Komputery przemysłowe
Komputery przemysłowe (IPC) stosowane są w szerokiej gamie aplikacji, zaś ich dobór zależy od konkretnych, często bardzo specyficznych potrzeb odbiorców. Najnowsze badanie rynku potwierdza dominację w tej branży urządzeń typu Box PC, które – zgodnie z oczekiwaniami klientów – powinny być przede wszystkim niezawodne. Odbiorcy zazwyczaj oczekują też dostarczenia całego systemu, najlepiej z markowymi komponentami.
Box PC to niewielkie, wytrzymałe komputery w solidnych obudowach, które stosowane są w maszynach, produkcji czy transporcie. Cieszą się one największym zainteresowaniem odbiorców, co wpisuje się w trend obserwowany w latach poprzednich. Drugą pozycję zajęły wersje Panel PC. Zdaniem respondentów ich popularność wynika z integracji z interfejsami operatorskimi, co czyni je niezastąpionymi w wielu aplikacjach przemysłowych. Urządzenia te omawiamy szczegółowo w odrębnej analizie dotyczącej sektora HMI.
Trzecia największa grupa wskazań dotyczyła urządzeń jednopłytkowych (SBC, Single Board Computer). Jako główne powody ich wyboru dostawcy wskazywali m.in. kompaktowość, elastyczność aplikacyjną oraz rosnącą liczbę potrzeb związanych z Internetem Rzeczy. Dotyczy to również platform open source, które dzięki swojej dostępności i niskiej cenie zdobywają uznanie zarówno hobbystów, jak też profesjonalistów.
Z kolei komputery modułowe, które w poprzednich latach cieszyły się większą popularnością, odnotowały pewien spadek zainteresowania. Urządzenia te stosowane są m.in. w obszarze badań i rozwoju, gdzie kluczowe są szybkie pomiary i analiza danych, ale też np. w wojsku, lotnictwie czy transporcie.
Niezawodność i kompleksowość
Do najważniejszych dla polskich klientów cech komputerów przemysłowych zaliczają się: niezawodność (77%), cena (66%), moc obliczeniowa (58%) oraz dostępność interfejsów zewnętrznych (56%). W porównaniu do lat ubiegłych zauważalny jest stały wzrost znaczenia niezawodności, co może wynikać z rosnącej świadomości klientów na temat kosztów przestojów i konieczności zapewniania ciągłości produkcji. Jednocześnie, w stosunku do roku 2023, wzrosło znaczenie ceny, choć i w tym przypadku różnica jest niewielka. Do najmniej istotnych dla klientów cech nadal należą możliwości rozbudowy (38%) oraz długość gwarancji producenta (35%). Znaczenie niskiego poboru energii nieco wzrosło w porównaniu z poprzednimi latami (do 37%).
W 2024 roku struktura przychodów dostawców IPC wciąż wskazuje na dominację sprzedaży całych komputerów przemysłowych (kompletnych, zintegrowanych), które generują w całości sprzedaży 38% zysków. Kolejne 27% stanowią komponenty IPC, zaś usługi odpowiadają za 23%. Pozostałe produkty, takie jak podzespoły systemów wizyjnych czy sieci komunikacyjnych, to według wyliczenia jedynie 12% obrotów.
Temat dotyczący sposobów sprzedaży IPC możemy rozwinąć dzięki odpowiedziom respondentów na dodatkowe pytanie. Okazuje się, że proporcje sprzedaży samodzielnej (48%) oraz tej w systemach (52%) są relatywnie stałe. Model działania dostawców IPC, polegający na oferowaniu złożonych zestawów komputerowych, ich integracji pod zamówienie klienta, jest bardzo ważny już od lat, co wielokrotnie podkreślali sami dostawcy – przykładowo przedstawiciele firm takich jak Elmark Automatyka oraz CSI. Związany jest z tym również trend rosnącej kompleksowości w zakresie obsługi klientów. Obejmuje ona zarówno sprzedaż sprzętu, jak i wsparcie w jego uruchomieniu oraz obsługę posprzedażową.
W 2024 roku na polskim rynku komputerów przemysłowych nadal dominuje Advantech, wyraźnie wyprzedzając inne marki. Na drugim miejscu znajduje się Siemens, potwierdzając swoją silną pozycję w branży. Kolejne miejsca zajmują Beckhoff i AAEON, ciesząc się porównywalną popularnością. W dalszej części rankingu znajdują się marki takie jak Elmatic, Kontron oraz Phoenix Contact. Warto zauważyć, że w porównaniu z poprzednim badaniem znacząco wzrosła liczba wskazań dla firmy Phoenix Contact.
Dobra passa trwa
Światowy rynek komputerów przemysłowych rozwija się w tempie umiarkowanym. Raport firmy badawczej Markets and Markets przewiduje, że sektor IPC osiągnie wartość 11,4 mld USD w 2028 roku przy średniorocznym wzroście (CAGR) na poziomie 7,2% w latach 2023‒2028. Wzrost ten napędzany będzie przede wszystkim rosnącym zapotrzebowaniem na automatyzację i cyfryzację w różnych sektorach przemysłu, w energetyce, transporcie i opiece zdrowotnej.
Inny raport, który opublikowany został przez Fortune Business Insights, przewiduje, że branża IPC osiągnie wartość 10,7 mld USD do 2029 roku przy CAGR na poziomie 6,8% w latach 2022‒2029. Jego autorzy wskazują na rosnące inwestycje w inteligentne fabryki oraz Industry 4.0 jako główne czynniki napędzające wzrosty rynku.
W świetle powyższych kwot lokalna branża jest relatywnie mała. W 2024 roku wartość polskiego sektora IPC (komputery przemysłowe, urządzenia embedded i pokrewne) wynosiła od 30 mln zł do 200 mln zł. Średnia wartość to w ocenie dostawców 122 mln zł, zaś mediana – 140 mln zł.
Zaznaczamy tradycyjnie, że dane obliczane są z ocen przedstawicieli firm i mają charakter szacunkowy. W zeszłorocznym badaniu analogiczna wyliczona średnia wyniosła 130 mln zł, w 2021 tylko 75 mln zł. Dawniej, w okresie poprzedniej dekady, wahała się ona pomiędzy 40 a 70 mln zł.
Koniunktura na krajowym rynku IPC w 2024 roku pozostaje korzystna. Aż 71% badanych uznało sytuację za dobrą, co stanowi nieznaczny spadek w porównaniu z 2023 rokiem (75%). Łącznie 81% dostawców IPC oceniło pozytywnie koniunkturę, co potwierdza dobrą passę na rynku. Choć wyniki nie są tak dobre jak przed pandemią w 2019 roku, kiedy aż co trzeci ankietowany uznał, że w branży jest bardzo dobrze, to biorąc pod uwagę generalnie słabą sytuację makroekonomiczną w 2023 roku, są one bardzo zadowalające i potwierdzają odporność branży IPC na wahania koniunktury.
Dodajmy, że omawiana branża cechuje się niezmiennie wysokim poziomem konkurencji. Większość badanych osób (56%) ocenia konkurencję na rynku IPC jako silną, zaś 41% jako standardową. Podobne wyniki, a nawet bardziej przesunięte w kierunku odpowiedzi "silna", uzyskiwaliśmy w latach poprzednich.
Perspektywy dla rynku
Dane z badania przeprowadzonego w 2024 roku wskazują na rosnące znaczenie komputerów przemysłowych w różnych sektorach gospodarki. Tym razem jako najbardziej perspektywiczny sektor respondenci wskazali wojsko, co potwierdza trend zaobserwowany w badaniu z 2023 roku. I oczywiście ów trend nie dziwi, zważywszy na sytuację geopolityczną w Europie Wschodniej.
Energetyka i transport również zostały uznane za kluczowe rynki dla dostawców IPC. W tym przypadku komputery wykorzystywane są do monitorowania sieci energetycznych, zarządzania odnawialnymi źródłami energii, do nadzoru pracy systemów zarządzania ruchem, inteligentnych pojazdów i do automatyzacji procesów logistycznych. Perspektywicznym obszarem jest także medycyna, gdzie IPC stosowane są w diagnostyce, terapii i monitorowaniu pacjentów.
Przemysł, tradycyjnie jeden z głównych odbiorców komputerów, pozostaje również ważnym sektorem. Pojawił się on w kilku różnych wskazaniach – w produkcji przemysłowej, spożywczej, przemyśle ciężkim, sektorze maszynowym i innych. IPC wykorzystywane są tu do kontroli i usprawniania procesów, do sterowania i zwiększania ich efektywności. Warto zwrócić uwagę na rosnące znaczenie technologii AI i Big Data, które otwierają nowe możliwości zastosowań komputerów w analizie danych i podejmowaniu decyzji.
Respondenci wskazywali również wiele innych zastosowań IPC, takich jak motoryzacja (w tym paliwa wodorowe), CNC, Digital Signage, handel / POS / vending, infrastruktura krytyczna, produkcja elektroniki oraz robotyka. Można podsumować, że komputery przemysłowe są i będą coraz bardziej wszechstronnymi urządzeniami, a ich zastosowania obejmowały będą kolejne dziedziny gospodarki.
SCADA i inne oprogramowanie
Oprogramowanie przemysłowe to szeroka kategoria obejmująca rozwiązania embedded, narzędzia do projektowania, programowania, wizualizacji i kontroli maszyn oraz instalacji technologicznych, a także analizy danych i raportowania. Zawiera również zintegrowane systemy wspierające zarządzanie produkcją i działalnością przedsiębiorstw. Branża ta cieszy się dużym zainteresowaniem dostawców i integratorów systemów, a cały sektor nieustannie rośnie. Pandemia nie wpłynęła na ten trend, a dalszy rozwój napędzają innowacje w obszarze Przemysłu 4.0 oraz rosnące zapotrzebowanie firm na optymalizację i efektywność produkcji.
