Panele operatorskie - dynamiczny postęp technologiczny i stabilny rynek

Złożoność i liczba informacji prezentowanych operatorom maszyn rośnie, podobnie jak wymogi co do łatwości obsługi maszyn i interakcji z systemami. Sterowanie gestami, kontrola paneli w rękawicach, wysoka jakość wyświetlanych obrazów, duża wytrzymałość mechaniczna i środowiskowa – to tylko część z wymagań stawianych dzisiaj przez użytkowników HMI. Z kolei dla integratorów systemów i producentów maszyn kluczowe stają się kwestie związane z łatwością projektowania i implementacji systemów z wykorzystaniem paneli operatorskich oraz zaawansowanymi możliwościami komunikacyjnymi urządzeń. Dodatkowo ewolucja w kierunku Przemysłu 4.0 nakłada kolejne wymagania dotyczące wymiany, obróbki i prezentacji danych. Wszystko to sprawia, że rynek paneli operatorskich pozostaje dynamiczny i atrakcyjny, ale też stawia wysokie wymagania dostawcom działającym w branży.

W poszukiwaniu HMI: wielkość

Rozpocznijmy od spojrzenia na najczęściej wybierane przez polskich odbiorców urządzenia, jeżeli chodzi o ich rodzaje i wielkości. Wyniki najnowszych oraz wcześniejszych badań rynkowych w tym zakresie przedstawiono na rysunku 1. Wiodącą pozycję zajmują kompaktowe i średniej wielkości interfejsy HMI z kolorowymi ekranami. Panele te, mając wyświetlacze o przekątnych do 10 cali, są powszechnie stosowane w różnego rodzaju maszynach, służą do kontroli urządzeń, a także znajdują zastosowanie w pojazdach i innych specjalistycznych aplikacjach. Prawie równie popularne są modele z większymi ekranami, zaś na końcu zestawienia plasują się HMI monochromatyczne. Wersje te, jak widać na wykresie, są technologią schodzącą.

Rys. 1. Najpopularniejsze rodzaje urządzeń z grupy HMI dostarczanych przez rodzimych dystrybutorów (wartości w każdym z przypadków nie sumują się do 100%)

W omawianym zestawieniu stabilną pozycję zajmują komputery panelowe, a więc urządzenia charakteryzujące się dużą mocą obliczeniową i funkcjonalnością, które wykorzystywane są w bardziej zaawansowanych aplikacjach przemysłowych, w transporcie czy energetyce. Ich udział wzrósł w stosunku do wcześniejszych badań. Warto też zwrócić uwagę, że procentowe wartości dla poszczególnych kategorii nie sumują się do 100%, bowiem każdy wynik został odniesiony do maksymalnej możliwej liczby głosów w danej kategorii.

W poszukiwaniu HMI: parametry

Analizując listę wymagań odbiorców i użytkowników HMI, można po pierwsze zauważyć, że kluczowe są tu: atrakcyjna cena zakupu oraz funkcje komunikacyjne i interfejsy (w obydwu przypadkach 89% głosów, zob. rys. 2). Komunikacja obejmuje m.in. możliwości efektywnej wymiany danych, zapewnienia zdalnego dostępu do urządzeń, a także łatwą integrację HMI w systemach oraz wsparcie dla różnorodnych interfejsów i protokołów.

Rys. 2. Najważniejsze dla lokalnych klientów cechy HMI i komputerów panelowych

W dalszej kolejności klienci zwracają uwagę na cechy konstrukcyjne urządzeń, takie jak jakość obudowy i stopień ochrony, a także wsparcie techniczne oferowane przez dostawców. Wytrzymała obudowa jest szczególnie ważna w środowiskach, gdzie HMI są narażone na uszkodzenia mechaniczne czy też muszą spełniać wyższe standardy higieniczne, możliwość mycia pod wysokim ciśnieniem, itd. Istotność marki produktu wskazał co trzeci ankietowany, certyfikaty są ważne dla co piątego (nie wliczając w to kwestii związanych z obudową).

