De systeempuzzel is een samenspel
De afgelopen twintig jaar zijn hightech systemen ongelooflijk complex geworden. ASML en zijn leverancier VDL ETG bespreken hoe dit de rol van de systeemengineer heeft beïnvloed. Hun conclusie: architectuur wordt steeds meer een teaminspanning – en dat geldt ook voor de opleiding van architecten.
Aangejaagd door trends als digitalisering, globalisering, servitization en systems-of-systems, groeit de complexiteit van hightech systemen met de dag. ‘Steeds meer disciplines zijn erbij betrokken en de hoeveelheid informatie die moet worden beheerd, is aanzienlijk toegenomen’, constateert Ton Peijnenburg, plaatsvervangend algemeen directeur bij VDL ETG en fellow bij het High Tech Systems Center (HTSC) van de Technische Universiteit Eindhoven. ‘Het wordt voor architecten steeds moeilijker om het overzicht te bewaren.’
Roelof Klunder, competentieleider van ASML’s elektroarchitecten, sluit zich daarbij aan. ‘Onze machines worden steeds groter en bevatten steeds meer onderdelen. De meeste architecten kunnen weliswaar een enkel subsysteem aan, maar het is een heel ander verhaal om de impact van veranderingen op systeemniveau te overzien. Dat is wel precies wat er wordt gevraagd van systeemengineers.’
Volgens Jan van Vlerken, vicepresident System Engineering bij ASML, is samenwerking de sleutel om het werk van zijn mensen beheersbaar te houden. ‘Door de toenemende complexiteit is het voor een enkele systeemengineer bijna onmogelijk geworden om een compleet overzicht te hebben. Voor een groep liggen er veel meer mogelijkheden. Daarom wordt architectuur steeds meer een teamprestatie.’
Training on the job
Hetzelfde geldt voor de opleiding van architecten. De afgelopen jaren hebben organisaties als TNO’s ESI hun educatieve focus verlegd van het geven van individuele cursussen naar het aanbieden van (in-company) programma’s met meerdere belanghebbenden op meerdere niveaus, soms zelfs van meerdere bedrijven. Deze programma’s, gebaseerd op een real-life businesscase in een leren-door-doen-benadering, zijn expliciet gericht op het ontwikkelen van de leiderschaps- en peoplemanagementvaardigheden van de deelnemers, naast hun technische competenties.
Peijnenburg hecht veel waarde aan de hands-on aanpak. Hij wijst erop dat hoewel architecten een gedegen achtergrond moeten hebben in de basisprincipes van systeemengineering hun vaardigheden tijdens het werk echt worden aangescherpt, dus dat is ook de logische plek voor training. ‘Je moet je realiseren dat je niet de architect bent omdat je alle details kent maar omdat je het algemene beeld kunt vormen. Dat leer je vooral door te doen.’
Een belangrijke voorwaarde is technische assertiviteit: het vermogen om de stakeholders weerstand te bieden. ‘Het is een combinatie van overtuigingskracht en standvastigheid’, legt Peijnenburg uit. ‘Als systeemengineer ga je op basis van inhoudelijke argumenten in gesprek met stakeholders vanuit je diepgaande kennis van het algemene beeld, en tot op zekere hoogte de details. Maar er zijn altijd mensen die gaten in je betoog zoeken. Je moet dus niet alleen overtuigen, maar ook je mannetje staan in de dialoog. ESI’s systeemarchitectuurprogramma heeft zijn nut bewezen bij het leren beheersen van deze vaardigheden.’
‘Tijdens mijn tijd bij Philips CFT, dertig jaar geleden, kregen startende ingenieurs twee jaar de tijd om door te groeien naar hun nieuwe rol, twee jaar om zichzelf terug te verdienen en nog eens twee jaar om geld te verdienen voor het bedrijf’, herinnert Peijnenburg zich. ‘Tegenwoordig hebben we die luxe niet meer. Architecten worden meteen in het diepe gegooid. En dan worden ze zo opgeslokt door hun dagelijkse werk dat ze nauwelijks de tijd hebben om na te denken over wat ze doen en om het met hun collega’s te bespreken, terwijl ik daar juist een groeiende behoefte zie. Coaching en training on the job zijn efficiënte manieren om aan die behoefte te voldoen.’
