Piątek, 18 stycznia 2019

Czujniki zbliżeniowe i optyczne

Branżę związaną z produkcją i dystrybucją czujników zbliżeniowych analizujemy już od kilkunastu lat, co daje możliwość dobrej obserwacji trendów w niej występujących. Na początku 2019 roku sektor ten znajduje się prawdopodobnie na górce koniunkturalnej, zaś sytuacja na rynku oceniana jest bardzo dobrze. Dostawcy wskazują na duże zapotrzebowanie ze strony przemysłu produkcyjnego oraz maszynowego - głównych odbiorców czujników, a także z innych rynków. W branży popularyzują się też nowości, takie jak czujniki inteligentne oraz komponenty z interfejsami IO-Link. Przedstawiamy nową edycję raportu z omawianego rynku.

Czujniki zbliżeniowe i optyczne
 
Rys. 1. Główne krajowe branże będące odbiorcami omawianych czujników

Tytułowe podzespoły mogą być stosowane do wykrywania obiektów - np. produkowanych towarów i części maszyn, do kontrolowania położenia elementów ruchomych, do zliczania produktów, a także określania poziomu cieczy i materiałów sypkich. Są one również wykorzystywane jako elementy detekcyjne w systemach monitoringu i w innych aplikacjach.

Ich odbiorcy mogą przy tym dobierać czujniki spośród szerokiej gamy produktów o różnych parametrach, wersjach, rozmiarach czy odporności środowiskowej. Każda z tych grup ma swoje obszary zastosowań i cechy predestynujące ją do stosowania w konkretnych aplikacjach. I właśnie od omówienia ostatniego z tematów rozpoczynamy bieżącą analizę.

RÓŻNE TECHNOLOGIE I ZASTOSOWANIA

 
Rys. 2. Czynniki decydujące o wyborze omawianych produktów przez polskich klientów

Omawiane w bieżącym raporcie produkty to kilka grup czujników, z których najpopularniejszymi są wersje indukcyjne oraz fotoelektryczne. Te pierwsze wykorzystywane są do wykrywania elementów metalowych, zaś obszarem ich najczęstszego użycia pozostają maszyny i systemy automatyzacji.

Czujniki takie charakteryzują się kilkumilimetrowymi strefami roboczymi i są zwykle wytwarzane w odpornych środowiskowo cylindrycznych obudowach. Są one również dostępne w wielu wersjach specjalnych - np. do zastosowań w transporcie czy systemach spawalniczych.

Elementy fotoelektryczne (optyczne) cechują się z kolei większą uniwersalnością, ale są też droższe, niż te poprzednio omawiane. Na rynku dostępne są wersje wykorzystujące promieniowanie świetlne o różnej długości fali (światło podczerwone, ew. z zakresu widzialnego), różniące się budową i zasadą działania (czujniki typu odbiciowego, refleksyjnego, bariery i wersje szczelinowe). Szczególną ich odmianą są wykonania laserowe.

Czujniki optyczne wykorzystywane są w przemyśle do detekcji i pomiarów na różnych odległościach. W przypadku niewielkich dystansów wykrywane mogą być elementy maszyn, wytwarzane i transportowane towary, opakowania, itd.

 
Rys. 3. Na czym zarabia się w branży?

Omawiane komponenty służą też do zliczania oraz określania pozycji przedmiotów i ich cech fizycznych. Dla większych zakresów pomiarowych (liczonych w metrach) obszarami aplikacyjnymi są np. kontrola przejść i drzwi w pojazdach oraz windach, czy też zastosowania w monitoringu i systemach bezpieczeństwa.

Elementy zbliżeniowe to również czujniki działające na innych zasadach niż omówione. Przykładem są wersje pojemnościowe - wykorzystywane m.in. do wykrywania materiałów niemetalowych, cieczy, a także substancji sypkich i do pomiarów ich poziomu. Do detekcji oraz określania odległości wykorzystywane są również czujniki ultradźwiękowe.

