Poniedziałek, 30 listopada 2020

OEM i produkcja maszyn

Krajowa branża maszynowa, popularnie określana mianem sektora OEM, doświadcza od wielu lat wzrostów, podobnie jak stopień zaawansowania wytwarzanych u nas maszyn. Sprzyjają temu rosnące doświadczenia rodzimych firm produkcyjnych oraz ich ekspansja zagraniczna, w efekcie której rozwijają one stosowane technologie i korzystają z markowych komponentów w swoich produktach. W pierwszej z analiz bieżącego informatora dokonujemy przeglądu tych obszarów rynku oraz produktów, które są kluczowe dla działalności wymienionych przedsiębiorstw. Przedstawiamy obecnych w branży dostawców oraz główne trendy technologiczne ją kształtujące. Zapraszamy do lektury największej w IRA 2021 części z analizami sektorowymi.

Sterowniki programowalne i kontrolery

Sterowniki programowalne już od ponad pół wieku pełnią centralną funkcję w systemach automatyki i sterowania. Powodami ich niemalejącej popularności są niezawodność, dostępność i łatwość dopasowania aplikacji, a także przyzwyczajenia użytkowników oraz standardy stosowane w zakładach. Sterowniki podlegają też ciągłemu rozwojowi, co dotyczy m.in. zwiększania ich możliwości obliczeniowych i komunikacyjnych. Nawet w kontekście popularyzacji innych, alternatywnych do PLC produktów – przykładowo komputerów przemysłowych, pozycja sterowników programowalnych wydaje się niezagrożona. W efekcie pozostają one również rdzeniem ofert wielu dostawców działających na rynku automatyki przemysłowej i budynkowej.

Jakie PLC są najpopularniejsze?

Preferencje krajowych odbiorców PLC względem wykorzystywanych przez nich urządzeń są dosyć niezmienne. W szczególności dotyczy to wielkości PLC mierzonej liczbą punktów we/wy. Najczęściej wykorzystywanymi sterownikami są wersje mikro (33 do 128 we/wy) oraz średnie (do 1024 we/wy). Mogą być to urządzenia modułowe, choć takimi są często te kompaktowe – integrujące w jednej obudowie CPU, interfejsy we/wy i inne komponenty. Ich zastosowania dotyczą zarówno maszyn, instalacji technologicznych, jak też użycia w aplikacjach poza branżą przemysłową.

W ostatnim badaniu redakcyjnym niewiele mniej głosów zdobyły pozostałe grupy sterowników – tj. nanosterowniki, czyli urządzenia do mniejszych układów sterowania, w tym półprofesjonalnych i hobbystycznych, oraz sterowniki duże, mające po kilkaset punktów we/wy. Są one modułowe, zaś ich przeznaczeniem są największe instalacje, o rozbudowanej liczbie oraz typach we/wy (cyfrowe, analogowe, specjalizowane) i najwyższych wymogach w zakresie zapewniania niezawodności pracy.

Tradycyjnie zapytaliśmy też o inne urządzenia, które mogą być wykorzystywane w aplikacjach sterowania. Takimi są m.in. przekaźniki programowalne oraz systemy PC-Based. Te ostatnie, które bazują na komputerach przemysłowych i oprogramowaniu czasu rzeczywistego, spopularyzowały się w zastosowaniach powiązanych ze sterowaniem, gdzie wymagane jest przetwarzanie dużych ilości danych, łatwe podłączanie do systemu różnorodnych urządzeń wykonawczych, itd. Podobnie rośnie popularność przekaźników programowalnych, które mają coraz więcej funkcji przynależnych ich "większym braciom". "Nowoczesne przekaźniki programowalne mają obecnie tak duże możliwości, że zaciera się rozróżnienie względem klasycznych PLC" – stwierdza jeden z respondentów ankiety. Systemy embedded i sterowniki dedykowane tworzone na potrzeby danej aplikacji zajęły – podobnie jak w poprzednich zestawieniach – ostatnie miejsca.

Radosław Krzyżanowski

Siemens

Jakie cechy sterowników programowalnych są kluczowe dla ich odbiorców? Jak dobierane są te urządzenia do aplikacji?

