Produkcja przemysłowa

Komputery przemysłowe

Komputery przemysłowe i pokrewne im urządzenia wykorzystywane są zarówno w automatyce przemysłowej, w maszynach, jak też w wielu innych zastosowaniach poza przemysłem, przy czym ich rodzaj jest zwykle zależny od typu aplikacji. W pierwszej z analiz bieżącego rozdziału omawiamy popularne rodzaje IPC, ich cechy szczególne, a także sytuację w krajowym sektorze dystrybucji tego typu komputerów.

Box PC to dopiero początek

W przypadku automatyków czy odbiorców z branży transportowej typowym IPC jest standardowy, miniaturowy komputer w odpornej mechanicznie obudowie, czyli tzw. Box PC. Cechuje się on zwykle dużą wytrzymałością środowiskową, pracą bezwentylatorową, do tego zapewnia możliwość szybkiego uruchomienia i wymiany. Tego typu wersje były też wskazywane jako najczęściej wybierane przez krajowych odbiorców. Przemysł korzysta również z urządzeń modułowych/kasetowych (np. w standardzie PXI), aczkolwiek dotyczy to przede wszystkim zastosowań związanych z testowaniem, badaniami i obszarem R&D. W takich aplikacjach wymagane są pomiary dużych ilości parametrów, szybka akwizycja danych oraz ich masowe przesyłanie – i do tego urządzenia modułowe nadają się doskonale.

Drugą z popularnych i znacznie bardziej różnorodnych grup tworzą wszelkiego rodzaju komputery do zabudowy – od tradycyjnych płyt głównych, poprzez wersje jednopłytkowe (SBC) o niewielkich rozmiarach, do miniaturowych wersji embedded. Dostępne są one w szerokiej gamie wykonań, z różnymi interfejsami i funkcjami. W statystyce pojawiają się też komputery panelowe (Panel PC), aczkolwiek tego typu urządzeń nie omawiamy w bieżącym opracowaniu. Do zestawienia dochodzą wreszcie komputery w standardzie rack 19’’ i inne, lecz nie są one tak popularne, jak wcześniej omawiane.

Rozszerzanie funkcjonalności i liczby dostępnych wariantów komputerów odbywa się przede wszystkim w kierunku urządzeń embedded. Obejmuje to m.in. rozwiązania System-on-Module oraz różnego rodzaju układy z mikrokontrolerami. Wykorzystywane są one na potrzeby np. sterowania automatami do sprzedaży, urządzeniami informacyjnymi do pojazdów, wyświetlaczami reklamowymi oraz w wielu aplikacjach specjalizowanych. Na rynku popularne są też platformy opensource, takie jak choćby Arduino czy Raspberry Pi, które w ostatnich latach zyskały sporą rzeszę zwolenników. Chociaż nie są to produkty stricte profesjonalne, są one łatwo dostępne, tanie, dodatkowo wokół nich powstała sporej wielkości społeczność inżynierska. Platformy te mogą być z powodzeniem wykorzystywane w projektach hobbystycznych, w automatyce domowej czy systemach nadzoru.

 

Najczęstsze zastosowania komputerów przemysłowych – opinia krajowych dystrybutorów

Rozwiązania profesjonalne czy konsumenckie

 

Najważniejsze dla klientów cechy komputerów przemysłowych

Ponieważ komputery przemysłowe bazują w dużej części na rozwiązaniach sprzętowych (architekturze) oraz oprogramowaniu (systemach operacyjnych) wywodzącym się z obszaru popularnych pecetów, można zastanowić się, jakie technologie konsumenckie przenikają dzisiaj do omawianej branży. Takie pytania zadawaliśmy już przy okazji poprzednich badań rynku i respondenci wskazywali tu najczęściej procesory – dawniej z rodziny Pentium, później Atom, a w ostatnich latach Core i.

