Jan Monsuur haalde twee jaar geleden de bezem door de software-ontwikkeling voor chipproductiemachines van ASM in Bilthoven. Waar mogelijk gingen hij en zijn collega’s aan de slag met Java. "Al twee jaar lang hebben we de ene vreugde-uitbarsting na de andere." Monsuur voorspelt dat Java een belangrijke factor zal worden in de supervisielagen van chipproductiemachines. Het aantal operators zal drastisch krimpen en machines zullen op afstand en zelfs via mobiele telefoons zijn te benaderen. "De machine gaat tegen je praten."
Chips zijn synoniem met high-tech. Ze staan aan de basis van PC’s, Internet en alles wat met informatietechnologie te maken heeft. Dan is het opmerkelijk om een ingewijde te horen zeggen dat automatisering in de chipindustrie nog onontgonnen terrein is. Toch neemt Jan Monsuur, hoofd softwareontwikkeling bij ASM Europe in Bilthoven, die woorden in de mond. "De IT van de automobielindustrie is vele malen verder dan de IT van chipfabrieken. De verticale integratie, vanaf de sensor tot en met de erp-functionaliteit, is nog braakliggend terrein."
Monsuur werkte bij Philips Telecom, was operations researcher bij ABN Amro en deed ervaring op in de industriële automatisering bij Foxboro. Hij ontvangt in een grijs gebouw van ASM Europe dat op hetzelfde terrein ligt als het moederbedrijf ASM International. ASMI is momenteel uitblinker op de beurs met een rendement dat zelfs twee maal hoger is dan AEX-beurslieveling ASML uit Veldhoven. ASML en ASMI maken beide productiemachines voor chips. ASML begon ooit als joint venture van ASMI en Philips, maar ASML werd eind jaren tachtig als verliesgevende activiteit afgestoten. Momenteel hebben de bedrijven geen binding meer. Het verschil: ASMI en dochter ASME maken ovens die dunne lagen deponeren op silicium-wafers, terwijl ASML machines maakt voor het vormgeven van de microscopische patronen in deze lagen met behulp van lithografie.
Diagnostische software
Monsuur verwacht binnen enkele jaren een verregaande automatisering van chipfabrieken. De softwarecomponent wordt steeds belangrijker. ASM is nu bezig met het ontwerpen van diagnostische software. Monsuur: "Machines gaan op den duur vaderlijke vermaningen geven. Statistische alarmen gaan aangeven dat er binnen enige tijd een onderdeel moet worden vervangen. Met als strekking: de computergestuurde fabricage mag de machine nog even gebruiken, maar ingrijpen is op afzienbare termijn nodig om verlies van productietijd te voorkomen."
Ook komt er diagnose op afstand. Alle onderdelen van de ovens, zoals sensoren, kleppen, robotcarrousels, lichttorens en mass flow controllers hebben de ontwikkelaars bij ASM intussen in Java-klassen (de ASM class libraries) gemodelleerd, bestaande uit een softwaremodel en een grafische voorstelling. "Ik kan het zichtbaar maken en er iets naar toe sturen. Men zal een machine straks op afstand vanuit een browser kunnen zien. We bestuderen nu de rol van Java in combinatie met XML. De XML-laag zal daar praten met spraakgestuurde en grafische interfaces van alle soorten en merken, tot aan zaktelefoons toe", zegt Monsuur. "De machine gaat tegen je praten."
"Alles doe je met sensoren in machines en verwerking op afstand. Wij willen dat geheel met Java vorm geven. Chipfabrieken worden geïntegreerde fabrieken zonder operators. De industrie ontwikkelt daarvoor nu gemeenschappelijke interfaces waarmee productiemachines communiceren met logistieke systemen waar wafers met AGV’s of rails worden vervoerd. Er wordt meer gerobotiseerd. Over een paar jaar gaat het licht uit in de ‘cleanroom’."
De automatisering van geavanceerde fabricageapparatuur heeft schizofrene trekjes. Aan de ene kant kon Jan Monsuur bij ASM Europe het gebruik van de hogere programmeertaal Java doorvoeren op verscheidene communicatieniveaus: daar waar de machines contact moeten maken met andere apparaten of mensen. In de diep ingebedde besturingen van ASM’s productieapparaten is het andere koek. Daar draaien nog voor de helft real-time computers uit de jaren zeventig. "Een extreem geval van conservatisme. Er zitten zelfs geen taken en lagen in. We vangen eenvoudigweg sensorgegevens op en sturen opdrachten, zegt Monsuur. De andere helft van ASM’s ovenbesturingen draait op OS/9.
