wersja mobilna
Online: 732 Poniedziałek, 2016.09.26

Raporty

Komputery przemysłowe

środa, 21 stycznia 2015 10:14

IPC od lat stanowią jedne z kluczowych elementów systemów akwizycji danych, pomiarowych, układów sterowania urządzeniami i kontroli procesów, a także różnorodnych systemów wyświetlania informacji. Dzisiaj kolejną rewolucję przynoszą Przemysł 4.0 oraz Internet of Things. Dzięki nim branża komputerów zyskuje nową siłę napędową, a dostawcy IPC - a tych w Polsce działa całkiem sporo - lepsze perspektywy.

Spis treści » Internet of Things? Industry 4.0?
» IPC off-the-shelf
» Trudne do spełnienia wymogi klientów
» Standardowe czy
» Najważniejsze zmiany technologiczne
» Pamięci i dyski flash - w IPC niezbędne
» Branża na początku 2015 roku...
» Firmy stawiają na kompleksowość
» Konkurencyjny rynek
» Pokaż wszystko
INTERNET OF THINGS? INDUSTRY 4.0?

Rys. 1. Najczęstsze zastosowania komputerów przemysłowych - opinia krajowych dystrybutorów

Uniwersalność komputerów przemysłowych sprawia, że popularyzują się one w wielu branżach i aplikacjach. Obejmuje to zarówno te profesjonalne, związane z wojskiem, transportem szynowym, przemysłem czy medycyną, jak też szereg popularnych zastosowań w nadzorze, systemach alarmowych, urządzeniach informacyjnych, automatach do gier czy aplikacjach Digital Signage.

Chociaż dla dostawców IPC najczęściej przemysł stanowi główny obszar aktywności, dystrybucja komputerów to biznes związany tak naprawdę z wieloma rynkami końcowymi (patrz rys. 1). Wykres ten jest analogiczny do prezentowanego w poprzednim raporcie dwa lata temu - jedynym wyjątkiem są "aplikacje mobilne i transport", które awansowały, zajmując poprzednią pozycję przynależną zastosowaniom POS/POI. W kolejnych latach trend ten może być jeszcze bardziej widoczny gdyż transport, w szczególności szynowy, został wraz z przemysłem wytypowany jako kluczowy obszar rozwojowy omawianego rynku w Polsce (patrz rys. 2).

Mówiąc o przyszłości, należy nawiązać do wymienionego Przemysłu 4.0 oraz Internetu Rzeczy (IoT), które mogą być w przyszłości kołami napędowymi branży komputerów przemysłowych i systemów embedded. Chociaż dla wielu osób są one nowymi nazwami na już istniejące technologie, na tyle istotnie redefiniują one dotychczasowe podejście do komunikacji, tworzenia systemów obliczeniowych i ich integracji, że powinny wytworzyć efekt synergii i okazać się nowym otwarciem w branży.

Rys. 2. Najbardziej perspektywiczne sektory rynku będące odbiorcami komputerów przemysłowych

IoT to przede wszystkim urządzenia inteligentne z wbudowaną komunikacją bezprzewodową oraz technologie zapewniające łączność - w tym bez udziału człowieka. Przykładem ich wykorzystania są zintegrowane systemy nadzoru komunikacji w mieście, dzięki którym pasażer może - korzystając z dowolnego urządzenia przenośnego - uzyskać dostęp do informacji dotyczących ruchu pojazdów i ich opóźnień, a firmy przewozowe - lepiej dopasowywać swoje usługi do bieżących potrzeb.

Równolegle z Internetem Rzeczy (oraz ideą Smart Cities) od blisko trzech lat w przemyśle rozwija się koncepcja Industry 4.0. Jest to określenie na nową "rewolucję przemysłową", dzięki której następuje pełna integracja sfery produkcyjnej oraz zarządzania pracą zakładów i przedsiębiorstw. Łącznikiem są tutaj systemy komunikacyjne oraz IT, które pozwalają na wymianę danych i znacznie efektywniejszą pracę maszyn oraz ludzi.

