Produkcja przemysłowa - odbiorcy końcowi, integratorzy systemów

Ostatnia z publikowanych w bieżącym wydaniu IRA analiz dotyczy szeregu urządzeń oraz technologii, z których korzysta przemysł produkcyjny i wiele pokrewnych branż. Do takich należą: komputery wraz ze specjalistycznym oprogramowaniem, napędy i silniki elektryczne, roboty przemysłowe, a także rozwiązania z zakresu sieci przewodowych oraz popularyzujących się wersji bezprzewodowych. Analizę kończymy omówieniem niezmiennie ważnej dla polskiego przemysłu tematyki produktów wykorzystywanych w strefach zagrożonych wybuchem.

Produkcja przemysłowa - odbiorcy końcowi, integratorzy systemów

Komputery przemysłowe

Industrial PC to urządzenia o dużej uniwersalności, które od lat wykorzystywane są w przemyśle, transporcie i wielu innych branżach. Rynek z nimi związany otrzymuje dzisiaj duży impuls rozwojowy za sprawą popularyzującego się Internetu Rzeczy oraz wzrostu potrzeb związanych z cyfryzacją produkcji. Przedstawiamy analizę krajowej branży dystrybucji i integracji komputerów przemysłowych oraz informacje dotyczące trendów technologicznych.

"Komputery przemysłowe" to de facto zbiorcze określenie kilku dużych grup produktów stosowanych nie tylko w przemyśle, ale m.in. też transporcie, energetyce czy aplikacjach infrastrukturalnych.

Najpopularniejsze typy komputerów przemysłowych - opinia krajowych dystrybutorów

Obejmuje ono kompaktowe urządzenia w obudowach (Box PC), a także płyty główne i urządzenia do szaf rack 19", rozwiązania embedded i małe komputery jednopłytkowe.

W Polsce, w typowych zastosowaniach przemysłowych i maszynowych, najpopularniejsze są niezmiennie komputery kompaktowe. Są to praktycznie gotowe do użycia systemy wykonywane w postaci niewielkich, wytrzymałych mechanicznie urządzeń, które mogą być stosowane do różnorodnych aplikacji obliczeniowych, a przy tym zapewniają wysoką niezawodność i stopień ochrony.

Przemysł korzysta też z pełnowymiarowych komputerów, które mogą bazować na popularnych płytach głównych - również w wykonaniach przemysłowych. To ostatnie odróżnia zresztą urządzenia do zastosowań profesjonalnych od typowych pecetów, sprawiając, że omawiany rynek i oferta firm na nim działających jest również specjalistyczna.

Piotr Kłoszewski

Microdis Electronics

  • Jakie są trendy technologiczne w branży IPC? Które rozwiązania są stosowane najczęściej?

W branży IPC nadal królują komputery oparte na procesorach Intela. Obecnie coraz większą popularność zdobywa nowa generacja i3, i5 oraz i7, w przypadku której produkty cechują się znacznie wyższą wydajnością w stosunku do poprzednich wersji. Z zakresu niskobudżetowych rozwiązań klienci bardzo często wybierają komputery przemysłowe z 4-rdzeniowymi procesorami typu Celeron oraz Pentium, które zapewniają wydajność na poziomie i3 sprzed kilku lat przy zachowaniu bardzo atrakcyjnej ceny.

Coraz chętniej używane są również przemysłowe panele PC, które łączą funkcjonalność komputera z HMI. Obecnie dostępne są już produkty All-In-One charakteryzujące się naprawdę wysoką wydajnością i szerokimi możliwościami pod kątem rozbudowy poprzez różne interfejsy PCI, PCIe, miniPCIe, fieldbus.

Niestety trudno się przebić IPC z kartami komunikacyjnymi do protokołów przemysłowych fieldbus pozwalającymi na komunikację w standardach ProfiNet, Profibus, EtherCat, CANopen czy DeviceNET. Pozwalają one na integracje komputerów przemysłowych w znacznie szerszym zakresie przy zachowaniu niższych kosztów. Jednak inżynierowie są przyzwyczajeni do tradycyjnych rozwiązań. Myślę, że potrzeba jeszcze trochę czasu, zanim przekonają się do tego typu propozycji.

Jakie IPC wybierają polscy odbiorcy?