Oprogramowanie dla polskiego przemysłu
Spektrum narzędzi software’owych wykorzystywanych w przemyśle obejmuje wiele ich grup, przy czym podstawą są tu systemy SCADA/HMI. Występują one w szerokim zakresie aplikacji – od pojedynczych maszyn i małych układów, poprzez systemy średniej wielkości, aż do dużych, rozproszonych instalacji. Pakiety te są też często wdrażane razem (lub zintegrowane) z bazami danych oraz narzędziami historian. Użytkownicy rozszerzają ich funkcjonalność o dalsze narzędzia pozwalające na analizę danych i raportowanie, których rozwój przyspieszył szczególnie w epoce Przemysłu 4.0. Do tego dochodzą aplikacje do monitorowania procesów wsadowych i oczywiście kolejny poziom oprogramowania obejmujący systemy zarządzania produkcją MES. Te ostatnie umożliwiają m.in. planowanie, harmonogramowanie i nadzór nad procesami oraz realizację innych zadań w czasie rzeczywistym. Jeżeli zaś chodzi o obszar związany z narzędziami CAD/CAM, EDA, itd., to pomijamy go celowo, gdyż jest to tematyka wykraczająca poza ramy bieżącego badania.
Patrzenie na systemy przemysłowe przez pryzmat piramidy czy też kolejnych poziomów oprogramowania jest w branży dosyć częsty, choć w praktyce trudno – głównie ze względu na zróżnicowanie pakietów proponowanych przez firmy – dokonać jednoznacznej kategoryzacji i segmentacji dostępnej oferty rynkowej. Pozostając jednak przy zarysowanym podziale, spójrzmy na popularność poszczególnych grup produktów na rynku krajowym. W statystyce dominują wskazania oprogramowania SCADA/HMI – zarówno prostszego, do pracy w mniejszych instalacjach, jak też bardziej rozbudowanego. Następne pod względem liczby wskazań są: narzędzia do raportowania, bazodanowe i zintegrowane pakiety do zarządzania produkcją. Finalnie mamy narzędzia analityczne, w przypadku których, co warte odnotowania, zaobserwować można największy wzrost procentowy w stosunku do stanu sprzed dwóch i czterech lat.
Przemysł, energetyka, maszyny
Zastosowania oprogramowania dotyczą zarówno różnych sektorów przemysłu (motoryzacja, metalowy, spożywczy, różne branże procesowe), jak też m.in. energetyki, obszaru budynkowego czy wod-kan oraz naturalnie zastosowań maszynowych. To szerokie spektrum przekłada się na dużą liczbę aplikacji i zróżnicowanie potrzeb odbiorców. Również sami dostawcy działają często w kilku branżach jednocześnie, oferując oprogramowanie dostosowane do potrzeb tych rynków.
Wymienione powyżej sektory pojawiły się, choć w nieco innej kolejności, w zestawieniu wyników badań dotyczących rynku krajowego. W kontekście lokalnej gospodarki najważniejszymi branżami końcowymi są: energetyka, sektor spożywczy i chemiczny, branża wod-kan i maszynowa (OEM).
Igor Żukowicz-Szczepański
COPA-DATA Polska
Gdzie wykorzystywane jest oprogramowanie przemysłowe takie jak SCADA/HMI?
Systemy SCADA mają szereg zastosowań w nowoczesnym przemyśle. Są szczególnie ważne w branżach regulowanych przepisami i normami prawnymi, ale również wszędzie tam, gdzie zarząd chce udoskonalić produkcję i zoptymalizować koszty. Systemy SCADA są stosowane m.in. w branży energetycznej, farmaceutycznej, motoryzacyjnej oraz spożywczej.
Czego poszukują dzisiaj odbiorcy?
Klienci poszukują skalowanych systemów umożliwiających ich szybkie wdrożenie w środowisku produkcyjnym. Ważne jest, aby oprogramowanie spełniało specjalistyczne normy takie jak FDA 21 CFR część 11 czy aneks 11 do wytycznych GMP UE. Istotnym argumentem przy wyborze takiego oprogramowania są również możliwości komunikacyjne z różnymi protokołami przemysłowymi jak np.: MQTT, OPC UA, S7 TIA, Allen-Bradley ODVA, Modbus TCP, DLMS, BACnet oraz systemami jak np.: SAP ERP, Werum PAS-X.
Na co warto zwrócić uwagę przy wyborze dostawcy oprogramowania?
W tym przypadku warto sprawdzić, czy oferowane przez niego oprogramowanie umożliwia komunikację z posiadanym parkiem maszynowym. Najlepiej jest, gdy system SCADA ma nieograniczone możliwości komunikacyjne, co pozwala w przyszłości rozbudowywać park maszynowy w dowolny sposób – bez ograniczeń i tworzenia podziałów. Należy również zwrócić uwagę na archiwizowanie oraz bezpieczeństwo danych. Ważne jest, żeby system umożliwiał analizę zebranych danych za pomocą specjalistycznych raportów. Dostęp do danych powinien być możliwy z dowolnego autoryzowanego miejsca. Warto również sprawdzić referencję danego producenta w interesującej nas dziedzinie oraz to, jak długo działa na rynku oprogramowania. Wreszcie, przy wyborze oprogramowania, należy zwrócić uwagę na elastyczny i wysokiej jakości dział wsparcia technicznego, a także dopasowaną ofertę szkoleń.
Jak wdrażane jest Wasze oprogramowanie?
Jako producent oprogramowania opieramy nasz model biznesowy na współpracy z wykwalifikowanymi i zaangażowanymi organizacjami w globalnej sieci najróżniejszych specjalistów. Integratorzy systemów, producenci OEM i konstruktorzy maszyn zapewniają najlepsze możliwe wdrażanie oprogramowania zenon dla naszych klientów końcowych i tworzą fundament wspólnego sukcesu.
Sektor oprogramowania przemysłowego znajduje się na długoterminowej ścieżce rozwojowej, a sprzedaż pod względem wartościowym zwiększa się (z wyjątkiem okresów dekoniunktury i fluktuacji rynkowych). Tym, co w ostatnich latach odróżniało go od szerokiego rynku technologii przemysłowych – np. automatyki czy sterowania – był wpływ pandemii i jej skutków. Okres lockdownów miał ogromne reperkusje gospodarcze, aczkolwiek w obszarze oprogramowania przemysłowego trudno specjalnie mówić o negatywach. Wymogi pracy zdalnej i zapewniania reżimu sanitarnego niewątpliwie sprzyjały cyfryzacji, a wiele firm przyspieszało wdrożenia oraz rozbudowywało swoje możliwości w zakresie m.in. korzystania z urządzeń mobilnych czy pracy zdalnej. I działo się to wszędzie, niezależnie od sektora gospodarki.
Opisywany trend wzrostowy, na który nakłada się również wzrost inflacyjny, wyraźnie widać, gdy porównamy gromadzone przez nas od kilkunastu lat dane. O ile na początku zeszłej dekady wartość sektora związanego ze sprzedażą licencji i wdrażaniem systemów SCADA/HMI wynosiła od 35 do 50 mln zł rocznie, o tyle w ostatnich analizach publikowaliśmy kwoty wynoszące około 100 mln zł. Dokonując uśrednienia liczb proponowanych przez respondentów obecnego badania rynku, możemy podać wartość 160 mln zł, a nawet nieco większą, jeżeli uwzględnimy wskazania odstające.
Jeżeli chodzi o wartość całego rynku oprogramowania przemysłowego – od HMI i SCADA, poprzez oprogramowanie historian i bazodanowe, analityczne, aż po systemy zarządzania produkcją – to jego wielkość jest naturalnie większa. O ile? Podanie nawet przybliżonych wartości jest w tym przypadku trudne. Trzy lata temu respondenci sugerowali tu kwoty od 30 mln do miliarda, zaś średnia wyniosła 120 mln zł. W tym roku rozrzut wartości był podobny, natomiast średnia to 250 mln zł – i wartość tę bierzemy w nawias. Badanie nie miało cech poprawności statystycznej, a jego wynik można co najwyżej przyjąć jako kolejną, zgrubną informację.
Ważne trendy technologiczne
Rozwój rynku oprogramowania niewątpliwie wiąże się ze zmianami technologicznymi. W tym zakresie niewątpliwie ważnym pojęciem jest Big Data, z którym wiąże się przetwarzanie i analiza ogromnych, różnorodnych zbiorów danych. W przypadku przemysłu pozwala ona analizować procesy, zwiększać ich efektywność i zmniejszać koszty. Czy tak się dzieje? I tak, i nie. "Rosnące zainteresowanie tematyką Przemysłu 4.0 wiąże się z poznawaniem wartości płynącej z Big Data" – zauważa jeden z respondentów. Drugi zaś dodaje: "tematy związane z uczeniem maszynowym i AI cieszą się coraz większym zainteresowaniem np. w predictive maintenance".
Obydwa spostrzeżenia są słuszne, bowiem analiza jest bardzo często tematem integralnym z Przemysłem 4.0, a rozwiązania z tego obszaru są wdrażane w konkretnych, często specjalizowanych obszarach – jak utrzymanie ruchu. I finalnie kwestia opłacalności, racjonalności wdrożeń. "Granice Big Data są na razie na tyle mało sprecyzowane, że trudno o tym mówić klientom – łatwiej przedstawiać konkretne zagadnienia i przykłady rozwiązań, niż reklamować to hasłowo jako Big Data" – to trzecia, również słuszna opinia.
