SCADA i inne oprogramowanie przemysłowe

Asortyment narzędzi software’owych wykorzystywanych w przemyśle obejmuje grupę przynajmniej kilkunastu różnych rodzajów oprogramowania. Podstawowym jest od lat SCADA/HMI, które mogą zarządzać układami od pojedynczych maszyn i niewielkich instalacji do dużych systemów rozproszonych w przemyśle, energetyce i innych branżach. A to dopiero początek! Przedstawiamy analizę dotyczącą branży oprogramowania przemysłowego i trendów w tym obszarze.

Systemy SCADA są typowo wdrażane w tandemie z bazodanowymi oraz narzędziami historian, które umożliwiają wyszukiwanie informacji i dokonywanie analiz, śledzenie trendów, itd. Firmy coraz częściej rozszerzają taką funkcjonalność o zakres związany z raportowaniem i prezentacją informacji. Jest to powiązane z wyliczaniem wskaźników wydajnościowymi i pozwala docelowo na zwiększanie wydajności produkcji przy zmniejszaniu kosztów operacyjnych. Do tego dochodzą narzędzia do nadzorowania procesów wsadowych, rozszerzających możliwości komunikacyjne czy funkcjonalność w stronę biznesową. Ponad nimi umiejscowić można systemy MES (Manufacturing Execution Systems), które pozwalają na zarządzanie produkcją, w tym optymalizację procesów wytwarzania, kontrolę jakości, harmonogramowanie i realizację innych zadań w czasie rzeczywistym.

Najważniejsze dla krajowych klientów kwestie dotyczące wyboru oprogramowania SCADA/HMI

W statystyce dotyczącej popularnego na rynku polskim oprogramowania dominuje SCADA/ HMI do aplikacji o różnej skali, na trzecim miejscu są praktycznie ex aequo: bazy danych/ historian oraz raportowanie. Narzędzia analityczne znalazły się na ostatniej pozycji i, co ciekawe, ich udział w statystyce maleje. Powodem tego ostatniego może być ciągłe zwiększanie funkcjonalności podstawowych narzędzi (w szczególności typu historian), które zawierają coraz więcej funkcji związanych z analityką. Pozostały odsetek systemów na wykresie stanowią w większości zintegrowane pakiety do zarządzania produkcją, a więc w szczególności oprogramowanie MES (Manufacturing Execution Systems).

Trend 1: Big Data

Big Data to termin odnoszący się do przetwarzania oraz analizy dużych i różnorodnych zbiorów danych. Ma to pozwalać na czerpanie wiedzy i optymalizację procesów przedsiębiorstwa, a więc w efekcie przekładać się na utrzymanie konkurencyjności i efektywności przedsiębiorstwa. Zagadnieniami tymi zainteresowani są w szczególności przedstawiciele firm odpowiedzialni za zagadnienia Business Analytics oraz systemy eksploracji danych, choć ciągle rzadko kiedy z branży przemysłowej.

Spojrzenie na bieżące wyniki ankiety oraz te prezentowane w poprzednich analizach publikowanych w IRA wskazuje na rosnącą popularność tematyki Big Data, przy czym rosnącą dosyć wolno. Cztery lata temu 40% respondentów stwierdziło, że "temat Big Data zaczyna być popularny", dwa lata temu było to 46%, obecnie jest ich o jeden punkt procentowy więcej. Rośnie też zainteresowanie odbiorców z konkretnych branż (np. procesowej) – obecnie 31%, zaś cały czas na bardzo niskim poziomie (4‒6%) jest odsetek odpowiedzi "raczej się to nie przyjmie". Innymi słowy – analiza Big Data to ważny kierunek rozwoju oprogramowania i jeden z kluczowych trendów w branży, ale cały czas jeszcze tam nie jesteśmy.

Powyższe potwierdzają komentarze udzielone nam przez respondentów. "Klienci coraz bardziej rozumieją potrzebę posiadania dużych ilości danych historycznych, ale niewiele firm potrafije obsłużyć i analizować" – stwierdza jeden z rozmówców. "Tradycyjne archiwizatory nie są obecnie wystarczająco wydajne wobec ogromnej ilości danych operacyjnych pobieranych online z urządzeń i różnych systemów firmowych. Odpowiedzią na te wyzwania są specjalne rozwiązania pozwalające wydajnie zbierać zapisywać i zarządzać dużymi zasobami danych procesowych". Inny z naszych respondentów podsumowuje: "rośnie potrzeba posiadania bezpiecznego oraz wydajnego rozwiązania służącego do gromadzenia i przechowywania olbrzymich ilości informacji."

