Poniedziałek, 25 marca 2019

Komputery przemysłowe

Chociaż historia rozwoju komputerów przemysłowych ma już ponad trzy dekady, dopiero w ostatnich kilkunastu latach IPC (Industrial PC) zagościły na dobre w przemyśle. Dzisiaj stanowią one jedne z kluczowych elementów systemów pomiarowych i akwizycji danych, a także wielu układów sterowania. Ich zastosowania znacznie też wykraczają poza typowy przemysł produkcyjny i maszynowy. Rozwijającymi się obszarami są te związane z transportem, energetyką oraz aplikacjami określanymi jako semi-przemysłowe - przykładowo w systemach POI/POS. Chociaż w branży IPC mówi się o nowych otwarciach, takich jak to w obszarze przemysłowego Internetu Rzeczy, dostawcy komputerów cały czas polegają na obsłudze tradycyjnych dla nich rynków końcowych i aplikacji. Przedstawiamy nowy raport z opisem trendów technologicznych oraz stanu krajowej branży na początku 2019 roku.

Komputery przemysłowe

BOX PC, SBC I WIELE INNYCH

 
Rys. 1. Najpopularniejsze typy komputerów z omawianej grupy sprzedawane przez firmy przedstawione w raporcie

Komputery przemysłowe i pokrewne im urządzenia wykorzystywane są zarówno w automatyce przemysłowej, w maszynach, jak też w wielu innych zastosowaniach poza przemysłem, przy czym ich rodzaj jest zwykle zależny od typu aplikacji. W przypadku automatyków czy odbiorców z branży transportowej typowym IPC jest standardowy, miniaturowy komputer w odpornej mechanicznie obudowie, czyli tzw. box PC.

Cechuje się on zwykle dużą wytrzymałością środowiskową, pracą bezwentylatorową, do tego zapewnia możliwość szybkiego uruchomienia i wymiany. Tego typu wersje były też wskazywane jako najczęściej wybierane przez krajowych odbiorców (rys. 1).

Przemysł korzysta również z urządzeń modułowych/kasetowych (np. w standardzie PXI), aczkolwiek dotyczy to przede wszystkim zastosowań związanych z testowaniem, badaniami i obszarem R&D. W takich aplikacjach wymagane są pomiary dużej liczby parametrów, szybka akwizycja danych oraz ich masowe przesyłanie - i do tego urządzenia modułowe nadają się doskonale.

Drugą z popularnych i znacznie bardziej różnorodnych grup tworzą wszelkiego rodzaju komputery do zabudowy - od tradycyjnych płyt głównych, poprzez wersje jednopłytkowe (SBC) o niewielkich rozmiarach, do miniaturowych wersji embedded. Dostępne są one w szerokiej gamie wykonań, z różnymi interfejsami i funkcjami.

W statystyce pojawiają się też komputery panelowe (panel PC), aczkolwiek tego typu urządzeń nie omawiamy w bieżącym opracowaniu - są one częścią raportu dotyczącego HMI. Do zestawienia dochodzą wreszcie komputery w standardzie rack 19" i inne, lecz nie są one tak popularne, jak wcześniej omawiane.

 
Rys. 2. Najczęstsze zastosowania komputerów przemysłowych - opinia krajowych dystrybutorów

Rozszerzanie funkcjonalności i liczby dostępnych wariantów komputerów odbywa się przede wszystkim w kierunku urządzeń embedded. Obejmuje to m.in. rozwiązania System-on-Module oraz różnego rodzaju układy z mikrokontrolerami. Wykorzystywane są one na potrzeby np. sterowania automatami do sprzedaży, urządzeniami informacyjnymi do pojazdów, wyświetlaczami reklamowymi oraz w wielu aplikacjach specjalizowanych.

Na rynku popularne są też platformy open source, takie jak choćby Arduino czy Raspberry Pi, które w ostatnich latach zyskały sporą rzeszę zwolenników. Chociaż nie są to produkty stricte profesjonalne, są one łatwo dostępne, tanie, dodatkowo wokół nich powstała sporej wielkości społeczność inżynierska. Platformy te mogą być z powodzeniem wykorzystywane w projektach hobbystycznych, w automatyce domowej czy systemach nadzoru.

PRZEMYSŁ TO DOPIERO POCZĄTEK

 
Rys. 3. Grupy klientów będący najczęstszymi odbiorcami komputerów przemysłowych; podane wartości liczbowe odniesiono w przypadku każdej z kategorii do 100%

Zastosowania komputerów przemysłowych i systemów embedded obejmują szereg obszarów profesjonalnych oraz branż. Ich zestawienie dla bieżącego oraz dwóch poprzednich badań rynku przedstawiono na rysunku 2 i obejmuje ono zarówno przemysł (aplikacje związane np. ze zbieraniem i przetwarzaniem danych, sterowaniem), jak też energetykę oraz transport.

Patrząc na trendy rynkowe, można zauważyć, że rośnie popularność IPC w obszarach zastosowań typu "semi-industrial". W ich przypadku wymogi stawiane komputerom nie są tak wysokie jak np. w wojsku czy kolejnictwie, ale cały czas konieczne jest stosowanie urządzeń wzmacnianych, o dużej odporności mechanicznej i środowiskowej.