ASML heeft een eigen aanvullend programma voor systeemengineers. ‘Startende architecten krijgen een senior collega toegewezen als coach’, vertelt Klunder. ‘Daarnaast kunnen ze deelnemen aan ons Architect Development Program, met allerlei technische en niet-technische oefeningen waarbij stakeholders uit verschillende disciplines betrokken zijn. In het volgende niveau van onze architectenopleiding, de Senior Architect Masterclass, worden hun sociale en gedragsvaardigheden verdiept. Omdat dingen continu veranderen, is er ook behoefte aan een normale vorm van training. Die kloof moeten we nog dichten.’
Weerstand
Systeemengineers worden opgeleid om over een evenwichtsbalk te lopen. ‘Je gaat nooit iets bouwen dat 100 procent aan alle eisen voldoet want dan krijg je het of nooit af of wordt het erg duur’, stelt Van Vlerken. ‘Het is aan jou als architect om te bepalen wat belangrijk en wat minder belangrijk is om tot een systeem te komen dat goed genoeg is.’ Peijnenburg ziet ook een evenwichtsoefening tussen twee verantwoordelijkheden. ‘Enerzijds hebben systeemengineers creatieve ruimte nodig als hoofdconstructeur. Tegelijkertijd moeten ze informatie structureren om beslissingen te nemen als leider van een ontwerpteam.’
Methodieken en tools kunnen helpen om structuur te brengen, maar ze kunnen ook als beperkend worden ervaren. ‘Toen we bij VDL probeerden requirementsengineering in te voeren ter vervanging van het traditionele op Word gebaseerde proces, stuitte dit op veel weerstand’, geeft Peijnenburg als voorbeeld. ‘Mensen zijn erg terughoudend om hun manier van werken te veranderen, uit angst dat het de zaken bureaucratischer en minder efficiënt zal maken.’ Klunder heeft een soortgelijke ervaring bij ASML. ‘We zijn ook aan het testen geweest en rollen nu verbeterde manieren van werken en tooling uit voor requirementsengineering, omdat ook wij de voordelen zien van alles op een gestructureerde manier opschrijven en beheren. Tegelijkertijd zien we de bureaucratie die dit met zich meebrengt. De uitdaging is om een zodanig evenwicht te vinden dat de voordelen van requirementsengineering duidelijk zijn en de creativiteit en flexibiliteit van de architecten niet worden aangetast.’
Gezond verstand
‘Het gaat niet om lijstjes afwerken puur om lijstjes afgewerkt te hebben, maar het gaat ook niet alleen om creativiteit’, vult Van Vlerken aan. ‘Het gaat ook om gezond verstand. Als systeemengineer moet je creatief zijn, maar altijd je gezonde verstand gebruiken.’ Peijnenburg is het daarmee eens. ‘Je moet gezond verstand hebben om van de details naar het grotere geheel over te schakelen’, zegt hij. ‘Als je je te veel op de details concentreert, kun je niet discussiëren over de big picture – wat een essentiële vaardigheid is voor een architect.’
Om grip te houden, springen veel bedrijven op modelgebaseerde systeemengineering (MBSE), in samenwerking met partners als ESI. ‘In de lucht en ruimtevaart en de auto-industrie vertrouwen ze volledig op modellering en ze zijn zeer succesvol in het gebruik ervan om producten te maken die extreem betrouwbaar zijn’, merkt Peijnenburg op. ‘Voor onze hightech apparatuur is MBSE echter nog niet echt van de grond gekomen.’
Van Vlerken heeft er een hard hoofd in dat dat binnenkort op systeemniveau zal gaan werken. ‘Mechanica, elektronica, software – elk domein heeft zijn eigen digitale versie van het systeem. Hoe kunnen deze modellen een systeemengineer helpen om de juiste keuzes te maken zodat de baten opwegen tegen de kosten? Naar mijn mening hebben we een metamodel op systeemniveau nodig, maar hoe bouwen en onderhouden we zoiets? Onze systemen zijn erg complex en vereisen in de loop van de tijd regelmatige revisies, en dus onderhoud. We hebben nog geen praktische en pragmatische oplossing gevonden voor een digital twin op systeemniveau.’