Het is een opgelegd conservatisme. Monsuur: "Als ik aan klanten voorstel om de diepe laag embedded componenten te vervangen, dan zeggen ze: "Daar komt niets van in." We passen het aan, houden het levendig en we gebruiken nieuwe processoren. Maar een real-time computer vervangen door een real-time besturingssysteem is uit den boze. Als het over embedded software gaat, dan telt slechts kwaliteit. Zo zijn er ook mensen die willen dat Java in de diepere embedded lagen van machinebesturingen een rol zal gaan spelen. Voor ons is dat geen item. Onze machines zijn soms net zoveel waard als de siliciumplakken die het apparaat in één keer bewerkt. Daar is continuïteit en kwaliteit prioriteit."
Microsoft uit den boze
Ook Microsoft heeft met Windows CE de ogen gericht op technische toepassingen en komt binnenkort uit met de real-time versie Windows CE 3.0. Voor Monsuur is software van Microsoft geen overweging. "In onze ovens zitten gassen, als je daar even aan snuift, dan ben je dood. Dat kan dus niet met Windows CE. Dat heeft niets met tijdkritisch gedrag of snelheid te maken. Het gaat om kwaliteit en continuïteit. Ik moet er niet aan denken dat ik verantwoordelijk ben voor een gevaarlijke applicatie met ondeugdelijke software. Dan slaap ik niet. Continuïteit en kwaliteit zijn belangrijk en dus is de keuze conservatief. Dus maakt Windows CE in diep ingebedde lagen geen schijn van kans en Java maar zeer beperkt om de redenen die ik noemde."
Daarom programmeert bij ASM Europe nog steeds de helft van de softwareontwikkelaars in C. "Soms heb je een geschiedenis in C. Die moet je dan doorzetten. Maar als ik een streep door onze C-ontwikkeling zou kunnen zetten, dan zou ik het doen."
Want Monsuur kiest voor Java waar dat kan. "Ik droomde C, maar met Java ging er een wereld voor me open. Met Java hebben we al twee jaar lang de ene vreugde-uitbarsting na de andere. We hebben net de port naar Java 2 achter de rug. Dan zie je dat de jongens van Sun zich om kwaliteit bekommeren. De Java API is indrukwekkend. Inmiddels is er Swing, Java Spaces en Serialization. Dat is fantastisch voor software-engineers. Managers moeten zich afvragen of hun werknemers in C programmeren. Zo ja, dan moeten die ontwerpers dat uitleggen."
Maar de invoering van Java ging ook gepaard met hoofdbrekens. "Het zwakke punt van Java is de ondoorzichtigheid van de ‘garbage-collection’. Wij hebben daar grote moeilijkheden mee gehad. Ze zijn opgelost, maar zeker niet vergeten. Het inleerproces was ook niet gemakkelijk." Monsuur rekent zichzelf dan ook nadrukkelijk niet tot de fundamentalisten die softwarebewegingen rondom technologieën als Java en Linux kenmerken. "Java is gewoon een taal. Voor mij is ‘Java is the platform’ onzin. Dat is niet de reden om Java te gebruiken. De reden is kwaliteit."
"Als bedrijven nieuwe dingen ontwikkelen en doorgaan met C en C++, dan wens ik ze veel succes. C++ is te barok. Wat gebeurt er als je voor de eerste keer een programma in C gebruikt? Het crasht. Dat kost tijd. Om rommel op te ruimen. Je hebt verkeerde ‘pointers’, je ‘garbage collection’ gaat de mist in. Doe hetzelfde met Java en je kunt de applicatie gewoon starten. Je kunt wel fouten maken, maar dat zijn semantische fouten. Syntaxfouten die ten grondslag liggen aan crashes kom je niet meer tegen. Zodra wij gaan testen en debuggen komen we direct in het gebied van de functionaliteit. We testen functies. Bij programmeren in Java krijg je het eerste traject zo cadeau. Dan begrijp ik echt niet dat mensen nieuwe applicaties in C++ of C bouwen."