Jak wyglądają statystyki? Zasadniczo niczego nowego z nich się nie dowiadujemy. Głosy dotyczące popularności Big Data rozłożone są nadal w stosunku 50:50, jednocześnie cały czas średnio 4 na 10 osób uznaje, że tymi zagadnieniami interesują się raczej wybrane branże. Również nikt, ani jeden z respondentów, nie podał w wątpliwość sensowności zajmowania się tą tematyką w kontekście przemysłu.
Można sądzić, że dzisiaj – pomimo postępów w metodach analizy danych i rozwoju Przemysłu 4.0, cały czas przetwarzanie i wnioskowanie na podstawie dużych (nie mówiąc o ogromnych) zbiorów danych nie jest powszechne. Do tej tematyki na pewno najbliżej branżom procesowym i dużym firmom, gdzie potencjalne korzyści np. z optymalizacji produkcji i przetwarzania mogą być największe. Jednocześnie w wielu "standardowych" narzędziach pojawiają się funkcje dające coraz lepsze możliwości analizy (choć nie Big Data). Być może, wraz z popularyzacją algorytmów uczenia maszynowego i sztucznej inteligencji, to właśnie one przyniosą kolejne istotne zmiany. Być może również technologie te staną się na tyle popularne i łatwe do wykorzystania, że w kolejnej analizie nie będziemy już śledzili tematyki Big Data, a skupimy się na wnioskowaniu z wykorzystaniem AI. To wysoce prawdopodobne, patrząc na rozwój sztucznej inteligencji w ostatnich latach i miesiącach!
Dostawcy branżowi
Finalnie spójrzmy na rynek dostawców oprogramowania. W tym przypadku mamy do czynienia z relatywnie stałą grupą dobrze rozpoznawalnych firm. W raportach i analizach publikujemy typowo dane około 30 przedsiębiorstw. Obejmuje to większość głównych dostawców branżowych działających w polskim przemyśle.
Zestawione firmy tworzą dwie grupy podmiotów. Jedną są przedstawicielstwa producentów zagranicznych (lub producentów lokalnych) – takich jak m.in.: ABB, ASKOM, Beckhoff Automation, COPA-DATA Polska, Mitsubishi Electric, Phoenix Contact, Rockwell Automation, SEW-EURODRIVE oraz Siemens. Drugą tworzą dystrybutorzy, w przypadku których wymienić można przykładowo firmy: ASTOR, Elmark Automatyka, Multiprojekt Automatyka, RAControls, SABUR, VIX Automation. Część z tych przedsiębiorstw prowadzi również działalność wdrożeniową.
W tym miejscu dodajmy jeszcze jedną statystykę – mianowicie dotyczącą biznesu związanego z oferowaniem oprogramowania. Jej zawartość jest praktycznie identyczna jak w przypadku badania sprzed dwóch lat i można tu wyodrębnić trzy w miarę równorzędne segmenty: związane z oprogramowaniem standardowym, pakietami zaawansowanymi oraz z usługami wdrożeniowymi. Na tych trzech elementach dostawcy zarabiają najczęściej.
Napędy i silniki elektryczne
Sektor produkcji i dystrybucji silników oraz napędów elektrycznych odznacza się wysoką wartością, co wynika z szerokiego zakresu zastosowań technologii napędowych w przemyśle i innych gałęziach gospodarki. Obecnie branże te dynamicznie rozwijają się wraz z polskim rynkiem maszynowym, a kluczowe trendy koncentrują się na poprawie energooszczędności i zwiększaniu funkcjonalności systemów napędowych. Na polskim rynku dostępny jest szeroki wybór nowoczesnych silników, przemienników częstotliwości i akcesoriów, oferowanych zarówno przez zagraniczne firmy, głównie z Europy Zachodniej, jak i cenionych producentów krajowych.
Technologie napędowe odgrywają istotną rolę w wielu sektorach gospodarki, w szczególności w przemyśle. Tak jest od wielu dekad, przy czym w kontekście ostatnich lat omawianemu rynkowi sprzyja ciągły trend zwiększania energooszczędności i wydajności produkcji. Dzieje się tak w szczególności w Europie, która wprowadza kolejne przepisy związane z wymaganą sprawnością silników i napędów.
Odpowiadając na powyższe wymogi, czołowi dostawcy silników i napędów oferują kolejne ich wersje, w szczególności silniki o klasach sprawności IE4 oraz IE5. Według prognoz Interact Analysis do 2027 roku nawet 30% przychodów w regionie EMEA pochodzić będzie ze sprzedaży silników IE4. Jest to sytuacja zgoła inna niż w pozostałych regionach świata. Wprawdzie tam trendy proekologiczne i proefektywnościowe również występują, ale wymogi nie są tak ostro formułowane jak w przypadku Unii Europejskiej.
Aplikacje urządzeń napędowych
Gdzie stosowane są silniki i napędy? Bazując na czterech badaniach rynku opublikowanych w IRA oraz wynikach bieżącego badania, można mówić o relatywnej stałości aplikacji napędowych w kontekście ostatnich kilku lat. Dwie kluczowe grupy aplikacji to: systemy automatyki oraz proste maszyny i urządzenia. Termin "proste" oznacza w tym przypadku m.in. pompy, sprężarki, mieszalniki i inne urządzenia realizujące ruch obrotowy. Z kolei w odniesieniu do systemów automatyki mówimy m.in. o przenośnikach, taśmociągach, podnośnikach i windach, ale też niektórych systemach pozycjonowania, itd.
Trzecia z grup zastosowań związana jest z segmentem HVAC, a więc obejmującym urządzenia i systemy z zakresu grzania, wentylacji oraz klimatyzacji. Wyróżniają się one różnorodnością zastosowań – od budynków, przez infrastrukturę do różnych zastosowań przemysłowych. Finalnie kategoria "maszyny wieloosiowe" to, w odróżnieniu od prostych maszyn, grupa zastosowań, gdzie napędy pracują albo w synchronizacji ze sobą, albo wykonują bardziej złożone ruchy – np. z zachowaniem konkretnej trajektorii czy momentu obrotowego.
W przypadku silników elektrycznych stosowanych w przemyśle dominują tu standardowe maszyny i urządzenia. Kolejne miejsca zajęły ex aequo aplikacje związane z systemami automatyki oraz HVAC, na ostatnim miejscu znalazły się maszyny wieloosiowe. Te ostatnie są dzisiaj przede wszystkim domeną rozwiązań serwonapędowych.
Trendy i innowacje w technologiach napędowych
W poprzednich edycjach badania wskazywaliśmy następujące kluczowe nowości w obszarze napędów elektrycznych:
- Miniaturyzacja przemienników częstotliwości;
- Integracja w napędach dodatkowych podzespołów i modułów rozszerzających ich funkcjonalność;
- Zwiększanie możliwości sterowania (tryby działania, możliwości pracy z różnymi silnikami);
- Rozwój możliwości komunikacji sieciowej;
- Funkcje zintegrowanego bezpieczeństwa w standardzie.
W zakresie silników elektrycznych głównym trendem jest zwiększanie energooszczędności, a także miniaturyzacja, decentralizacja i integracja z falownikami.
Napędy elektryczne – kompendium
Regulacja prędkości obrotowej maszyn i urządzeń możliwa jest na kilka sposobów. Relatywnie najprostszym jest wykorzystanie silnika wielobiegowego, ewentualnie uzupełnienie układu przeniesienia napędu o przekładnię. W przypadku niektórych systemów – np. wentylatorów – stosować można też dławiki. Rozwiązaniem znacznie efektywniejszym energetycznie jest wykorzystanie w systemie napędowym przemienników częstotliwości. Urządzenia te sterują pracą silników poprzez odpowiednie zmiany napięcia i częstotliwości zasilającego je prądu przemiennego. Umożliwia to zmiany prędkości oraz momentu obrotowego, pozwala też na realizację różnorodnych funkcji całego układu. Polecamy znajdujący się w serwisie www.automatykaB2B.pl artykuł "Napędy elektryczne – kompendium", w którym omawiamy powyższe zagadnienia.
Wiele z powyższych wskazań powtórzyło się również w bieżących odpowiedziach udzielonych przez respondentów. W odniesieniu do napędów elektrycznych wymieniali oni m.in. kwestie dotyczące miniaturyzacji i kompaktowości. Napędy stają się coraz mniejsze, ale przy zachowaniu parametrów pracy (w szczególności mocy). Wprowadzanie zintegrowanych napędów oraz falowników do pracy z silnikami z magnesami trwałymi umożliwia osiąganie wyższej sprawności pracy. Łatwość integracji, wsparcie dla różnych typów silników oraz ulepszone możliwości konfiguracji – to kolejne z cech nowoczesnych napędów. Urządzenia te wyposażane są również w coraz bardziej zaawansowanie filtry EMC oraz wbudowane funkcje bezpieczeństwa, aczkolwiek trudno tu mówić o nowościach, a raczej o utrzymaniu dotychczasowych trendów.
Rozwój omawianych urządzeń obejmuje również kwestie komunikacyjne, w tym możliwości konfiguracji i wymiany danych przez sieci wysokiego poziomu – przede wszystkim ethernetowe. Wraz z ich popularyzacją do ważnych zagadnień awansują tematy zapewniania cyberbezpieczeństwa oraz przetwarzania danych. Nowoczesne urządzenia napędowe są w stanie przewidywać problemy i im zapobiegać zanim jeszcze wystąpią, zaś tego typu możliwości predykcji są coraz częściej wykorzystywane przez odbiorców napędów.
