Prodrive stroomlijnt softwareontwikkeling met eigen platform

Met het in-huis gebouwde PMP-platform is Prodrive Technologies erin geslaagd om softwareontwikkeling niet langer de bottleneck te laten zijn. Door in een vroeg stadium te modelleren en analyseren, is het dynamisch gedrag van het fysieke systeem zeer goed te voorspellen. Verschillende industriële partijen hebben het voordeel van PMP inmiddels erkend en gebruiken de tool intern voor hun eigen motionapplicaties.

Alexander Pil

Een sprong in het diepe, zo omschrijft Ralph Stassen de stap die Prodrive Technologies een paar jaar geleden heeft gezet in zijn ontwikkelstrategie. ‘We zijn ooit begonnen als elektronicaspecialist’, vertelt de programmamanager Motion & Mechatronics bij het Eindhovense bedrijf. ‘Daar kwam maatwerksoftware bij en al enige tijd doen we ook custom motoren en mechatronica.’ Binnen Stassens groep komt inmiddels de helft van de omzet uit de ontwikkeling van gespecialiseerde, mechatronische systemen.

Prodrive is van nature zeer technologiegedreven. Dat klinkt goed, maar het heeft ook een keerzijde. Stassen legt uit: ‘Klanten komen naar ons toe met een probleem en dat proberen we op te lossen met de technische capaciteiten die we in huis hebben.’ Zo veel maatwerk betekent dat Prodrive heel specifieke kennis moest opbouwen. Zo specifiek dat het zichzelf in een niche drukte. ‘Vier jaar geleden zijn we begonnen met het opbouwen van eigen ip. We hebben veel geïnvesteerd in een catalogus vol off-the-shelf producten. Met een goede verzameling standaard drives en motoren kunnen we immers veel eenvoudiger en sneller mechatronische systemen ontwikkelen en leveren. We doen nog steeds maatwerk, maar nu het grootste deel van de bouwblokken al klaarligt, kunnen we sneller stappen zetten. De opbouw van zo’n catalogus was een leap of faith.’

Voor iedereen

Om het ontwikkeltempo hoog te houden, moest Prodrive ook zijn softwaredesigners efficiënter laten werken. ‘In de zeventien jaar dat ik hier werk, hebben we meerdere motionapplicaties opgetuigd’, vertelt Maik van Kranenburg, software-engineer bij Prodrive. ‘Dat waren telkens iteraties op de software, maar een jaar of zeven geleden concludeerden we dat het niet goed onderhoudbaar was. We zijn toen begonnen met de bouw van een nieuw platform waarmee we makkelijk software kunnen configureren. Op basis van een hardwaremodel en met de input over welke sensoren en actuatoren er in het systeem komen, kunnen we nu via het Prodrive Motion Platform met de softwareontwikkeling beginnen voordat er een fysiek ontwerp is gebouwd. Daar plukken we nu echt de vruchten van. Waar voorheen het zwaartepunt bij de software lag, verschuift dat door PMP terug naar de firmware en de hardware. Het platform stelt ons namelijk in staat om de software heel snel up en running te hebben.’

Oorspronkelijk was PMP weliswaar bedoeld om de interne softwareontwikkeling efficiënter te maken, maar Prodrive zag al snel dat ook zijn klanten er baat bij zouden hebben. Het ging bij de opzet van PMP daarom niet over één nacht ijs en riep een aantal van zijn grootste klanten bij elkaar. ‘Het was best spannend om hen tegelijkertijd in één grote meeting om input te vragen’, geeft Stassen toe, ‘maar het werd heel erg geapprecieerd. We hebben ze gevraagd hoe we de software zouden moeten vormgeven, welke functionaliteiten belangrijk zijn en lieten ze meebeslissen over de roadmap. Op die manier werken we aan een generiek platform dat precies aansluit bij de wensen van onze hightechklanten. Het is een continu proces waarin we nog altijd regelmatig bij elkaar komen om bij te sturen.’

Van Kranenburg geeft een voorbeeld: ‘Een van de requests ging over data-acquisitie. In eerste instantie kon je die handmatig starten en stoppen, maar er bleek behoefte om dat op basis van triggers te kunnen doen. Als een bepaalde waarde te hoog wordt, wil je alle signalen een seconde ervoor en erna vastleggen. Daarvoor doen we dan een voorstel en we bediscussiëren waar nog verbeterpunten zitten. Zo komen we tot een platform dat voor iedereen werkbaar is.’

Sneller itereren

De overlap tussen de wensen van alle gebruikers, zowel intern als extern, blijkt behoorlijk groot. ‘Bij sterk softwaregedreven engineeringgroepen zijn de verschillen goed te overbruggen’, aldus Stassen. ‘Die engineers willen een wit vel met zo veel mogelijk vrijheid zodat ze het meest performante systeem kunnen bouwen. Die openheid bieden we met PMP. Aan de andere kant staan de mechatronici die alleen hun motor willen aansturen en eigenlijk helemaal geen code willen tikken. Die engineers zijn op zoek naar een praktische interface waarmee ze handig hun motor kunnen tunen. Ook dat kan met PMP, onder meer doordat we integreren met Matlab en Simulink. Via een toolbox en PMP kun je de modellen die je daar maakt, inladen in de controllers van je systeem.’