Najczęstsze zastosowania komputerów przemysłowych - opinia krajowych dystrybutorów

Tak postawione pytanie jest oczywiście pewnym uproszczeniem, bowiem co innego będzie typowym komputerem w przypadku odbiorcy przemysłowego - np. automatyka związanego z zakładem produkcyjnym, a co innego w przypadku elektronika-projektanta tworzącego systemy embedded dla różnych klientów.

Stąd też przedstawianą na pierwszym z publikowanych rysunków chmurę dotyczącą popularności urządzeń należy traktować jako zestawienie przedstawianych dostawców, których głównym rynkiem zbytu jest przemysł. Tworząc ją, dokonaliśmy również połączenia różnych standardów komputerów w ramach poszczególnych kategorii.

Całe zestawienie można natomiast podsumować stwierdzeniem, że kluczowym obszarem biznesu jest dla dużej części firm dostarczanie komputerów kompaktowych (Box PC), które dostosowane są do pracy w aplikacjach o mniej sprzyjających warunkach środowiskowych i wymagających zapewnienia dużej niezawodności sprzętu.

Lista kluczowych dla odbiorców cech komputerów jest skupiona wokół kilku zagadnień. Na jej czele znalazły się parametry takie jak m.in. niezawodność, moc obliczeniowa (wzrost w ostatnich latach) oraz niska cena. Szczególnie kryterium niezawodności, zważywszy na częste zastosowania IPC w niesprzyjających warunkach środowiskowych czy też pracy w środowisku o drganiach i wibracjach, jest jak najbardziej zrozumiałe.

Jest ono spełniane dzięki użyciu odpowiednich obudów komputerów, zastosowaniu przemysłowych podzespołów oraz odpowiedniemu montażowi elektroniki. W statystyce występuje też "szczelność i odporność", które de facto również można zaliczyć na poczet cech decydujących o niezawodności.

Oczywisty wydaje się też wymóg niskiej ceny, aczkolwiek należy tu zrobić zastrzeżenie. W przypadku sektora tak zróżnicowanego pod względem odbiorców również odmienne będą wymagania ze strony klientów końcowych i integratorów (wysoka niezawodność, odporność, odpowiednia budowa, itd.), a inne w przypadku producentów maszyn (np. dostępność urządzeń embedded z pełną dokumentacją i wsparciem projektowym).

Jeszcze inaczej mogą patrzeć na IPC firmy poza przemysłem, zaś w każdym z przypadków różne będą też oczekiwania cenowe. Generalnie im "poważniejsze" zastosowanie komputera przemysłowego, im bardziej wyśrubowane warunki musi on spełniać, tym więcej kupujący są w stanie za oczekiwaną niezawodność zapłacić.

Jednocześnie im bardziej przesuwamy się w kierunku zastosowań semi-przemysłowych i popularnej elektroniki, tym istnieją większe możliwości doboru różnych urządzeń i zmniejsza się (choć też do pewnej granicy) nacisk na niezawodność. W tym obszarze zwykle też rośnie konkurencja, szczególnie że pojawiają się tu urządzenia komercyjne (tzw. COTS), z których z powodzeniem również korzysta się w omawianych aplikacjach.

Wśród innych ważnych parametrów znalazły się te dotyczące interfejsów zewnętrznych (generalnie tutaj dzisiaj standardem jest większość tych znanych ze świata IT) oraz możliwości rozbudowy - zazwyczaj z wykorzystaniem kart lub modułów rozszerzeń. Choć nie wynika to bezpośrednio z wykresu, dla klientów ważna jest też długoterminowa dostępność danej wersji na rynku. Okres wynoszący minimalnie 5, a typowo 10 i więcej lat jest tu standardem - i taki deklaruje wielu producentów sprzętu profesjonalnego.

Dostawcy IPC i oferowane marki produktów

Warto dodać jeszcze jedno spostrzeżenie, które dotyczy specyfiki branży pecetów przemysłowych. Cechą tych urządzeń jest nie tylko występowanie w dużej różnorodności, ale też konieczność integracji - czy to przez dostawcę, czy samego klienta.

Dotyczy to głównie integracji sprzętowej ("złożenia" komputera zgodnie z wymogami aplikacji oraz jego rozbudowy o dodatkowe elementy), ew. też zainstalowania i skonfigurowania oprogramowania - przede wszystkim systemu operacyjnego. Tego typu komputery trafiają do odbiorców w formie gotowej do użytku, co oznacza, że ciężar doboru ich podzespołów, integracji, a często też zapewniania innych usług spoczywa na dostawcach.

