Modelfabriek biedt nieuwe onderwijsmogelijkheden

door Miguel Alvares

TUE-Digital Modelfabriek. Zo luidt de naam van de miniatuurfabriek die bij de faculteit Technologie Management staat opgesteld. Ingebruikname van dit schaalmodel, een geschenk van de Digital Equipment Corporation, vond plaats op vrijdag 28 juni van dit jaar. Dr.ir. Henk-Jan Pels, voorzitter van de vakgroep Informatie en Technologie, draagt de verantwoording voor de organisatie van onderwijs en onderzoek rond de fabriek.

Ratel...ratel...klik. Het plaatje met de magneetjes erop wordt de namaak-oven ingeschoven. Er begint een belletje te rinkelen. De display boven de namaak-oven geeft zogenaamd de hoge temperatuur weer. Klik. Een lampje gaat branden. De plaat schuift weer naar buiten en wordt door een grijpertje opgepakt. Nee, dit is geen beschrijving van een nieuw stuk speelgoed. Het gaat hier om een werkend model van een printplatenfabriek.
Pels vertelt wat dit model precies doet. ‘De modelfabriek is een schaalmodel van een echte fabriek waar printplaten worden geassembleerd. De processen verlopen net als bij de echte fabriek. Eerst worden de kale platen via een zeefdrukproces voorzien van een patroon van soldeerpasta. Na plaatsing van de verschillende componenten ondergaan ze een procedure van verhitting en reiniging. Vervolgens komt het testen en de eventuele reparaties en zijn ze klaar voor gebruik.’ Metalen plaatjes stellen hier de printplaten voor, gekleurde magneten de componenten. Van bepaalde processen zoals verhitting, vindt er natuurlijk simulatie van de echte procedure plaats; de printplaten zijn niet echt en hoeven dus ook niet echt gesoldeerd of verhit te worden.

Bouwdoos
Zo op het eerste gezicht lijkt het geheel, ongeveer één bij vier meter groot, op een uit de kluiten gewassen bouwdoos. Maar schijn bedriegt. De besturingssystemen zijn echt genoeg, uitgevoerd op ware grootte. De besturing omvat onder andere programmeerbare logische bestuurders (PLC’s) om de machines aan te sturen, een netwerksysteem en verschillend softwarepakketten. Bij de vorige eigenaar Digital werd vroeger van de fabriek gebruikgemaakt om hun eigen product ‘Basestar-open’ uit te testen. De modelfabriek staat al sinds begin 1995 op de TUE, maar vanwege de complexiteit van de software was er ruim een jaar nodig om haar draaiende te krijgen. Daarom kon ze pas sinds juni dit jaar in gebruik worden genomen.

Waar zal de modelfabriek precies voor dienen? Pels: ‘Het zal voornamelijk als testlab fungeren. Bedrijfskundestudenten kunnen bijvoorbeeld de opdracht krijgen om iets te veranderen, een onderdeel van het proces. Omdat daarbij geen verstoring van de rest van het proces mag plaatsvinden, zullen ze zich eerst moeten verdiepen in het totale proces. Met name in de wijze waarop het besturingssysteem in elkaar zit. Daarna kunnen ze de door hun ontworpen veranderingen op het model uittesten.’

Spaghetti-programmering
Er zullen volgens Pels niet alleen bedrijfskundigen met dit model werken. Ook aio’s van de nadoctorale ontwerpersopleidingen Logistiek en Informatica kunnen hier de door hun ontworpen logistieke systemen uittesten. Tot op heden moesten zij dit doen in een softwarematig simulatiemodel. Zo’n model vertoont echter alleen de van tevoren ingeprogrammeerde problemen. De modelfabriek biedt de mogelijkheid dat ook meerdere onvoorziene problemen, zoals toevallige storingen en synchronisatiefouten, kunnen optreden. Net als in echte fabrieken, aldus Pels.