Sprawdzają się one szczególnie w określaniu poziomów cieczy oraz wykrywaniu obiektów na średnich i krótszych dystansach. W zestawieniu należy też uwzględnić czujniki magnetyczne, które są popularne w przypadku systemów kontroli dostępu oraz w zastosowaniach związanych z siłownikami. Ich cechą szczególną jest możliwość wykrywania obiektów magnetycznych przez ścianki (np. aluminiowe oraz z tworzyw sztucznych).

STRONA POPYTOWA

 
Rys. 4. Najpopularniejsze marki czujników indukcyjnych - statystyka nie świadczy o udziałach firm w rynku

Czujniki takie jak omawiane kojarzą się głównie z aplikacjami przemysłowymi - i jest to jak najbardziej słuszna asocjacja, bowiem sektor ten jest ich głównym odbiorcą. Zestawienie dotyczące ogółu branż tworzących popyt na omawiane komponenty przedstawiono na rysunku 1.

Statystyka obejmuje cztery raporty (analizy rynku publikowane w APA), w tym bieżący, zaś wskazania procentowe odniesiono do popularności każdej z kategorii osobno, w efekcie czego ich suma przekracza 100% dla dowolnego ze słupków.

Analizując przedstawione dane, można zauważyć, że istotność przemysłu maszynowego oraz, w mniejszym stopniu, branży produkcyjnej była w przedstawianym okresie praktycznie bez zmian. Czujniki wykorzystywane są tu przede wszystkim do detekcji i pomiarów elementów, zapewniania informacji o stanie pracy maszyn, przetwarzaniu surowców i do innych zadań.

 
Czujniki zbliżeniowe i fotoelektryczne - oferta dostawców

Na wysokim miejscu listy pozostają cały czas: sektor spożywczy, przemysł ciężki oraz motoryzacja. Istotne są też, szczególnie dla oferentów podzespołów fotoelektrycznych, aplikacje windowe oraz związane z podnośnikami.

Popyt na czujniki tworzą zarówno wymogi związane z "klasyczną" automatyzacją maszyn i linii technologicznych, jak też rosnące potrzeby pozyskiwania informacji i cyfryzacji systemów produkcyjnych. Można sądzić, że ostatni z trendów, który powiązać można z rozwojem koncepcji Industry 4.0, będzie dodatkowo zwiększał popyt na elementy inteligentne, tj. z możliwością przetwarzania sygnałów i przesyłania danych w sieciach komunikacyjnych.

CZEGO POSZUKUJĄ KLIENCI?

 
Rys. 5. Najpopularniejsze marki czujników fotoelektrycznych - statystyka nie świadczy o udziałach firm w rynku

Jeżeli chodzi o podstawowe wymogi klientów, to w ostatnich latach praktycznie się one nie zmieniały. Dwa kluczowe czynniki decydujące o wyborze czujników to nadal: spełnianie przez te ostatnie określonych parametrów technicznych oraz jak najkorzystniejsza cena. W praktyce 9 na 10 respondentów podawało te dwa wskazania na początku swoich list preferencji (rys. 2).

Parametry dotyczą nie tylko zasięgu działania czy obszaru roboczego, ale też specyficznych cech wymaganych w aplikacjach - wysokiego stopnia ochrony, możliwości wykrywania nietypowych obiektów czy przykładowo pracy w środowiskach korozyjnych. Jeżeli zaś chodzi o atrakcyjne ceny, to szczególnie konkurencyjny jest obszar czujników najbardziej typowych, takich jak elementy indukcyjne czy pojemnościowe.

Kolejne miejsce omawianej statystyki zajęło "przywiązanie do marki". Marka kojarzona jest z jednej strony z jakością, z drugiej zaś wybór tej konkretnej wynika często z przyzwyczajeń odbiorców - szczególnie gdy są nimi służby utrzymania ruchu. Klienci stawiają na te produkty, z którymi mieli już pozytywne doświadczenia, i wybierają dostawców, do których mają zaufanie.