Oferta dostawców komputerów przemysłowych

Efektem zachodzących procesów powinno być w kolejnych latach pojawianie się w naszym otoczeniu coraz większej liczby urządzeń bazujących na komputerowym sterowaniu i przetwarzaniu danych. Z tych powodów również można sądzić, że przyszłość dla dostawców IPC rysuje się optymistycznie.

IPC OFF-THE-SHELF

Rys. 3. Najpopularniejsze systemy operacyjne, które polscy odbiorcy wykorzystują w aplikacjach z komputerami przemysłowymi

Mówienie o efektach synergii i kreślenie śmiałych planów rozwojowych na przyszłość nie jest bezpodstawne, gdyż omawiana branża zdecydowanie "wyszła" poza sferę przemysłu, a producenci IPC całymi garściami czerpią z dokonań sektora elektroniki konsumenckiej. O ile dawniej wiele rozwiązań powstawało najpierw na potrzeby specjalistyczne, a dopiero później przenoszonych było do urządzeń powszechnego użytku, o tyle mniej więcej od dekady mamy do czynienia z procesem odwrotnym.

Przykładem jest użycie w IPC popularnych procesorów z rodziny "Core i" czy systemów operacyjnych Windows. Wprawdzie te ostatnie to często wersje embedded (patrz rys. 3), jednak nie zmienia to faktu, że z "okienek" korzysta wielu dostawców czy to systemów wbudowanych czy komputerów stosowanych w przemyśle. Ostania z branż zaadoptowała również liczne standardy komunikacyjne - z Ethernetem, USB i Wi-Fi na czele. Jeżeli zaś sięgniemy do obszaru komputerów panelowych, to do zmian zaliczyć można przede wszystkim wszechobecność ekranów dotykowych, w tym wersji wielodotykowych.

Do powyższego należy jednak zrobić kilka zastrzeżeń. Po pierwsze proces importowania różnych technologii, jak się okazuje, nie jest wcale tak szybki. W ocenie niektórych dostawców potrzeba nawet roku aby to, co nowe w popularnych komputerach - np. procesory - trafiło do branży przemysłowej. Respondenci sygnalizowali również, że "makdonaldyzacja" sektora IPC ma negatywne skutki dla rynku lokalnego.

Takim jest wykorzystywanie produktów kierowanych na rynek konsumencki w zastosowaniach profesjonalnych. Jest to naturalna pokusa, gdyż podaż sprzętu powszechnego użytku jest duża, a parametry wydajnościowe i funkcjonalne wystarczają do wielu zastosowań przemysłowych. Ma to szczególnie miejsce w przypadku aplikacji, które znajdują się na pograniczu obu rynków - na przykład automatów do gier czy systemów do POI.

Z drugiej strony skoro IPC są tak podobne do popularnych pecetów, to czemu inwestować w bądź co bądź droższe produkty? Otóż różnice pomiędzy nimi mogą być znaczne, a dodatkowo wielu nie widać "na papierze", tj. porównując dane katalogowe urządzeń. Takimi są m.in. odporność środowiskowa i mechaniczna czy zachowanie równowagi między wydajnością obliczeniową a zużyciem energii.

Zadaniem dostawców komputerów przemysłowych jest też zapewnianie kompatybilności podzespołów - w tym przypadku tak naprawdę integrator jest gwarantem współdziałania komponentów oraz oprogramowania urządzenia. Ma to, jak się okazuje, również istotny wpływ na długoterminową niezawodność zastosowanego komputera przemysłowego.

TRUDNE DO SPEŁNIENIA WYMOGI KLIENTÓW

Rys. 4. Najważniejsze dla klientów cechy komputerów przemysłowych

Wróćmy tymczasem do sytuacji na rynku lokalnym, przyglądając się stronie popytowej. Lista wymogów klientów względem komputerów jednopłytkowych czy też przemysłowych zawiera szereg punktów, w tym po części ze sobą sprzecznych. Z jednej strony liczą się bowiem przede wszystkim moc obliczeniowa, posiadane interfejsy czy cechy mechaniczne urządzeń, z drugiej zaś kluczowa jest niska cena.

