Toegepaste methodologische principes
Bij de in dit artikel beschreven methode wordt gebruik gemaakt van een aantal principes, die ontleend zijn aan de ontwerpmethodologie. In dit kader worden ze toegelicht.
Iteratie bij ontwerpen
De meeste beschrijvende modellen van ontwerpprocessen zijn terug te voeren op een cyclus, de zogenaamde basis-ontwerpcyclus.
Fig. 4. basis-ontwerpcylcus
Bij ontwerpen wordt vaak iteratief te werk gedaan: deze cyclus wordt dan meerdere keren achter elkaar uitgevoerd, waar bij de output van de voorgaande cyclus dient als input voor de volgende cyclus.
Dit principe komt in deze context meerdere keren naar voren:
- In een aantal opeenvolgende cycli is het probleem van de case geanalyseerd en werden er strategieën bedacht, en met die als uitgangspunt secundaire strategieën: de oplossingen voortkomende uit een cyclus, werden steeds de problemen die opgelost moesten worden in de opvolgende cyclus.
- De in dit artikel beschreven methode is op een vergelijkbare wijze tot stand gekomen. Met de in eerste instantie bedachte aanpak werd eerst een pilot uitgevoerd, om erachter te komen, of de methode praktisch bruikbaar was en tot het gewenste resultaat (bruikbare oplossingen) leidde: dit bleek over het algemeen het geval te zijn. Naar aanleiding van de pilot werden er wel enige kleine aanpassingen gedaan om de bruikbaarheid in de praktijk te vergroten.
- Bij de bedachte oplossingscombinaties worden de daaruit voortgekomen problemen geïnventariseerd, en daar worden in een opvolgende cyclus nieuwe oplossingen voor gezocht.
Volgens het model van de klassieke ontwerpmethodologie stelt men aan het begin van de cyclus criteria vast, en toetst men het ontwerp daar aan het einde van de cyclus. In dit geval is een aanpak gevolgd die in strijd is met dit principe: pas als er oplossingen gevonden zijn gaat men tot het stellen van criteria over. Voor deze aanpak is bewust gekozen, omdat van te voren niet bekend was in welke richtingen de oplossingen gezocht moeten worden, men niet wist welk resultaat men zou kunnen bereiken, en er gestreefd werd naar een optimum. Het gebrek aan toetsings- en controlemogelijkheden werd hierbij geaccepteerd.
Fig.5a. Werkwijze volgens conventionele methode...
Fig. 5b. ...en bij de case gevolgde werkwijze
Systematisch werken
Als middel om de kans te verkleinen dat er problemen en oplossingen over het hoofd gezien worden wordt er op systematische wijze gewerkt. Hierbij wordt gebruik gemaakt van checklists.
Herformulering van het probleem
Een principe waarmee ontwerpproblemen kunnen worden opgelost is het herformuleren van het probleem op een hoger abstractieniveau: dit opent nieuwe richtingen naar de oplossing. Met dat als uitgangspunt kan men het probleem weer op een lager abstractieniveau brengen, zodat de afstand tussen het probleem en de oplossing als het ware verkleind wordt, en het vinden van oplossingen vergemakkelijkt wordt.
Dit principe wordt hier twee keer toegepast:
- Het probleem van de case werd geanalyseerd door het verhogen van het abstractieniveau ("Waar gaat het om?"), en vervolgens strategieën bedacht door het verlagen van het abstractieniveau (Bijvoorbeeld: "Hoe kan de kans op falen verkleind worden?"). Het bedenken van de secundaire strategieën was de volgende stap waarbij het abstractieniveau verlaagd werd.
- Een oplossingsrichting bij het voorkomen van falen was de falende component elimineren, door diens functie op een andere wijze te vervullen. ("Hoe kan deze functie vervuld worden?").
Scheiding tussen genereren en beoordelen van ideeën
Bij veel ontwerpmethodes een strikte scheiding aangehouden tussen twee fases in het proces:
- In de divergente fase wordt een aantal ideeën gegenereerd, waarbij geen selectie plaatsvindt. Men spreekt van divergentie, omdat het aantal ideeën hierbij toeneemt. Dit is gebaseerd op het principe, dat bij een grote hoeveelheid ideeën de kans op goede ideeën toeneemt, en dat door het achterwege laten van selectie de creativiteit niet wordt gehinderd.
- Nadat op deze wijze een groot aantal ideeën is verkregen, volgt de convergente fase. hierbij vindt pas beoordeling en selectie. Men spreekt van convergentie, omdat het aantal ideeën hierbij wordt gereduceerd. Het principe hierbij is, dat men oplossingen slechts goed kan beoordelen indien men het geheel overziet.
In de beschreven methode is er sprake van divergentie tot aan het combineren van oplossingen. Convergentie vindt hoofdzakelijk pas plaats bij het schiften van de oplossingscombinaties.