O wyborze konkretnej firmy może też decydować integrator systemów (czwarte miejsce), na kolejnej pozycji statystyki znalazła się możliwość wykonania wersji na zamówienie. W przypadku części zamówień jest to kluczowe i tak zresztą swoją ofertę reklamuje wielu producentów krajowych.

 
Czujniki fotoelektryczne - przykładowe produkty

Mając zaplecze produkcyjne oraz wieloletnie doświadczenie w branży, oferują oni możliwość wykonywania czujników, które nie są dostępne na szerokim rynku. Omawiane statystyki, jak wspomniano, były praktycznie niezmienne w ostatnich latach.

Pytanie o potrzeby klientów można rozszerzyć o analizę czynników kształtujących omawiany rynek. W tym przypadku respondenci wskazywali przede wszystkim na: konkurencję cenową (kilkanaście wskazań), poziom dostępności (w tym termin realizacji zamówień), jakość i parametry techniczne czujników.

Pozytywny wpływ na branżę ma dzisiaj koniunktura gospodarcza, w tym m.in.: realizacja inwestycji przemysłowych, budowa różnych obiektów, a także zapotrzebowanie ze strony branży maszynowej. Z kolei rozwojowi technicznemu czujników zbliżeniowych sprzyja digitalizacja, a wraz z nią wykorzystywanie komponentów z interfejsami cyfrowymi i różnorodnych wersji inteligentnych. W przypadku części rynków ważne są też zmiany w regulacjach prawnych wymuszające wykonywanie i rejestrację pomiarów.

NOWOŚCI W TECHNOLOGIACH I OFERTACH

 
Rys. 6. Czy produkcja lub dystrybucja czujników może stanowić podstawę działalności przedsiębiorstwa na rynku?

Rozwój technologiczny czujników cały czas trwa i od wielu lat odbywa się w dosyć niezmiennych kierunkach. Wysiłki producentów nakierowane są m.in. na zwiększanie stref roboczych elementów, odporności środowiskowej, precyzji punktu przełączania oraz możliwości pracy w niesprzyjających warunkach.

To ostanie dotyczy zapewniania dużej odporności mechanicznej, temperaturowej oraz radzenia sobie z trudnymi środowiskami pracy - np. w obszarach, gdzie występują iskry lub substancje żrące. Kolejne generacje elementów zapewniają też możliwości coraz dokładniejszych pomiarów oraz ich stabilność w czasie.

W przypadku czujników fotoelektrycznych rośnie jakość detekcji trudnych do wykrywania powierzchni i materiałów (np. obiektów połyskliwych, czy pomiarów w warunkach zmiennego oświetlenia). Wreszcie zwiększa się oferta komponentów w wykonaniu higienicznym, których domeną są zastosowania w przemyśle spożywczym i farmaceutycznym.

 
Rys. 7.

Tworząc raport tradycyjnie zapytaliśmy respondentów o nowości technologiczne. Blisko połowa wszystkich odpowiedzi dotyczyła wzrostu możliwości w zakresie komunikacji. Najczęściej wskazywany był tu standard IO-Link, który praktycznie zdominował całą tematykę interfejsów komunikacyjnych. Pojawiło się też kilka wskazań czujników z możliwościami komunikacji radiowej (bezprzewodowej).

Ważnym obszarem rozwoju jest ten związany z czujnikami inteligentnymi / samouczącymi się. Tego typu wersje wyposażane są w układy mikroprocesorowe, które pozwalają na przetwarzanie danych w czujnikach, komunikację oraz korzystanie z dodatkowych funkcji - np. uczenia się i łatwego uruchamiania systemów.

W odpowiedziach wskazywano też na możliwości programowania oraz zwiększanie precyzji pomiarów i zakresów detekcji. Następuje też dalsza miniaturyzacja komponentów. Do powyższego dochodzą zmiany związane z danymi typami komponentów - przykładowo wprowadzanie wersji dyfuzyjnych, czujników ze światłem niebieskim czy też zwiększanie zbieżności wiązki w przypadku elementów optycznych.