Co ciekawe, w bieżącym badaniu na dalsze pozycje spadły "wydajność obliczeniowa" oraz "parametry obrazu". Dwa lata temu zyskały one po 50% wskazań, obecnie po 38%. Spadły również wskazania dotyczące interfejsów wielodotykowych, bowiem te wydają się już czymś standardowym. Tak jest w szczególności w przypadku większych HMI – np. do zastosowań medycznych, przemysłowych czy specjalistycznych.

2024: sytuacja w branży

Sektor związany z dystrybucją paneli operatorskich postrzegany jest jako atrakcyjna część rynku, co jest efektem nie tylko rosnącego zapotrzebowania na omawiane produkty, ale też ciągłych innowacji w obrębie samych urządzeń. W branży dominują dwa typy podmiotów: przedstawicielstwa producentów zagranicznych oraz dystrybutorzy lokalni. Ta struktura rynkowa była już wielokrotnie omawiana w naszych raportach i nie uległa znaczącym zmianom. Jednakże, co warto zaznaczyć, atrakcyjność rynku przekłada się bezpośrednio na jego konkurencyjność. W bieżącym badaniu aż 70% respondentów uznało konkurencję w branży HMI za intensywną (o 8 p.p. więcej niż w poprzednim badaniu), podczas gdy pozostali ocenili ją jako umiarkowaną (zob. rys. 3).

Rys. 3. Konkurencja w polskiej branży HMI – ocena dostawców

Rys. 4. Zmiany koniunktury na krajowym rynku HMI w bieżącej dekadzie

Jeśli chodzi o generalną koniunkturę rynkową, to tegoroczne oceny są gorsze niż w latach poprzednich. W tym przypadku 76% respondentów oceniło sytuację jako "dobrą", niestety również co piąty uznał, że jest ona "słaba" (zob. rys. 4). Nie jest to wynik dramatyczny, ale, co dobrze widać na wykresie, obecne oceny są najgorsze w kontekście całej dekady. Jednocześnie trudno prognozować najbliższą przyszłość. W tym przypadku 2/3 respondentów nie oczekiwało zmian, zaś w opinii reszty sytuacja polepszała się lub pogarszała (zob. rys. 5). Innymi słowy: pat.

Rys. 5. Tendencje w zakresie koniunktury na krajowym rynku HMI

Spójrzmy jeszcze na oceny wartościowe dokonywane przez krajowych dostawców HMI. Ich oszacowania tradycyjnie były zróżnicowane i oscylowały w szerokim zakresie od 10 aż do 500 milionów złotych, co wskazuje na różnorodność perspektyw tych osób. Najczęściej pojawiające się wartości wynosiły od 50 do 200 mln, zaś średnia to 120 mln zł. Jest to kwota zbliżona do wyników badań sprzed dwóch lat – wtedy średnia wyniosła około 140 mln zł.

Niezależnie jednak od samych oszacowań, można zauważyć, że polski rynek paneli operatorskich reprezentuje zarówno znaczącą wartość ekonomiczną, jak też cechuje się rozproszeniem. Działają tu małe, średnie, jak i duże przedsiębiorstwa, każde z różnymi możliwościami i skupiające się na różnych segmentach branży. Ich perspektywy obejmują nie tylko sam przemysł, ale też liczne inne aplikacje, choćby w logistyce, automatyce budynkowej czy w handlu. I o tym więcej w kolejnym rozdziale.

HMI: Kluczowe trendy technologiczne

Trendy technologiczne w zakresie nowoczesnych rozwiązań HMI obejmują dziś przede wszystkim zmiany związane z możliwościami komunikacji, wymiany i analizy danych, a także innowacje takie jak te dotyczące algorytmów sztucznej inteligencji. W badaniu respondenci wskazali kilka ich zdaniem kluczowych grup zachodzących zmian:

1. Komunikacja jako element Przemysłu 4.0 oraz IoT

W erze Przemysłu 4.0 standardem staje się integracja HMI nie tylko z systemem nadrzędnym, ale też urządzeniami i komponentami IoT (Internet of Things) oraz usługami opartymi na chmurze obliczeniowej. Szczególnie te ostatnie są coraz chętniej wykorzystywane m.in. w układach pomiarowo-kontrolnych, w zdalnym monitorowaniu i systemach rozproszonych.