Technologie silników rozwijają się równie dynamicznie. Wraz z tym jak rosną oczekiwania w zakresie energooszczędności, tworzone są nowe oraz udoskonalane istniejące konstrukcje tych maszyn. Kluczowa jest wysoka sprawność, co wynika zarówno z rosnących kosztów energii elektrycznej, jak też jest odpowiedzią na globalne wyzwania środowiskowe. Producenci dążą do zwiększania wydajności oraz efektywnego sterowania silnikami, a także możliwości ich stosowania w różnych systemach napędowych. Do tego dochodzi monitoring (np. z wykorzystaniem zewnętrznych czujników drgań) i zdalna diagnostyka, które są ważne dla utrzymania ciągłości pracy oraz minimalizowania przestojów. W odpowiedziach pojawił się też cyfrowy bliźniak – technologia umożliwiająca symulację pracy silnika w środowisku wirtualnym.
Sytuacja na rynkach
Regularnie publikowane w APA i IRA analizy branż napędów i silników elektrycznych pozwalają na śledzenie zmian sytuacji na tych rynkach oraz porównywanie ich dynamiki rozwojowej. Jednym z obszarów zainteresowania są tu oceny koniunktury. W ich przypadku, po bardzo dobrych wynikach na początku 2022 roku – być może odzwierciedlających odreagowanie po pandemii, obecnie mamy do czynienia z ocenami gorszymi. Wprawdzie nadal blisko 80% respondentów uznawało, że sytuacja na rynku jest dobra, ale też 23% w przypadku napędów i 21% w przypadku silników sklasyfikowało ją jako słabą. W obydwu kategoriach również zmniejszył się dwukrotnie odsetek osób uznających, że koniunktura jest bardzo dobra. Wyniki badania na temat trendów w branży wskazują, że można liczyć na pozytywne zmiany lub utrzymanie się tej sytuacji. Mniej optymistyczni są przy tym dostawcy silników elektrycznych.
Jak wygląda sytuacja w kontekście oszacowań kwotowych? W 2020 roku oceny wartości rynku przemienników częstotliwości wahały się od kilkunastu milionów do miliarda złotych ze średnią w okolicach 300‒360 mln zł rocznie. W przypadku silników elektrycznych odpowiedzi były bardziej zróżnicowane, z średnią oscylującą w zakresie 350‒440 mln zł. Wartości te były większe w porównaniu z danymi z 2018 roku. W badaniu z 2022 roku respondenci oszacowali wartość rynku napędów średnio na 330 do 400 mln zł, podczas gdy silników – od 350 do 420 mln zł.
W bieżącym badaniu z drugiej połowy 2023 roku otrzymaliśmy niższe oszacowania. W przypadku napędów wskazania różniły się pomiędzy sobą znacząco i wynosiły od kilkudziesięciu do ponad 500 mln zł, zaś dla silników – podobnie, przy czym z górną granicą ponad miliarda złotych. Uśrednienia przynoszą tu odpowiednio wyniki po 300 i 320 mln złotych. Jest to nieco mniej niż w latach poprzednich, ale też próba badawcza była mniejsza, podobnie jak liczba udzielonych odpowiedzi. Stąd też przedstawiane liczby należy traktować jako wartości orientacyjne, a nie statystycznie wiarygodne.
Roboty przemysłowe
Rynek robotów przemysłowych rozwija się dynamicznie, napędzany rosnącą potrzebą automatyzacji w różnych sektorach gospodarki. Przemysł, szczególnie motoryzacyjny i spożywczy, widzi w robotyzacji sposób na zwiększanie efektywności i redukowanie kosztów pracy w obliczu niskiego bezrobocia oraz niedoborów kadrowych. Wzrost zapotrzebowania na zaawansowane technologie, takie jak roboty współpracujące (coboty) oraz autonomiczne roboty mobilne (AMR), świadczy o rosnącym znaczeniu elastycznych i inteligentnych rozwiązań w produkcji. Innowacje, takie jak systemy wizyjne i sztuczna inteligencja, a także rozwój sieci 5G, będą kluczowymi czynnikami wspierającymi dalszy rozwój robotyzacji.
Rynek robotyki w Polsce
Na temat branży robotyki przemysłowej w Polsce pisaliśmy już w poprzednich analizach w IRA oraz w licznych raportach w APA, w związku z czym poniżej sygnalizujemy najważniejsze dane z ostatniego badania redakcyjnego. Należy przy tym zaznaczyć, że miało ono miejsce w 2022 roku i dzisiejsza sytuacja na rynku może być inna.
Bazując na informacjach przekazanych przez dostawców w ostatniej dekadzie obserwujemy nieznaczny spadek udziału sprzedaży robotów klasyfikowanych jako średnie pod względem udźwigu. Procent maszyn średnich obniżył się z 45 w 2012 roku do 36 obecnie. Wzrasta za to odsetek dużych robotów w sprzedaży. Przez 10 lat zmienił się on o 11 punktów procentowych, wzrastając z 15% w 2012 do 26%. Roboty małe, których udział procentowy zwiększał się w latach 2012‒2018 z 40% do 47%, zaczął w ostatnim czasie spadać i obecnie wynosi 38%.
Wśród robotów wykorzystywanych w przemyśle do najpopularniejszych w Polsce marek należą FANUC, KUKA i ABB, jednak należy zastrzec, że wysoka rozpoznawalność tych marek wśród dostawców nie musi automatycznie odzwierciedlać udziałów w rynku i wartości sprzedaży. Do najpopularniejszych marek wśród producentów manipulatorów należą KUKA, FANUC oraz Schunk.
Dla polskich odbiorców urządzeń najważniejszymi cechami są cena (88%), parametry techniczne (87%) oraz zapewnienie przez dostawcę doradztwa i usług (79%). O wyborze w mniejszym stopniu decydują: możliwość łatwej konfiguracji (62%), długość gwarancji (46%), marka sprzętu (59%) oraz stopień ochrony (30%). Dodatkowo ankietowani postrzegają obecną konkurencję na rynku jako normalną (standardową) – 65% badanych lub silniejszą niż zwykle – 35% respondentów.
Zdaniem ankietowanych zdecydowanie najwięcej zarabiają oni na kompletnych aplikacjach z zastosowaniem robotów (36%). Kolejne pozycje w rankingu zyskowności dostarczanych produktów i usług nie różnią się między sobą procentowo w znaczący sposób. 23% respondentów twierdzi, że zarabia głównie na usługach, 21% – na samych robotach, natomiast 20% na osprzęcie do nich.
Co wpływa na rynek robotyki? Jakie są trendy?
Wśród najistotniejszych technologii mających wpływ na rynek obecnie oraz w niedalekiej przyszłości ankietowani wymienili najczęściej: roboty współpracujące wraz z aplikacjami współpracującymi, roboty mobilne, inteligentne systemy wizyjne, technologię 5G oraz zastosowania sztucznej inteligencji w robotyce. Tematy te omawiamy poniżej.
Roboty współpracujące
Według niedawnego raportu IFR liczba robotów współpracujących rosła zdecydowanie szybciej niż robotów tradycyjnych. Wedle danych za 2021 rok wzrost ten wyniósł aż 50%, jednak w całej liczbie nowych robotów (517 tys. jednostek) coboty stanowią wciąż jeszcze zaledwie 7,5%. W porównaniu do roku 2017, kiedy ich liczba zamykała się w 3,6%, można jednak zauważyć znaczący, ponaddwukrotny wzrost odsetka sprzedanych maszyn.
Siłą robotów współpracujących jest ich uniwersalność i elastyczność. Można je relatywnie łatwo dostosować do nowych zadań, zmieniając ich program, co stanowi ważną zaletę w obecnych czasach, wymagających od wytwórców szybkiej adaptacji do aktualnych potrzeb zakładu, nadążającego za trendami rynkowymi. Coboty są jednocześnie relatywnie lekkie w porównaniu do tradycyjnych maszyn i łatwiej jest je przenieść fizycznie w nowe miejsce. Urządzenia te wyróżnia kompaktowa budowa, funkcjonalność, bezpieczeństwo użytkowania i łatwość eksploatacji. Robot współpracujący może zostać w prosty sposób przeniesiony i za pomocą dodatkowych akcesoriów dostosowany do tych obszarów produkcji, w których w danym momencie jest potrzebny. Jest także w stanie pracować w procesach uciążliwych dla ludzi. Jego konstrukcja i wyposażenie w systemy bezpieczeństwa pozwalają na pracę ramię w ramię z człowiekiem. Coboty nadają się do automatyzacji nie tylko w dużych, ale także w małych i średnich przedsiębiorstwach, gdzie instalacja tradycyjnych robotów do produkcji krótkich serii byłaby zbyt kosztowna. Zakres wykorzystania tych maszyn jest imponujący. Sprawdzają się one w zastosowaniach typu pick & place (podnieś i upuść), przy pakowaniu i paletyzacji, spawaniu, skręcaniu i klejeniu i w wielu innych rozwiązaniach.
Chińska analityczka z Interact Analysis przewiduje, że do 2025 r. roboty współpracujące stanowić będą około 10% całkowitej sprzedaży robotów przemysłowych. Należy jednak pamiętać, że pewne sektory rynku pozostaną zamknięte dla cobotów. Obejmują one m.in. obszary, gdzie obowiązują wyższe wymagania dotyczące szybkości i dokładności oraz zadania, w których interakcja maszyny z człowiekiem i bliska obecność ludzi nie jest potrzebna. Typowym przykładem może być motoryzacja. W tej branży istnieje już bardzo wysoki poziom dojrzałych rozwiązań automatyzacji produkcji, na przykład w obrębie warsztatów blacharsko-lakierniczych, w których tradycyjne roboty wykorzystywane są do zadań spawalniczych i końcowego lakierowania. Zdaniem chińskiej analityków w tych scenariuszach zastosowań klasyczne roboty przemysłowe utrzymają swoją obecną pozycję. Niemniej jednak nawet w takiej branży jak automotive, zastosowanie robotów współpracujących, w niektórych aplikacjach, jest możliwe.