 
Rys. 8.

Przedstawiając nowości w technologiach czujników, warto również omówić to, jakie produkty są rzeczywiście dostępne na rynku i na czym robią biznes lokalni dostawcy. Chociaż wciąż gros sprzedawanych komponentów to wykonania standardowe, tj. z tradycyjnymi interfejsami i o podstawowej funkcjonalności w zakresie detekcji, stopniowo rośnie odsetek dostarczanych do odbiorców wersji inteligentnych (rys. 3).

Elementy te typowano niewiele rzadziej niż wersje standardowe, przy czym można sądzić, że ich użycie jest silnie zależne od rodzaju aplikacji. W omawianej statystyce spora część odpowiedzi dotyczyła też komponentów powiązanych z czujnikami, pojawiły się również wskazania dotyczące usług. O ile więc same czujniki mogą wydawać się wyrobami dosyć standardowymi i rynkowo dojrzałymi, o tyle ich sprzedaż pozwala na zróżnicowanie obszarów biznesu, a także poszukanie nisz rynkowych dla oferowanych produktów i usług.

Szymon Gumółka

Balluff

  • Kim są odbiorcy czujników zbliżeniowym? Jakie są ich wymogi?

Głównym odbiorcą na rynku krajowym pozostaje branża automotive - trend ten utrzymuje się zarówno wśród producentów maszyn, jak i odbiorców końcowych. Po stronie dostawców konkurencja jest silna, ale zauważamy, że na decyzje zakupowe wpływ ma nie tylko cena, ale na znaczeniu zyskuje umiejętność trafnej pomocy w doborze odpowiedniego do potrzeb rozwiązania czy szkolenia kadr. Nawet w obszarach podstawowej sensoryki istnieje ogromna potrzeba dzielenia się wiedzą.

  • Jakie są najpopularniejsze produkty?

Ze względu na swoją uniwersalność prym wiodą czujniki zbliżeniowe i optoelektronicznie. Równocześnie generujemy znaczne wzrosty w bardziej wyspecjalizowanych branżach - przykładowo dostarczając specjalistyczne rozwiązania do aplikacji spożywczych czy spawalnictwa. Niezwykle dynamicznie rozwijającym się obszarem jest ten związany z czujnikami inteligentnymi wyposażonymi w interfejs IO-Link.

  • Jak tworzyć ofertę w zakresie czujników? Jakie są trendy na rynku?

Coraz większe zainteresowanie klientów Przemysłem 4.0 bardzo nas, jako zaangażowanych w ten obszar od lat, cieszy i dopinguje do dalszej pracy nad ofertą, ale przede wszystkim nad gotowymi rozwiązaniami, z których i na których skorzystać mogą nasi odbiorcy.

Szerokie portfolio jest niezbędne, aby zaspokoić różnorodne potrzeby rynku. Dobrze to rozumiemy i tylko w ciągu ostatniego roku wprowadziliśmy na rynek kilka nowych grup czujników, jak choćby czujniki przepływu czy temperatury. Jednocześnie coraz więcej projektów budowanych jest na bazie koncepcji Przemysłu 4.0 i to tam najczęściej oferujemy rozwiązania bardziej wysublimowane, oparte o inteligentne rozwiązania pozwalające użytkownikom osiągnąć jeszcze więcej korzyści.

ZDECYDOWANIE POPULARNE PRODUKTY

 
Rys. 9.

W bieżącym raporcie przedstawione zostały oferty 42 firm dostarczających czujniki, a więc podobnie wielu jak w poprzednio publikowanych przez nas opracowaniach. W tej grupie są zarówno polskie przedsiębiorstwa produkcyjne, dystrybutorzy lokalni, jak też spora grupa podmiotów zagranicznych mających u nas swoje przedstawicielstwa.

Chociaż wyroby takie jak omawiane dosyć łatwo jest dołączyć jest do oferty handlowej, większość ich dostawców przemysłowych to firmy ściśle związane z tą branżą. Są to często również oferenci różnorodnych komponentów i systemów automatyki.