Tym razem odpowiedzi były o wiele bardziej zróżnicowane. Pojawiły się tutaj procesory – ARM, pojawiły się też systemy takie jak Android, aczkolwiek spora część wskazań dotyczyła interfejsów, komunikacji i przechowywania danych. Do ostatniego z obszarów należą chmury obliczeniowe, a także rozwiązania z obszaru Internetu Rzeczy. Respondenci wymieniali też tematy związane z bezpieczeństwem (choćby ochroną antywirusową) oraz zdalnym dostępem w celach serwisowych i kontroli. Do tego doszedł wzrost możliwości graficznych IPC, a także stosowanie w nich kart graficznych stworzonych ściśle pod rynek konsumencki (np. do komputerów dla graczy), czego celem jest umożliwienie pracy systemów sztucznej inteligencji i rozwiązań uczenia maszynowego.

Jeżeli chodzi o najpopularniejsze dzisiaj systemy operacyjne, to w branży dominują produkty firmy Microsoft. O ile jeszcze trzy lata temu w wynikach ankietowych najczęściej wskazywane były Windows 7 oraz Windows Embedded Standard 7, o tyle obecnie prym wiodą najnowsze wersje, czyli Windows 10 oraz Windows 10 IoT. W zestawieniu pojawiło się też kilka wpisów dotyczących systemów Linux oraz Android, aczkolwiek te ostatnie stanowią jedynie uzupełnienie. Podobnie jak w zakresie sprzętu mamy do czynienia z dominacją Intela, tak też w przypadku oprogramowania najczęściej wybiera się popularne "okienka" i na nich opiera tworzone aplikacje.

 

Najpopularniejsze w kraju marki komputerów przemysłowych – zestawienie nie odzwierciedla udziałów wymienionych firm w rynku

Wymogi przemysłowe

Powyższy opis warto uzupełnić omówieniem różnic pomiędzy IPC a popularnymi pecetami. Takimi są m.in. odporność środowiskowa oraz optymalizacja stosunku wydajności obliczeniowej do zużycia energii. Dodatkowo dochodzą tu cechy mechaniczne i zagadnienia związane ze stosowanymi komponentami, procesami produkcyjnymi oraz zagwarantowaniem kompatybilności sprzętowo-programowej. Wszystko to ma nie bagatelny wpływ na długoterminową niezawodność urządzeń, które bądź co bądź działają często w trybie 24/7.

Wiele z omawianych różnic nie widać "na papierze", czego przykładem jest kompatybilność stosowanych podzespołów oraz software’u. Okazuje się, że zagwarantowanie poprawnego działania zestawu, szczególnie w obliczu zmieniających się generacji procesorów i elementów peryferyjnych, a także nowych wersji oprogramowania, wcale nie jest oczywiste. Tymczasem tego typu komputer – zastosowany np. w turbinie wiatrowej lub maszynie trafiającej do klienta na innym kontynencie – musi działać bezawaryjnie i czasami nie ma możliwości jego łatwego zresetowania w razie wystąpienia błędu.

Na rynku mamy do czynienia z jeszcze jednym trendem – potrzebami ekonomizacji tworzonych systemów, co w praktyce sprowadza się do stosowania "zamienników" IPC. Przykładem znanym z naszego podwórka jest wykorzystywanie popularnych urządzeń komputerowych i sieciowych w systemach ulicznych (np. do nadzoru wizyjnego), które musiały zostać rozszerzane o grzałki, tak aby zapewnione były odpowiednie warunki pracy w zimie. W ekonomizację wpisuje się też stosowanie tanich, nie zawsze mających deklarowane parametry produktów dalekowschodnich. Oczywiście nie można tu uogólniać, bowiem przykładowo liderzy rynku tacy jak Advantech to firmy tajwańskie, jednak generalnie aspekt niskiej ceny nie idzie zwykle w parze z wysoką jakością oraz niezawodnością – a te są na omawianym rynku kluczowe.

 

Najpopularniejsze systemy operacyjne, które polscy odbiorcy wykorzystują w aplikacjach z komputerami przemysłowymi

 

Najpopularniejsze typy komputerów z omawianej grupy

Zobrazowaniem powyższych tematów są w praktyce procesy doboru pamięci Flash. Popularyzacja tych ostatnich w przemyśle związana była z trendem usuwania z komputerów przemysłowych elementów ruchomych (tj. wentylatorów oraz talerzowych dysków HDD) i dzisiaj pamięci tego typu są nośnikiem pierwszego wyboru w wielu zastosowaniach profesjonalnych. Występują one jako karty, dyski 2,5’’ oraz jako specjalistyczne moduły montowane bezpośrednio na płytach głównych.