Tak jest przykładowo w aplikacjach POI/POS, bankomatach, paczkomatach czy różnych zastosowaniach w obszarze kontroli i nadzoru. Podsumowując - lista zastosowań IPC jest długa i, jak można sądzić, wraz z postępującymi procesami cyfryzacji będzie rosła.

 
Oferta dostawców komputerów przemysłowych

Dokonując analizy rynku pod kątem charakteru działalności odbiorców IPC, tradycyjnie można mówić o kilku grupach firm. Największymi są tu niezmiennie integratorzy systemów, a następnie klienci końcowi i producenci OEM (patrz rys. 3).

Rodzaje firm można też powiązać z rodzajami najczęściej wykorzystywanych komputerów. Przykładowo Box PC są często stosowane przez odbiorców końcowych, podczas gdy firmy OEM używają rozwiązań do wbudowywania w większe systemy, które są montowane np. wewnątrz maszyn i urządzeń.

Zbigniew Piątek

Beckhoff Automation

  • Jakie są trendy w obszarze komputerów przemysłowych? Jak wygląda rynek związany z IPC?

Branża jest atrakcyjna i pod względem zastosowań sterowania IPC wciąż się rozwija. Coraz szerzej zauważane są zalety pecetów jako sterowników, bowiem te ostatnie mają funkcje pochodzące typowo ze świata IT - np.: łatwe korzystanie z baz danych, integracja z chmurą czy wizualizacja bezpośrednio z poziomu sterownika IPC. Tendencją jest też miniaturyzacja - PC na płytach ATX zastępowane są małogabarytowymi IPC. Następuje również minimalizacja interfejsów oraz wykorzystanie komunikacji LAN i USB.

  • Od czego zależy wybór urządzeń - np. komputerów Box PC, modułowych czy wersji embedded? Czy związany jest on z branżą, czy bardziej samą aplikacją?

Na pewno na wybór odpowiednich komputerów przemysłowych ma wpływ rodzaj ich zastosowania, nie branża sama w sobie. Mówimy tu o kastomizacji pod potrzeby klienta, którzy dążą do oszczędności miejsca w szafie oraz miniaturyzacji produktów. Dla nas nie ma rozróżnienia pomiędzy pecetem a embedded PC - przygotowujemy produkt na potrzeby aplikacji w związku z tym, że nasze embedded PC mogą być bardzo wydajne.

ROZWIĄZANIA PROFESJONALNE A KONSUMENCKIE

 
Rys. 4. Najpopularniejsze systemy operacyjne, które polscy odbiorcy wykorzystują w aplikacjach z komputerami przemysłowymi

Jako że komputery przemysłowe bazują w dużej części na rozwiązaniach sprzętowych (architekturze) oraz oprogramowaniu (systemach operacyjnych) wywodzącym się z obszaru popularnych pecetów, można zastanowić się, jakie technologie konsumenckie przenikają dzisiaj do omawianej w raporcie branży. Takie pytania zadawaliśmy już przy okazji poprzednich badań rynku i respondenci wskazywali tu najczęściej procesory - dawniej z rodziny Pentium, później Atom, a w ostatnich latach Core i.

Tym razem odpowiedzi były o wiele bardziej zróżnicowane. Pojawiły się procesory - ARM, pojawiły się też systemy takie jak Android, aczkolwiek spora część wskazań dotyczyła interfejsów, komunikacji i przechowywania danych. Do ostatniego z obszarów należą chmury obliczeniowe, a także rozwiązania z obszaru Internetu Rzeczy.

Respondenci wymieniali też tematy związane z bezpieczeństwem (choćby ochroną antywirusową) oraz zdalnym dostępem w celach serwisowych i kontroli. Do tego doszedł wzrost możliwości graficznych IPC, a także stosowanie w nich kart graficznych stworzonych ściśle pod rynek konsumencki (np. do komputerów dla graczy), czego celem jest umożliwienie pracy systemów sztucznej inteligencji i rozwiązań uczenia maszynowego.

Jeżeli chodzi o najpopularniejsze dzisiaj systemy operacyjne, to w branży dominują produkty firmy Microsoft. O ile jeszcze dwa lata temu w raporcie najczęściej wskazywane były Windows 7 oraz Windows Embedded Standard 7, o tyle obecnie prym wiodą najnowsze wersje, czyli Windows 10 oraz Windows 10 IoT (patrz rys. 4).

W zestawieniu pojawiło się też kilka wpisów dotyczących systemów Linux oraz Android, aczkolwiek te ostatnie stanowią jedynie uzupełnienie. Podobnie jak w zakresie sprzętu mamy do czynienia z dominacją Intela, tak też w przypadku oprogramowania najczęściej wybiera się popularne "okienka" i na nich opiera tworzone aplikacje.

PRAKTYKA PRZEMYSŁOWA

Powyższy opis warto uzupełnić omówieniem różnic pomiędzy IPC a popularnymi pecetami. Takimi są m.in. odporność środowiskowa oraz optymalizacja stosunku wydajności obliczeniowej do zużycia energii.