Omawiane produkty powinny być też dostępne na rynku dłużej niż standardowe pecety (typowo powyżej 5 lat), a nad wszystkim góruje wymóg co do niezawodności. Ten ostatni od wielu lat niezmiennie znajduje się na pierwszym miejscu zestawienia, co wynika wprost z zastosowań omawianych urządzeń. Zresztą kompletna lista wymogów jest sama w sobie długa (patrz rys. 4), przez co - dokładając do niej różnorodność wykonań samych komputerów i rynków docelowych - dostawcy mają niełatwy orzech do zgryzienia, jeżeli chodzi o konstrukcję oferty.

Pewnym sposobem na rozwiązanie powyższego problemu jest oparcie się na silnej marce lub kilku takich markach. Tymi ostatnimi są przykładowo Advantech, Kontron, iEi Integration, Siemens, ESA, Beckhoff czy Aaeon. Firmy te znalazły się na początku zestawienia najpopularniejszych w kraju komputerów przemysłowych (patrz rys. 5) i są one utożsamiane nie tylko z dobrą marką, ale też spełnianiem wielu powyżej omawianych cech.

Rys. 5. Najpopularniejsze w kraju marki komputerów przemysłowych; wielkość napisu odpowiada liczbie wskazań firmy, przy czym statystyka nie odzwierciedla udziałów firm w rynku

Warto przy tym zwrócić uwagę na stałość preferencji klientów - od lat dominują tu wymienione firmy (z wyraźną przewagą Advantecha nad resztą stawki), a lista producentów obejmuje zarówno przedsiębiorstwa zachodnioeuropejskie, jak też tajwańskie. Te ostatnie, jak się wydaje, wiodą prym w branży systemów wbudowanych, będąc też propagatorami rozwiązań w zakresie Digital Signage i rozwijającego się Internetu Rzeczy, z kolei dostawcy europejscy są silniejsi w obszarze bliższym przemysłowi, sterowaniu i podobnym.

Dostawcy stawiają też na kompleksowość obejmującą usługi - liczy się możliwość zaoferowania gotowego, skompletowanego pod potrzeby klienta zestawu komputerowego. Owa integracja, do której wracamy jeszcze pod koniec raportu, obejmuje złożenie urządzenia, instalację oprogramowania, a także wsparcie w uruchomieniu i obsługę posprzedażową u klienta. Jest ona również tym, co istotnie wyróżnia firmy specjalizujące się w IPC i systemach wbudowanych od reszty "jedynie" dystrybutorów tych urządzeń.

STANDARDOWE CZY "CUSTOMIZOWANE"?

Rys. 6. Najpopularniejsze typy komputerów z omawianej grupy sprzedawane przez firmy przedstawione w raporcie

O ile w przemyśle najczęstszym wyborem są albo sterowniki PLC, ew. kontrolery PAC, albo komputery przemysłowe, o tyle im bardziej przemieszczamy się w kierunku rozwiązań semi-przemysłowych czy urządzeń elektronicznych, tym bardziej różnorodne stają się systemy komputerowe. Dyskusja o tym, czy lepiej jest kupić gotowy moduł lub system, czy też oprzeć projektowaną aplikację na całkowicie własnym projekcie, toczy się od lat i zasadniczo nigdy nie będzie rozstrzygnięta, gdyż każde z rozwiązań ma swoje zalety.

Standardowe Box PC to pewność działania, możliwość uruchomienia "prosto po wyjęciu z pudełka", standaryzacja i wytrzymałość. Cechy te sprawiają, że urządzenia te są prawdopodobnie najczęściej wybieranymi przez krajowych odbiorców komputerami przemysłowymi (patrz rys. 6). W przypadku konieczności większego dopasowania do tworzonego systemu, wykorzystuje się często płyty komputerowe.

