De komende decennia verandert de rol van software-ingenieurs in de hightech-machinebouw fundamenteel. Hetzelfde geldt voor onze collega’s in de mechanica en elektronica. De toekomst is aan holistic system engineering in een virtuele 3D-omgeving waarbij AI steeds meer taken voor zijn rekening neemt. Voor wie denkt dat het zijn tijd wel zal duren: die nieuwe werkelijkheid is nu al aangebroken.

Door Robert Hendriksen, software architect bij Sioux Technologies:

Holodeck als virtuele interdisciplinaire ontwikkeltool

'De complexiteit van hightech equipement is enorm en neemt alleen maar toe. Dit zorgt voor nieuwe uitdagingen voor machinebouwers en hun eerstelijns toeleveranciers. Een van de belangrijke issues is de exponentiële groei van investeringen in het concipiëren en ontwerp van systemen. Voor het engineeren van eigentijdse technologie zijn meer en meer vernieuwende ontwikkelmodellen, werkomgevingen en tools nodig - om tot het gewenste resultaat te komen, maar vooral om dat snel te doen.

De drive om de tijd tussen concept en marktintroductie te minimaliseren komt allereerst voort uit commerciële overwegingen. OEM’s willen kosten besparen en de concurrentie voor blijven. Voor hun ontwikkelpartners is het vermogen om snelheid te realiseren daarom een belangrijke onderscheidende kracht. Tegelijkertijd is er een groeiende maatschappelijke behoefte aan technologie die nieuwe oplossingen biedt voor actuele vraagstukken zoals klimaatverandering, de toename van welvaartsziektes en het bedwingen van afvalstromen.

Visuele feedback loops

Waar de fysieke capaciteiten van hightechsystemen wordt bereikt, bepaalt software steeds meer hun performance. Dit neemt niet weg dat ze per definitie het resultaat zijn van een combinatie van hoogwaardige elektronische, mechanische en software engineering. Het vergroten van efficiency van ontwikkeltrajecten vraagt dan ook om geavanceerde softwarematige modellering binnen een geïntegreerde transparante multidisciplinaire aanpak, met als doel ontwerpfouten in een vroeg stadium te elimineren en iteraties soepel te laten verlopen. 

Digital twin

Bij de ontwikkeling van complexe technologie passen we bij Sioux diverse innovatieve software-oplossingen toe om een optimaal samenspel tussen alle betrokken disciplines te faciliteren. Juist visuele feedback loops zijn daarbij krachtige tools om ontwerpkeuzes en -issues duidelijk in beeld te brengen. Zo gebruiken wij Supermodels, onze eigen model driven software, waarmee een systeem wordt opgebouwd in een fysiek model; een schematische bouwtekening waarin de dimensies en functionaliteit van alle componenten zijn vastgelegd. Die wordt vervolgens automatisch omgezet in besturingscode en een simulator. Een derde tastbare representatie van het systeem ontstaat door het bouwen van een digital twin, om dit buzz word maar eens te gebruiken.

Holodeck

Sioux ontwikkelde de afgelopen jaren een taalonafhankelijke interface met een Holodeck om zo’n 3D-simulatie te genereren. Deze tool biedt ingenieurs en opdrachtgevers de mogelijkheid om het systeem onder verschillende omstandigheden te testen in een virtuele wereld. Zo kunnen ze een ‘werkende machine’ visueel inspecteren door er omheen te lopen, of door zichzelf zo klein maken dat ze er doorheen kunnen bewegen terwijl ze details vanuit alle hoeken bekijken. Daarnaast is het mogelijk allerlei feedback te genereren, bijvoorbeeld door het in beeld brengen van historische data over parameters zoals temperatuur, druk en mean time between interupts, en gegevens over de actuele over all performance. Om die interactie tussen de echte en een virtuele wereld optimaal te laten verlopen, zijn naast functionaliteit zaken als intuïtief gebruik, snelle beeldgeneratie en beleving van groot belang. Vandaar onze samenwerking met gamebedrijf Enversed.

Ontwikkeling, sales en onderhoud

De voordelen van werken met 3D-simulaties zijn duidelijk. In combinatie met andere visuele en niet-visuele softwaretools worden ontwerpfouten vermeden en het signaleren en de aanpak van problemen naar voren gehaald. Daarmee wordt de realisatie van nieuwe technologie versnelt en kunnen salestrajecten eerder starten, terwijl kosten worden beperkt. Bovendien ontstaan er met een tool zoals een Holodeck-simulator nieuwe mogelijkheden op het gebied van onderhoud doordat realtime kan worden meegekeken en ingegrepen in bestaande systemen.

Artificial Intelligence

Al met al ontstaat zo het beeld van Holistic System Engineering; een aanpak waarbij software-, elektronica- en mechanicaspecialisten parallel optrekken bij het bij het ontwikkelen, onderhouden en doorontwikkelen van innovatieve hightechsystemen. Daarin worden zij in steeds sterkere mate gefaciliteerd door geavanceerde softwaretools. Het werken in 3D-omgevingen krijgt een steeds prominentere plaats. Artificial Intelligence zal daarbij over de jaren meer en meer taken overnemen en daarbij voor additionele ontwikkel-feedbackloops gaan zorgen. Dat klinkt wellicht als science fiction voor sommigen. Maar onze hightechwereld verandert enorm snel.

Inspirerend en noodzakelijk

Of en wanneer we in de toekomst in een virtuele wereld een systeem bij elkaar rapen en de bijbehorende software automatisch wordt gegenereerd, of dat voor dat alles zelfs geen mensen meer voor nodig zijn, is ook voor mij koffiedikkijken. Ik ben er echter wel van overtuigd dat onze rol als softwareontwikkelaars en die van collega’s in de ontwikkeling van hightechapparatuur de komende decennia fundamenteel gaat veranderen. We leven immers in een tijd waarin de eerste stappen in die richting worden gezet. Dat is niet alleen bijzonder interessant en inspirerend, maar ook noodzakelijk. Naarmate de wereldbevolking de komende vijftig jaar naar zijn maximum van 11 miljard groeit, zullen grote globale problemen versneld toenemen. Wil de mensheid die nabije toekomst overleven, dan kan dat simpelweg niet zonder een versnelling in het creëren van nieuwe en betere technologie.'

Sioux organiseert 7 april aanstaande een Hot-or-Not kennissessie rondom deze nieuwe technieken. Robert Hendriksen zal samen met Jim Stolze van de Singularity University je meenemen in de nieuwste technieken die de wereld van systeem engineering beïnvloeden.

Model.Name