Commonality
In een andere poging om de toenemende systeemcomplexiteit het hoofd te bieden, bewandelt ASML de route van commonality, of gemeenschappelijkheid – door identieke ontwerpelementen op meerdere plaatsen in de architectuur te hergebruiken. ‘Hierdoor kunnen we meer doen met dezelfde ontwikkelinspanning’, zegt Van Vlerken. ‘We gebruiken een gemeenschappelijk element, tenzij er een solide businesscase is om iets nieuws te introduceren. Zo zetten we een rem op de integratie van technologie alleen omdat die nieuw en mooi is. Gemeenschappelijkheid is geen doel op zich, maar een manier voor ons om vooruitgang te boeken op verschillende gebieden – niet alleen ontwikkelinspanningen en -kosten, maar ook verbeterde leercycli, risicobeperking en duurzaamheid door hergebruik.’
Gemeenschappelijkheid is ook een onderwerp in de nauwe samenwerking tussen ASML en VDL ETG op het gebied van de waferhandler. ‘We bespreken hoe we gemeenschappelijke elementen kunnen introduceren in de architectuur van die module’, legt Peijnenburg uit. Voor Van Vlerken heeft deze exercitie, zoals hij het noemt, al enkele waardevolle observaties opgeleverd. ‘Een van de inzichten die we in dit geval hebben opgedaan, is dat het onverstandig is om de module op het hoogste niveau gemeenschappelijk te houden, terwijl configureerbaarheid met gemeenschappelijkheid op de lagere architectuurniveaus juist erg handig kan zijn.’ Voor Peijnenburg tonen de discussies mooi de waarde aan van goede architectvaardigheden. ‘Ook hier zien we het belang om naar het grotere geheel te kunnen kijken – van beide kanten. Technische assertiviteit speelt een vergelijkbare grote rol, gestimuleerd door de systeemarchitectuurtraining van ESI, waarbij een gecombineerd team van ASML en VDL de commonality-case hebben gebruikt om hun vaardigheden te vergroten.’
Ecosysteem
De samenwerking rondom de waferhandlers is illustratief voor de groeiende betrokkenheid van het ecosysteem bij de productrealisatie van ASML, waardoor dit proces complexer wordt en de rol van systeemengineers nog belangrijker. ‘Externe modules zoals de waferhandler van VDL betekent dat onze systeemengineers moeten samenwerken met leveranciers, hun architecten en ingenieurs en hun manier van werken’, ziet Van Vlerken. ‘Dit tilt het stakeholderspel naar een heel nieuw niveau. We moeten bruggen bouwen om elkaar te leren begrijpen.’
Klunder ziet daar ruimte voor verbetering. ‘Onze leveranciers hebben specialistische kennis waarvan we nog niet ten volle profiteren. Door ons architectennetwerk naar buiten toe uit te breiden, kunnen we die kennis beter benutten om bijvoorbeeld onze productrealisatie eenvoudiger, goedkoper of betrouwbaarder te maken. En in plaats van ze een afgerond ontwerp te geven, zouden we ze eerder kunnen betrekken door hun innovatieve kracht aan te boren.’
Werkend voor een leverancier erkent Peijnenburg dat er nog wat te winnen valt. ‘We kunnen zeker een bijdrage leveren aan de architectuurprocessen van onze klanten. Om dit te laten werken, moeten beide partijen elkaar echt leren kennen en waarderen. We moeten nog dichter bij elkaar komen en als één optreden. Uiteindelijk zijn onze belangen met elkaar verweven: wij hebben er baat bij als ASML goede systemen verkoopt en ASML heeft er baat bij als wij goede modules leveren. Daar moeten onze architecten zich meer bewust van worden.’
Dit artikel is tot stand gekomen in nauwe samenwerking met ESI (TNO).