Przykład pamięci i dysków Flash jest znamienny, bowiem w Industrial PC stosowane mogą być zarówno ich wersje przemysłowe, jak też przeznaczone do zastosowań konsumenckich. Tych ostatnich w praktyce się jednak unika, m.in. ze względu na kwestie niezawodnościowe (związane z budową wewnętrzną pamięci oraz możliwościami detekcji i korekcji błędów) oraz temperaturowe zakresy pracy. Problem pojawia się, zdaniem dostawców, gdy odbiorca wymaga obniżenia ceny do tej znanej z rynku konsumenckiego, ale przy zachowaniu cech funkcjonalnych na poziomie przemysłowym. Jeżeli wziąć pod uwagę, że dana pamięć ma być elementem systemu pracującego w trybie ciągłym (24/7), to potencjalne różnice w niezawodności mogą mieć szybki i niekorzystny wpływ na działanie aplikacji.

Zapewnianie kompleksowej oferty i możliwości integracji

Konieczność zapewniania kompleksowej obsługi, co w szczególności obejmuje oferowanie klientom złożonych pod ich potrzeby zestawów komputerowych wraz z zainstalowanym systemem, to cecha rynku, na którą od lat zwracają uwagę działający w branży dostawcy. 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 działania 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.

Sytuacja w branży IPC

W bieżącej dekadzie sytuacja w krajowej branży IPC oceniana była zdecydowanie pozytywnie. Również w zeszłorocznym badaniu koniunktura na rynku została określona przez większość respondentów jako dobra lub nawet bardzo dobra. Ostatnią z ocen postawił co trzeci ankietowany. Należy przy tym zaznaczyć, że w statystyce nie uwzględniono lat 2011‒2013, które dla dostawców IPC i właściwie dla całego sektora przemysłowego wiązały się ze słabszymi wynikami. Sektor IPC jest jednak poniekąd uprzywilejowany, bowiem cechuje się wielością odbiorców końcowych i uniwersalnością samych komputerów, co zwiększa jego odporność na zawirowania na poszczególnych rynkach.

 

Konkurencja na polskim rynku IPC

Popularyzacja komputerów przemysłowych i urządzeń embedded sprawia, że produkty te trafiają do kolejnych aplikacji, zaś jednostkowe koszty ich zakupu maleją. Są to – w kontekście zmian wartości całego rynku – dwa przeciwstawne procesy. Pięć lat temu respondenci szacowali poziom rocznej sprzedaży IPC na około 40 mln zł, tymczasem trzy lata temu podawane wartości wynosiły od około 25 do 200 mln zł, zaś średnia – 50 mln zł. W zeszłorocznym badaniu większość odpowiedzi pokrywała się z poprzednim zakresem, przy czym średnia wyniosła pomiędzy 52 a 70 mln zł (zależnie od wliczenia do niej wartości skrajnych). Wynik dotyczy rocznej sprzedaży na rynku polskim zbiorczo komputerów przemysłowych, urządzeń embedded i pokrewnych.

Przedstawiane liczby bazują na subiektywnych ocenach respondentów i należy tu zrobić jeszcze jedno zastrzeżenie. Wielu krajowych odbiorców IPC (klientów końcowych) to przedsiębiorstwa międzynarodowe, w szczególności oddziały produkcyjne dużych firm zagranicznych. W tym przypadku często zaopatrują się one w kraju pochodzenia, a więc m.in. w Niemczech, we Włoszech oraz w USA, przez co trafiające do kraju urządzenia nie są wliczane do powyższych statystyk.

Kończąc omawianie sytuacji na rynku, przedstawiamy zestawienie popularnych w branży marek. W tym zakresie w stosunku do poprzednich badań dużych zmian nie ma i zdecydowanym liderem był tajwański Advantech. Drugie miejsce zestawienia zajął Siemens, zaraz za nim znalazł się Aaeon. Kolejne istotne firmy to m.in. iEi Integration, Beckhoff Automation, Adlink, Kontron, Pro-face oraz Nexcom. Jak widać lista to przede wszystkim producenci z Tajwanu oraz firmy zachodnioeuropejskie – i ten stan rzeczy jest na omawianym rynku dosyć stały.