Ci ostatni, jak zresztą sami przyznają, często kształtują swoją działalność i budują markę właśnie na owej integracji. Gdyby ująć to pod względem wartościowym, to jedynie około 40% biznesu jest opartego na komputerach, kolejne 25% na innych komponentach do IPC, zaś 20% na usługach. Jest to oczywiście podział teoretyczny, jednak uzmysławia on istotność omawianego zagadnienia.

Powyższe zasady nie obowiązują dla całego rynku. Jeżeli mowa o producentach maszyn i firmach OEM, a także jeżeli będziemy przesuwali się z obszaru pecetów do komputerów jednopłytkowych (SBC) i systemów embedded, będzie rosło zaangażowanie inżynierskie klienta, zaś dostawcy będą częściej typowymi dystrybutorami niż integratorami.

Zbigniew Piątek

Beckhoff Automation

  • Jak wygląda krajowy rynek IPC? Jakie obszary się rozwijają?

Rynek komputerów przemysłowych rozszerza się stale o nowe obszary zastosowań. Ciągła migracja automatyki w kierunku IT oraz rosnące wymagania klientów sprawiają, że w aplikacjach do tej pory zarezerwowanych dla klasycznych PLC firmy sięgają po rozwiązania z obszaru IPC.

Odpowiedzią na takie oczekiwania są urządzenia embedded i 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 rozwoju rynku są również nowości przenikające z branży 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.

  • Jakiego poziomu specjalizacji wymaga działanie w branży dystrybucji IPC?

Obserwując branżę automatyki z dość szeroką grupą producentów, zauważamy natychmiast, że możliwość dostarczenia samego hardware'u nie jest już problemem. Dostępnych jest sporo rozwiązań OEM dostarczanych pod różnymi markami, pochodzącymi często z jednego źródła. 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 o systemie operacyjnym czasu rzeczywistego, zapewniającym 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 zamiast piramidy komponentów, jest już znacznie mniejsza.

"Wintel" cały czas dominuje

Najważniejsze dla odbiorców cechy komputerów przemysłowych

W branży komputerów przemysłowych mamy już od lat do czynienia z dominacją firmy Intel. Potwierdza to przegląd ofert dostawców IPC, którzy typowo oferują swoje produkty w wersjach z różnymi procesorami "Core i" - w przypadku wydajniejszych systemów, oraz układami Atom i Celeron - w przypadku urządzeń, gdzie wymagania obliczeniowe są mniejsze.

Standardem jest przy tym dobór układów o najlepszym stosunku wydajności do ceny, a często też do zużycia energii (a wraz z tym generowanego ciepła). To ostatnie jest o tyle kluczowe, że urządzenia przemysłowe i systemy embedded to zazwyczaj konstrukcje bezwentylatorowe.

O ile w przypadku przemysłowych pecetów standardem sprzętowym jest już od lat wykorzystanie architektury x86, o tyle w zakresie oprogramowania wiodącą grupą systemów operacyjnych jest Microsoft Windows. Można tu obserwować zmiany analogiczne do tych na rynku IT oraz konsumenckim, aczkolwiek - jak to zazwyczaj w przypadku przemysłu - jest ona nieco opóźniona.

Wynika to z pewnego konserwatyzmu branży, a także wolniej zmieniających się potrzeb samych klientów, choć też można obserwować, że w ostatnich latach czas ten ulegał skróceniu.

Zastosowania komputerów oferowanych przez dostawców branżowych

Rozwój technologiczny branży następuje w sposób ewolucyjny i korzysta się tu z wielu popularnych technologii oraz rozwiązań wypracowanych przez producentów urządzeń komputerowych. Do takich należą m.in. te dotyczące układów graficznych, stosowanych zabezpieczeń - zarówno sprzętowych, jak i oprogramowania, a także komunikacji.

Dzisiaj standardem wielu IPC są interfejsy takie jak: gigabitowy Ethernet, USB 3.0 oraz służące do transmisji w sieciach bezprzewodowych (Wi-Fi, Bluetooth, sieci komórkowe). Komputery mają też możliwość łatwej komunikacji w chmurze, co de facto nie ma wprost związku z urządzeniami, ale oprogramowaniem.