Fig. 6. Principe van divergente en convergentie
De case
Het bedrijf Frank Data exploiteert het CycloMedia-systeem, een betrekkelijk nieuwe methode voor het verwerven en administreren van geografische informatie. Het kent momenteel twee toepassingen: landmeting, en digitale beeldarchieven.
Het werkt als volgt:
- Klanten (bedrijven en instanties die geografische informatie gebruiken) bestellen bij Frank Data CycloMedia-beelden (gedigitaliseerde panoramische opnames) van de betreffende locaties. Frank Data maakt op deze locaties met de CycloMedia Recorder (een speciale camera op een auto) fish-eye-opnames op film.
- Deze opnames worden vervolgens in een laboratorium met de CycloMedia Scanner (een speciale scanner die een circulaire beweging over de fish-eye-opname maakt) omgezet naar panoramische digitale beelden. Deze worden op DAT-cassette aan de klant verkocht.
- Daarbij verkoopt Frank Data speciale software, waarmee de klant met de beelden op de computer de geografische informatie verder kan verwerken.
Frank Data is van plan het CycloMedia-systeem in de toekomst ook in het buitenland te gelde maken. Hiertoe zal het partner-bedrijven zoeken, om daar de Recorder en de Scanner aan te verkopen, zodat zij voor lokale klanten beelden kunnen produceren.
Problematiek
De case betreft de CycloMedia Scanner, kortweg CMS genaamd. Dit is in feite een apparaat voor het automatisch produceren van digitale beelden. Het is een complex geheel van fijnmechaniek, elektronica en software, en wordt bestuurd en bediend vanuit een PC met speciale software. Gezien de aard en de complexiteit van het apparaat zijn storingen niet ondenkbeeldig. Deze zouden in de hier geschetste situatie grote exploitatieverliezen met zich meebrengen: beelden die niet geproduceerd of mislukt zijn, kunnen immers niet verkocht worden. Daarbij komen nog de gevolgen van het niet halen van deadlines: schadeclaims van klanten en verlies van een goede reputatie.
Stilstand vanwege storingen moet dus zoveel mogelijk voorkomen worden, en als het toch gebeurt, zo snel mogelijk verholpen zijn. De moeilijkheid hierbij is echter dat de Scanner zich wellicht in een ver buitenland bevindt (er is al belangstelling getoond vanuit Australië): een servicemonteur daarheen sturen zou een kostbare en langdurige aangelegenheid zijn. Eventuele reparaties zouden daarom ter plaatse door de bediener verricht moeten kunnen worden. De bediener is echter wel een betrekkelijke leek. De huidige versie van de Scanner is een prototype, dat enkele malen verbeterd en verbouwd is: er bestaan twee exemplaren van, die beide door Frank Data voor de produktie van CycloMedia-beelden worden gebruikt. Met de zoëven geschetste problematiek was tot dan toe nog geen reden gehouden, en men zag daarom aanleiding een nieuwe versie te laten ontwerpen voor deze situatie.
De Strategieën
Analyse van de problematiek
Bij het bedenken van strategieën moet men zich in de eerste plaats de vraag stellen: waar gaat het de gebruiker van het systeem om? In de case is dat de exploitant van de CMS, en die wenst zo min mogelijk exploitatieverlies. We hadden al geconstateerd, dat stilstand ten gevolge van falen van het systeem dit ongewenste gevolg met zich meebrengt, omdat er dan niet geproduceerd kan worden. Deze stilstand kan het gevolg zijn van:
- een defect
- wachttijden voor aanvang van reparatie: zolang het defect niet verholpen is kan de CMS niet produceren. Bovendien moet men rekening houden met het feit, dat de CMS Œs nachts onbemand doorproduceert: als een defect optreedt in die situatie, kan er pas de volgende morgen ingegrepen worden: intussen heeft de CMS geen scans geproduceerd.
- wachten tijdens reparaties
- periodiek onderhoud (In tegenstelling tot reparaties bij defecten, geldt dat hiervoor een gunstig moment gekozen kan worden, zodat de gevolgen van stilstand hier beperkt blijven.)
- mislukte scans: deze moeten worden overgedaan. De CMS kan intussen geen andere scans produceren.
Daarnaast is er kans op extra financiële schade, waarvan de omvang moeilijk te voorspellen is: verlies van een goede naam en daarmee (ontevreden) klanten, en schadeclaims vanwege het overschrijden van deadlines. Mislukte scans zijn hier verraderlijker dan stilstand: dat laatste wordt altijd geconstateerd. Als mislukkingen echter moeilijk waarneembaar zijn, bestaat de kans dat ze pas ontdekt worden na aflevering bij de klant, met alle gevolgen van dien.
Het gaat hier dus om bedrijfszekerheid: defecten en mislukken van scans moeten zo weinig mogelijk optreden. Daarnaast gaat het om beschikbaarheid: stilstand mag zo min mogelijk optreden, en als die toch optreedt, moet die zo snel mogelijk verholpen kunnen worden. Deze begrippen overlappen elkaar dus in deze context.