Van Kranenburg vult aan: ‘Vroeger zaten we met een klant om tafel om het model te bespreken waarna we het handmatig implementeerden. Als de klant het dan later integreerde, liep hij weleens tegen problemen aan en gingen wij ernaartoe om samen de issues te verhelpen. Toen hadden we namelijk nog geen model dat zo goed was dat het voldoende overeenkwam met de werkelijkheid om onze software erop te kunnen ontwikkelen en testen.’ Met PMP zijn er geen losse modellen meer voor de mechanica en de software. ‘Een klant kan zijn systeem zelf modelleren in Simulink, er een library van maken en die inladen. Wij zitten er niet meer tussen, waardoor je gelijk ip-discussies vermijdt. Een klant kan zelf zijn gang gaan en hoeft ons niet meer te vertellen wat er zo spannend is aan zijn machine. Je kunt bovendien simuleren in Simulink, in PMP en op de uiteindelijke hardware. Door dat soort resultaten met elkaar te vergelijken, maak je de iteratietijd een stuk korter.’

Vroeg analyseren

PMP is al een paar jaar zo volwassen dat meerdere Prodrive-klanten de tool intern gebruiken. Veel mag het Eindhovense bedrijf daarover niet naar buiten brengen, maar het kan wel in detail treden over het ontwikkeltraject voor een fabrikant van pcb-productiemachines. Voor die partij ontwerpt en bouwt Prodrive alle mechanica dat het vervolgens turnkey aflevert. De klant hoeft er alleen zijn eigen applicatiemodule nog bovenop te zetten.

‘We zijn begonnen met een clean sheet en de requirements van de klant’, vertelt Prodrive-systeemarchitect Milan van den Muyzenberg. ‘Sommige features van de machine zijn cruciaal voor de klant. Het settlinggedrag van het systeem is bijvoorbeeld bepalend voor hoe succesvol de machine gaat zijn in de markt. Dat soort zaken wil je van tevoren dus zekerstellen. We zijn daarom gelijk gestart met een model in PMP zodat we het systeem goed kunnen analyseren. In zo’n model kun je stoorkrachten injecteren en kijken welke invloed die hebben op het dynamisch gedrag van het systeem. Ook kun je de stijfheid beoordelen door te checken dat de eigenfrequenties liggen waar ze moeten liggen. Deze kennis kan dan worden teruggekoppeld naar de eigenschappen die voor de klant relevant zijn. Omdat dit allemaal virtueel gebeurt, kun je heel snel itereren, intern en ook met de klant.’

Met PMP kunnen Prodrive-engineers de benodigde modellen bouwen, compileren en uitvoeren. ‘Simuleren kun je in Simulink doen en de code die daaruit komt in onze simulator laden’, verduidelijkt Van Kranenburg. ‘Zo kunnen we de kritieke bewegingen van de machine al uitvoeren in een virtuele omgeving. We kunnen het dynamische gedrag in PMP aftesten en vergelijken met het model van de klant.’

‘Het is een nauwe interactie tussen de controlengineer en de mechanicus’, gaat Van den Muyzenberg verder. ‘Samen zorgen ze ervoor dat het systeem zich gedraagt zoals de bedoeling is. Naarmate het proces vordert en we meer hardware ter beschikking hebben, kunnen we de ontwikkelde software op de echte hardware testen. Nu zitten we nog in de fase dat we de modellen deployen op een pc, maar we kunnen nagenoeg naadloos overstappen naar de echte hardware. We gebruiken immers dezelfde tooling en software die later ook op het werkelijke systeem gaat draaien.’

Prodrive heeft een vereenvoudigd model van de mechanica aan de klant gegeven. ‘Ze zijn uiteraard meer geïnteresseerd in de core van hun machine dan het mechanisch gedrag’, weet Van den Muyzenberg. ‘Maar uiteindelijk moet alles wel worden geïntegreerd. Met het model kunnen ze hun hele systeem al in een vroeg stadium samenbrengen en testen.’

Vooroplopen

Op welk vlak kan PMP nog verbeteren? ‘We zitten nu al heel dicht aan tegen first time right’, zegt Van den Muyzenberg. ‘De mechanica komt zo goed overeen met het model dat we geen problemen in de machinedynamica verwachten. Omdat het over dure, complexe onderdelen gaat, waarvan de lead time heel lang is, is het cruciaal dat je eerste schot gelijk goed is. Modelvorming in PMP heeft ons enorm geholpen.’

Stassen: ‘De gebruiksvriendelijkheid van het platform kan nog wat verder omhoog. We werken eraan om PMP nog laagdrempeliger te maken zodat je geen software-engineer hoeft te zijn om het onderste uit de kan te halen. We mikken op de high-endmarkt; daar zijn de wensen en eisen heel uitdagend. We moeten constant verbeteren om daarin mee te kunnen en voorop te blijven lopen.’