Niemniej jednak technologie chmurowe, a także te umożliwiające zdalny dostęp do IPC pojawiły się w wielu odpowiedziach respondentów i należy o tym wspomnieć. Co ciekawe - żadna z osób nie wskazała pamięci i dysków Flash. Ten rodzaj nośników danych stał się już w branży standardem, do czego przyczyniło się ogromne zwiększenie ich dostępności w ostatnich latach.

Bogdan Marzec

CSI

  • Jesteście od wielu lat dostawcą pamięci Flash i propagatorem rozwiązań przemysłowych z nią związanych. Co zmienia się na tym rynku?

W przemyśle kilka lat temu obserwowaliśmy zmianę polegającą na wykorzystywaniu przez klientów pamięci z rynku komercyjnego - tj. wykonanych w technologiach MLC oraz TLC. Pamięci te szybko taniały, czemu sprzyjała popularyzacja urządzeń konsumenckich. Jak się jednak okazuje, w przemyśle zaczynają ujawniać się problemy wynikające z szybkiego zużywania się tego typu pamięci i, co za tym idzie, ich dużej awaryjności.

W związku z tym na nowo przypominamy odbiorcom przemysłowym o wszystkich zaletach technologii SLC. Układy takie mogą pracować w temperaturach od -40 do 85°C, mają też unikatowe rozwiązania jak zabezpieczenia przed dostępem osób trzecich, a także, proponowany przez firmę ATP Power Protector, czyli zabezpieczenie na okoliczność zaników zasilania. Najważniejszą cechą odróżniającą technologię SLC od innych jest wysoka liczba możliwych cykli zapisu i odczytu pamięci, co znacznie zwiększa ich żywotność.

Powyższe cechy są szczególnie istotne dla firm OEM, dla których awaria pamięci w komputerze przemysłowym oznacza nie tylko problemy serwisowe, ale kosztowne przestoje w produkcji.

Nie znaczy to jednak, że zachęcając do powrotu do technologii SLC, nie jesteśmy w stanie zapewnić klientowi rozwiązań budżetowych. Naszymi odbiorcami w zakresie pamięci Flash nie są tylko klienci z rynku przemysłowego. Dla przykładu w ofercie posiadamy też bardziej komercyjne produkty marki SanDisk - jest to druga gałąź naszej działalności. Nasze doświadczenie w obu branżach sprzyja doborowi najbardziej odpowiedniego produktu do każdej aplikacji.

Rynek w liczbach

Konkurencja na polskim rynku IPC

Przyjrzyjmy się branży pod kątem koniunktury w niej panującej oraz wartości tego rynku. Ostatnie badanie omawianego rynku przeprowadzaliśmy w 2017 roku i respondenci podawali wtedy liczby od około 25 do ponad 200 mln złotych rocznie. Średnia dla odpowiedzi wyniosła 50 mln zł, natomiast mediana 40 mln zł. Oczywiście dotyczy to całego rynku krajowego i rocznej sprzedaży omawianych produktów.

Sektor dystrybucji komputerów przemysłowych opiera się na sprzedaży do klientów z wielu obszarów rynków, przez co nie jest on aż tak podatny na wahania koniunktury w każdej z branż. W praktyce sytuacja zmienia się tu w zależności od stanu całej gospodarki i jest pochodną bieżących inwestycji.

Obecna sytuacja jest analogiczna do tej sprzed kilku lat - być może minimalnie gorsza, aczkolwiek ponad 90% osób oceniających koniunkturę jako dobrą stanowi sam w sobie wynik doskonały. Pomimo że dzisiejszym zagrożeniem dla branży jest spadek dostępności funduszy unijnych i ogólne zwolnienie w zakresie nowych inwestycji, większość respondentów skłania się raczej ku tezie o stabilizacji na rynku niż o jego hamowaniu.

Spójrzmy jeszcze na klientów będących najczęstszymi odbiorcami komputerów przemysłowych. Mamy tutaj do czynienia z trzema kluczowymi grupami odbiorców: firmami OEM (producenci maszyn i urządzeń), klientami końcowymi oraz integratorami systemów, których udział jest zresztą największy.

Spojrzenie wstecz na badania w całej dekadzie pozwala stwierdzić, że stan ten jest relatywnie stały. Należy dodać, że konkurencja rynkowa w obszarze IPC i rozwiązań embedded jest silna. Jako taką oceniło ją aż 2/3 ankietowanych, zaś prawie cała reszta uznała ją za podobną do tej w innych obszarach rynku.