De modelfabriek kan ook dienen als case voor de colleges. Pels: ‘Typische fouten die bij de constructie van een echte fabriek optreden, kunnen aan de hand van het model worden uitgelegd. Samenstelling van zo’n fabriek vindt natuurlijk niet op één plek plaats. Men legt eerst het benodigde proces op papier vast. Vervolgens kijkt men welke apparatuur er nodig is en gaat men de verschillende onderdelen uitbesteden. Hier beginnen de problemen op te treden. Aangezien de verschillende onderdelen niet door dezelfde mensen zijn ontworpen, moeten deze onderdelen allemaal weer op elkaar worden afgestemd. Verder heeft iedereen een andere kijk op zaken. Een werktuigbouwer die het transportsysteem ontwerpt, besluit plotseling om dezelfde transportband voor twee verschillende doeleinden te gebruiken, in plaats van twee aparte banden te construeren. In het opgestelde schema staat de band echter wel als twee aparte lijnen weergegeven. Gevolg: een uitsparing van vijf gulden aan materiaalkosten, maar er moet vijfduizend gulden meer aan een besturingssysteem worden uitgegeven.’
Als de fabriek eenmaal af is, kunnen er natuurlijk nog fouten in het ontwerp zitten. Pels: ‘Als je niet uitkijkt heb je snel een voorbeeld te pakken van spaghetti-programmering; om een fout aan het eind op te lossen brengt men aan het begin een wijziging aan. Voordat je het doorhebt verandert het geheel in een warboel, waarbij als je een draadje vastpakt je geen flauw idee hebt waar die naar toe gaat en waar die voor dient. Studenten kunnen hier op kleine schaal meemaken wat de gevolgen van dit soort storingen zijn. Dan weten ze wat ze in het echte bedrijfsleven kunnen verwachten.’

Onderhoudskosten
Bij de vakgroep I&T was men zeer blij met de komst van de modelfabriek. In het verleden heeft de faculteit Technologie Management (toen nog Technische Bedrijfskunde) reeds enkele malen met het idee gespeeld om een CIM (Computer Integrated Manufacturing)-laboratorium in te richten. Jammer genoeg bleek het steeds niet haalbaar om zo’n laboratorium met echte machines in te richten, zelfs als men de systemen voor een symbolisch bedrag kon aanschaffen. ‘Zo’n laboratorium vergt een groot bedrag aan onderhoudskosten’, vertelt Pels. ‘De TU Delft heeft er één, maar onderhoud daaraan is kostbaar en vindt alleen plaats dankzij veel sponsoring. Trouwens, tegen de tijd dat je het volledig hebt geïnstalleerd, is het systeem toch weer verouderd.’ Bij de modelfabriek daarentegen is alles op schaal, inclusief de onderhoudskosten, aldus Pels. De besturingssystemen, waar het bij I&T tenslotte om gaat, werken op dezelfde manier als bij een echte fabriek. Daarnaast kunnen de gesimuleerde functies aan een modelfabriek makkelijk gewijzigd worden. Bij een echte fabriek komen hier enorme kosten voor het vervangen van gehele systemen bij kijken. Behalve de modelfabriek kreeg de TUE trouwens nog meer van Digital, zoals enkele nieuwe computers nodig voor een snelle verwerking van de verschillende besturingsprocessen.

Momenteel wordt er nog aan de modelfabriek gewerkt. Vervanging van de PLC’s, verantwoordelijk voor het uitlezen van signalen en het omzetten van zwakke computersignalen in op de machines afgestelde spanningen, is nog aan de gang. Men verwacht dat ze tegen juni volgend jaar gereed zijn voor gebruik door studenten, ontwerpers en onderzoekers. TUE’ers zullen overigens niet als enigen baat hebben bij de ingebruikname van de modelfabriek. Eventueel kan er vanuit de hogeschool stage worden gelopen. De modelfabriek zal verder worden gebruikt voor onderzoek door de TUE en er zijn reeds bedrijven die belangstelling hebben getoond voor gebruik van de fabriek. Philips CFT is er één van en natuurlijk Digital zelf, die haar eigen producten erop kan demonstreren.