Aplikacje współpracujące
Wraz z robotami współpracującymi rozwija się także koncepcja aplikacji współpracujących. U źródeł tej idei leży dążenie do stworzenie elastycznego miejsca pracy, które umożliwiałoby nadążanie za aktualnym zapotrzebowaniem na rynku i wymaganiami klientów dotyczącymi bardziej spersonalizowanych produktów, wytwarzanych w mniejszych partiach.
Rozwiązania bazujące na współpracy człowieka i robota na tym samym stanowisku pracy muszą uwzględniać bliską obecność ludzi w sąsiedztwie maszyny. Rodzi to jednak wiele komplikacji. W tradycyjnym podejściu zakłada się, że człowiek nie powinien przekraczać linii wydzielającej obszar pracy robota. W koncepcji aplikacji współpracujących nie da się spełnić tego warunku, jednak zapewnienie bezpieczeństwa jest możliwe, ponieważ działające obok ludzi maszyny pracują z mniejszą prędkością, ich działanie jest bardziej przewidywalne i potencjalnie mniej narażające ludzi na zagrożenia. Coboty są również zaprojektowane w taki sposób, aby natychmiast zatrzymywały się, gdy zetkną się z jakimkolwiek obiektem. Umożliwia to ludziom i robotom wspólną pracę obok siebie, zgodnie z regulacjami prawnymi wyznaczanymi m.in. przez dyrektywę maszynową oraz normę ISO 10218-2.
W obszarze robotów współpracujących oraz aplikacji współpracujących dostępne są już rozwiązania szyte na miarę, przeznaczone do konkretnej branży i specyficznych, ale dość częstych zastosowań w formie Robotics-as-a-Service (RaaS). Roboty w ramach tej usługi są wstępnie wyposażone w oprogramowanie przeznaczone do określonych przypadków użycia, co sprawa, że integracja tych systemów jest dużo prostsza i nie wymaga posiadania w zakładzie pracowników z kompetencjami programistów oraz dodatkowego sprzętu potrzebnego do wdrożenia.
Inteligentne systemy wizyjne
Czynności robotów związane z podnoszeniem i umieszczaniem różnych obiektów oraz obsługa przez nie przedmiotów w poszczególnych orientacjach wymaga zastosowania systemu wizyjnego robota. Do realizacji tego zadania wykorzystywane są różne rodzaje kamer: 2D, 3D lub tzw. 2,5D. Jeszcze nie tak dawno systemy wizyjne były często postrzegane jako złożone, drogie i trudne w integracji. Jednak w ciągu ostatnich kilku lat pojawiły się nowe technologie wizyjne, wyróżniające się obniżonymi kosztami oraz łatwością integracji i użytkowania, zwłaszcza w zastosowaniach z robotami współpracującymi. Najtańsze z obecnie dostępnych systemów wizyjnych są rozwiązania 2D, jednak ich zastosowanie wiąże się z dużymi ograniczeniami. Zazwyczaj kamery 2D pozwalają określić długość i szerokość (uwzględniając osie X i Y), ale nie są w stanie określić wysokości (oś Z), co ogranicza liczbę obsługiwanych przez nie aplikacji. Z kolei kamery 3D dostarczają wszystkich informacji wizualnych, jakich może potrzebować robot, obejmując wszystkie trzy osie. Pozwalają także na identyfikację ruchu obiektów obracających się. Ich wadą jest jednak wyraźnie wyższa cena. Ponadto systemy 3D mogą być również trudniejsze do zintegrowania i obsługi niż kamery 2D lub 2,5D. Kamery 2,5D to technologia wypełniająca lukę pomiędzy rozwiązaniami 2D i 3D, zarówno pod względem kosztów, jak i możliwości. Urządzenia te są w stanie określić wysokość obiektów, co może być przydatne np. w zastosowaniach, w których przedmioty muszą być układane w stosy. Są również tańsze niż kamery 3D.
Technologia 5G w robotyce
Wchodząca do użytku na świecie sieć telekomunikacyjna piątej generacji zapewnia niezawodną i szybką komunikację o wysokiej przepustowości i mniejszych opóźnieniach między wysłaniem a odbiorem sygnału. Pozwala to algorytmom działającym na dużym obszarze, efektywniej realizować zadania, co ma szczególne znaczenie dla robotów mobilnych (AGV/AMR). Wraz z ostatecznym przejściem przedsiębiorstw na sieć 5G wydajność robotów znacząco wzrośnie. Najważniejszą korzyścią w tych zastosowaniach będzie możliwość przetwarzania brzegowego (edge computing), czyli przeniesienia części obliczeniowej z robotów do centralnych serwerów, co nieco odchudzi roboty mobilne z niezbędnych dotychczas komponentów obliczeniowych i spowodowuje, że mniejsza masa wpłynie pozytywnie na energooszczędność i czas działania urządzenia z zasilaniem akumulatorowym. Możliwe będzie także wykonywanie złożonych algorytmów równocześnie dla całej floty robotów mobilnych.
Zastosowanie technologii 5G przełoży się nie tylko na rozwój robotyki, ale także innych aspektów cyfryzacji produkcji, w tym m.in. przemysłowego IoT. Zdaniem firmy analitycznej Precedence Research światowy rynek 5G IoT do 2030 r. osiągnie wartość 297,1 mld USD przy średnim rocznym wzroście (CAGR) aż o 70%.
Roboty mobilne
Według raportu Grand View Research globalny rynek autonomicznych robotów mobilnych osiągnie do 2030 roku wartość 10,6 mld USD, odnotowując w latach 2022‒2030 średni roczny wzrost (CAGR) na poziomie 16,8%. Roboty mobilne typu AMR (Autonomous Mobile Robots) usprawniają logistykę wewnętrzną zakładów i zapewniają lepsze środowisko pracy dzięki uwolnieniu pracowników od zadań związanych z transportem. AMR wyposażone są w systemy zabezpieczeń, które pozwalają uniknąć kolizji z poruszającymi się pieszo pracownikami oraz innymi maszynami. Do celów ochrony przed kolizjami służą m.in. skanery laserowe oraz systemy wizyjne ułatwiające wykrywanie obiektów w obszarze pracy urządzenia. Dzięki tym cechom AMR stają się bezpieczniejsze od wózków widłowych, których przemieszczanie jest mniej przewidywalne i w znacznym stopniu zależy od bieżących decyzji operatora. Branże, w których wykorzystywane są roboty AMR, to m.in. automotive, FMCG, elektronika, branża maszynowa, logistyczna czy produkcja mebli.
Zastosowania sztucznej inteligencji
W wielu obszarach nie oczekuje się obecnie od robotów działania inteligentnego, ale raczej precyzyjnego i w pełni powtarzalnego. Do wyjątków niewątpliwie należą omówione wcześniej AMR, które muszą m.in. przewidywać możliwe kolizje i dobierać trasę przejazdu w sposób optymalny. Ponadto do zastosowań AI w robotyce należy także rozpoznawanie obrazu wykorzystywane w takich aplikacjach jak pick & place (podnieś i upuść), podczas chwytania oraz manipulacji przedmiotami. Według analiz Verified Market Research światowy rynek robotów wyposażonych w sztuczną inteligencję (AI) osiągnie do 2028 r. wartość 28,5 mld USD przy średnim rocznym wzroście (CAGR) 27,2%.
Coboty, AGV/AMR i nowoczesna intralogistyka
Krajowy rynek robotów mobilnych i współpracujących jest coraz bardziej dojrzały. Dynamika wzrostu sprzedaży spowolniła w porównaniu do lat ubiegłych, a konkurencja znacznie nasiliła się z uwagi na pojawianie się nowych dostawców. Firmy te albo konsekwentnie dążą do zdetronizowania dotychczasowych liderów, albo skutecznie odnajdują swoje miejsce w specjalistycznych niszach. Zmienia się również podejście klientów, którzy zdobyli większe doświadczenie w korzystaniu i wdrażaniu cobotów oraz AGV, co ułatwia im realną ocenę ich możliwości. Nieustające pozostają jednak obawy dotyczące bezpieczeństwa w pracy z robotami oraz lęk przed tym, że coraz doskonalsze i inteligentniejsze maszyny mogą zastąpić ludzi w pracy.
Rynek robotów współpracujących
Zacznijmy od kompleksowego przeglądu branży cobotów na bazie informacji branżowych i redakcyjnego badania rynku. Jego respondenci szacują krajowy rynek cobotów na 150‒600 sztuk rocznie, a tempo jego wzrostu – od 5% do 60%. Trzy lata temu wartość rynku oceniana była na 100‒500 sztuk rocznie, natomiast przyrosty – od 3% do 150%. Wyraźna tendencja wzrostowa raportowana przez naszych ankietowanych znajduje także potwierdzenie w trendach światowych. Według raportu "Collaborative Robot Market" wykonanego przez Markets and Markets globalny rynek robotów współpracujących wzrośnie z 1,1 mld dol. w 2022 do 9,2 mld dol. w 2028 roku, przy średnim wzroście rocznym (CAGR) na poziomie 41,5%.