Wybór układu sterowania jest ściśle związany z branżą przemysłu, profilem działalności firmy integrującej oraz wymaganiami użytkownika końcowego. Niezależnie jednak od przeznaczenia układu, system sterowania musi być łatwy w konfiguracji, szybki w implementacji, a także transparentny z punktu widzenia utrzymania ruchu. Cechy te zapewnia przede wszystkim integracja wszystkich komponentów układu w jednym środowisku inżynierskim (np. TIA Portal) – wysoka dynamika rozwoju automatyzacji przemysłowej nie toleruje bowiem długotrwałych uruchomień oraz trudnych do zdiagnozowania, skomplikowanych systemów sterowania. Bardzo istotna staje się również standaryzacja – np. scentralizowanie logiki sterowania (PLC, HMI, Safety oraz Motion Control) w jednym urządzeniu. Kompleksowe ujęcie szerokiego zakresu zagadnień sterowania znacznie usprawnia uruchomienie, a także nie ogranicza w zakresie rozbudowy systemu możliwości komunikacyjnych czy obliczeniowych.

Co zmieniło się w ostatnich latach w technologiach i funkcjonalności PLC?

Ostatnie kilka lat przyniosło sporo zmian w podejściu do funkcji pełnionych przez sterownik programowalny. Ze względu na wygodę programistyczną oraz unifikację układów sterowania bardzo popularne stało się integrowanie w obszarze sterownika nie tylko algorytmu procesowego, ale również wizualizacji systemu oraz programu bezpieczeństwa (fail-safe), a także zagadnień związanych z kontrolą ruchu (Motion Control). Wzajemne przenikanie się klasycznej automatyki oraz układów IT pozwala na nieustający rozwój możliwości funkcyjnych układów automatyki, a także znaczne zwiększenie ich wydajności.

Jeżeli nie PLC, to co?

Wspomniane systemy PC-Based to rozwiązania, do tematu których regularnie wracamy przy omawianiu rynku PLC. Sterowniki są bowiem często zestawiane właśnie z komputerami przemysłowymi oraz kontrolerami PAC jako alternatywnymi do nich urządzeniami sterująco-kontrolnymi.

Jeżeli chodzi o komputery przemysłowe, to mogą one być programowane w językach wysokiego poziomu, pozwalają na akwizycję dużych ilości danych, ich przetwarzanie oraz transmisję. IPC mogą też być łatwo rozbudowywane o dodatkowe interfejsy, moduły funkcjonalne oraz pamięć, co pozwala na ich stosowanie w różnych aplikacjach w przemyśle, energetyce czy transporcie. Z kolei kontrolery automatyki, czyli PAC, to grupa urządzeń umiejscawianych pośrednio między PLC i IPC, biorąc pod uwagę cechy i funkcjonalność. Mają one większe niż tradycyjne sterowniki możliwości w zakresie wykonywania obliczeń, przechowywania i przetwarzania danych, a także, dzięki wykorzystywaniu systemu operacyjnego czasu rzeczywistego, są w istocie wielofunkcyjnymi platformami sterowania i kontroli.

Producenci PLC nie pozostają bierni i również rozwijają funkcjonalność swoich produktów. Dzisiejsze sterowniki to urządzenia z dużymi możliwościami komunikacyjnymi i obliczeniowymi, a jednocześnie nadal mające cechy, za które zawsze były cenione – odporność, niezawodność, możliwości elastycznej rozbudowy. Cechują się one również kompaktowością, zaś umiejętności ich programowania są wśród automatyków powszechne, stąd też są cały czas wysoce cenione w przemyśle, szczególnie w branży maszynowej. Nawet jeżeli są one zastępowane przez inne technologie, to tylko w części aplikacji – przykładem jest wykorzystanie popularnych przekaźników programowalnych w prostszych aplikacjach sterowania.