Wydaje się jednak, że dzisiaj ciągle (choć podobnie pisaliśmy już kilka lat temu) do tematu Big Data polskiemu przemysłowi nieśpieszno. Branża i tak już korzysta z szerokiej gamy narzędzi pozwalających na archiwizację i analizę danych. Systemy bazodanowe, oprogramowanie Historian, narzędzia raportujące i analityczne – wszystkie one są w ofercie firm obsługujących sektor produkcyjny i wykorzystywane przez odbiorców. Wprawdzie "osoby zarządzające produkcją oraz kierownictwo firmy potrzebują stałego dostępu do aktualnych i historycznych danych" – mówi jeden z respondentów, ale to właśnie jest realizowane ciągle z wykorzystaniem tego, co już przemysł zna i z czego korzysta. Firmy również skupiają się raczej w pierwszej kolejności na zapewnianiu widoczności schematów technologicznych, aktualnych statusów urządzeń czy linii technologicznych, a dopiero później na głębszej analizie historycznej. "Za wcześnie na duże tematy/wdrożenia" – podsumowuje jeden z naszych rozmówców.

Najczęściej wdrażane przez odbiorców rodzaje oprogramowania przemysłowego

Arkadiusz Rodak

ASTOR

Jakie są różnice pomiędzy systemami MES i ERP? Jakie jest ich przeznaczenie oraz możliwości?

Większość rozwiązań klasy ERP ma moduły produkcyjne, które jednak nie mają typowych cech oprogramowania potrzebnego na produkcji. Częstość przetwarzania danych w systemach ERP jest stosunkowo mała jak na warunki produkcyjne, a informacje są wprowadzane do systemu w sposób ręczny, co jest odpowiednie i wystarczające dla biura, ale nieoptymalne i niedostatecznie wiarygodne dla produkcji.

Systemy klasy MES są z kolei przeznaczone do monitorowania procesów produkcyjnych w czasie rzeczywistym. Na bieżąco, z rozdzielczością co do minut czy sekund przetwarzają dane, umożliwiając sprawne zarządzanie produkcją dzięki informacjom dostarczanym na bieżąco użytkownikom z produkcji. W przeciwieństwie do systemu ERP, oprogramowanie MES umożliwia automatyczne gromadzenie danych wprost z maszyn oraz eliminuje możliwości pomyłek, które często mają miejsce podczas ręcznego wprowadzania danych.

Potrzeby oraz oczekiwania pracowników produkcyjnych odnośnie do systemu zarządzania produkcją są zdecydowanie różne od potrzeb strefy biznesowej i zarządu firmy. Na produkcji potrzebny jest dostęp do wiarygodnych danych gromadzonych najlepiej w sposób automatyczny wprost z maszyn i urządzeń przeznaczonych do realizacji produkcji. Z kolei zarząd i pracownicy strefy biznesowej oczekują wiarygodnych informacji o stanie i kosztach produkcji, ale rozdzielczość czasowa nie jest w tym przypadku taka mała, jak w warstwie produkcyjnej. Istotne jest posiadanie wiarygodnych informacji, które do systemu ERP może dostarczyć system klasy MES, rejestrujący dane w sposób automatyczny. Pozwala to na wyeliminowanie częstych błędów powstających podczas ręcznego wprowadzania danych na produkcji.

Trend 2: Chmura obliczeniowa

Sytuacja zgoła inna niż w przypadku analizy Big Data dotyczy zagadnień przetwarzania chmurowego. W tym przypadku przemysł jest bardziej otwarty i bliżej mu do przełamania się w kierunku usług chmurowych, choć również występują czynniki hamujące. Podejście do tego tematu jest wśród przedsiębiorców bardzo różne i nie ma tu reguły. Chmura pozwala przenieść analizę, skomplikowane obliczenia i procedury związane z analizowaniem dużych ilości danych poza serwery firmowe, odciąża też zakładową infrastrukturę IT, aczkolwiek tworzy nowe wymogi w zakresie systemów komunikacyjnych. Wykorzystanie chmury obliczeniowej daje też, zdaniem jednego z naszych respondentów, "możliwości przeprowadzenia lepszych analiz z wykorzystaniem algorytmów sztucznej inteligencji". Tego typu systemy są również coraz częściej nieodzowne w przypadku implementacji rozwiązań Internetu Rzeczy, a także są rozwiązaniem dla dużych producentów mających wiele lokalizacji lub też firm o rozproszonych zasobach, które potrzebują zdalnego zbierania i przesyłania danych. Dostęp do tych ostatnich może również odbywać się z wielu lokalizacji i za pośrednictwem różnych narzędzi (np. webowych). Dodatkowo rozwiązania chmurowe rozwijają od lat najwięksi dostawcy rozwiązań przemysłowych, tego typu ofertę mają też firmy działające w branży IT i kierują ją do odbiorców przemysłowych w ramach tematyki Przemysłu 4.0.