Het is verleidelijk om in dit verband te spreken van mean time between failure en mean time to repair. Een gemiddelde ("mean") zegt in dit verband echter weinig: een dagelijks voorkomende storing die slechts een minuut duurt is veel minder schadelijk dan een storing die eens per jaar voorkomt, maar een maand kost om te repareren. Dit soort grootheden zijn hier dus niet relevant.
Primaire strategieën
Om gericht oplossingen te vinden, om in het herontwerp te kunnen toepassen, werden er algemene oplossingsrichtingen, oftewel strategieën bedacht. Om deze te vinden moet men zich de vraag stellen: Hoe kan men de bedrijfszekerheid en/of de beschikbaarheid van het systeem vergroten?
De bij de case bedachte strategieën worden hier toegelicht.
Een faalgebeurtenis voorkomen door het ontwerp te wijzigen.
Dit kan door, het wegnemen van de oorzaak van het falen, of het elimineren van de component die kan falen, bijvoorbeeld door diens functie op een andere wijze te laten vervullen. De functie van een ventilator kan bijvoorbeeld worden overgenomen door convectiekoeling, die niet defect kan raken.
Men kan het falen niet voorkomen, maar wel de kans erop verkleinen, door het kiezen van oplossingen met een kleinere faalkans. Men kan bijvoorbeeld microswitches vervangen door inductiesensoren.
Een faalgebeurtenis voorkomen door een procedure
Dit zou preventieve vervanging kunnen zijn, bijvoorbeeld van een projectielamp. De procedure zou kunnen worden uitgevoerd door een servicemonteur, bij de door Frank data uit te voeren jaarlijkse servicebeurt, of door de gebruiker zelf.
De gevolgen van een faalgebeurtenis beperken
Deze strategie heeft zin wanneer het falen nog ergere gevolgen heeft dan het niet werken van de CMS als geheel zelf, bijvoorbeeld schade of gevaar. In dat geval is er een passieve beveilig, bijvoorbeeld een sper die te ver bewegen van een bewegend deel voorkomt, of actief ingrijpen door het systeem, bijvoorbeeld het stoppen van het filmtransport als de film breekt.
Deze strategie heeft ook zin, wanneer het falen leidt tot mislukking van scans, die moeilijk op te merken is. Dit kan bijvoorbeeld door de scans te onderwerpen aan automatische testen.
De faalgebeurtenis corrigeren
Dit kan gebeuren door vervanging of reparatie van de gefaalde component. Deze strategie heeft zin, indien het falen opgetreden en geconstateerd is.
secundaire strategieën
Voor het realiseren van oplossing op basis van bovengenoemde primaire strategieën zijn soms aanvullende oplossingen nodig om ze te kunnen realiseren. De secundaire strategieën worden afgeleid van de primaire strategieën, en geven de richting aan voor deze oplossingen. Hier worden ze toegelicht per primaire strategie.
Een faalgebeurtenis voorkomen door het ontwerp te wijzigen.
Hierbij heeft men geen secundaire strategie nodig.
Een faalgebeurtenis voorkomen door een procedure
Voor het uitvoeren van deze procedures, is het nodig, dat men kan voorspellen of signaleren, dat het tijd is om deze procedure uit te voeren. Dit kan bijvoorbeeld door het bijhouden van de bedrijfstijd van de component.
De gevolgen van een faalgebeurtenis beperken
Voor ingrijpen door het systeem ter voorkoming van erger, is het nodig dat het systeem het falen kan signaleren. Breuk van de film kan bijvoorbeeld gedetecteerd worden door te controleren of de snelheden van de op- en afwikkelhaspels met elkaar overeenstemmen.
Voor het signaleren van mislukkingen is nodig dat de bediener kan constateren dat er sprake is van mislukking, om te voorkomen, dat het te laat wordt opgemerkt. Het preventief testen van de werking van de CMS aan het begin van een scansessie, of het automatisch controleren van de scans of de werking van de CMS tijdens de scansessie, kan ook tot deze strategie gerekend worden.
De faalgebeurtenis corrigeren
Vanwege de situatie, dat Frank Data zich op grote afstand bevindt, en alleen periodiek preventieve servicebeurten wenst uit te voeren, is het niet alleen nodig dat de bediener de correctieve handelingen kan uitvoeren, maar ook te weten moet kunnen komen, welke handelingen uitgevoerd moeten worden. Dit zou op verschillende manieren kunnen geschieden, bijvoorbeeld door diagnose op afstand, waarbij Frank Data als help desk fungeert en telefonisch aanwijzingen geeft, een ingebouwd diagnosesysteem in de CMS, of een handleiding, die op grond van de symptomen aanbevelingen doet. Let wel: het is hier niet van belang om te weten welke component gefaald heeft, maar slechts om te weten wat men moet doen om het falen te corrigeren.