2. Protokoły komunikacyjne

OPC UA, MQTT, 10GbE LAN – to przykłady zaawansowanych protokołów i standardów, które umożliwiają szybką wymianę danych pomiędzy różnymi urządzeniami. Zapewniają one interoperacyjność i możliwość stosowania paneli w systemach z komponentami pochodzącymi od różnych dostawców.

3. Sztuczna inteligencja (AI)

Algorytmy uczenia maszynowego i sztucznej inteligencji stają się coraz częstszym elementem oprogramowania paneli, zapewniając możliwości lepszej analizy, w tym dużych zbiorów danych, oraz szybszego podejmowanie decyzji – np. związanych z kwestiami analizy predykcyjnej.

4. Wydajność obliczeniowa

Rozwój i implementacja nowych, bardziej wydajnych obliczeniowo procesorów o niskim poborze energii pozwala na tworzenie energooszczędnych, zaawansowanych HMI. To z kolei otwiera drogę do tworzenia bardziej złożonych aplikacji o większej wydajności.

5. Nowoczesne interfejsy użytkownika

HTML5, JavaScript, Web UI i różnorodne języki skryptowe wysokiego poziomu stają się standardem w tworzeniu elastycznych, efektywnych interfejsów użytkownika.

6. Łączność bezprzewodowa i mobilność

Możliwości w zakresie komunikacji bezprzewodowej związane z Wi-Fi 6 czy sieciami 5G to również element funkcjonalności nowoczesnych HMI. Zapewniają one większą swobodę pracy z urządzeniami, pozwalają na dalszą popularyzację wykorzystania paneli przenośnych i urządzeń z funkcjami zdalnego dostępu.

7. Otwartość i modułowość

Widoczny jest trend tworzenia rozwiązań otwartych, w tym z otwartymi systemami operacyjnymi oraz możliwościami łatwej rozbudowy, skalowania i dostosowywania do potrzeb użytkownika.

Przemysł, produkcja maszyn i inne zastosowania

Chociaż wyświetlacze i różnorodne ekrany dotykowe są dzisiaj wszechobecne, a my korzystamy z nich codziennie, to w kontekście branży HMI głównym odbiorcą pozostaje szeroko rozumiany sektor przemysłowy. Panele operatorskie są nieodłącznym elementem aplikacji na liniach produkcyjnych, w różnorodnych maszynach i urządzeniach, a także w szafach sterowniczych, zarówno nowych, jak i tych modernizowanych. Takie zastosowania dominują w statystykach i są prezentowane na rysunku 6.

Rys. 6. Najczęstsze zastosowania omawianych urządzeń

Rozszerzając perspektywę, można zauważyć, że panele operatorskie trafiają też do wielu innych branż, w tym budynkowej, energetyki, stosowane są w logistyce i magazynowaniu. Część rynku stanowią też aplikacje w obszarze transportu oraz handlu, choć udział tych ostatnich zmniejszył się w porównaniu do stanu z poprzednich raportów. Finalnie HMI to też liczne specjalistyczne obszary użycia – np. w urządzeniach medycznych czy w zastosowaniach wojskowych, co w efekcie tworzy szeroki i atrakcyjny rynek dla ich dostawców.

Patrząc w przyszłość, można prognozować, że największy potencjał wzrostowy dla HMI dotyczy sektora produkcji przemysłowej, szczególnie w kontekście jego dalszej automatyzacji, przemysłu maszynowego (OEM), a także sektorów automotive i spożywczego. Ważne będą też aplikacje w transporcie, w szczególności szynowym (koleje, tramwaje) oraz w energetyce i logistyce. Obszary te zostały wyróżnione jako najbardziej przyszłościowe i mające potencjał do dalszego rozwoju, co przedstawiono wizualnie na rysunku 7.

