Produkcja przemysłowa

Komputery przemysłowe

Historia rozwoju komputerów przemysłowych obejmuje już kilka dekad, jednak dopiero w ostatnich kilkunastu latach IPC (Industrial PC) zagościły na dobre w przemyśle. Stanowią one dzisiaj jedne z kluczowych elementów systemów pomiarowych i akwizycji danych, a także części układów sterowania.

Ich zastosowania znacznie wykraczają poza typowy przemysł produkcyjny i maszynowy - rozwijającymi się obszarami są te związane z transportem, energetyką, a także aplikacjami określanymi jako semi-przemysłowe. Chociaż w branży IPC mówi się o nowych otwarciach, takich jak to dotyczące przemysłowego Internetu Rzeczy, dostawcy komputerów cały czas polegają na obsłudze tradycyjnych dla nich rynków końcowych i aplikacji.

 

Dostawcy komputerów przemysłowych

Zastosowania komputerów przemysłowych i systemów embedded obejmują szereg obszarów profesjonalnych oraz branż - zarówno przemysł (aplikacje związane np. ze zbieraniem i przetwarzaniem danych, sterowaniem), energetykę czy też przykładowo transport. Patrząc z kolei na trendy rynkowe, można zauważyć, że rośnie popularność IPC w zastosowaniach 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 choćby w aplikacjach POI/POS, a także bankomatach, paczkomatach czy różnych zastosowaniach w obszarze kontroli i nadzoru. Sprawia to, że lista zastosowań IPC jest długa i, jak można sądzić, wraz z postępującymi procesami cyfryzacji będzie rosła.

Dokonując analizy rynku pod kątem charakteru działalności odbiorców IPC, tradycyjnie można mówić o kilku grupach firm. Największymi są tu niezmiennie integratorzy systemów, następni są klienci końcowi i producenci OEM. 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.

Rozbudowana strona podażowa

 

Grupy klientów będących najczęstszymi odbiorcami komputerów przemysłowych; podane wartości liczbowe odniesiono w przypadku każdej z kategorii do 100%

Rynek związany z produkcją i dystrybucją komputerów przemysłowych jest nie tylko atrakcyjny (głównie ze względu na swoją wielkość i uniwersalność samych urządzeń), ale też bardzo konkurencyjny - tak oceniło go aż trzech na czterech ankietowanych. W przypadku analogicznej statystyki publikowanej w IRA 2018 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 oraz Stermag i Stoltronic. Do tego grona dopisać można też tzw. dostawców katalogowych, czyli m.in. firmy Digi-Key, Elfa Distrelec, Farnell, RS Components oraz TME.

Do powyższego wyliczenia należy dodać kilka uwag. Po pierwsze nie obejmuje ono wszystkich firm, po drugie - te już zawarte 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).

 

Bieżące zmiany koniunktury na rynku IPC w Polsce

Do takich zaliczyć można przede wszystkim: Elmark Automatyka, CSI oraz Guru Control Systems. Jednak z perspektywy całego rynku sprzedaż komputerów przemysłowych oraz urządzeń embedded to biznes, który jedynie w wybranych przypadkach tworzy oś działalności firmy. Wiele przedsiębiorstw to tak naprawdę podmioty o szerokim spektrum ofert, którzy łączą sprzedaż IPC np. z oferowaniem urządzeń sieciowych, komponentów automatyki oraz oprogramowania.

Mówiąc o dostawcach IPC, należy wspomnieć o kwestiach kompleksowości ich ofert oraz o oferowaniu usług w zakresie integracji. Przedstawiciele działających w tej branży firm już od lat wskazują w redakcyjnych badaniach na konieczność zapewniania klientom kompleksowej obsługi, co w szczególności obejmuje oferowanie klientom złożonych pod ich potrzeby zestawów komputerowych wraz z zainstalowanym systemem.

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 działalności 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 zakresie 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 regularnie prowadzonych przez nas badań. W tym miejscu zaznaczamy, że dalsze informacje o rynku - w tym opis najpopularniejszych rodzajów komputerów przemysłowych, samej branży oraz zestawienie popularnych w kraju marek IPC znaleźć można w analizie opublikowanej w poprzednim wydaniu informatora (IRA 2019).

Jakich IPC poszukują krajowi odbiorcy?

 

Koniunktura na polskim rynku IPC

Lista wymagań klientów względem komputerów przemysłowych, którą utworzyliśmy na podstawie odpowiedzi ankietowych, 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. Warto dodać, że na wymagania nakłada się bowiem różnorodność wykonań komputerów oraz rynków obsługiwanych przez ich dostawców.

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 Kamil Grzeszczak z firmy Elmark Automatyka - "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 do 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" - dodaje nasz rozmówca. Warto dodać, że przykładem procesora o piętnastoletnim cyklu produkcyjnym jest Intel Celeron J1900.

 

Odpowiedzi na pytanie o to, na czym zarabia się w omawianej branży

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 tu 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. Inny 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 nowe technologie pamięci oraz dalszą popularyzację dysków SSD.

W omawianym zakresie pojawiło się również kilka odpowiedzi dotyczących interfejsów - głównie w kontekście bramek IIoT (chodzi tu o IPC przeznaczone do zastosowań jako niewielkie urządzenia typu krawędziowego) 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.

W kierunku Internetu Rzeczy

 

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 informacje o bieżącym ruchu pojazdów i pozwala na zaoferowanie nowych usług pasażerom oraz firmom przewozowym.

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 zakresie 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. Niewątpliwie katalizatorem całości może być upowszechnienie się sieci 5G, których ważnym zastosowaniem ma być właśnie Internet Rzeczy. Na pełną dostępność infrastruktury związanej z tym rodzajem komunikacji przyjdzie nam jednak poczekać przynajmniej do połowy przyszłej dekady - prognozują analitycy.

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 2019 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 zastosowaniu.

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 sektorów zaliczone zostały też aplikacje w obszarze POS/POI, medyczne oraz Digital Signage. 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.