Najczęstsze zastosowania robotów współpracujących na rynku polskim to: pick & place (wskazane przez 90% ankietowanych), pakowanie (84%) oraz paletyzacja (83%). Do nieco mniej popularnych aplikacji należą montaż (71% wskazań), machine tending i obsługa gniazd (68%) oraz montaż elektroniki (63%).
Porównując obecną popularność poszczególnych aplikacji ze wskazanymi przez naszych respondentów w poprzednich badaniach, nie dostrzeżemy zbyt dużych różnic. Dwa lata temu, podobnie jak obecnie, na pierwszym miejscu znajdowało się pick & place. Nieznacznie mniej popularnym zastosowaniem, w porównaniu do obecnych odczytów, był montaż oraz machine tending i obsługa gniazd. Jednak zarówno w dawnym badaniu, jak też obecnie, pierwsza piątka najpopularniejszych aplikacji zawiera te same pozycje.
Artur Wojewoda
Yaskawa Polska
Czy coboty to dodatek do ofert dostawców robotów, czy naturalny kierunek rozwoju całej branży?
Początkowo w coboty generalnie nie wierzono, wieszczono wręcz rychły upadek koncepcji. Bo przecież roboty muszą być zamknięte w klatce, żeby mogły działać szybko i wydajnie, a pomysł, aby uczynić je towarzyszami człowieka, stanowił zaprzeczenie wszystkich obowiązujących zasad!
To jednak diametralnie się zmieniło. Dzisiaj coboty są coraz powszechniejsze, mogą one montować, obsługiwać maszyny, pakować i paletyzować, a nawet spawać. My również oferujemy tego typu roboty współpracujące – tą to maszyny łatwe do zaprogramowania i niezawodne. Do tego wyposażone są w solidnie wykonany programator. Ma on formę nowoczesnego tabletu z przyciskami i wyposażony jest w czujnik położenia, co znacząco ułatwia interakcje z maszyną.
Dziś już właściwie wszyscy uwierzyli w coboty i duża część naszego firmowego planu rozwoju jest z nimi związana. W 2022 roku na świecie sprzedało się ponad 500 tys. robotów wszystkich typów, z czego ponad 50 tys. było wersjami współpracującymi. To dużo. Przecież jeszcze np. pięć lat temu na wykresach sprzedażowych słupek dotyczący modeli współpracujących był w stosunku do reszty praktycznie niezauważalny! Marketing w stylu "kup robota, zaprogramujesz go w 10 minut i już będzie dla Ciebie produkował" zadziałał!
A co z bezpieczeństwem cobotów?
Jest ono kluczowe i świadomość odbiorców w tym zakresie stale rośnie. Aczkolwiek, powiedzmy szczerze, jeżeli chodzi o roboty współpracujące, to z bezpieczeństwem było różnie. Wprawdzie producenci od początku powtarzali, niczym mantrę, jak łatwy do zaprogramowania i bezpieczny jest cobot, ale jednocześnie wiele tych maszyn instalowanych było w klatkach!
Dzisiaj zauważam, że do tematu bezpieczeństwa podchodzi się z pewną ostrożnością. Odbiorcy edukują się, nabierają świadomości, że stanowisko może jednak być niebezpieczne i zadają pytania, co trzeba zrobić, aby to zmienić. Owszem, pojęcia takie jak "triada bezpieczeństwa" jeszcze nie wszędzie są znane, ale coraz więcej osób ma już tę podstawową świadomość, że wprawdzie robot współpracujący jest konstrukcją wewnętrznie bezpieczną, ale tak jak każdy system ma jakiś swój pierwotny poziom ryzyka. Gdy dołożymy do robota chwytak, np. uchwyt spawalniczy, musimy dokonać analizy ryzyka stanowiska całego urządzenia, bo ono zawsze jakieś jest. I dopiero wtedy należy je minimalizować.
Czasami trzeba w pewnych obszarach tempo pracy robota zwolnić, a czasem przeciwnie – może w naszej aplikacji okaże się, że robot musi działać szybciej, więc aby był bezpieczny, trzeba dodać np. skaner. Nawet wtedy jednak zawsze zostaje jakieś ryzyko resztkowe, o którym musimy poinformować użytkownika, czyli stworzyć dobrą instrukcję obsługi jego stanowiska. Wszystko to dzieje się z pożytkiem dla branży, bo trend dotyczący łatwej robotyzacji za pomocą cobotów jest silny.
Do najbardziej znanych marek cobotów w kraju należą: Universal Robots, FANUC i KUKA. Do tego grona aspirują nieco mniej rozpoznawalne w tym segmencie rynku: Omron, ABB i Yaskawa. W porównaniu do odczytu z 2021 roku (poprzednie badanie branży) czołówka w tej grupie pozostaje bez zmian. Można jednak zauważyć poprawę popularności marki KUKA, w każdym razie jeżeli chodzi o wskazania respondentów.
Najważniejsze powody, dla których zdaniem respondentów klienci decydują się na stosowanie robotów współpracujących, to: bezpieczeństwo, brak konieczności odgradzania cobotów, elastyczność aplikacyjna i łatwość programowania. Wszystkie wymienione cechy odróżniają je od tradycyjnych robotów, które w mniejszym stopniu spełniają te oczekiwania. Porównując przekazywane przez naszych respondentów argumenty przemawiające za cobotami obecnie do tych z poprzedniego badania, należy ocenić, iż nie zmieniły się one istotnie i bezpieczeństwo odgrywa wśród nich rolę najważniejszą.
Do branż, które w największym stopniu wykorzystywać będą możliwości robotów współpracujących, należą zdaniem naszych respondentów: motoryzacja, sektor spożywczy i elektroniczny. W nieco mniejszym stopniu coboty popularne są w branżach: FMCG, tworzyw sztucznych oraz w logistyce. Pod tym względem postrzeganie poszczególnych sektorów przez respondentów praktycznie niczym się nie różni w porównaniu do wyników sprzed dwóch lat.
Z kolei na pytanie "w jakich aplikacjach najefektywniejsza i najczęstsza jest współpraca z ludźmi lub zamiast ludzi?" respondenci zwykle udzielali odpowiedzi: przy paletyzacji, montażu, spawaniu, pakowaniu oraz pick & place. W porównaniu do 2021 roku widzimy po raz pierwszy pojawienie się w tym zestawieniu aplikacji związanej ze spawaniem, której jeszcze dwa lata temu nie wymieniono.
Zastosowania cobotów oraz kwestie wdrożeniowe
Nośność typowych cobotów zaczyna się już od 0,5 kg, a kończy na wartości 40 kg. Maksymalny typowy zasięg wynosi od około 600 mm do około 2000 mm. Poza nielicznymi wyjątkami maszyn specjalizowanych, większość dostawców cobotów oferuje rozwiązania nadające się do wszelkiego rodzaju prac, takich jak spawanie i zgrzewanie, malowanie, montaż, pakowanie, paletyzacja, przenoszenie, uszczelnianie oraz mycie i czyszczenie. Większość robotów dostosowana jest także do manipulowania towarami delikatnymi – występującymi m.in. w przemyśle spożywczym.
Roboty i coboty – od aplikacji standardowych do nietypowych
Starzenie się społeczeństw i braki pracowników, których można oddelegować do zadań powtarzalnych i obciążających fizycznie, takich jak montaż czy pakowanie, to dzisiaj częste problemy w przemyśle oraz logistyce magazynowej. Odpowiedzią jest automatyzacja oraz robotyzacja, w przypadku których ma miejsce szybki postęp technologiczny. Dzięki niemu, poza tradycyjnymi robotami przemysłowymi, odgrodzonymi i zaprogramowanymi do wykonywania konkretnego zadania, przybywa tych pracujących z ludźmi ramię w ramię oraz takich, które podejmują decyzje autonomicznie. Roboty popularyzują się również poza fabrykami i magazynami – przykładowo w medycynie. Polecamy znajdujący się w serwisie www.automatykaB2B.pl artykuł o tytule jak powyżej, w którym omawiamy powyższe zagadnienia.
Oferowane urządzenia nadają się także bardzo często do obróbki mechanicznej i polerowania oraz montażu elektroniki i naturalnie obsługi gniazd produkcyjnych. Dostawcy dostarczają bogate wyposażenie dla swoich modeli, m.in. chwytaki, czujniki, osłony i elementy wizyjne.
Naszych respondentów zapytaliśmy o to, jakie obawy żywią pracownicy zakładów, w których wdrażane są roboty współpracujące. Jak można było się spodziewać – najczęściej wymieniana była niepewność własnego zatrudnienia. Tego rodzaju niepokój wśród pracowników potwierdza blisko połowa zapytanych przez nas respondentów.
Marcin Śleziak
TFM Robotics
Jakie są najczęstsze zastosowania robotów współpracujących na naszym rynku i w jakich aplikacjach zastępują one standardowe maszyny? Jaka jest motywacja do ich wykorzystywania?
Polska jest jednym z tych krajów Europy, który doświadcza znaczącego wzrostu wskaźnika robotyzacji. Powodem tego jest nie tylko wzrost świadomości u osób odpowiedzialnych za planowanie rozwoju i optymalizację kosztów produkcji w firmach, lecz także ciągle postępujący wzrost płacy minimalnej. Zainteresowanie robotyzacją jest ogromne i będzie w dalszym ciągu wzrastać.
