicht op je klant en wat je voor hem betekent. Je voelt je hier niet maar een klein schakeltje in het geheel. De managementcontext is veel kleiner en de ruimte om zelf te acteren is veel groter. Ik merk dat ik daardoor scherper kijk naar wat we nou echt moeten doen. Je hebt meer ruimte, maar ook meer eigen verantwoordelijkheid. En een gevoel dat denk ik voor al onze collega’s geldt: wat ik doe, dat doet ertoe.”
Lees het hele interview met Jacco en Serge op www.technolution.eu/jacco_serge