Grupa liderów branży czujników zbliżeniowych jest już od lat dosyć niezmienna. W przypadku elementów indukcyjnych takimi przedsiębiorstwami są: Balluff, Sick i Turck, a także Omron, Pepperl+Fuchs oraz ifm electronics. Szczególnie dwa pierwsze zostały sklasyfikowane na wysokich miejscach statystki popularności, uzyskując przynajmniej dwukrotnie większą liczbę wskazań niż pozostałe firmy.

Oprócz japońskiego Omrona, są one firmami niemieckimi, wszystkie mają długie tradycje działalności na rynkach globalnych. W ich ofertach znaleźć można zarówno czujniki przemysłowe, systemy wizyjne, jak też różnorodne produkty z zakresu sensoryki oraz transmisji danych / energii. Wraz z pozostałymi rozpoznawalnymi w tej branży firmami zostały one przedstawione na rysunku 4.

 
Czujniki indukcyjne - przykładowe produkty

Jeżeli chodzi o obszar produkcji czujników fotoelektrycznych, to gros liderów tego rynku jest analogiczne do powyżej wymienionych, choć nieco inaczej wygląda czołówka. Absolutnie najpopularniejszą marką jest Sick, kolejne dwa miejsca zajęły Balluff i Omron, zaś na czwartym sklasyfikowana została firma ifm electronics.

W statystyce pojawiło się też trochę przedsiębiorstw innych niż wcześniej omawiane (patrz rys. 5). Wiele z nich to podmioty oferujące znacznie więcej niż tylko czujniki - przykładowo też czytniki kodów kreskowych/QR, komponenty sieciowe, systemy RFID, a także produkty z zakresu automatyki.

O ile w zestawieniach nie ma większych zmian w stosunku do stanu sprzed kilku lat, o tyle warto zwrócić uwagę na pojawiających się w nich producentów lokalnych. Takimi są dwie firmy z Warszawy, którymi są Sels i TWT Automatyka. Przedsiębiorstwa działają na rynku już od kilku dekad, specjalizując się w produkcji i dystrybucji czujników na potrzeby przemysłu i innych odbiorców.

CZUJNIKI UMOŻLIWIAJĄ SPECJALIZACJĘ

 
Rys. 10. Branże będące najbardziej perspektywicznymi odbiorcami omawianych czujników

Branżę czujników zbliżeniowych charakteryzuje duża stabilność, jeżeli chodzi o zastosowania tych produktów i rynki końcowe. Chociaż czujniki to zwykle elementy większej oferty handlowej, zdaniem blisko połowy respondentów ich sprzedaż stanowić może podstawę działalności firmy (rys. 6).

Jest tak prawdopodobnie dlatego, że na rynku istnieje wiele nisz pod względem aplikacyjnym, a klienci mają nieraz nietypowe wymogi - czy to względem cech samych podzespołów, czasów dostawy, czy też dodatkowych funkcji. Innymi słowy - czujniki umożliwiają specjalizację.

Jednocześnie tytułowe produkty sprzedają się przede wszystkim samodzielnie - jedynie co czwarty z nich dostarczany jest jako element większego systemu lub kompletacji (rys. 7). Czujniki to w dużej części komponenty analogowe, ewentualnie dające na wyjściu sygnał binarny.

Są one standardowymi podzespołami, które są podłączane do dalszych urządzeń (liczniki, wskaźniki, sterowniki, itd.), za co zwykle odpowiada już integrator systemu lub producent maszyny / linii technologicznej. Jako elementy mające bezpośredni kontakt "z procesem" i wystawione na działanie zmiennych warunków środowiskowych, czujniki mogą też ulegać awariom znacznie częściej niż inne elementy maszyn. Stąd też są one również nabywane na potrzeby utrzymania ruchu i serwisowe.

Marek Łozowski

Pepperl+Fuchs

  • Jakie są cechy i funkcje czujników przemysłowych? Co się zmienia w tej dziedzinie?