Niestety podmioty z sektora MŚP nie zawsze mają w swoich szeregach odpowiednio wykwalifikowanych pracowników. Mowa tutaj o obsłudze stanowisk zrobotyzowanych pod kątem utrzymania ciągłości ich pracy czy też samego przezbrojenia w razie wystąpienia takiej potrzeby. W takim przypadku idealnym wyborem do rozpoczęcia przygody z robotyzacją jest cobot. Poza możliwością bezpiecznej pracy w bliskim kontakcie z operatorem, roboty współpracujące odznaczają się także prostotą w zakresie ich programowania. Osoba wstępnie przeszkolona po kilku dniach obcowania z nim czuje się już na tyle pewnie, że jest w stanie tworzyć podstawowe aplikacje i realizować założenia procesowe.
Zaprogramowanie odbioru elementu i przeniesienia go w inne miejsce, przejazd po określonej trajektorii z wykonaniem zamierzonych czynności czy też zdefiniowanie prostego procesu z wykorzystaniem systemu kamery 2D do celów detekcji lub kontroli jakości to zakres, którego przyswojenie zajmuje stosunkowo niewiele czasu. W efekcie zastosowania takie jak: załadunek i rozładunek maszyn CNC, montaż, spawanie, paletyzacja czy kontrola jakości produktów, stają się najbardziej popularnymi aplikacjami robotów współpracujących.
Co zmieniły roboty współpracujące, szczególnie w kontekście robotyzacji w niewielkich przedsiębiorstwach oraz firmach, które dotychczas nie stosowały robotów w ogóle?
Roboty współpracujące stanowią obecnie idealną alternatywę dla tradycyjnych robotów przemysłowych, szczególnie w małych i średniej wielkości firmach, które swoją przygodę z robotyzacją dopiero rozpoczynają. Oczywiście ich zastosowanie nie zawsze jest możliwe. Podstawowym uwarunkowaniem jest głównie udźwig ich ramienia, który w porównaniu do robotów przemysłowych jest typowo mniejszy. Niemniej jednak roboty współpracujące cieszą się ostatnio w Polsce coraz większą popularnością, głównie za sprawą wspomnianej łatwości programowania. Prosty i czytelny interfejs graficzny daje każdemu możliwość zaprogramowania mniej lub bardziej skomplikowanej aplikacji w stosunkowo krótkim czasie.
Oczywiście o wiele prościej jest do tematu obsługi systemu cobota podejść osobie technicznej o odpowiednich kwalifikacjach – czuje się ona pewniej i odważniej podchodzi do powierzonych jej zadań. Operator, który z ramieniem robota "podaje sobie rękę" po raz pierwszy, będzie potrzebował dłuższego okresu adaptacji lub alternatywnie dodatkowego szkolenia w zakresie obsługi, które pomoże mu zrozumieć podstawy oraz przyswoić pomocne nawyki.
Chociaż roboty współpracujące słusznie mają opinię maszyn względnie bezpiecznych dla człowieka – nie tylko ze względu na liczne stosowane zabezpieczenia, ale także mniejszą masę i rozmiary w porównaniu do tradycyjnych robotów, nie wszyscy pracownicy czują się w ich pobliżu rzeczywiście bezpiecznie. Inne wątpliwości wyrażone przez naszych respondentów w imieniu pracowników zakładów produkcyjnych to: możliwa awaryjność tych maszyn, trudne serwisowanie i konfiguracja oraz obawy o posiadane przez serwis zakładowy kompetencje w zakresie ich programowania i konfiguracji.
Branża robotów mobilnych
Drugi z obszarów rynku omawianych w bieżącej analizie związany jest z maszynami AGV i AMR. Szacunki ankietowanych dotyczące rynku robotów mobilnych znacząco się różnią między sobą. Oceny liczby dostarczanych maszyn wahają się od 80 do aż 1000 sztuk rocznie, a tempo wzrostu rynku krajowego – od 5% do 80%. W 2021 roku wartość rynku szacowana była przez naszych ankietowanych na 30‒500 sztuk rocznie, natomiast szacunki rocznego wzrostu podawane były w granicach od 10% do 250%. Jednak wyrażane przez pewną część naszych ankietowanych bardzo optymistyczne prognozy przyspieszenia sprzedaży wpisują się w światowe trendy na rynku robotów mobilnych. Z kolei według raportu badawczego wykonanego w 2022 roku przez Market Research Future (MRFR) "Mobile Robotics Market Research Report" do 2030 roku należy spodziewać się wartości rynku AGV wynoszącej 25,3 mld USD przy średnim rocznym tempie wzrostu (CAGR) na poziomie 21,4%. Z kolei według Interact Analysis globalny rynek robotów mobilnych odnotował w 2022 roku aż 53-procentowy wzrost dostaw. Analitycy tej firmy badawczej spodziewają się, że w najbliższych latach przychody na światowym rynku będą rosły średnio o 30‒40% rocznie.
Zdaniem respondentów ankiety do najczęstszych zastosowań AGV należą dwie aplikacje wyróżniające się w sposób szczególny. Pierwsza to produkcja i intralogistyka (91% wskazań respondentów), natomiast drugą jest logistyka magazynowa (85%). Roboty mobilne występują także, choć są już mniej popularne, w takich zastosowaniach jak laboratoria i R&D oraz inne aplikacje komercyjne oraz te poza przemysłem. Porównując sytuację z 2021 rokiem, nie widać znaczących różnic. Wyjątkiem jest pojawienie się w tegorocznym zestawieniu po raz pierwszy pozycji "Laboratoria, R&D, itp.".
Wybierając AGV, klienci zwykle kupują je pojedynczo, aby sprawdzić możliwości tych maszyn, a następnie rozbudowują swoją flotę o nowe jednostki. Taki model inwestycyjny wskazało 75% respondentów, natomiast 19% ankietowanych skłania się ku opcji, w której klienci planują od razu złożony system składający się z wielu AGV pracujących wspólnie. Według 6% ankietowanych klienci kupują te roboty pojedynczo, na sztuki. W porównaniu do 2021 roku widać znaczącą zmianę w zachowaniach odbiorców. Dwa lata temu klienci częściej (45%) planowali od razu zakup całego systemu AVG złożonego z wielu jednostek pracujących wspólnie. Różnicę tę można traktować jako anomalię, wynik zbyt małej próbki danych lub interpretować w ten sposób, że obecnie więcej przedsiębiorstw wprowadza eksperymentalnie AGV do swoich zakładów, tak by sprawdzić ich użyteczność.
Zdaniem naszych respondentów do najbardziej popularnych producentów AGV oferowanych w Polsce należą marki: MiR, Omron, KUKA, Agilox i WObit. W porównaniu z poprzednim badaniem nie widać żadnej różnicy w czołówce zestawienia.
Według krajowych dostawców cechą, która w pierwszej kolejności przekonuje klientów do korzystania z AGV, jest bezpieczeństwo. Wśród innych ważnych własności robotów mobilnych wymieniane są także: szybki zwrot z inwestycji i poprawa wydajności produkcji. Porównując te wskazania z poprzednim badaniem, nie widać istotnej różnicy. Także dwa lata temu na pierwszym miejscu znajdowało się bezpieczeństwo, natomiast pozostałe cechy plasujące się dość wysoko to: obniżenie kosztów, zwiększenie wydajności i optymalizacja procesów, które można traktować jako synonimy cech wskazanych w bieżących badaniu.
Kamil Niemyjski
igus
Gdzie stosowane są coboty? Co decyduje o wyborze konkretnego rozwiązania przez użytkownika?
Najczęstsze zastosowania to aplikacje typu pick & place, pakowanie i malowanie/lakierowanie. W połączeniu z odpowiednim chwytakiem takie roboty mogą przenosić delikatne elementy, co jest szczególnie istotne w branży spożywczej. Wypierają standardowe roboty przemysłowe w miejscach, gdzie niezbędna jest praca w interakcji z człowiekiem, co ma znaczenie w aplikacjach trudnych do pełnej automatyzacji.
Coraz więcej klientów decyduje się na samodzielne programowanie robotów i samodzielną integrację z maszyną, więc istotne jest zapewnienie odpowiedniego szkolenia. O wyborze konkretnego rozwiązania decyduje w dużej mierze znajomość marki i dostępność rozwiązania na naszym rynku. W dalszej kolejności istotna jest cena i łatwość programowania/integracji oraz zapewnione wsparcie techniczne.
Co zmieniły roboty współpracujące, szczególnie w kontekście robotyzacji niewielkich przedsiębiorstw? Jakie są perspektywy z nimi związane dla ich dostawców i integratorów?
Użytkownicy postrzegają coboty jako rozwiązania stosunkowo proste do wdrożenia i niedrogie – szczególnie jeśli weźmiemy pod uwagę czas zwrotu z inwestycji. W związku z tym firmy, które dotychczas nie stosowały w ogóle robotów, teraz decydują się automatyzować z ich pomocą pierwsze procesy w swoich fabrykach. Rynek automatyzacji stale się rozwija, problem z pozyskaniem pracowników nadal jest aktualny, a jednocześnie próg wejścia w inwestycję nie podnosi się, a nawet obniża. W efekcie widać coraz więcej szans na rozwój branży robotów współpracujących w Polsce.
Parametry AGV i przyszłość branży
Jednym z najważniejszych parametrów AGV jest ich udźwig. Naszych respondentów zapytaliśmy o to, jakie rodzaje robotów są najpopularniejsze. Okazuje się, że większość klientów zainteresowana jest udźwigiem do 1 tony, ale część dostawców otrzymuje także zapytania o rozwiązania z udźwigiem powyżej tej wartości – nawet o maszyny pracujące z masami około 10 ton.
Obecnie wszyscy dostawcy oferują możliwość pracy w systemie wielu wózków jednocześnie w liczbie powyżej 100 maszyn. Zrobotyzowane wózki prawie wszystkich prezentowanych w naszym zestawieniu dostawców mają także dostępną funkcję dowolnego ruchu kół (koła omnikierunkowe). Większość oferuje też dodatkowe wózki transportowe do palet, wózki z podajnikami rolkowymi lub z regałami oraz adaptery do montażu robotów na AGV / inne adaptery.
