Limburgse besturingssoftware écht geschikt voor Industrie 4.0

Het is een verhaal van David tegen Goliath. Vectioneer, een clubje van slechts acht engineers, heeft de torenhoge ambitie om de wereld van industriële besturingen volledig op z’n kop te zetten. De Limburgers willen dat bereiken met hun eigen softwareplatform dat – zoals ze zelf zeggen – veel beter aansluit bij Industrie 4.0-toepassingen dan oplossingen van de gevestigde orde.

Alexander Pil

Waaraan moet een modern besturingssysteem voldoen om het volledig op maat te hebben voor een Industrie 4.0-omgeving? De belangrijkste voorwaarde is een zeer hoge communicatiesnelheid. Niet alleen binnen in een machine, maar juist ook naar de rest van de productielijn en andere apparaten waarmee die machine samenwerkt. Veel besturingssystemen hebben de interne communicatie prima op orde, bijvoorbeeld via Ethercat, maar de communicatie naar buiten is een heel ander verhaal.

‘Een standaard zoals OPC UA is daarvoor veel te traag’, stelt Philippe Piatkiewitz, oprichter en ceo van Vectioneer. ‘In een applicatie waarin verschillende robots met elkaar moeten samenwerken, gaat het op dit moment nog vaak zo dat een robot een product klaarlegt en dan een seintje geeft zodra hij die taak heeft afgerond. Dan gaat de volgende robot aan de slag, die ook weer een bericht stuurt als hij klaar is. Als je alles optimaal wilt synchroniseren, heb je realtime interactie nodig. Dan moet je op millisecondeniveau actief zijn. De meeste commerciële besturingssystemen zijn daar nu totaal niet op ingericht.’

Piatkiewitz liep zelf zo’n tien jaar geleden al tegen die barrière op. Voor een project voor Lufthansa koos Vectioneer voor een besturing van een Duitse aanbieder. ‘Op dat moment de meest geavanceerde besturing op de markt. Het klonk allemaal prachtig, maar uiteindelijk moest je overal een licentie voor nemen waardoor het best prijzig werd. En het werkte niet zoals wij voor ogen hadden. Het ging om een project met vier gekoppelde besturingen die hun resources deelden en data met elkaar moesten uitwisselen. Dat bleek met het gekozen platform veel moeilijker dan verwacht.’ Vectioneer had meer vergelijkbare ervaringen, wat het Maastrichtse bedrijf uiteindelijk triggerde zijn eigen besturing te ontwikkelen.

Bottlenecks

In een Industrie 4.0-scenario zoals Vectioneer dat voor zich ziet, moeten duizenden robots en slimme machines samenwerken. ‘Een centrale computer waar alle data doorheen loopt, vormt dan al snel een bottleneck’, weet Piatkiewitz. ‘Bovendien schaalt dat niet omdat je ergens een keer tegen de grenzen van de capaciteit aanloopt. Toch werken de meeste industriële systemen nu op die manier.’

Volgens Piatkiewitz is OPC UA niet de oplossing voor Industrie 4.0-applicaties, hoewel dat in de markt door menigeen wordt beweerd. ‘OPC UA werkt niet goed genoeg in Industrie 4.0-toepassingen zoals wij die voor ogen hebben. Dat komt omdat de communicatie via een zogenaamde message broker verloopt. Twee machines kun je op die manier prima data laten uitwisselen, maar drie, of tien, of duizend, dat kun je echt vergeten.’

Ook een platform als Robot Operating System (Ros) volstaat niet op zichzelf voor geavanceerde Industrie 4.0-toepassingen, vindt Piatkiewitz. ‘Ros is weliswaar mooi decentraal opgezet, maar het mist realtimeperformance en is dus geen complete oplossing voor robotica op alle niveaus; er is altijd nog een realtime besturing nodig.’

Ieder een eigen interface

Vectioneer startte de ontwikkeling van zijn Motorcortex-besturingsplatform toen het samen met VDL ETG werkte aan de waferhandler voor ASML. VDL durfde uiteindelijk toch niet in zee te gaan met een klein clubje uit Maastricht en stapte over naar Beckhoff. Maar het zaadje was ontkiemd. In projecten voor onder meer Lufthansa en Etihad maakten de Limburgers gebruik van Motorcortex en schaafden ze verder aan hun eigen softwareplatform. ‘Inmiddels heeft het zich bij heel wat klanten bewezen, onder meer in Japan en de VS, en zijn we op het punt beland dat we Motorcortex niet alleen voor eigen projecten gebruiken, maar het ook als zelfstandig product op de markt kunnen zetten’, zegt Piatkiewitz.

Vectioneer mikt met Motorcortex nadrukkelijk op geavanceerde toepassingen in Industrie 4.0-setting. ‘We zijn een paar ordes sneller dan de systemen in de OPC UA-wereld’, claimt Piatkiewitz. ‘Wij kunnen de communicatie op millisecondeniveau realiseren, ook naar buiten toe. De communicatie binnen een machine kan iedereen zo snel regelen, maar richting andere systemen gaat het bij die oplossingen aanmerkelijk trager.’

De superhoge datasnelheid die Motorcortex biedt, opent de deuren naar allerlei interessante toepassingen. Piatkiewitz: ‘Als een machine crasht, wil je een trace van elke sample die is gelogd, misschien wel van honderd signalen tegelijk. Dat lukt alleen met een razendsnel data-acquisitiesysteem.’