Wraz z postępującą automatyzacją procesów rośnie zapotrzebowanie na wszelkiego rodzaju sensorykę. Czujniki optyczne i indukcyjne należą do grupy tych najbardziej popularnych i najczęściej spotykanych w przemyśle. Obie technologie mają już dziesiątki lat, ale systematycznie przechodzą swoiste rewolucje. Zaczynało się od zwykłej informacji zero-jedynkowej na wyjściu czujnika, a obecnie standardem w produktach dla 4. rewolucji przemysłowej jest m.in. interfejs IO-link.

Oczywiście wszyscy producenci automatyki trzymają rękę na pulsie i systematycznie unowocześniają swoje wyroby, tak aby ich klienci odczuwali wartość dodaną z każdym nowym wprowadzanym na rynek produktem. Obecnie czujniki są już nie tylko zwykłymi elementami detekcyjnymi, ale istotnymi ogniwami systemów automatyki, które dostarczają użytkownikowi informacji o swoim stanie pracy, ułatwiając również prowadzenie działań w obszarze prewencyjnym.

DOSKONAŁA KONIUNKTURA W BRANŻY

 
Dane teleadresowe przedsiębiorstw omawianych w raporcie oraz marki dostarczanych produktów

Sytuację w krajowej branży produkcji i dystrybucji czujników zbliżeniowych określić można jako bardzo dobrą. Po gorszym okresie na początku bieżącej dekady, na rynek wróciła świetna koniunktura, co widać w poprawiających się statystykach (rys. 8). W bieżącym badaniu żaden z respondentów nie zaznaczył w tym miejscu odpowiedzi "słaba" - wszyscy byli zdania, że na rynku dzieje się dobrze (74%), a nawet bardzo dobrze (26%).

Również wskazania dotyczące kierunków zmian były korzystne (rys. 9). Na ostatnim z wykresów można również znaleźć statystykę związaną z ocenami konkurencji w branży. Analogicznie jak w latach poprzednich, średnio 3 na 4 ankietowanych przyznawało, że mamy do czynienia z dużym nasileniem walki konkurencyjnej, czyli również dużą podażą produktów. Czujniki stosunkowo łatwo wprowadzać do oferty, stąd też nie dziwi ich popularność na rynku.

Oszacowania wartości sektora związanego ze sprzedażą omawianych produktów, które podawali w redakcyjnej ankiecie dostawcy branżowi, wynosiły od kilkunastu do 250 mln zł rocznie. Zróżnicowanie odpowiedzi było podobne jak w dotychczasowych raportach. Średnia wartości podawanych dla polskiego rynku czujników zbliżeniowych wyniosła 105 mln zł, zaś mediana - 100 mln zł.

To więcej niż w raporcie z 2017 roku (70 mln zł), aczkolwiek trudno tu wskazać jakiś trend, bowiem w analizach z poprzednich lat pojawiały się kwoty takie jak 45 oraz 130 mln zł. Tę część należy zatem traktować jako przybliżone oszacowanie.

 
Tematy przyszłych raportów w APA

Na koniec odpowiedzi na pytania: czego można się spodziewać w przyszłości i jakie branże będą głównymi odbiorcami czujników? Zdaniem respondentów ewolucja rynku powinna być pochodną rozwoju gospodarki i przemysłu. Wskazywali tu najczęściej cztery sektory (obszary): motoryzację, przemysł maszynowy, zaś w dalszej kolejności różnego rodzaju zastosowania w sektorze wytwórczym i sektor produkcji spożywczej. Wraz z pozostałymi odpowiedziami przedstawiamy to na rysunku 10.

Zbigniew Piątek

Źródłem wszystkich danych przedstawionych w tabelach oraz na wykresach są wyniki uzyskane w badaniu ankietowym przeprowadzonym wśród firm działających w branży produkcji i dystrybucji czujników zbliżeniowych w Polsce.

Prezentacje firmowe

Polecane

Nowe produkty

Zobacz również