Przewodowe i bezprzewodowe sieci przemysłowe
W sektorze przemysłowym historycznie wykorzystywane były i cały czas stosowane są różnorodne standardy komunikacyjne. Dawniej dotyczyło to przede wszystkim sieci fieldbus, obecnie zaś głównie Ethernetu przemysłowego, w szczególności w wersjach umożliwiających transmisję danych w czasie rzeczywistym. Ich zastosowania obejmują szerokie spektrum aplikacyjne, dotyczące zarówno maszyn, instalacji technologicznych, jak i całych zakładów i przedsiębiorstw. W analizie omawiamy zagadnienia związane z rynkiem urządzeń oraz rozwiązań komunikacji sieciowej – także przewodowej, jak też bezprzewodowej.
Ethernet przemysłowy
W regularnie publikowanych przez firmę HMS Industrial Networks wynikach badań dotyczących sieci przemysłowych można obserwować coroczny wzrost wykorzystania Ethernetu o kilka punktów procentowych. W 2023 roku, zdaniem analityków HMS, aż 68% nowoinstalowanych węzłów sieciowych w przemyśle stanowiły urządzenia ethernetowe. Udział sieci fieldbus wyniósł 24% (spadek o 5% rok do roku), natomiast rozwiązań bezprzewodowych 8% (wzrost o 22%). W kontekście poszczególnych rodzajów sieci w ramach grupy Ethernet przemysłowy utrzymywała się wysoka popularność standardów EtherNet/IP oraz Profinet (obecnie na poziomie 18% każda), trzeci był EtherCAT z wynikiem 12%.
Industrial Ethernet jest niewątpliwie technologią "pierwszego wyboru" w nowych instalacjach. Charakteryzuje się dostępnością infrastruktury sieciowej, dużymi prędkościami transmisji danych oraz łatwą integracją z innymi urządzeniami oraz systemami, zwłaszcza w kontekście Przemysłu 4.0. Popularyzują się tu również technologie takie jak SPE (Single Pair Ethernet), czyli sieci dwuprzewodowe, które są idealnym rozwiązaniem do zastosowań w urządzeniach i maszynach.
W przypadku Polski wyniki badań są zbliżone do tych publikowanych przez HMS. Dominującym w krajowym przemyśle standardem jest Profinet, kolejne miejsca zajęły Modbus TCP/IP, EtherNet/IP oraz EtherCAT. W zastosowaniach przemysłowych wykorzystywanych jest też szereg innych technologii, których nazwy podane zostały w zestawieniu chmurowym. Warto tutaj dodać, że ponad 60% respondentów uznało, że zachodzi unifikacja sieci stosowanych w przemyśle. W tym przypadku unifikacja oznacza trend wykorzystania bardziej uniwersalnych sieci i zmniejszanie się liczby standardów wraz z odchodzeniem od starszych, specjalizowanych rozwiązań.
Kto kupuje i wdraża urządzenia sieciowe?
Omawiane podzespoły znajdują zastosowanie zarówno w maszynach i instalacjach technologicznych, systemach sterowania i kontroli, różnorodnych aplikacjach pomiarowych, ale też innych obszarach powiązanych z przemysłem dyskretnym i procesowym. Niezmiennie ważne są tutaj również sektory takie jak: energetyka, branża infrastrukturalna oraz transportowa, o czym pisaliśmy już we wstępie analizy.
Analizując statystyki dotyczące głównych grup odbiorców podzespołów sieciowych, można zaobserwować zarówno kontynuację trendów z lat poprzednich, jak też pewne zmiany. Na czele bieżącej listy znaleźli się producenci maszyn oraz odbiorcy końcowi (zakłady produkcyjne), jednocześnie w tym roku w zestawieniu awansował sektor infrastrukturalny, który poprzednio zajął czwarte miejsce. Ważnymi odbiorcami są również firmy związane z sektorem transportowym (w szczególności transportem szynowym) oraz procesowym.
Oparte na prognozach krajowych dostawców przewidywania na przyszłość wskazują, że obszarem największego zapotrzebowania na rozwiązania sieciowe będzie w najbliższym czasie energetyka. Liczba oddanych na nią głosów znacznie przekroczyła te dotyczące kolejnych kategorii, którymi są m.in.: transport, przemysł produkcyjny i maszynowy, motoryzacja oraz kolejnictwo. Można tu dodatkowo zauważyć istotność różnorodnych aplikacji tworzących tzw. długi ogon. Po stronie dostawców wspólnym wyzwaniem dla tych różnorodnych zastosowań i obszarów rynku pozostaje potrzeba zapewnienia wydajnej komunikacji przy jednoczesnym gwarantowaniu niezawodności pracy urządzeń – szczególnie w trudnych warunkach środowiskowych.
Wojciech Pawełczyk
ASTOR
Przemysłowe urządzenia komunikacyjne – jakie są ich najczęstsze aplikacje? Czego poszukują klienci?
Najczęściej spotkamy je w liniach produkcyjnych, w hutach czy też maszynach mobilnych, zewnętrznych stacjach diagnostycznych i pomiarowych. Poza tym mogą być używane w energetyce i monitoringu – np. do łączenia turbin wiatrowych z systemem nadzoru za pomocą switchy ethernetowych.
Najczęściej kupowanymi urządzeniami komunikacyjnymi są switche przemysłowe. Są najmocniejszym elementem rynku sieci komunikacyjnych, a zaraz po nich znajdują się moduły bezprzewodowe oraz moduły I/O. Użytkownicy zwracają szczególną uwagę na przepustowość oraz na liczbę funkcji w switchach. Pożądany jest szczególnie system redundancji S2 na bazie Profinetu.
