SCADA i inne oprogramowanie przemysłowe

Współczesny przemysł jest w coraz większym stopniu cyfrowy i coraz szerzej korzysta się tu z zaawansowanych rozwiązań software’owych. Wprawdzie pod względem liczby licencji ciągle dominują tu systemy SCADA/HMI, jednak różnorodność aplikacji wykorzystywanych w naszej branży rośnie, podobnie jak ich funkcjonalność. Przykładowo te wymienione mają coraz więcej cech znanych dotychczas z narzędzi analitycznych oraz systemów MES. Dodatkowo branża żyje tematami takimi jak technologie chmurowe, Big Data, cyfrowe bliźniaki i inne zaliczane do obszaru Przemysłu 4.0, które stanowią paliwo do rozwoju rynku oprogramowania przemysłowego.

Oprogramowanie przemysłowe w Polsce

W krajowym przemyśle wykorzystywana jest szeroka gama software’u, który służy zarówno do kontroli i wizualizacji procesów, analizy danych, jak też projektowania i symulacji, pomiarów oraz wielu innych zadań. W analizie omawiamy przede wszystkim ten pierwszy, którego bazę stanowią systemy SCADA/HMI. Zapewniają one funkcjonalność związaną z akwizycją i przetwarzaniem sygnałów oraz danych, a także kontrolą i wizualizacją pracy urządzeń. W przypadku HMI mamy do czynienia zwykle z prostszymi funkcjonalnie narzędziami, często zintegrowanymi ze SCADA, których główną funkcjonalnością jest wyświetlanie danych i zapewnianie możliwości interakcji z operatorami. Ich rozszerzeniem, zresztą coraz popularniejszym, są systemy bazodanowe i oprogramowanie historian pozwalające na zbieranie danych procesowych oraz informacji na temat różnych zdarzeń, ich przechowywanie oraz wgląd do nich.

Na rynku dostępne są też zaawansowane narzędzia – służące do analizy danych, śledzenia trendów, eksploracji, itp., a także oprogramowanie specjalistyczne, wykorzystywane np. do kontroli produkcji wsadowej. Warto dodać, że SCADA/HMI zyskują ponadto kolejne funkcjonalności – przykładowo związane z analizą danych historycznych czy nadzorem produkcji. Finalnie, na szczycie tradycyjnej piramidy systemów wykorzystywanych w przemyśle, znajdują się MES (Manufacturing Execution Systems), które pozwalają na zarządzanie produkcją, jakością, kontrolę wykonywania zadań w czasie rzeczywistym, ich harmonogramowanie, itd. Dostarczają je zarówno producenci oprogramowania SCADA i innych narzędzi przemysłowych, jak też dostawcy oprogramowania biznesowego, takiego jak ERP.

Najważniejsze dla krajowych klientów kwestie dotyczące wyboru oprogramowania SCADA/HMI

Dzisiaj, w epoce Przemysłu 4.0, tradycyjna piramida systemów wykorzystywanych w przemyśle ulega zachwianiu, wprowadza się modele zdecentralizowane, następuje też konsolidacja narzędzi. Tym, co jednak się nie zmienia, jest konieczność pozyskiwania danych, ich przetwarzania, a dopiero późniejszej obróbki, analizy oraz wnioskowania. To naturalna kolej rzeczy i również sposób rozwoju Industry 4.0 jako takiego. Na powyższe nakłada się też wspomniany trend zwiększania funkcjonalności standardowego oprogramowania, a więc głównie systemów SCADA/HMI. Dzisiaj służą one nie tylko do przetwarzania i wyświetlania informacji, ale też pozwalają też na ich archiwizację, analizę i coraz bardziej zaawansowane zarządzanie.

Niezmiennie (i z tendencją rosnącą) systemami, po które najczęściej sięgają lokalni odbiorcy, są SCADA/HMI. Ich zastosowania rozciągają się od maszyn i urządzeń, poprzez większe instalacje technologiczne, do sporych, równie geograficznie, systemów. Kategorie te zajęły w cytowanej statystyce dwa początkowe miejsca. Dwa kolejne przynależą praktycznie ex aequo narzędziom do raportowania i systemom bazodanowym/historian. Następne miejsca to m.in. pakiety zintegrowane i narzędzia analityczne. Choć udział tych ostatnich rośnie, pod względem wolumenu sprzedaży liczonego licencjami SCADA/HMI są cały czas na topie.

Do zestawienia dochodzi różne inne oprogramowanie, takie jak np. serwery OPC, interfejsy, oprogramowanie diagnostyczne. W analizie nie omawiamy natomiast systemów takich jak CAD/CAM, narzędzi EDA czy PLM – są one związane z innymi obszarami niż zarządzanie produkcją i pracą maszyn.

Przemysł oraz energetyka

Jakie branże i klienci odpowiadają za podane wcześniej wyniki? Od wielu lat są to przede wszystkim: energetyka (zalicza się tu ogół obszarów związanych z generowaniem, przesyłem i dystrybucją energii) oraz przemysł (branże produkcji dyskretnej i procesowej). Istotnymi obszarami w przypadku SCADA/HMI są również sektory: wodociągowo-kanalizacyjny (i generalnie związany z ochroną środowiska) oraz maszynowy. Do tego dochodzą zastosowania budynkowe i infrastrukturalne. Ich udział procentowy zmienia się, jednak, co do ogółu, statystyka jest od lat dosyć stała.