Dodatkowo dochodzą tu cechy mechaniczne i zagadnienia związane ze stosowanymi komponentami, procesami produkcyjnymi oraz zagwarantowaniem kompatybilności sprzętowo-programowej. Wszystko to ma niebagatelny wpływ na długoterminową niezawodność urządzeń, które bądź co bądź działają często w trybie 24/7.

Wielu z omawianych różnic nie widać "na papierze", czego przykładem jest kompatybilność stosowanych podzespołów oraz software'u. Okazuje się, że zagwarantowanie poprawnego działania zestawu, szczególnie w obliczu zmieniających się generacji procesorów i elementów peryferyjnych, a także nowych wersji oprogramowania, wcale nie jest oczywiste.

Tymczasem tego typu komputer - zastosowany np. w turbinie wiatrowej lub maszynie trafiającej do klienta na innym kontynencie - musi działać bezawaryjnie i czasami nie ma możliwości jego łatwego zresetowania w razie wystąpienia błędu.

Na rynku mamy do czynienia z jeszcze jednym trendem - potrzebami ekonomizacji tworzonych systemów, co w praktyce sprowadza się do stosowania "zamienników" IPC. Przykładem znanym z naszego podwórka jest wykorzystywanie popularnych urządzeń komputerowych i sieciowych w systemach ulicznych (np. do nadzoru wizyjnego), które musiały zostać rozszerzane o grzałki, tak aby zapewnione były odpowiednie warunki pracy w zimie.

W ekonomizację wpisuje się też stosowanie tanich, nie zawsze mających deklarowane parametry, produktów dalekowschodnich. Oczywiście nie można tu uogólniać, bowiem przykładowo liderzy rynku tacy jak Advantech to firmy tajwańskie, jednak generalnie aspekt niskiej ceny nie idzie zwykle w parze z wysoką jakością oraz niezawodnością - a te są na omawianym rynku kluczowe.

Bartłomiej Ekiert

B&R

  • Jakie są trendy w branży IPC? Jakie urządzenia i rozwiązania są stosowane?

Popularyzacja przemysłowego Internetu Rzeczy (IIoT) wprowadza znaczące zmiany na rynku i skłania firmy produkcyjne do głębokiego przemyślenia swoich modeli biznesu. Okazuje się bowiem, że dzięki gromadzeniu danych produkcyjnych oraz ich systematycznej analizie możliwa jest znaczna poprawa wydajności produkcji.

W ramach wdrażania rozwiązań Przemysłu 4.0 coraz więcej firm produkcyjnych decyduje się na implementację w swoich zakładach systemów typu Edge Controller opartych na przemysłowych komputerach IPC z odpowiednim oprogramowaniem. Służą one do gromadzenia danych z maszyn i linii produkcyjnych oraz udostępniania ich do systemów ERP/MES oraz chmury. Komputery te muszą zatem spełniać wymagania IT pod kątem bezpieczeństwa i możliwości szyfrowania danych, stąd m.in. pojawienie się modułów TPM (Trusted Platform Module), których wcześniej w przemysłowych rozwiązaniach IPC nie było.

Zauważalny jest również wzrost sprzedaży rozwiązań klasy Box PC. W Polsce klienci często decydują się na urządzenia budżetowe, które nie wykonują już wstępnej analizy zebranych danych, a jedynie "wyciągają" je z maszyny i przesyłają do zewnętrznej lub lokalnej bazy danych, skąd są one gotowe do pobrania i dalszej obróbki przez systemy ERP/MES lub nawet za pomocą MS Excel.

Przemysłowe rozwiązania komputerów zintegrowanych z panelami dotykowymi również mają coraz szersze zastosowanie i sięgają coraz głębiej na produkcję. Obecnie stanowisko operatora maszyny wyposażonego w dodatkowy ekran dotykowy z końcówką systemu klasy Andon lub MES nie jest niczym niezwykłym jest wręcz standardem w każdym nowoczesnym zakładzie przemysłowym.

B&R, jako jeden z liderów i orędowników rozwiązań IIoT i Przemysłu 4.0, oferuje swoim klientom wszystkie wyżej wymienione rozwiązania.

PRZYKŁAD: PAMIĘCI I DYSKI FLASH

 
Komputery kompaktowe typu Box PC

Zobrazowaniem powyższych tematów są w praktyce procesy doboru pamięci Flash. Popularyzacja tych ostatnich w przemyśle związana była z trendem usuwania z komputerów przemysłowych elementów ruchomych (tj. wentylatorów oraz talerzowych dysków HDD) i dzisiaj pamięci tego typu są nośnikiem pierwszego wyboru w wielu zastosowaniach profesjonalnych. Występują one jako karty, dyski 2,5" oraz jako specjalistyczne moduły montowane bezpośrednio na płytach głównych.

Przykład pamięci i dysków Flash jest znamienny, bowiem w Industrial PC stosowane mogą być zarówno ich wersje przemysłowe, jak też przeznaczone do zastosowań konsumenckich. Tych ostatnich w praktyce się jednak unika, m.in. ze względu na kwestie niezawodnościowe (związane z budową wewnętrzną pamięci oraz możliwościami detekcji i korekcji błędów) oraz temperaturowe zakresy pracy. Problem pojawia się, zdaniem dostawców, gdy odbiorca wymaga obniżenia ceny do tej znanej z rynku konsumenckiego, ale przy zachowaniu cech funkcjonalnych na poziomie przemysłowym.

