Experimentele validatie vraagt vakmanschap

Zijn twee passies lopen als twee rode draden door zijn carrière. Bij Philips, de TU Eindhoven en NTS werkte Pieter Nuij zich op tot een van de boegbeelden in experimentele technieken en validatie in de mechatronica. Op al die plekken profileerde hij zich ook als docent. Nu heeft hij een eigen adviesbureau, Madycon, en is hij een van de cursusleiders bij de training ‘Experimental techniques in mechatronics’ van High Tech Institute.

Alexander Pil

‘Het was een fantastische periode.’ Met veel genoegen en weemoed kijkt Pieter Nuij terug op zijn tijd bij het vermaarde Philips CFT. ‘We liepen voorop in de mechatronica, ontwikkelden dingen die gewoon nog niet bestonden. In een groep waar de energie vanaf spatte, en onder de zeer bezielende leiding van onder meer Jan van Eijk, Adrian Rankers, Herman Soemers en Maarten Steinbuch.’

Het is daar, in de Philips-kantoren op het Eindhovense Strijp-S, dat Nuij zich verder kan verdiepen in zijn passie waarvoor hij tijdens zijn afstudeerwerk aan de TU Eindhoven en bij een eerdere Philips-opdracht in de groep Optical Disc Mastering de basis legde: experimentele technieken. ‘Het is vaak heel interessant spoorzoeken’, zegt Nuij. ‘De combinatie van metingen doen en analyseren waarom het systeem niet doet wat er wordt verwacht. Je moet breed kijken en open minded alle mogelijkheden identificeren en testen.’ Daarnaast haalt Nuij veel energie uit het overdragen van zijn kennis. Bij CFT staat hij daardoor aan de wieg van de cursus ‘Experimentele technieken en mechatronica’, verzorgd door Philips’ trainingstak CTT.

Die combinatie maakt dat Steinbuch hem vraagt mee de overstap te maken naar de TUE als hij daar in 1999 een aanstelling krijgt als fulltime hoogleraar. ‘Hij zocht iemand om de experimentele technieken in het lab weer op niveau te brengen en hij vond dat ik dat moest doen’, vertelt Nuij, die wordt aangenomen als universitair docent, onder de voorwaarde dat hij ‘binnen afzienbare tijd’ zou promoveren. Uiteindelijk lukt Nuij dat inderdaad in 2007, ‘met twee kinderen op mijn knie, een fulltime baan, een begripvolle vrouw en Maarten als inspirator’.

Corvee

Nuij blijft nog tot 2013 op de Eindhovense universiteit. ‘Ik kon heerlijk mijn interesse in vibraties en trillingsanalyse botvieren, en me helemaal verliezen in de onderwijskant – eerstejaarscolleges signaalanalyse met tweehonderd man in de zaal, geweldig.’

Uiteindelijk vertrekt Nuij toch omdat hij zich niet kan vinden in de manier waarop er naar onderwijs wordt gekeken. ‘Ik beschouw universiteiten plat gezegd als leverancier van twee producten: hoogwaardige kennis en verrekt goede ingenieurs’, legt hij uit. ‘Maar wat je zag, is dat de kwaliteit van onderzoeksgroepen veel meer wordt afgelezen aan het aantal publicaties dan aan het niveau van de afstudeerders. Bovendien kregen studenten steeds minder tijd om zich de stof eigen te maken. Ik ben in die tijd ook vijf jaar studieadviseur geweest en je ziet dat studenten gewoon tijd nodig hebben om stof te verteren. Dat kun je er niet doorheen stampen.’

‘Daarnaast is er op universiteiten geen duaal carrièresysteem’, gaat Nuij verder. ‘De enige manier om promotie te maken, is via de wetenschappelijke weg, van universitair docent naar universitair hoofddocent. Het vreemde is dat in die omschrijvingen het woord ‘docent’ zit inbegrepen, maar je zag dat steeds meer onderwijsactiviteiten als corvee werden beschouwd omdat die het binnenhalen van projecten in de weg stonden.’

Terughoudendheid

Het begint zo erg te wringen dat Nuij weer overstapt naar de industrie, naar NTS in Eindhoven. Ook daar is opleiden een belangrijk onderdeel van zijn takenpakket. En die scholing is nodig, aldus Nuij. ‘In de industrie staat er vrijwel altijd tijdsdruk op een ontwikkelproject. Dat betekent dat de factory acceptance test op het allerlaatste moment nog eventjes ertussendoor wordt gedaan, wordt ingeperkt of zelfs helemaal wordt overgeslagen. De validatie van het design, inclusief fysieke metingen, is heel vaak het kind van de rekening.’