Obszary najczęstszego wykorzystania oprogramowania SCADA/HMI przez polskich klientów

Warto zauważyć, że ewolucja rynku oprogramowania przemysłowego wiąże się nie tylko z zastosowaniami tego ostatniego w różnych branżach, ale też ze wzrostem poziomu zaawansowania samego software’u. SCADA/HMI nadzorują dzisiaj pracę instalacji energetycznych, systemów przesyłowych, kontrolują instalacje infrastrukturalne, pozwalają na określanie zużycia mediów obiektów oraz pracę różnych systemów budynkowych i wielu innych aplikacji. Dodatkowo sami producenci oferują rozszerzenia (wersje) oprogramowania funkcjonalnie dopasowane do specyficznych aplikacji – np. pracy w instalacjach wodociągowo-kanalizacyjnych.

Nowości: interfejs webowy, Big Data, chmura obliczeniowa

Wymienione hasła pojawiają się w dyskusjach specjalistów zajmujących się przemysłem nie od dzisiaj. W szczególności pierwsze z nich trafiło na podatny grunt, bowiem systemy kontrolujące pracę instalacji przemysłowych już dawno przestały być wykorzystywane jedynie lokalnie – obecnie kluczowa staje się możliwość zapewniania zdalnego dostępu do danych. Obejmuje to przede wszystkim możliwość pracy i przesyłania informacji w sieciach ethernetowych oraz w Internecie, gdzie do prezentacji wykorzystywana jest standardowa przeglądarka WWW. Zmiany dotyczą również wykorzystania tzw. mobile HMI, czyli przenośnych interfejsów operatora (tabletów, smartfonów i innych podobnych urządzeń) do komunikacji z systemem SCADA i innym oprogramowaniem przemysłowym.

Rozwiązania takie jak omawiane oraz użycie urządzeń przenośnych nie są już traktowane w branży przemysłowej jako ciekawostka, ale coraz częściej są narzędziami codziennej pracy służb utrzymania ruchu, serwisantów i innego personelu. Potrzeby w tym zakresie dodatkowo zwiększyła pandemia COVID-19, gdy okazało się, że zdalny dostęp jest konieczny do zachowania ciągłości produkcji lub przynajmniej minimalizowania jej przerw.

Popularne na rynku krajowym marki i dostawcy oprogramowania SCADA/HMI; zestawienie nie dotyczy udziałów firm w rynku

Drugim z haseł pojawiających się regularnie na konferencjach i w innej komunikacji dostawców z rynkiem jest tematyka przetwarzania wielkich zbiorów danych oraz analizy Big Data. Jest to często powiązane z uczeniem maszynowym i sztuczną inteligencją, choć tematy te są de facto rozdzielne. Generalnie uważa się, że przemysł będzie jednym z większych beneficjentów technologii, które pozwalają na przetwarzanie i analizę dużych ilości danych, a także zarządzanie rozproszonymi aktywami firmy i monitorowaniem online maszyn oraz systemów pracujących u ich klientów.

4# "Na czym zarabia się w omawianej branży?" – odpowiedzi przedstawicieli lokalnych dostawców

Sądząc po wynikach redakcyjnej ankiety, Big Data to ciągle hasło bardziej dotyczące przyszłości niż realnego, szerokiego wykorzystania w przemyśle. Choć widać tu postępy, ciągle jesteśmy "w drodze" i jednocześnie bliżej początku. Można przy tym uznać, że analiza danych (aczkolwiek niekoniecznie Big Data) to dzisiaj w Polsce domena dwóch obszarów:

przemysłu procesowego, gdzie przekłada się ona na oszczędności i inne wymierne korzyści,
utrzymania ruchu i wdrażania tam technik predykcyjnych, co dotyczy branż i zastosowań; tutaj również oszczędności również mogą być spore – np. te związane z kosztami serwisowania maszyn, w szczególności obrotowych (wentylatory, układy napędowe, itd.).

Chmura obliczeniowa, czyli cloud computing, jest kolejnym hasłem pojawiającym się coraz częściej w kontekście przemysłu, ale i tu skala wdrożeń jest umiarkowana. Spoglądając na wyniki ostatniego badania i porównując je z rezultatami sprzed dwóch lat, widać wzrosty na korzyść stosowania chmur obliczeniowych. Wtedy 22% ankietowanych twierdziło, że cloud computing staje się w branży czymś standardowym – obecnie było ich 1/3. Spadł natomiast odsetek osób uważających, że potrzeba dodatkowych kilku lat, aby chmura się spopularyzowała (do 46% z 66% dwa lata wcześniej). Finalnie o kilka punktów procentowych (z 47% do 42%) zmniejszyła się liczba respondentów twierdzących, że odbiorcy wolą stosować tradycyjne systemy obliczeniowe i bazy danych. Warto dodać, że dzisiaj rozwiązania chmurowe dla przemysłu dostarczają największe w branży firmy (Siemens, GE, Bosch, AVEVA, Phoenix Contact i inni) oraz potentaci IT, tacy jak Microsoft czy Amazon.

Najczęściej wdrażane przez odbiorców rodzaje oprogramowania przemysłowego

Należy w tym miejscu zauważyć, że respondentami ankiety byli dostawcy oprogramowania, którzy są raczej optymistycznie nastawieni do zmian. Skądinąd jednak wiadomo, że realna popularyzacja chmury w przemyśle jest ciągle odległa. Powodami są m.in. kwestie bezpieczeństwa, pewności dostępu, ochrony własności intelektualnej i informacji, a także możliwości w zakresie transmisji dużych ilości danych. Z tego też wynika chłodniejsze podejście do cloud computing niż w przypadku innych branż i zastosowań (np. biurowych). Tak więc podłączanie do niej komputerów brzegowych czy różnych urządzeń w przemyśle – tak, jest to możliwe, natomiast kompleksowe przeniesienie zarządzania produkcją do chmury – nie, jeszcze długo nie nastąpi.