"Pamięć NAND montowaną w dyskach SSD można ze względu na gęstość upakowania danych podzielić dzisiaj na: SLC, MLC, TLC oraz QLC. W przypadku SLC (Single Level Cell) każda komórka przechowuje jeden bit informacji. Zaletą tego typu dysków jest ich wysoka trwałość (odporność na zapis), wadą natomiast bardzo wysoka cena. Obecnie najpopularniejsze dyski w naszej ofercie wykonane są w technologii MLC (Multi Level Cell). Pozwala ona na zapis w pojedynczej komórce danych dwóch bitów informacji. Rozwiązanie to sprawia, że dyski MLC zapewniają wysoką odporność na wielokrotny zapis oraz mają przystępną cenę" - wyjaśnia Kamil Grzeszczak z firmy Elmark Automatyka.

Nasz rozmówca dodaje, że problemem jest, gdy przykładowo odbiorcy chcą stosować dyski SSD wykonywane w technologii TLC (Triple Level Cell, trzy bity na sektor) lub QLC (Quad Level Cell, cztery bity na sektor), które są o wiele tańsze niż SLC. W tym przypadku "kosztem" jest jednak niezawodność - przykładowo SLC zapewnia około 100 tys. zapisów na sektor, TLC około 3 tys. zapisów na sektor, zaś QLC - jeszcze mniej. Jeżeli wziąć pod uwagę, że dana pamięć ma być elementem systemu pracującego w trybie ciągłym (24/7), to potencjalne różnice w niezawodności mogą mieć szybki i niekorzystny wpływ na działanie aplikacji.

LISTA WYMOGÓW

 
Rys. 5. Najważniejsze dla klientów cechy komputerów przemysłowych

Statystyka dotycząca wymogów klientów względem komputerów przemysłowych zawiera szereg punktów, w tym po części ze sobą sprzecznych. Z jednej strony liczą się bowiem przede wszystkim moc obliczeniowa, interfejsy oraz cechy mechaniczne urządzeń, z drugiej zaś kluczowa jest ich niska cena.

IPC powinny być też dostępne na rynku dłużej niż standardowe pecety (o tym w kolejnym rozdziale), a nad tym wszystkim góruje dyskutowany wcześniej wymóg wysokiej niezawodności. Zestawienie w postaci wykresu dla kilku raportów przedstawiono na rysunku 5, przy czym zdecydowanie nie wyczerpano tu całości wymagań. Na te ostatnie nakłada się bowiem różnorodność wykonań komputerów oraz rynków obsługiwanych przez ich dostawców.

CZAS ŻYCIA IPC

Mówiąc o wymogach stawianych IPC, warto skomentować kwestie długoterminowej dostępności (czasu życia) komputerów. Są one wyznaczane przede wszystkim przez czas produkcji najważniejszych podzespołów używanych do ich budowy - procesorów. Jako że w tym zakresie Intel jest praktycznie monopolistą, można uznać, że to de facto on rozdaje tutaj karty.

Temat ten komentuje cytowany już wcześniej Kamil Grzeszczak z Elmarku - "w komputerach przemysłowych stosowane są jednostki obliczeniowe z linii embedded, co w przypadku Intela oznacza, że dany procesor będzie dostępny w sprzedaży przez co najmniej siedem lat od daty jego wprowadzenia do sprzedaży. Jest to w większości przypadków wystarczające".

Okazuje się jednak, że dla niektórych zastosowań IPC konieczne staje się np. wyrobienie specyficznego certyfikatu, którego koszty są wysokie, podobnie jak wymagane nakłady czasowe. "W takich przypadkach owe siedem lat nie jest zadowalająca wartością. Intel dostrzegł ten problem i w 2017 roku dla wybranych procesorów z linii embedded wydłużył czas dostępności do 15 lat. Wbrew pozorom klienci nie mają takiej świadomości, a warto brać ten fakt pod uwagę w przypadku doboru platformy sprzętowej do nowego projektu" - dorzuca nasz rozmówca. Warto dodać, że przykładem procesora o piętnastoletnim cyklu produkcyjnym jest Intel Celeron J1900.

MINIATURYZACJA I ENERGOOSZCZĘDNOŚĆ

 
Przemysłowe płyty główne

Jakie są nowości w omawianej branży? Jak wyglądają kierunki jej rozwoju? Mamy tutaj do czynienia przede wszystkim z ciągłą miniaturyzacją. Płyty komputerowe stają się coraz mniejsze, użytkownicy mogą korzystać z różnych modułów SoM/CoM o wymiarach nawet kilkunastu centymetrów kwadratowych.

Ograniczeniem stają się głównie fizyczne rozmiary złączy, a nie same układy obliczeniowe czy pamięć. Do tego dochodzi wysoki stopień ochrony (np. IP65 ze wszystkich stron), przy czym dotyczy to wersji Box PC.