Warto dodać, że PLC mogą być też integrowane z innymi urządzeniami - np. wbudowywane w serwonapędy i układy sterowania ruchem czy też łączone z HMI. Szczególnie to ostatnie – dostępność sterowników z ekranami LCD – jest dzisiaj coraz popularniejsza. Takie urządzenia doskonale nadają się do tworzenia kompaktowych systemów sterowania – np. niewielkich maszyn. Zdaniem ponad 40% dostawców rośnie na nie popyt, dalsze 35% uznało, że popularyzują się w części aplikacji – w tych mniej złożonych. Wyniki te są znacznie lepsze niż uzyskane w poprzednich badaniach. Tym razem jedynie co czwarty z ankietowanych uznał, że stanowią one jedynie uzupełnieniem oferty, podczas gdy dwa i cztery lata temu było to po około 50%.

Najważniejsze obszary wykorzystania PLC oraz PAC w Polsce

PLC wyposażane są też w moduły do komunikacji bezprzewodowej takie jak GSM. Według sporej części ankietowanych istnieje grupa aplikacji – takich jak przykładowo te w sektorze wod-kan i instalacjach rozproszonych, gdzie tego typu urządzenia są popularne. Aczkolwiek tutaj pojawiły się też uwagi krytyczne. Jeden z respondentów skomentował ten temat następująco: "pojawia się potrzeba zdalnego dostępu do sterowników, jednak ze względu na dość okrojone możliwości modułów GSM, klienci wolą wybierać funkcjonalność taką jak standardowy webserwer".

Piotr Adamczyk

ASTOR

Jak wygląda polski rynek PLC i pokrewnych produktów?

Rok 2019 był rekordowy w kontekście liczby dostarczonych na polskim rynku systemów sterowania. Wielu producentów odnotowało znaczące wzrosty sprzedaży, co było spowodowane kilkoma czynnikami. Po pierwsze – sprzyjającą koniunkturą. Automatyzujemy coraz więcej procesów – jeśli tylko pojawia się taka możliwość i realne korzyści z niej płynące, klienci bardzo chętnie automatyzują produkcję. Dynamiczny rozwój branż, szczególnie spożywczej, pociąga za sobą mocny rozwój branż pokrewnych w ogólno pojętej produkcji dyskretnej. Po drugie – spadającym bezrobociem. Jest to kolejny powód wymuszający na użytkownikach końcowych potrzebę inwestycji w automatyzację. Podnosi to jej jakość, skraca cykl i zwiększa moce produkcyjne. Po trzecie – modernizacją starszych instalacji. Problemy z brakiem dostępności do komponentów i części zamiennych oznaczają dla użytkowników starych systemów duże ryzyko w przypadku awarii. Napięte harmonogramy dostawy i warunki współpracy z kontrahentami powodują, że przy planowanych przestojach modernizuje się to, co możliwe, minimalizując lub wręcz eliminując ryzyko związane z nieplanowanym przestojem.

Po czwarte – Industry 4.0 ma również duży wpływ na rynek PLC/PAC/IPC – technologie, które stoją za tą ideą, w znaczący sposób wpływają nie tylko na samą produkcję, ale na cały łańcuch wartości. Wymuszają stosowanie nowych technologii w zakresie sterowania i integracji elementów systemu. Coraz więcej dużych użytkowników końcowych z branży motoryzacyjnej i produkcji elektroniki decyduje się na krok w kierunku Industry 4.0. To dobry znak, bowiem branże te są prekursorem we wdrażaniu nowych technologii. Dzięki temu można się spodziewać, że pozostałe sektory produkcyjne w niedalekiej przyszłości pójdą ich śladem.

Kto działa w omawianej branży? Jakie są kierunki jej rozwoju technologicznego?