Wojciech Znojek

Sabur

  • Jakie trendy wpływają obecnie na rozwój sektora IPC?

Niewątpliwie trendem, który przybrał na sile w branży automatyki przemysłowej, w tym również w sektorze komputerów przemysłowych, jest możliwość przetwarzania i zapisu danych w chmurze oraz komunikacja ze światem Internetu Rzeczy. Komputery przemysłowe stają się istotnym ogniwem w funkcjonowaniu Smart Cities i Smart Factories.

Aby móc realizować wyzwania stawiane przez inteligentną produkcję, zyskują one też wysoką kompatybilność i elastyczność komunikacyjną dzięki otwartym standardom IT i różnorodnym interfejsom. Możliwości komunikacyjne IPC można coraz częściej swobodnie rozbudowywać o popularne sieci, wyposażając urządzenia w dodatkowe, wymienne karty.

  • Co z wymogami dotyczącymi niezawodności i możliwości pracy w niesprzyjających warunkach środowiskowych?

Od IPC nadal wymaga się niezawodności w pracy 24/7, solidności i wieloletniego cyklu życia, który oznacza długotrwałą dostępność i wsparcie serwisowe. Za wysoką jakość trzeba niestety więcej zapłacić, ale klienci już częściej dostrzegają, że taka większa inwestycja początkowa oznacza niższe koszty utrzymania instalacji w dłuższej perspektywie.

Choć brzmi to paradoksalnie na rynku, gdzie cena czyni cuda - w tym przypadku droższy komputer może oznaczać korzyści finansowe. Aby zagwarantować wyższą niezawodność, komputery oferują konfiguracje z macierzami dyskowymi RAID 1/5, dodatkowe wbudowane zasilacze i moduły UPS.

  • Czy dzisiaj popularyzują się również komputery zintegrowane z HMI?

Tak, zwłaszcza w zastosowaniach, gdzie jest ograniczona przestrzeń. Alternatywą dla wizualizacji w takich obszarach jest instalacja monitorów przemysłowych, które mogą pracować w odległości do 100 m od komputera, bez opóźnień transmisji i utraty jakości obrazu. Natomiast całkowicie zintegrowanym rozwiązaniem jest komputer panelowy z wbudowaną wizualizacją SCADA i systemem sterowania (Soft PLC CODESYS).

Do rozbudowy takich urządzeń przeznaczone są dedykowane moduły komunikacyjne i we/wy. Jako uzupełnienie podobnych rozwiązań dodajemy jeszcze system zdalnego dostępu serwisowego i klient otrzymuje zestaw 3 w 1: IPC z HMI, PLC i bezpieczny, zdalny serwis.

Popularne marki

Na koniec krótkie omówienie najpopularniejszych na rynku produktów. Mamy tutaj do czynienia z podziałem na grupę producentów zachodnioeuropejskich oraz dalekowschodnich - z przewagą tych ostatnich. Wśród popularnych u nas producentów dalekowschodnich (są to głównie firmy tajwańskie) znajdują się Aaeon, Adlink, IEI Integration, Axiomtek i Moxa oraz, zdecydowanie najbardziej rozpoznawalny - Advantech.

Ostatnia z firm, która działa w obszarze IPC, systemów pomiarowych i urządzeń komunikacyjnych, po raz kolejny zdystansowała w redakcyjnym rankingu resztę stawki. Jeżeli chodzi o najpopularniejszych producentów europejskich, to są nimi niezmiennie Siemens, Beckhoff, a w dalszej kolejności m.in. B&R, Kontron, ASEM, a także rodzima marka Astraada.

Czy coś się zmieniło w stosunku do poprzednich latach badań rynku? I tak, i nie. Liderem jest cały czas Advantech, później pojawia się wiele innych nazw, praktycznie tych samych jak w poprzednich latach.

Odnotowaliśmy natomiast większą popularność firm Aaeon, Siemens oraz Beckhoff, natomiast spadła liczba wskazań Kontrona oraz, wyraźnie, IEI Integration. W tym miejscu tradycyjnie czynimy uwagę, że omawiane zmiany dotyczą postrzegania marek i są subiektywnymi ocenami respondentów, a nie statystyką dotyczącą udziałów firm w rynku.

Najlepsi w branży