Drugi z głównych trendów wskazywanych przez respondentów dotyczy zwiększania energooszczędności układów obliczeniowych, co powiązane jest z zapewnianiem możliwości pasywnego chłodzenia urządzeń. W tym przypadku wymieniane były m.in. procesory Atom oraz komponenty pozwalające na wyświetlanie multimediów 4K z zachowaniem bezwentylatorowego chłodzenia. Wskazywano też na nowe technologie pamięci oraz dalszą popularyzację dysków SSD.

Pojawiło się również kilka odpowiedzi dotyczących interfejsów - głównie w kontekście bramek IIoT (chodzi tu o IPC przeznaczone do zastosowań jako niewielkie urządzenia typu Edge) oraz możliwości komunikacji bezprzewodowej (np. dzięki wbudowanym modemom GSM).

Dostawcy IPC coraz częściej umożliwiają też doposażenie komputera w potrzebny w danej aplikacji rodzaj interfejsu poprzez wykorzystanie wymiennych kart lub modułów. Przykładem są produkty z rodziny iDoor firmy Advantech; dostępne są też podobne rozwiązania od innych producentów.

Warto dodać, że we wskazaniach kilkakrotnie pojawiła się też sztuczna inteligencja - np. jako "moduły AI z sieciami neuronowymi". Jest to rozwijający się trend, który w kolejnych latach powinien być coraz istotniejszy nie tylko w branży IPC, ale generalnie w całym obszarze sterowania i kontroli.

KOMPLEKSOWOŚĆ ORAZ INTEGRACJA SĄ KLUCZOWE

 
Rys. 6. Odpowiedzi na pytanie o to, na czym zarabia się w omawianej w raporcie branży

Konieczność zapewniania kompleksowej obsługi, co w szczególności obejmuje oferowanie klientom złożonych pod ich potrzeby zestawów komputerowych wraz z zainstalowanym systemem, to cecha rynku, na którą od lat zwracają uwagę działający w branży dostawcy.

IPC stanowią elementy większych systemów i, nawet w przypadku wersji kompaktowych, często konieczne jest dobranie elementów peryferyjnych oraz odpowiedniego oprogramowania. Owe usługi obejmują też wsparcie w uruchomieniu oraz obsługę posprzedażową u klienta.

Powyższy model działania sprawia, że mówiąc o "dystrybutorach IPC", właściwie myśli się o firmach będących branżowymi specjalistami. Mają one zwykle spore doświadczenie w omawianym zakresie, dodatkowo zapewniają rozbudowaną ofertę sprzętową w obszarze komputerów oraz podzespołów z nimi powiązanych - np. dysków Flash, kart rozszerzeń, itd.

Do tego dochodzą produkty powiązane - np. elementy systemów wizyjnych czy komponenty sieci komunikacyjnych, a także usługi. Taka konstrukcja biznesu ma zdecydowany sens, co potwierdzają wyniki statystyki przedstawionej na rysunku 6.

Andrzej Jamrozik

CSI

  • Jakie są nowości technologiczne i trendy na rynku komputerów przemysłowych?

W tej chwili bardzo modne są rozwiązania AI, czyli sztucznej inteligencji, które znajdują zastosowanie w wielu aplikacjach przemysłowych. Jedną z nich są systemy machine vision - sztuczna inteligencja pomaga tu np. w analizie jakości wykonanych elementów czy w zliczaniu pasażerów w przypadku zastosowań w transporcie.

Tak naprawdę tylko od pomysłów naszych klientów zależy, gdzie rozwiązania AI znajdą zastosowanie. W ofercie mamy zarówno dedykowane komputery, jak i dodatkowe moduły na złącza mini PCI-ex / M.2 do tworzenia tego typu aplikacji.

  • Jakich urządzeń sprzedaje się najwięcej? Jakie branże są wiodące?

Podział zależy przede wszystkim od typów klientów. Użytkownicy końcowi są zainteresowani gotowymi rozwiązaniami w postaci komputerów kompaktowych, panelowych, rack 19", często z całym osprzętem i peryferiami. Firmy produkcyjne są natomiast zainteresowane jednym rozwiązaniem w postaci komputerów embedded czy kompaktowych, często modyfikowanym na życzenie. Trudno wskazać tu główne branże, ale z uwagą przyglądamy się rozwojowi nowych rynków, takich jak machine vision czy szeroko pojętego AI, dla których również mamy w ofercie odpowiednie rozwiązania.

  • Jakie są wymogi odbiorców IPC w zakresie kompleksowości obsługi?

Ze strony użytkowników końcowych coraz częściej pojawiają się zapytania o kompleksowe dostarczenie sprzętu wraz z wdrożeniem. W szczególności poruszana jest kwestia serwisu. Klienci coraz częściej życzą sobie usług znanych z rynku rozwiązań sieciowych i serwerowych, tj. z bardzo szybką reakcją serwisu. Jako CSI, wspólnie z naszymi partnerami, staramy się takie usługi zapewniać.