Rynek PLC/PAC/IPC w Polsce to rynek kilku globalnych dostawców automatyki, którzy nadają tempo rozwoju. Jest tam także przestrzeń dla rozwoju mniejszych oferentów urządzeń. W Polsce bardzo dynamiczny rozwój widoczny jest od około 4–5 lat w segmencie produkcji dyskretnej. Na tle Europy nasz kraj nie wypada źle, ale jest jeszcze bardzo dużo do zrobienia, aby być na takim poziomie automatyzacji jak nasi zachodni sąsiedzi. Widać, że branża dyskretna jest bardzo atrakcyjnym obszarem do działań – rośnie liczba uruchamianych małych i średnich systemów sterowania. Nowi klienci i nowe rynki to nowe oczekiwania, które wymuszają na producentach nowe spojrzenie na dostarczane produkty. Dalsza minimalizacja urządzeń, większa wydajność, otwartość komunikacyjna, prostsza integracja z safety i motion, ekonomiczna redundancja, integracja PLC z IPC w jednym urządzeniu przemysłowym czy coraz bardziej popularna możliwość komunikacji z chmurą – te technologie w ostatnich latach rozwijają się i będą rozwijać bardzo dynamicznie.

PLC popularnym elementem ofert producentów

W omawianej branży jest ciągle miejsce dla wielu producentów i dostawców omawianych urządzeń. Również nie ma tu zmian w przypadku liderów. Niezmiennie najważniejszą, najbardziej rozpoznawalną w kraju firmą jest Siemens. W wielu przedsiębiorstwach marka ta oznacza po prostu standard systemów sterowania, zaś liczba urządzeń SIMATIC działających w polskich przedsiębiorstwa prawdopodobnie przekracza wszystkie inne rodzaje PLC, być może nawet łącznie. Kolejne miejsca zestawienia w zakresie popularności zajęły: Schneider Electric, Omron, Mitsubishi, Rockwell Automation (Allen-Bradley), General Electric oraz Beckhoff, B&R, WAGO, FANUC i Fatek.

Przedstawione firmy mają w dużej części przedstawicielstwa lokalne w kraju, współpracują też z podmiotami dystrybucyjnymi oraz przedsiębiorstwami integratorskimi (często prowadzą w tym zakresie programy partnerskie). O ile w większości oferują one sterowniki uniwersalne, o tyle – m.in. ze względu na rozbudowę cech tych urządzeń – niektóre z wyrobów są preferowane w przypadku specyficznych aplikacji. Przykładowo PLC firm WAGO czy Saia Burgess stosowane mogą być m.in. w systemach HVAC, automatyce budynkowej i infrastrukturalnej oraz przemyśle. Z kolei sterowniki od Mitsubishi Electric, Omrona czy Beckhoffa, z racji możliwości w zakresie kontroli ruchu (dotyczy wybranych modeli) i stosowania szybkich sieci komunikacyjnych, dobrze nadają się do aplikacji sterowania i serwonapędowych.

Na rynku krajowym działa też wielu dystrybutorów. Podobnie jak najwięksi dostawcy automatyki, tak też firmy dystrybucyjne oferują szeroki asortyment zdalnych wejść/wyjść, paneli operatorskich czy urządzeń z zakresu techniki napędowej. Tutaj również celem jest możliwość kompleksowego obsługiwania zamówień i oferowania podzespołów do systemów automatyzacji maszyn oraz ciągów technologicznych.

Jaka jest przyszłość?

Na koniec pytanie o przyszłość branży PLC oraz o to, z których rynków powinien w najbliższych latach pochodzić popyt na sterowniki. Na pierwszym miejscu statystyki, co jest wzrostem w stosunku do wyników z poprzednich analiz, znalazła się motoryzacja. Praktycznie na równi z nią wytypowana została branża spożywcza, następny był sektor maszynowy. Do ważnych przyszłych rynków końcowych zaliczone zostały również: energetyka, sektor budynkowy (w tym HVAC) oraz ogólnoprodukcyjny.

"PLC ze względu na swoją uniwersalność można stosować praktycznie w każdej branży" – stwierdza jeden z respondentów. Rzeczywiście, podobnie jak w poprzednich badaniach, tak też obecnie w omawianej statystyce tworzy się "długi ogon", czyli duża liczba mniej popularnych aplikacji, co potwierdza fakt powszechności i uniwersalności sterowników. Wszystko wskazuje więc na to, że PLC jeszcze przez długi czas pozostawały będą popularnymi, bazowymi elementami aplikacji automatyki – i to nie tylko przemysłowej.