Rys. 7. Najbardziej perspektywiczne branże będące odbiorcami paneli operatorskich

Wyzwania i problemy na rynku paneli operatorskich

Branża HMI, pomimo innowacyjności i ciągłego rozwoju, stoi przed szeregiem wyzwań, które wpływają na działalność firm i oczekiwania klientów. Intensywna konkurencja, szczególnie ze strony dostawców tańszych produktów azjatyckich, była jednym z najczęściej wymienianych problemów. Prowadzi ona do silnej presji cenowej i trudności w utrzymywaniu rentowności sprzedaży bez obniżania standardów jakości. Dodatkowo niedawne problemy z dostępnością komponentów do produkcji, długie czasy realizacji zamówień oraz opóźnienia w dostawach były i po części są nadal znaczącym wyzwaniem wpływającym na zdolność firm do szybkiego reagowania na potrzeby rynku i zapewnienia ciągłości produkcji.

Wymagania techniczne i kwestie integracji systemów to również czynniki przekładające się na wyzwania. Brak nowoczesnych interfejsów komunikacyjnych, przestarzałe układy sterowania oraz złożoność potrzeb odbiorców w zakresie wizualizacji wymagają od firm inwestycji w technologie i często też nietypowe rozwiązania, które pozwalają dopasować się do potrzeb klientów. Problemem sygnalizowanym przez dostawców jest również niewystarczająca podaż integratorów zdolnych do tworzenia efektywnych, zaawansowanych wizualizacji. W tym przypadku rozwiązaniem są inwestycje w szkolenia i rozwój kompetencji pracowników.

Oczekiwania klientów, którzy chcą nie tylko niższych cen, ale również uproszczenia tworzenia HMI i większej elastyczności w tym zakresie, wymuszają na firmach balansowanie między dostarczaniem zaawansowanych technologicznie produktów a zachowaniem prostoty i intuicyjności ich użytkowania. Jednocześnie wspomniana rosnąca złożoność nowoczesnych wizualizacji wymaga od firm wdrożeniowych wiedzy eksperckiej. Do wskazań respondentów zaliczyć można wreszcie kwestie dotyczące utrzymania standardów jakości oraz zgodności z regulacjami.

Andrzej Jamrozik

CSI S.A.

Jakie są najczęstsze zastosowania HMI i komputerów panelowych? Jakie są cechy charakterystyczne tego typu urządzeń? Co zmienia się w zakresie ich wydajności obliczeniowej oraz innych ich cech?

Głównymi obszarami zastosowań omawianych urządzeń są linie produkcyjne, a dokładniej aplikacje sterowania oraz nadzoru produkcji. Komputery panelowe wykorzystywane są również w systemach logistycznych w halach magazynowych oraz jako terminale dostępowe. Mogą one być wyposażone w dodatkowe, pomocne w takich zastosowaniach moduły, jak np.: czytniki kart magnetycznych / SmartCard czy kodów kreskowych.

W większości dostarczamy rozwiązania bazujące na procesorach low-voltage, w których wydajność ma drugorzędne znaczenie. Aktualnie dokonuję się kolejna wymiana generacyjna modeli w związku z wprowadzeniem nowej rodziny procesorów Elkhart Lake firmy Intel. Natomiast możemy również spotkać modele wyposażone w najnowsze procesory Intel Core 12. i 13. generacji w wersjach przemysłowych, które klienci mogą wykorzystywać jednocześnie jako centra obliczeniowe i wizualizacyjne – np. w systemach machine vision.

Czym przekonujecie odbiorców do wyboru konkretnych produktów? Czy oprócz cech technicznych może być to wartość dodana w postaci wsparcia, oprogramowania, możliwości dostarczenia wersji nietypowych, odpowiedniej logistyki i krótkiego czasu dostaw? Do jakiej grupy firm kierujecie ofertę?

Staramy się skupić na jak najszerszej ofercie kilku producentów, dzięki czemu możemy zawsze dobrać rozwiązanie najbardziej pasujące do wymagań klienta. Cena jest istotna, rozwiązania z niskiej półki cenowej różnych producentów są podobne, a takie są w większości wybierane. Dlatego ważne są dodatkowe opcję wsparcia – między innymi w postaci opcjonalnej wydłużonej gwarancji. Często też zdarza się, że jeden z parametrów ma znaczenie kluczowe. Wtedy, dzięki wszechstronnej ofercie, jesteśmy w stanie zwiększyć swoją konkurencyjność.