SEKTOR JEST NA PLUSIE

 
Rys. 7. Koniunktura na polskim rynku IPC w ocenie dostawców

W bieżącej dekadzie sytuacja w krajowej branży IPC oceniana była zdecydowanie pozytywnie. Również w tegorocznym badaniu koniunktura na rynku określona została przez większość respondentów jako dobra lub nawet bardzo dobra.

Ostatnią z ocen postawił co trzeci ankietowany (patrz rys. 7), co stanowi najlepszy wynik w zestawieniu. Należy przy tym zaznaczyć, że w statystyce nie uwzględniono lat 2011-2013, które dla dostawców IPC i właściwie dla całego sektora przemysłowego wiązały się ze słabszymi wynikami.

 
Rys. 8. Bieżące zmiany koniunktury na rynku IPC w Polsce

Uzupełnieniem powyższych informacji jest ocena tendencji koniunkturalnych. Opinie przedstawicieli firm dotyczące kierunków bieżących zmian były korzystne - blisko 2/3 osób uznało, że koniunktura poprawia się (rys. 8).

Jak będzie w rzeczywistości, szczególnie w kontekście obserwowanego w drugiej połowie 2018 roku pogorszenia się nastrojów w przemyśle, pokaże przyszłość. Można jednak sądzić, że branża IPC jest w pewnym stopniu uprzywilejowana, bowiem cechuje się wielością rynków końcowych i uniwersalnością samych komputerów, przez co jest też bardziej odporna na ewentualne zawirowania niż większość innych sektorów rynku.

Kacper Kamiński

GURU Control Systems

  • Co zmienia się w branży IPC i jakie są kierunki ewolucji komputerów przemysłowych?

Rynek IPC nie obfituje ostatnio w przełomowe, nowe rozwiązania technologiczne i raczej rozwija się ewolucyjnie. Najbardziej zauważalna jest ciągła miniaturyzacja urządzeń przy jednoczesnym zwiększaniu ich możliwości obliczeniowych. Pozwala to na produkcję wydajnych komputerów w niewielkich obudowach o wysokim stopniu ochrony.

Dzięki temu coraz mniej zasadne staje się montowanie komputerów w dodatkowych szafach czy obudowach w celu zapewnienia im wyższej odporności na warunki środowiskowe. Również coraz powszechniej dostępne są komputery zintegrowane z monitorem - wolnostojące lub panelowe, o stopniu ochrony od IP65 aż po IP69K, które wykonywane są z aluminium lub ze stali nierdzewnej.

Charakterystycznym trendem rynkowym jest to, że klienci coraz częściej jasno wyrażają preferencję w kierunku komputerów bezwentylatorowych - i to niezależnie od wymaganego stopnia ochrony. Nieważne, czy chodzi tu o miniaturowe Box PC - bramy IoT, duże Box PC z dodatkowymi portami rozszerzeń PCI/PCIe, czy komputery panelowe industrial all-in- one. Ruchome elementy mechaniczne, takie jak wentylatory i dyski magnetyczne, odchodzą do przeszłości.

  • Czy odbiorcy IPC wymagają od dostawców komputerów integracji sprzętowej oraz dostarczania rozwiązań "pod klucz"?

Ze względu na bardzo szeroką ofertę rynkową komputerów przemysłowych, doradztwo specjalistyczne potrzebne jest podczas całego procesu zakupowego i wdrożeniowego. Klienci najczęściej identyfikują problemy, natomiast naszą - specjalistów, rolą jest dopasowanie odpowiednich narzędzi pozwalających na ich rozwiązanie.

Jednocześnie dzięki coraz większej skali integracji systemów sam proces instalacji jest coraz prostszy i bardzo często klienci samodzielnie, po krótkim przeszkoleniu, instalują nowy sprzęt, korzystając z własnego działu IT oraz utrzymania ruchu.

Tam gdzie aplikacja jest bardziej kompleksowa i wymaga specjalistycznego oprogramowania, odbiorcy zdają się na zespół zewnętrzny złożony z przedstawicieli dostawców sprzętu i oprogramowania. Dzięki temu wdrożenia przebiegają szybciej i w efekcie generują niższe koszty wstępne.

ROZBUDOWANA STRONA PODAŻOWA

 
Rys. 9. Konkurencja na polskim rynku IPC

Omawiany rynek jest nie tylko atrakcyjny, ale też bardzo konkurencyjny - tak oceniło go aż trzech na czterech ankietowanych (patrz rys. 9). W przypadku analogicznej statystyki sprzed dwóch lat odsetek wskazań "silna" był o 10% niższy.

Głównymi dostawcami IPC w kraju (wymieniono alfabetycznie) są: AAEON, Advantech, ASTOR, B& R, Beckhoff Automation, CompArt Automation, CSI, Elhurt, Elmark Automatyka, Gamma, GURU Control Systems, Induprogress, INEE, JM elektronik, Kontron, Maritex PHP, Masters, Microdis Electronics, Sabur, Schneider Electric Polska, Siemens, Sitaniec Technology i Stoltronic. Do tego grona dopisać można też tzw. dostawców katalogowych, czyli m.in. firmy Digi-Key, Elfa Distrelec, Farnell, RS Components oraz TME.