Z chmurą przemysłowi jest jednak poniekąd nie po drodze – powodem są kwestie bezpieczeństwa. W odpowiedziach respondentów był to najczęściej wymieniany czynnik hamujący popularyzację cloud computingu. "Klienci przemysłowi nadal mają małe zaufanie do rozwiązań chmurowych", "powszechna jest obawa o bezpieczeństwo danych oraz o niezawodność działania", "wciąż jeszcze jest duża doza nieufności, jeśli chodzi o aplikacje lub transfer danych do chmury – klienci obawiają się, że dostawcy nie są w stanie zagwarantować stuprocentowego bezpieczeństwa" – to tylko część z komentarzy udzielonych przez respondentów. Oczywiście w omawianym zakresie pojawiają się innowatorzy i można sądzić, że docelowo rozwój w omawianym kierunku będzie trwały, aczkolwiek następował będzie stopniowo. Na jego tempo wpływała też będzie atrakcyjność cenowa usług chmurowych.

Popularne na rynku krajowym marki oprogramowania SCADA/HMI – zestawienie nie odzwierciedla udziałów wymienionych firm w rynku

W ostatnim badaniu typowo co czwarty ankietowany przyznał, że chmura staje się w przemyśle czymś standardowym, zaś 2/3 uznało, że nadal potrzeba kilku lat, aby się ona spopularyzowała. Jednocześnie połowa odbiorców stwierdziła, że użytkownicy przemysłowi wciąż wolą korzystać z tradycyjnych baz danych i systemów obliczeniowych. Są to wyniki zbliżone do tych uzyskanych dwa i cztery lata temu.

Można sądzić, że głównym katalizatorem rozwoju chmury w przemyśle będzie jej popularyzacja w branży IT. W tym miejscu można przytoczyć wyniki tegorocznych badań przeprowadzonych przez Bitkom Research / KPMG AG wśród firm niemieckich. Zgodnie z nimi wykorzystanie technologii chmurowych przez tamtejszy biznes szybko rośnie – w 2018 roku trzy na cztery firmy korzystały z tego typu usług (w porównaniu do 66% w 2017 roku). Kolejne 19% badanych podmiotów (ponad 550 firm) planuje skorzystanie z cloud computingu, zaś jedynie 8% nie miało planów z tym związanych. Jednocześnie badanie ujawniło, że aż 73% użytkowników obawia się nieautoryzowanego dostępu do danych firmowych, co stanowi o 10 p.p. więcej niż rok wcześniej.

Urszula Bizoń-Żaba

COPA-DATA Polska

Jak definiujecie pojęcie Smart Factory? Czym jest inteligentna fabryka?

Rozwój Smart Factory związany jest z transformacją od tradycyjnego procesu automatyzacji do wykorzystania bardziej otwartego i elastycznego systemu. Jednocześnie dzięki połączeniu różnych zasobów – fizycznych, operacyjnych i ludzkich w całej fabryce, skuteczniej można zarządzać całym środowiskiem produkcyjnym. W szczególności obejmuje to komunikację pomiędzy maszynami, systemami produkcyjnymi, ale też produktami – np. z wykorzystaniem RFID. Wymiana danych i ich analiza pozwala na wprowadzanie zmian w czasie rzeczywistym, a także daje możliwość przewidywania, co zwiększa wydajność i elastyczność produkcji oraz redukuje liczbę przestojów.

Jak wyglądają w Polsce zagadnienia dotyczące inteligentnych zakładów produkcyjnych? Jak ogólnie podchodzić do rozwoju cyfrowych fabryk?

W Polsce tematyka ta jest często dyskutowana, otrzymujemy też wiele pytań od klientów z różnych branż i zakładów produkcyjnych. Dotyczą one różnorodnych zagadnień – tego, czy Smart Factory można wdrożyć w każdej fabryce, od czego zacząć, jakie są benefity, a także jakie są koszty i czas realizacji takich projektów. Świadomość klientów jest coraz większa, zaś u niektórych, zwłaszcza w firmach z kapitałem zagranicznym, tego typu wdrożenia są już zabudżetowane na przyszłe lata.