Mamy również możliwość dostarczenia rozwiązań modyfikowanych i dedykowanych – np. komputerów w obudowach całkowicie szczelnych do zastosowań outdoorowych czy stonowaniach w halach, gdzie jednostki te mogą być narażone na mycie środkami chemicznymi. Oczywiście im bardziej specjalizowane wymogi, tym z reguły dłuższy termin realizacji. Jednocześnie w magazynie utrzymujemy bufor najpopularniejszych modeli, dzięki czemu możemy sprawnie obsłużyć zamówienia, w których kluczowy jest krótki termin realizacji.

Jak wygląda krajowy rynek HMI z punktu widzenia dostawców tych urządzeń? Jakie są możliwe kierunki jego rozwoju w przyszłości?

W zeszłym roku odczuliśmy spadek w sprzedaży niektórych grup produktowych, co dotknęło między innymi projektów z komputerami panelowymi oraz All in One. Spodziewamy się odbicia i wzrostu sprzedaży m.in. dzięki odblokowaniu środków na inwestycje pochodzących z UE. Na chwilę obecną rynek wydaję się być stabilny, nie widzimy też w nowych produktach przełomowych rozwiązań, zaś postęp odbywa się wraz z wymianą generacyjną procesorów (takich jak obsługa dysków w formatach M.2). Swoje szanse widzimy też w obsłudze większej liczby zapytań o rozwiązania bardziej specjalizowane do konkretnych zastosowań – machine vision, medycyna czy rynek przetwórstwa.

Podsumowanie: liderzy rynku

Na zakończenie przedstawiamy zestawienie liderów rynku HMI, identyfikując najbardziej cenione marki w branży. W sektorze paneli operatorskich już od lat działają rozpoznawalne firmy, zaś krajowy rynek charakteryzuje się bogatą ofertą tego typu urządzeń. Zdaniem respondentów wyróżniają się tu trzy marki: Siemens, Weintek (zdecydowani liderzy) oraz należąca do Schneider Electric firma Pro-Face (zob. rys. 8). Wśród innych ważnych producentów HMI są: KINCO, Beckhoff Automation, Allen-Bradley (Rockwell Automation), Omron Electronics, a także Mitsubishi Electric, ASTOR (marka Astraada), Panasonic, ABB, Fatek, Advantech oraz Eaton.

Rys. 8. Najpopularniejsze w kraju marki paneli operatorskich – zestawienie nie odzwierciedla udziałów wymienionych firm w rynku

Jeśli chodzi o komputery panelowe, to również tu mamy trzy dominujące firmy, którymi są: tajwański Advantech oraz niemieckie Siemens i Beckhoff Automation (zob. rys. 9). Siemens jest znanym dostawcą kompleksowych rozwiązań automatyki i oprogramowania, podczas gdy Advantech specjalizuje się w komputerach przemysłowych oraz technologiach związanych z Internetem Rzeczy (IoT). Z kolei Beckhoff to lider m.in. w zakresie tematyki PC Based i de facto twórca trendu oraz popularyzator wykorzystania komputerów w przemyśle. Na kolejnych miejscach w rankingu znalazły się m.in.: iEi, Phoenix Contact, ELMATIC, B&R, Delta Electronics, ESA, Astraada, Axiomtek, Emerson oraz Rockwell Automation.

Rys. 9. Najpopularniejsze w kraju marki komputerów panelowych – zestawienie nie odzwierciedla udziałów wymienionych firm w rynku

Warto zauważyć, że w przypadku obydwu zestawień nie odnotowaliśmy większych zmian w stosunku do poprzednio publikowanego raportu. Jednocześnie zaznaczamy, że przedstawiane rankingi mają charakter jakościowy, nie zapewniając poprawności statystycznej. Niemniej jednak wierzymy, że mogą one stanowić cenną informację o rynku i preferencjach rodzimych klientów.

Źródłem wszystkich danych przedstawionych w tabelach oraz na wykresach są wyniki uzyskane w badaniu ankietowym przeprowadzonym wśród firm działających w branży dystrybucji paneli operatorskich i komputerów panelowych w Polsce.