Kilka uwag do powyższego wyliczenia. Po pierwsze nie obejmuje ono wszystkich firm, po drugie - te już wymienione cechują się sporą różnorodnością. Wśród nich są zarówno przedsiębiorstwa zagraniczne, które mają u nas swoje oddziały i oferują komputery przemysłowe jako część szerszej oferty (np. Advantech, Beckhoff, Kontron, Siemens), jak też firmy lokalne, które są specjalistycznymi dystrybutorami IPC (zgodnie z wcześniej opisywaną definicją). Do takich zaliczyć można przede wszystkim: Elmark Automatyka, CSI oraz Guru Control Systems.

Patrząc jednak z perspektywy całego rynku, widzimy, że sprzedaż komputerów przemysłowych oraz urządzeń embedded to biznes, który jedynie w wybranych przypadkach tworzy oś działalności firmy. Wiele przedsiębiorstw wskazanych w raporcie to tak naprawdę dostawcy o szerokim spektrum ofert, którzy łączą sprzedaż IPC np. z oferowaniem urządzeń sieciowych, komponentów automatyki oraz oprogramowania.

WARTOŚĆ SEKTORA I POPULARNE MARKI

 
Rys. 10. Najpopularniejsze w kraju marki komputerów przemysłowych; wielkość napisu odpowiada liczbie wskazań przedsiębiorstwa, statystyka nie odzwierciedla udziałów firm w rynku

Popularyzacja komputerów przemysłowych i urządzeń embedded sprawia, że produkty te trafiają do kolejnych aplikacji, zaś jednostkowe koszty ich zakupu maleją. Są to - w kontekście zmian wartości całego rynku - dwa przeciwstawne procesy. Cztery lata temu respondenci szacowali poziom rocznej sprzedaży IPC na około 40 mln zł, czyli podobnie jak w 2013 roku (około 45 mln zł).

Tymczasem dwa lata temu podawane wartości wynosiły od około 25 do 200 mln zł, zaś średnia - 50 mln zł. W bieżącym badaniu, tj. na początku 2019 roku, większość odpowiedzi pokrywała się z poprzednim zakresem, przy czym średnia wyniosła pomiędzy 52 a 70 mln zł (zależnie od wliczenia do niej wartości skrajnych). Wynik dotyczy rocznej sprzedaży na rynku polskim zbiorczo komputerów przemysłowych, urządzeń embedded i pokrewnych.

Przedstawiane liczby bazują na subiektywnych ocenach respondentów i należy tu zrobić jeszcze jedno zastrzeżenie. Wielu krajowych odbiorców IPC (klientów końcowych) to przedsiębiorstwa międzynarodowe, w szczególności oddziały produkcyjne dużych firm zagranicznych. W tym przypadku często zaopatrują się one w kraju pochodzenia, a więc m.in. w Niemczech, we Włoszech oraz w USA, przez co trafiające do kraju urządzenia nie są wliczane do powyższych statystyk.

Kończąc omawianie sytuacji na rynku, przedstawiamy zestawienie popularnych w branży marek. W tym zakresie w stosunku do poprzednich badań dużych zmian nie ma i zdecydowanym liderem był tajwański Advantech (patrz rys. 10).

Drugie miejsce zestawienia zajął Siemens, zaraz za nim znalazł si Aaeon. Kolejne istotne firmy to m.in. iEi Integration, Beckhoff Automation, Adlink, Kontron, Pro-face oraz Nexcom. Jak widać, lista to przede wszystkim producenci z Tajwanu oraz firmy zachodnioeuropejskie - i ten stan rzeczy jest na omawianym rynku dosyć stały.

Maciej Tałałaj

AAEON Europe

  • Co zmienia się w branży? Jakie są nowości w IPC, a co wychodzi obecnie z użycia?

Klienci niedawno otrzymali dużo większe pole wyboru platform komputerowych. Intel ogłosił wydłużenie cyklu życia procesorów z rodziny embedded do 15 lat od dnia rozpoczęcia produkcji, zaś przez kolejne 7 lat dostępne będą platformy bazujące na Bay Trail - z bardzo popularnym Celeron J1900 na czele, z Braswell, Apollo Lake, a także procesorami z rodziny core i: Skylake, Kaby Lake i Coffee Lake. Niezmiennie największą popularnością cieszą się natomiast jednopłytowe komputery przemysłowe w formatach 3,5" oraz EPIC, a także płyty główne mini-ITX.

Małą rewolucją było wprowadzenie przyjaznych cenowo komputerów jednopłytowych x86, podbijających świat makerów i hobbystów. Pozwoliło to otworzyć dość hermetyczną niszę urządzeń przemysłowych na nowe grupy użytkowników, przyzwyczajonych do tej pory jedynie do rozwiązań klasy Raspberry Pi.

Obecnie co najmniej kilku producentów oferuje przemysłowe platformy komputerowe x86 ze wsparciem technicznym dostępnym poprzez forum internetowe i społeczność online. Na bazie takich rozwiązań powstało również wiele zestawów uruchomieniowych, przybliżających zwykłym użytkownikom technologie i rynki takie jak sztuczna inteligencja oraz machine vision, IoT czy Digital Signage.

  • Jakie są inne nowości w obszarze technologii?