Natomiast z tego co obserwuję na różnych konferencjach, cyfryzacja jest ciągle przedstawiana jako wielki, skomplikowany projekt. Z tego też powodu firmy postrzegają Przemysł 4.0 jako wdrożenie długie, angażujące wiele osób i wymuszające zakup nowych maszyn produkcyjnych. A na takie zmiany patrzy się z niechęcią, zadając pytanie: „czy warto?” Prawda jest jednak taka, że można je realizować krok po kroku, bazując na już posiadanych zasobach i zapewniając ich odpowiednią komunikację. Oprogramowanie zenon ma ponad 300 driverów i protokołów komunikacyjnych, co umożliwia współpracę z praktycznie dowolnymi maszynami, a także łatwą integrację pionową i poziomą oraz komunikację z chmurą. Klient może zadecydować, jakie funkcje są mu potrzebne, a także później to odpowiednio rozbudować – np. o zarządzanie energią, zarządzanie produkcją, itd. Daje to możliwość wdrażania stopniowego lub obejmującego np. wybrane maszyny i stanowiska, a później dobudowania reszty. Docelowo wszystkie dane można wysyłać do chmury i dodawać kolejne zakłady produkcyjne. Tego typu cyfryzacja jest o wiele łatwiejsza do implementacji oraz nie wymaga dużych nakładów finansowych i kadrowych. I my, jako COPA-DATA, właśnie taką drogę do Smart Factory promujemy wśród klientów.

Trend 3: Mobilne HMI Interfejs webowy, który pozwala

Interfejs webowy, który pozwala na dostęp do wizualizacji oraz danych z wykorzystaniem standardowej przeglądarki internetowej, to dzisiaj popularny element systemów SCADA/HMI. Staje się on tym istotniejszy wraz z popularyzacją wykorzystania urządzeń mobilnych. Tablety i smartfony to narzędzia pracy wielu osób, w tym automatyków oraz służb utrzymania ruchu. Dla nich dostęp mobilny to przede wszystkim możliwość wyświetlania i wizualizacji danych, wykonywania zadań związanych z przeglądami oraz kontrolą stanowisk pracy, a także serwisowaniem i zdalną obsługą.

Aż dwie trzecie ankietowanych uznało, że jest to dzisiaj standard w przypadku wielu systemów, zaś ponad połowa stwierdziła, że wymagają tego odbiorcy, choć też nie każde oprogramowanie taką funkcjonalność zapewnia. Piszemy tutaj "aż dwie trzecie", bowiem w poprzedni, badaniu z 2017 roku jako standardowy element dostęp webowy wytypowało 37% osób. Tego typu funkcjonalność jest "niezastąpiona dla prezentacji danych w sieciach zakładowych czy do wsparcia służb utrzymania ruchu" – stwierdza jeden z respondentów. "Jest to wykorzystywane głównie przez menadżerów, którzy w każdym momencie mogą sprawdzić status procesu" – dodaje inny.

Z drugiej strony wykorzystanie tego typu możliwości cały czas hamują kwestie (zrozumiałej) polityki firm w zakresie bezpieczeństwa. "Póki co [dostęp z wykorzystaniem urządzeń mobilnych] jest mało popularny ze względu na konieczność dość restrykcyjnej polityki dostępu dla uprawnionych osób i zabezpieczenia przed możliwością ingerencji osób nieuprawnionych związanych z groźbą ataków hakerskich czy też przypadkowego udostępnienia dostępu osobom nieupoważnionym" – mówi jeden z naszych respondentów. Interfejs webowy i zapewnianie możliwości obsługi systemów z różnych urządzeń przenośnych to również dla części dostawców istotny argument marketingowy, aczkolwiek w wielu przypadkach "przemysł ciągle stawia na tradycyjny dostęp z komputerów PC i podobnych", które uznawane są za bezpieczniejsze.

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

W kierunku przyszłości

Koniunktura w omawianej branży jest oceniana jako zdecydowanie pozytywna. Dzisiaj, gdy przemysł jest w trakcie transformacji cyfrowej, zapotrzebowanie na oprogramowanie i projekty wdrożeniowe jest niezmiennie duże. Aż 4/5 respondentów stwierdziło, że sytuacja na rynku jest dobra, pozostali uznali, że jest bardzo dobra. Są to wyniki lepsze niż dwa i cztery lata temu. Również wskazania dotyczące zmian koniunktury są zdecydowanie pozytywne – dwóch na trzech ankietowanych uznało, że trendy w branży są pozytywne. Co ciekawe – sytuacja koronawirusowa była po części dla branży korzystna, bowiem zwiększyła zapotrzebowanie na narzędzia software’owe, szczególnie wspierające możliwości zdalnego zarządzania.

Spoglądając w przyszłość, można też mówić o powtórce z poprzednich lat, gdy jako najbardziej perspektywiczne branże typowane były energetyka oraz sektor spożywczy. W przypadku bieżącego badania rynku jest analogicznie, również na kolejnych ważnych miejscach znalazły się m.in. branża ogólnoprodukcyjna, wod-kan, motoryzacja oraz kolejnictwo i transport. Lista obejmuje właściwie większość omawianych wcześniej zastosowań oprogramowania i, jak można sądzić, w tym zakresie na rynku zachowane zostanie status quo.