Ook merkt Nuij dat zelfs bij een redelijk grote partij als NTS experimentele technieken een specialisme zijn die niet veertig uur in de week nodig is. ‘Engineers die het deeltijd op zich nemen, worden na verloop van tijd een andere kant uit gezogen omdat daar meer werk te doen is. En daarmee verdwijnt de focus helemaal. Inhuur is een goed alternatief, hoewel bedrijven dat gevoelsmatig duurder vinden. Maar dat is het niet. Hoe eerder je een specialist inschakelt, hoe beter het is. Gelukkig zijn er ook genoeg bedrijven die validatie serieus op de rol hebben staan.’

‘De andere kant van het verhaal is dat er in het ontwerpproces steeds meer nadruk komt te liggen op simulatie’, vervolgt Nuij. ‘Daarmee hopen ontwikkelaars hun design first time right te maken. Mijn ervaring is dat heel goede simulatiespecialisten soms een broertje dood hebben aan validatietests. Het is ook confronterend als uit zo’n test blijkt dat er iets niet klopt aan hun werk. Ik proef regelmatig dat dat de terughoudendheid verklaart om het te willen testen. Dat is jammer, want daarmee neemt de mogelijkheid af om te leren over de kwaliteit van je modellen. Die terugkoppellus ontbreekt vaak.’

Simulatietools en digital twin-pakketten worden steeds beter. Denkt Nuij dat ze uiteindelijk afdoende zijn om de kwaliteit van het design te garanderen? ‘De gebruiksvriendelijkheid neemt inderdaad toe. Maar daarmee loop je het risico in slaap gesust te worden. Ik ben er wel benauwd voor als mensen zeggen: ‘Die software is zo machtig, die maakt geen fouten meer.’ Dan ben je echt verkeerd bezig. Je zult absoluut kritisch moeten blijven op de uitkomst, vaar er niet blind op. Ook moet je bij het gebruik van die software in staat zijn om deelresultaten te toetsen, in een experimentele setting. Het kan heel goed dat de software zo gebruiksvriendelijk wordt dat die tests heel makkelijk uit te voeren zijn. Maar je moet blijven toetsen. Ik geloof niet dat de software ooit zo goed wordt dat een specialist overbodig wordt.’

Pittig geprijsd

Waarom is het zo moeilijk om een mechatronisch systeem door te meten? ‘Dat heeft een aantal facetten. Ten eerste vereist het de juiste hardware’, antwoordt Nuij. ‘Er moeten dure spullen worden gekocht. Je kunt ook goedkopere apparaten aanschaffen, maar die leveren je twijfelachtige resultaten op en dat is uiteindelijk veel duurder. Je moet verstand hebben van die hardware en bij de aanschaf weten wat je wilt. Dat vereist al behoorlijk wat basiskennis. En je zult die apparatuur vervolgens ook op de juiste manier moeten gebruiken. Er zitten heel veel knopjes op die jou heel makkelijk toestaan om grote fouten te maken. De resultaten komen er in 16-bit diepe kleuren uit, maar dat wil niet zeggen dat het goed is.’

‘Voor de benodigde software geldt hetzelfde’, gaat Nuij verder. ‘De pakketten voor trillingsanalyses zijn pittig geprijsd; je praat al gauw over duizenden euro’s. Veel meer dan bijvoorbeeld een Matlab-licentie die ook nog eens veel breder inzetbaar is. Dus ook daar is het lastig om fiat te krijgen van je baas. Hier in de regio is overigens Mescope van het Amerikaanse Vibrant Technlogies het meest gebruikte pakket. Maar er zijn er meer, zoals oplossingen van Siemens en het Deense Brüel & Kjaer.’

‘Ten derde komt er een flinke dosis vakmanschap bij kijken. Het is een exotische competentie, maar wel een onmisbare. Je moet in staat zijn om het handwerk te doen. Je hebt een zekere experimentele handigheid nodig om bijvoorbeeld met een hamertje met ingebouwde krachtsensor de constructie op de juiste manier te exciteren. Ook zul je er rekening mee moeten houden dat er ergens een connector niet naar behoren werkt of dat de versnellingsopnemer misschien niet goed vastzit. Als je niet weet waar je moet kijken, zie je dat soort dingen al snel over het hoofd.’

Juist die praktische kant maakt dat de training ‘Experimental techniques in mechatronics’ van High Tech Institute, een voorzetting van de oude CTT-cursus, tijdelijk is stilgelegd. ‘Je kunt dat niet online doen’, vindt Nuij, die een van de docenten is. ‘Na corona gaan we weer verder.’

Pre-corona bestond de cursus uit heel veel hands-on uren. ‘We werken heel bewust met gedateerde apparatuur. En de software draait nog op XP’, lacht Nuij. ‘Die meetsystemen staan het nog toe dat cursisten fouten maken. Als ze dan merken dat het resultaat anders is dan gedacht, komt het denkproces op gang. Dan hoor je overal de kwartjes vallen. Dan heb je als docent je doel bereikt.’