Ethernet przemysłowy, IO-Link, Profibus, czy może inne sieci? Które się popularyzują i jakie są nowości?
Najczęściej używa się sieci na bazie Ethernetu, jak Ethernet/IP, Profinet oraz EtherCAT. Rzadziej stosowane są sieci na bazie magistrali, takie jak Profibus, których użycie wiąże się z szybszym przesyłaniem danych przez sieci ethernetowe.
Sądzę, że kluczowym trendem jest rozwój SPE, czyli Single Pair Ethernet. Standard ten opiera się na wykorzystaniu jednej pary przewodów, które nie tylko transmitują dane, ale zasilają odbiorniki do mocy 50 watów. Dla urządzeń bezprzewodowych wzrastającym trendem jest coraz częstsze wykorzystywanie sieci 5G oraz Wi-Fi 6.
Czy klienci szukają pojedynczych komponentów, czy raczej kompletacji i gotowych rozwiązań?
Najczęściej klienci pytają o możliwość integracji interesującego ich sprzętu z poprzednio zakupionymi komponentami. Jednakże liczba klientów szukających gotowych rozwiązań jest też duża. Warto skupić się na szerokiej ofercie asortymentu komunikacji, ponieważ właśnie od switchy zaczyna się projektowanie systemów, a pozostałe części stanowią ważny dodatek do projektu.
Krajowy rynek sieci przemysłowych
Wartość branży związanej z urządzeniami sieciowymi dla przemysłu i powiązanymi z nimi produktami rośnie. Potwierdzeniem tego faktu są wyniki uzyskiwane przez redakcję w kolejnych badaniach rynku. W ciągu ostatniej dekady nasi respondenci szacowali wartość tego sektora na kwoty od 15 do ponad 500 milionów złotych rocznie, zaś średnie wartości mieściły się w przedziale od około 80 do 200 mln zł. W bieżącym badaniu uzyskaliśmy zakres jeszcze większy niż dotychczas, tj. od 20 mln do ponad miliarda złotych. Uśrednienie, zależnie od uwzględnienia wyników skrajnych, wyniosło pomiędzy 200 a 300 mln złotych.
W ocenie rodzimych dostawców obecna sytuacja na rynku jest dobra. Chociaż obecnie nie jesteśmy w sytuacji jak po pandemii, gdy rekordowe 41% respondentów wybrało odpowiedź "bardzo dobra", to zasadniczo jest naprawdę nieźle. Liczba ocen "słaba" była symboliczna, zdecydowanie przeważały wskazania pozytywne. Dodatkowo perspektywy zmian koniunktury oceniane są dobrze. Tak uznało 47% respondentów, analogiczny odsetek stwierdził, że dynamika jest neutralna (bez większych zmian).
Komunikacja bezprzewodowa
Branża przemysłowa coraz chętniej korzysta też z technologii wireless. Obejmuje to wymianę danych na niewielkie odległości – pomiędzy maszynami czy w obrębie hal produkcyjnych, jak też transmisję informacji w systemach rozproszonych. Wykorzystywane są tu różne rozwiązania bezprzewodowe, które cechują się odmiennymi parametrami w zakresie przepustowości, zasięgu, niezawodności oraz kosztów wdrożenia. Ich tradycyjna klasyfikacja bazuje na podziale względem maksymalnej odległości transmisji. W przypadku wymiany danych na krótkie dystanse dominuje komunikacja ISM, która obejmuje standardy takie Wi-Fi, ZigBee, Bluetooth i inne (w tym technologie specjalizowane), zaś w transmisji na duże odległości najpopularniejsze są sieci komórkowe, a także stosowana jest komunikacja radiomodemowa.
Tak jest również na rynku krajowym. Jeżeli chodzi o redakcyjną statystykę dotyczącą najważniejszych technologii w polskim przemyśle, dominują tu Wi-Fi oraz GSM. Popularne są też inne rodzaje komunikacji ISM, w szczególności Bluetooth. Co również ciekawe – radiomodemy, których koniec już dawno miały przynieść sieci komórkowe, są cały czas stosowane, zaś ich udział w statystykach utrzymuje się na relatywnie stałym poziomie.
Jakie są trendy rozwojowe i nowości? Na pewno są one często związane z sieciami 5G w przemyśle, przy czym obejmuje to różne zakresy czasowe. Niektórzy z respondentów sugerowali, że może to już być kwestia bieżącego roku, inni obstawiali perspektywę kilku lat – typowo od dwóch do pięciu. Niezależnie od precyzyjnego wymiaru czasowego, istnieje powszechne przekonanie, że popularyzacja 5G będzie miała znaczący wpływ również na przemysł. Przewiduje się, że przyspieszy rozwój technologii edge computing zwiększy wydajność i bezpieczeństwo systemów produkcyjnych, umożliwi lepsze wykorzystanie maszyn autonomicznych (np. AGV), a finalnie przyniesie znaczne korzyści dla całej branży.
Jeżeli chodzi o inne nowości czy też trendy bezprzewodowe, to wskazania respondentów dotyczyły przede wszystkim różnych innych standardów. Współczesne sieci bezprzewodowe to m.in. LoRa, LPWAN, NB-IoT, Wi-Fi 6 oraz rozwiązania samokonfigurujące i samonaprawiające się. Spodziewana jest również dalsza popularyzacja w obszarze Industrial IoT, zwiększenie wykorzystania technologii chmurowych, rozwiązań eSIM, a także wzrost świadomości w zakresie cyberbezpieczeństwa i ochrony sieci przed zagrożeniami.
