Het W-model

In de hightech verwijst men vaak naar het V-model als men het heeft over het proces van eerste ideeën tot productimplementatie. Dit model begint met een functionele breakdown, de linkerpoot van de V. In de praktijk kun je echter niet alle eisen opnemen in de traditionele functionele breakdown. Typische voorbeelden zijn de fysieke eigenschappen van producten – massa, volume, dat soort informatie.

Het zou verstandig zijn het V-model uit te breiden tot wat ik het W-model noem. Dit model begint met twee parallelle trajecten in het linkerbeen: de functionele en de fysieke stroom. In beide brengen we afzonderlijke systeemaspecten onder: de functionele stroom zorgt er vooral voor dat de vereiste functionaliteit wordt geïmplementeerd, terwijl de fysieke stroom ervoor zorgt dat de fysieke aspecten worden gebudgetteerd tot op het niveau van de relevante systeemelementen.

De twee linkerpoten komen samen op het zogenaamde bouwsteenniveau, waar de elementen van een functioneel systeem, bijvoorbeeld het remsysteem van een auto, worden gespecificeerd en ontworpen op basis van hun eisen. Deze bouwsteen-elementen hebben zowel functionele als fysieke kenmerken. In het voorbeeld van het remsysteem is een van de bouwstenen het rempedaal, dat wordt gespecificeerd door functionele eisen die duidelijk maken wat het pedaal moet doen en door fysieke eisen die de beperkingen specificeren betreffende de massa van het pedaal, de toegestane ontwerpomtrek, het materiaal en meer.

Bouwstenen worden gedefinieerd op het niveau waarop specifieke functionaliteit wordt gespecificeerd, ontworpen en geïmplementeerd. Dit betekent niet dat het altijd losse onderdelen zijn; ze kunnen behoorlijk complex zijn, zoals de motor van een elektrische auto. Het is echter belangrijk dat zij altijd twee ‘ouders’ hebben: een functionele ouder (om ervoor te zorgen dat het remsysteem kan vertrouwen op de functionaliteit van het rempedaal) en een fysieke ouder (om ervoor te zorgen dat het pedaal op de bedoelde plaats past en dat het voldoet aan de volumebeperkingen in de bestuurderscabine, alsmede aan andere mechanische interfaces).

Het gebruik van bouwstenen voorkomt dat de modellen te gedetailleerd worden. Tegelijkertijd maakt het praktisch productbeheer mogelijk, vooral voor complexe systemen, zowel bij het productontwerp als bij de fabricage. Voor een gemiddelde personenauto worden ongeveer 400 bouwstenen gedefinieerd; de nieuwste ASML machines hebben er ongeveer 2000.

Na vrijgave wordt het bouwsteenontwerp virtueel geïntegreerd (ook wel Digital Twin genoemd) in de functionele en fysieke structuur, beide tot op systeemniveau. Het doel is aan te tonen dat het ontwerp voldoet aan de eisen op elk niveau, zowel functioneel als fysiek. Dit zijn de twee opwaartse poten die het middendeel van het W-model vormen.

Deze aanpak heeft verschillende voordelen. Zij zorgt voor duidelijke verantwoordelijkheden op systeemniveau voor zowel functionele als fysieke eisen gedurende de gehele levenscyclus van het systeem. Het maakt ondubbelzinnige budgettering van fysieke aspecten zoals massa en volume downstream mogelijk. Het faciliteert de vroegtijdige opsporing van mogelijke integratieproblemen (‘het past niet’, ‘product niet uitgebalanceerd’, ‘te zwaar’, ‘interfaces niet nageleefd’) – tijdens de ontwerpfase, en vóór de reguliere productintegratie. Het maakt de verantwoordelijkheden voor het functioneren van de elementen expliciet – het team dat het remsysteem ontwerpt moet aantonen dat het werkt volgens de eisen; er zijn geen excuses om te wachten tot het hele product geïntegreerd is.

Het is goed te beseffen dat het gemiddelde functionele subsysteem, zoals een remsysteem of een niveausensor, niet op een fabricage stuklijst staat. Een remsysteem bestel je niet, maar de bouwstenen ervan. Dit betekent dat het in de productie- of logistieke omgeving moeilijk (zo niet onmogelijk) is te zeggen welke functie een onderdeel vervult op de fabrieksvloer of zelfs in het veld bij de klant . Als je echter de logica zou volgen zoals uitgelegd in het W-model, zou het een fluitje van een cent zijn, omdat de implementatie van de bouwsteen ook terug te voeren is op zijn functionele ouder(s).