‘Zeker bij collaboratieve systemen wil je een gebruikersinterface die responsive is’, gaat hij verder. ‘Je wilt niet dat je op een knop drukt en moet wachten tot er iets gebeurt. Het moet direct, binnen de milliseconde want dat voelt voor de gebruiker veel beter aan. Sowieso verdient elke gebruiker zijn eigen interface. Iedereen is immers in andere zaken geïnteresseerd. Een operator hoeft wellicht alleen een start- en stopknop nodig, terwijl een manager vooral statistische informatie wil ontvangen.’ Motorcortex is daarop ingericht, onder meer omdat Vectioneer dat soort zaken in een webbrowser oplost. ‘We koppelen millisecondedata aan een browser; dat is een paradigmaverschuiving in het gebruik van ui’s.’

Pingpongen

Vectioneer werkt met acht man aan zijn besturingsplatform. Waarom denkt het bedrijfje beter te zijn dan gevestigde en veel grotere spelers zoals B&R, Beckhoff, Schneider of Siemens? ‘Om te beginnen, hebben we geen last van ballast uit het verleden; we konden vanaf scratch starten’, antwoordt Piatkiewitz, die vertelt dat hij in een eerdere functie al eens een vergelijkbare exercitie had gedaan. ‘Dat is nooit vercommercialiseerd, maar alles dat ik daar heb geleerd, kon ik bij de ontwikkeling van Motorcortex gebruiken.’

Piatkiewitz zag bovendien dat ultrasnelle communicatie in de gamingwereld heel gebruikelijk is. ‘Je kunt met honderd man in dezelfde game zitten. Dat is niet helemaal realtime, maar wel met een zeer kleine vertraging. We hebben geleerd van de technieken die het mogelijk maken om met iemand aan de andere kant van de wereld een potje te pingpongen.’

Vectioneer baseert zijn softwareplatform op open standaarden die niet per se zijn bedoeld voor industriële toepassingen. ‘Maar ze voldoen wel aan de eisen van de industrie, zelfs beter dan industriestandaarden’, beweert Piatkiewitz. ‘De protocollen die we toepassen, hebben security hoog in het vaandel staan. We zijn begonnen om alles vanaf de grond beveiligd en encrypted op te bouwen. Je kunt niet zo maar met een systeem verbinden, maar als je de sleutel hebt, dan is dat systeem ook helemaal toegankelijk. Je kunt dan bij alle data, ook aan de andere kant van de wereld. In die zin lopen we voorop, want in de plc-wereld wordt helemaal niets encrypted verstuurd tussen machines onderling.’

Dat Vectioneer met Motorcortex inderdaad superveilige systemen bouwt, blijkt uit het feit dat het platform is gecertificeerd voor militaire toepassingen. Onder meer de Amerikaanse marine en luchtmacht maken er gebruik van. ‘Daar heb je zoiets als information assurance, en moet je zorgen dat je niet te hacken bent. Die sector is het hoogste niveau dat je kunt bereiken voor wat betreft beveiliging, en daarvan profiteren onze industriële gebruikers.’

In de cloud

Motorcortex bestaat in de basis uit een webportaal en een serie bouwblokken. De software draait op besturingshardware, bijvoorbeeld een controller van B&R of Schneider. ‘Eerst installeren we daar realtime Linux op’, legt Piatkiewitz uit. ‘Daarbovenop komen de bouwblokken die zorgen voor bijvoorbeeld de communicatie, het realtimegedrag, en waarmee je makkelijk applicaties kunt bouwen.’

Om dat allemaal op de hardware te kunnen installeren, heeft Vectioneer een cloudplatform ingericht. ‘Waar je vanaf wilt, is dat je een plc koopt en dat je op een Windows-only laptop iets moet installeren om je applicatie te kunnen bouwen. Dat is schrikbarend ingewikkeld’, zegt Piatkietwitz. ‘Wij maken het mogelijk om vanaf je laptop, zonder extra software, via de browser naar de portal te gaan. Daar staan alle bouwblokken klaar en kies je wat je nodig hebt – kinematica, padplanning, et cetera. Die deploy je via je laptop naar de controller. Vervolgens maak je een eigen applicatie in de cloud, in een scripttaal waar je je programma kunt editen, of via low coding zodat je meer configureert dan programmeert. Die code kun je via de cloud deployen naar de applicatie. Dan trek je de internetkabel eruit en kun je lokaal met die machine werken.’

Motorcortex omvat onder meer tools om Ethercat te configureren, om data te bekijken via een oscilloscoopfunctie en een userinterface-editor. ‘We werken nu aan een tool voor bulk deployment’, vertelt Piatkiewitz. ‘Nu al zijn er klanten die honderden of duizenden robots per jaar bouwen op basis van onze software. Die hebben het probleem dat al die robots moeten worden onderhouden. Dus moeten ze goed registreren welke robot welke versie bevat. Die nieuwe tool gaat dat allemaal voor ze bijhouden. Ook geven machines een seintje als ze worden geüpdatet zodat de administratie klopt.’

Eigen koers

Vectioneer gaat direct de strijd aan met de gevestigde orde. ‘We kunnen niet in ons eentje de wereld aan’, beseft Piatkiewitz, ‘dus we moeten ons conformeren aan wat er is, en koppelen aan bestaande hardware en software. Op plekken waar connectiviteit en schaalbaarheid de kernbegrippen zijn, denken we echt wat anders te bieden hebben.’

Piatkiewitz realiseert zich terdege dat Vectioneer er nog niet is. ‘We zijn op zoek naar investeerders die ons kunnen helpen om door te groeien. De volgende stap is om onszelf op te schalen naar zo’n dertig man, en Motorcortex uit te rollen naar duizenden gebruikers.’

Voorlopig partnert Vectioneer nog niet met een van de grote spelers in besturingsland. ‘Een exit is wellicht in de toekomst mogelijk’, zegt Piatkiewitz, ‘maar dat is nu zeker nog te vroeg. Voorlopig willen we onze eigen koers bepalen.’