Dostępne są one w szerokiej gamie wykonań i wybierać tu można spośród różnych "standardowych" płyt głównych w formatach ATX i pokrewnych, jak też komputerów jednopłytkowych (Single Board Computer) z zamontowanym procesorem i pamięcią. Występują one w wersjach 5,25", 3,5", EPIC czy przykładowo PC/104, a także jako karty - np. PICMG 1.3 SBC. Komputerami jednopłytkowymi są również de facto moduły do systemów kasetowych PXI, VXI i podobnych.

Komputery kompaktowe typu Box PC

Płyty komputerowe stają się coraz mniejsze. Użytkownicy mogą korzystać z różnych modułów SoM/CoM takich jak COM Express, ETX, SMARC oraz wielu innych, w tym tak małych jak uQSeven o wymiarach jedynie 4 na 7 cm. Można sądzić, że punktem docelowym jest zawarcie całego komputera w jednym układzie System-on-Chip. To właściwie już się dzieje, przy czym ograniczeniem miniaturyzacji jest konieczność wyprowadzenia na zewnątrz złączy i dodania takich elementów jak pamięć masowa.

Powyższa oferta zapewnia producentom maszyn i urządzeń szeroki wybór opcji, pozwalając na stworzenie w pełni "customizowanego", zbudowanego precyzyjnie pod potrzeby danej aplikacji systemu. Ostatnia z opcji zyskuje na popularności ze względu na rozwój systemów opartych na mikrokontrolerach 32-bitowych oraz wspomnianych platformach typu System-on-Module.

Wiele z nich wykorzystywanych jest np. na potrzeby sterowania automatami do sprzedaży, do gier, urządzeniami informacyjnymi do pojazdów czy wyświetlaczami reklamowymi. Oczywiście wybór konkretnej technologii - czy standardowego "peceta przemysłowego", czy systemu bazującego na komputerach SBC, czy układu zaprojektowanego w oparciu o mikrokontroler - zależy każdorazowo od aplikacji, wolumenu produkcji, zasobów inżynierskich firmy i innych czynników. Wydaje się jednak, patrząc na trendy rynkowe, że przedsiębiorstwa coraz częściej skłaniają się do użycia raczej gotowych modułów komputerowych, przekładając siły i czas z procesu projektowego na rozwijanie całego urządzenia i jego promocję.

W ostatnich latach szczególnie dużą popularność na rynku zdobyły platformy open-source takie jak Arduino czy rozpropagowany kilka lat temu Raspberry Pi. Wprawdzie brakuje im wielu cech niezbędnych w aplikacjach przemysłowych - takich jak możliwości pracy w trudnych warunkach środowiskowych i wieloletniego wsparcia dostawców, aczkolwiek są one łatwo dostępne i tanie, przez co znajdują wielu zwolenników.

Oparcie o nich systemu sterowania maszyną czy poważnego projektu to dla wielu cały czas o krok za daleko, jednak mniejsze, specjalizowane zadania - choćby związane z automatyką domową, systemami nadzoru czy po prostu hobby - mogą być z powodzeniem realizowane. Biorąc pod uwagę fakt, że wokół omawianych platform stworzyła się silna społeczność inżynierska, a także korzystają z nich studenci i uczniowie, śmiało postawić można tezę, że właśnie otwartość - w zakresie sprzętu i oprogramowania - będzie w przyszłości odgrywała coraz większą rolę, zagrażając producentom zamkniętych systemów. Wygranymi tej rywalizacji będą klienci, gdyż to ostatecznie zyskują dostęp do większej liczby technologii i mogą wykonywać swoje projekty taniej.

Zbigniew Piątek

Beckhoff Automation

  • Co napędza rynek komputerów przemysłowych? Jak zmienia się ta branża?

Rynek komputerów przemysłowych rozszerza się stale o nowe obszary zastosowań. Ciągłą migracja automatyki w kierunku IT oraz wciąż rosnące wymagania klientów sprawiają, że w aplikacjach do tej pory zarezerwowanych dla klasycznych PLC firmy sięgają po rozwiązania z IPC. Idealną odpowiedzią na takie oczekiwania są urządzenia embedded. Właśnie przed nimi widzę największe pole ewolucji w najbliższych latach. Przyzwyczajenie do montażu na szynie DIN a jednocześnie nieograniczona elastyczność rozbudowy oraz moc obliczeniowa są coraz bardziej doceniane.