W sektorze komputerów typu Box PC w ostatnim roku czołowi światowi producenci zaproponowali rozwiązania wyposażone w systemy sztucznej inteligencji, czyli tzw. AI Edge Computing. Dzięki temu zabiegowi i zastosowaniu sieci neuronowych na nowo zdefiniowano wymogi sprzętowe systemów pracujących w aplikacjach systemów wizyjnych. Najpopularniejsze obecnie rozwiązania bazują na układach Intel Movidius Myriad X oraz nVidia Jetson TX2.

CZY PRZYSZŁOŚĆ NALEŻY DO IOT?

 
Rys. 11. Najbardziej perspektywiczne sektory rynku będące odbiorcami komputerów przemysłowych

Internet Rzeczy już od wielu lat rozpala wyobraźnię wielu analityków biznesowych, a także dostawców sprzętu i oprogramowania. W wydaniu przemysłowym, czyli jako IIoT, jest on powiązany z koncepcją Przemysłu 4.0 i jednocześnie typowany jako jedno z przyszłych kół zamachowych branży komputerów przemysłowych i systemów embedded. Czy tak rzeczywiście będzie? Na to pytanie nie ma jednoznacznej odpowiedzi.

IIoT to, w uproszczeniu, zbiorcze określenie systemów sprzętowo-programowych zapewniających możliwość komunikacji, akwizycji, przetwarzania oraz analizy danych. Ich przykładem jest system z zespołem czujników bezprzewodowych monitorujących stan pracy maszyn, w którym dane zbierane są w obrębie jednego lub wielu zakładów, a następnie analizowane z wykorzystaniem algorytmów sztucznej inteligencji.

Innym zastosowaniem jest aplikacja do monitorowania i optymalizacji zużycia energii przez obiekt przemysłowy. W przypadku zastosowań poza przemysłem Internet Rzeczy to przykładowo zintegrowany system nadzoru komunikacji miejskiej, który zapewnia bieżące informacje o aktualnym ruchu pojazdów i pozwala na zaoferowanie nowych usług pasażerom oraz firmom przewozowym.

 
Dane teleadresowe firm raportowych i marki IPC w ich ofercie

Rozwiązania takie jak omawiane stanowią naturalną ewolucję aplikacji z obszaru M2M i przetwarzania danych, zaś ich elementami są m.in. urządzenia do zbierania, przetwarzania i przesyłania danych (np. jako Edge Computing). W tym jak najbardziej sprawdzają się IPC, ponieważ zapewniają one wymaganą funkcjonalność, a dodatkowo mają cechy mechaniczne i niezawodnościowe pozwalające na zastosowania w takich aplikacjach - np. w pojazdach czy bezpośrednio w maszynach produkcyjnych. Można sądzić, że wraz z postępującą cyfryzacją w naszym otoczeniu będzie pojawiało się coraz więcej systemów IoT, które wymagały będą stosowania komputerów i systemów embedded do przetwarzania oraz analizy danych.

Drugą stroną medalu jest to, że wiele z wcześniejszych prognoz dotyczących rozwoju rynku Internetu Rzeczy było najzwyczajniej zbyt optymistycznych. Skala wdrożeń IoT jest ograniczana przez koszty i kwestie standaryzacyjne, zaś o zapowiadanych technologiach takich jak np. Smart Dust nadal mówi się w czasie przyszłym.

Najgorszą dla dostawców IPC informacją jest jednak to, że wartość biznesowa aplikacji IoT jest w większości związana nie z platformą sprzętową, ale oprogramowaniem i usługami. Analitycy firmy Yole przedstawili w tym roku badanie, w którym twierdzą, że całkowity koszt posiadania systemu IoT dzieli się na mniej niż 5% w zakresie kosztu części sprzętowej, około 40% w zakresie transmisji danych i ich przetwarzania oraz 50% w analizie danych i ich zastosowania.

 
Tematy przyszłych raportów w APA

Dodatkowo oceniają, że średni koszt przygotowania aplikacji IoT to wydatek minimum 250 tys. euro. Jak widać po przedstawionych liczbach - do tematu "Internet Rzeczy wszędzie i dla każdego" trzeba ciągle podchodzić z rezerwą.

Tymczasem, wracając na nasz rynek, jeszcze jedna statystyka. Jako główne branże będące przyszłymi odbiorcami IPC wytypowane zostały: transport, energetyka, a następne - motoryzacja oraz ogół zastosowań związanych z automatyką przemysłową.

Do istotnych branż zaliczone zostały też aplikacje w obszarze POS/POI, medyczne oraz Digital Signage (patrz rys. 11). Zestawienie to potwierdza istotność trendu przesuwania się zastosowań IPC z obszaru typowo produkcyjnego na szereg aplikacji na innych rynkach, które określić można mianem semi-przemysłowych.

Zbigniew Piątek

Źródłem wszystkich danych przedstawionych w tabelach oraz na wykresach są wyniki uzyskane w badaniu ankietowym przeprowadzonym wśród działających w Polsce dostawców komputerów przemysłowych i urządzeń embedded.

Prezentacje firmowe

Polecane

Nowe produkty

Zobacz również