Innym motorem wzrostu popularności komputerów przemysłowych są również nowości przenikające z rynku rozwiązań PC czy popularnych ostatnio urządzeń mobilnych. Warto tu przytoczyć chociażby procesory Intel Atom, ARM czy najnowsze Core i3/i5/i7. Typowa inercja obserwowana w minionych latach we wdrożeniach najnowszych architektur dostępnych na rynku w rozwiązaniach przemysłowych to już przeszłość. Dzisiaj wiodący dostawcy automatyki wprowadzają te rozwiązania praktycznie równolegle do ich premier rynkowych.

  • Jaka jest koniunktura na rynku krajowym i co najczęściej wybierają klienci?

Koniunktura na rynku ma stałą tendencję rosnącą. Dziś nie ma już obiekcji czy PC jako alternatywa dla PLC to właściwy wybór. Pole zastosowań jest więc w zasadzie nieograniczone.

Najczęściej wybierane są komputery przemysłowe wbudowane. Stanowią one swoisty pomost pomiędzy rozwiązaniami komputerowych systemów automatyki a klasycznymi układami PLC. Kolejna grupa to urządzenia typu Box PC. Sale zwiększa się też udział komputerów panelowych. Rosnące zaufanie klientów do komputerów przemysłowych sprawia, że oddzielanie warstwy HMI od sterującej traci rację bytu a optymalizacja kosztów czynnikiem bardzo ważnym.

  • Co jest, patrząc z perspektywy dostawcy, kluczem do obsługi omawianego rynku?

Obserwując branże automatyki trudno nie dostrzec, iż możliwość dostarczenia samego hardware’u nie jest często problemem. Dostępnych jest sporo rozwiązań OEM dostarczanych pod różnymi markami pochodzącymi często z jednego źródła. Współczesny klient oczekuje jednak dostawy spójnego i kompletnego rozwiązania od jednego dostawcy. Serce dzisiejszych układów PC based to pracujący bezproblemowo tandem sprzęt plus oprogramowanie.

Mówię tu zarówno o systemie operacyjnym czasu rzeczywistego, pozwalającym na pełen determinizm systemu sterowania, jak również samym oprogramowaniu sterującym, które pełni funkcje klasycznego sterownika PLC/NC/CNC. Oczywiście w warstwie nadrzędnej wymagana jest pełna integracja z systemem SCADA zainstalowanym na tej samej platformie co układ sterujący.

Przy takich wymaganiach liczba dostawców oferujących spójny system z jednego źródła a nie "zlepek" komponentów jest już znacznie mniejsza. Polski rynek systemów sterowania, który jest w sumie konserwatywny jeśli chodzi o rozwiązania typu PC based przeżywa ostatnio dużą ewolucję.



 

zobacz wszystkie Nowe produkty

Pakiet oprogramowania do symulacji i testów produktów

2016-09-26   | SIEMENS Sp. z o.o.
Pakiet oprogramowania do symulacji i testów produktów

Siemens PLM Software wprowadził do oferty nową rodzinę produktów Simcenter - rozbudowany pakiet rozwiązań programowych do symulacji i testów. Simcenter łączy te ostatnie z inteligentnym raportowaniem i analityką danych, tak aby móc przedstawić produkt na wszystkich etapach jego rozwoju, a także jego przewidywaną wydajność działania.
czytaj więcej

Linkowy czujnik przemieszczenia o zakresie pomiarowym do 10,2 mm

2016-09-26   |
Linkowy czujnik przemieszczenia o zakresie pomiarowym do 10,2 mm

Wachendorff Automation udostępnia nową serię precyzyjnych linkowych czujników przemieszczenia SZG140, których zakres pomiaru zwiększono do 10,2 m. Mogą być one wykorzystywane do pomiaru położenia, szybkości liniowej i odległości np. w dźwigach, cylindrach hydraulicznych i przenośnikach ślimakowych.
czytaj więcej

Nowy numer APA