Naszych respondentów zapytaliśmy w dalszej części badania o to, czy AGV zastępują ich zdaniem przenośniki. Zadaliśmy także pytanie o to, co zapewnia przewagę robotom mobilnym nad tradycyjnymi sposobami transportu wewnątrzzakładowego. Odpowiadając, respondenci zwrócili uwagę na fakt, iż AGV są bardziej elastyczne aplikacyjnie i pozwalają obniżyć koszty. Do istotnych zalet AGV należy także zdolność do łączenia gniazd produkcyjnych w ciągach komunikacyjnych bez kosztownych wind, dzięki czemu można łatwo dopasować je do procesu produkcyjnego.
Sławomir Kowalski
Bosch Rexroth
Jakie są cechy charakterystyczne cobotów?
Roboty współpracujące mają wiele znaczących cech odróżniających je od tradycyjnych robotów przemysłowych. Przede wszystkim chodzi o bezpieczeństwo, jakie zapewniają one w interakcji z człowiekiem. Postęp technologiczny i zastosowane systemy bezpieczeństwa sprawiły, że pracownik może bezpiecznie współpracować z takim robotem. Warto również zaznaczyć, że coboty cechuje bardzo duża elastyczność w dostosowaniu się do warunków produkcyjnych. W przeciwieństwie do robotów przemysłowych, zmiana miejsca pracy i przeprogramowanie cobota jest możliwe w bardzo krótkim czasie, nawet bez angażowania wykwalifikowanych automatyków.
Jak dobrać robota współpracującego?
Przy wyborze konkretnego rozwiązania warto dokonać wstępnej analizy potrzeb produkcyjnych i warunków tam panujących. Czynności wymagające ciągłej i powtarzalnej pracy to najlepsze miejsca, w których można wykorzystać takie maszyny. Cobot idealnie sprawdzi się we współpracy z centrami obróbczymi i maszynami CNC – w podawaniu i odbieraniu elementów z obrabiarki, a także w aplikacjach pakowania produktów do opakowań zbiorczych i w paletyzowaniu.
Jak istotne są kwestie wsparcia ze strony dostawcy i serwisu?
Ostatnią kwestią związaną z inwestycją w robota współpracującego jest jego uruchomienie na linii produkcyjnej oraz gwarancja i serwis posprzedażowy. O ile gwarancja jest sprawą uregulowaną prawnie, o tyle serwis i uruchomienie robota pozostają kwestią, o której kupujący powinien rozmawiać z dostawczą. Uruchomienie samego robota nie jest trudne. To sprawy związane z podłączeniem robota do linii produkcyjnej i współpracy w cyklu produkcyjnym mogą być problematyczne. Dlatego, biorąc pod uwagę zakup robota, konieczne jest przeanalizowanie swojej decyzji pod kątem współpracy wybranego rozwiązania z linią produkcyjną.
W kwestii pytania zasadniczego, tj. czy AGV zastąpią przenośniki, większość respondentów skłania się ku tezie, że przyszłość należy wyłącznie do robotów mobilnych, bo maszyny te dają zakładom nowe możliwości, które z każdym rokiem zyskują na znaczeniu. Automated Guided Vehicles zapewniają m.in. elastyczność oraz pozwalają na transport przez miejsca, których nie można zabudować – takie jak np. bramy czy drogi pożarowe. Nie zabrakło jednak głosów, że AGV nie są w stanie zastąpić tradycyjnych środków transportu i jedynie będą je uzupełniać.
Obawy związane z AGV są podobne jak w przypadku robotów współpracujących. Najczęściej powtarza się niepokój o miejsca pracy, które nowe, coraz bardziej inteligentne i działające niezależnie od człowieka maszyny będą zabierać ludziom zajmującym się obecnie transportem towarów tradycyjnymi wózkami. Pojawiają się także obawy o bezpieczeństwo działania tych maszyn i pytania, czy nie będą one powodować kolizji z obiektami lub, co ważniejsze – z ludźmi poruszającymi się lub pracującymi w pobliżu ciągów komunikacyjnych.
Finalnie krótko o przyszłości, a dokładniej o branżach, które są dla dostawców robotów najbardziej perspektywiczne. Zdaniem respondentów są nimi: logistyka, motoryzacja i, w nieco mniejszym stopniu, FMCG. Uzupełniając te spostrzeżenia, warto dodać, że identyczne branże wskazywali dostawcy w poprzednim badaniu rynku.
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.
ATEX oraz bezpieczeństwo pracowników
Branże procesowe, w szczególności chemiczna i petrochemiczna, gazownicza oraz wydobywcza, to obszary częstego występowania zagrożeń spowodowanych istnieniem atmosfery wybuchowej. Wymagane jest w nich stosowanie różnorodnych technicznych środków zabezpieczających, którymi są komponenty oraz urządzenia ATEX, a także odpowiednie tworzenie i użytkowanie systemów czy instalacji technicznych. Tematyka z tym związana jest wysoce specjalistyczna, zaś na obsługę tych rynków ukierunkowała się spora grupa firm branżowych.
Bezpieczeństwo pracowników w przemyśle
Pracownicy w przemyśle narażeni są na uciążliwe warunki pracy i wypadki. Ich skutkiem są choroby zawodowe, obrażenia, urazy, a w skrajnych przypadkach nawet śmierć. By poprawić bezpieczeństwo na stanowiskach pracy, wprowadza się zabezpieczenia i procedury, a personel wyposaża w środki ochrony indywidualnej, jak okulary, maski, rękawice, odzież. W artykule dokonujemy przeglądu tych rozwiązań, w tym nowych technologii, które także coraz częściej wykorzystuje się w BHP. Polecamy znajdujący się w serwisie www.automatykaB2B.pl artykuł "Bezpieczeństwo pracowników w przemyśle" , w którym omawiamy powyższe zagadnienia.
Dyrektywy ATEX
Zanim omówimy wyniki badania rynku, krótkie wprowadzenie do przepisów dotyczących tematyki związanej z obszarami zagrożonymi wybuchem oraz stosowanymi zabezpieczeniami. Przez lata w krajach Unii Europejskiej kluczowe były tu dwie dyrektywy. Pierwsza, 94/9/WE (ATEX 95), zawierała wytyczne dla producentów sprzętu używanego w miejscach zagrożonych wybuchem. Szczegółowe wymagania odnajdziemy w normach zharmonizowanych z tą dyrektywą, takich jak PN-EN 60079 Atmosfery wybuchowe oraz PN-EN 13463 Urządzenia nieelektryczne w przestrzeniach zagrożonych wybuchem. Druga dyrektywa, 99/92/WE (ATEX 137), skupiała się na minimalnych wymaganiach w zakresie bezpieczeństwa i ochrony zdrowia pracowników w miejscach, gdzie istnieje ryzyko atmosfery wybuchowej. Ustalono w niej również procedury oceny ryzyka wybuchu oraz klasyfikację miejsc pracy pod kątem ryzyka eksplozji.
W 2016 roku dyrektywa 94/9/WE została zastąpiona przez 2014/34/UE (ATEX 114), która dotyczy urządzeń i systemów ochronnych używanych w miejscach o potencjalnym ryzyku wybuchu. Nakłada ona wymagania na producentów urządzeń, zaś polskie prawo dostosowano do tych nowych wytycznych poprzez Rozporządzenie Ministra Rozwoju. Warto podkreślić, że choć ATEX 114 zastąpił wcześniejszą dyrektywę, nie wprowadził znaczących zmian w kwestii produktów, ich klasyfikacji czy procedur oceny zgodności. Zmiany dotyczyły głównie obowiązków jednostek notyfikowanych i firm wprowadzających produkty na rynek.
Z kolei dyrektywa 99/92/WE mówiąca o warunkach pracy w miejscach o potencjalnym ryzyku wybuchu, znana od 1999 roku jako ATEX 137, została zaktualizowana i funkcjonuje obecnie jako ATEX 153. Oznacza to, że w ciągu lat przepisy dotyczące bezpieczeństwa w miejscach zagrożonych wybuchem były sukcesywnie dostosowywane do nowych wymagań i technologii, dbając o optymalne zabezpieczenie osób oraz urządzeń. Dyrektywa ta, podobnie jak ATEX 137, nakłada wymania na użytkowników urządzeń oraz pracodawców.
Duża czystość i urządzenia specjalistyczne
Duża czystość i urządzenia specjalistyczne
Produkty do spożywania, wyroby inwazyjne w kontakcie z ciałem oraz te, których jakość pogarsza zanieczyszczenie surowców i procesów (żywność, leki, wyroby medyczne, jak igły iniekcyjne, układy scalone) wymagają, aby w produkcji przestrzegać standardów higieny, a nawet zapewnić dużą czystość. Chcąc spełnić te warunki, wprowadza się specjalne procedury, techniki obróbki i korzysta z urządzeń w wersji higienicznej, czystych pomieszczeń i specjalistycznych maszyn.
W wielu branżach zagrożenie stanowią nie tylko drobnoustroje chorobotwórcze i brud, ale wszystkie cząstki, nawet te niewidoczne gołym okiem o rozmiarach rzędu mikro-, a nawet nanometrów. Przykład to przemysł półprzewodnikowy, w którym okazują się większe niż rozdzielczość procesów technologicznych, dlatego gdy zanieczyszczą sprzęt lub płytkę półprzewodnikową, mogą zniszczyć miliony podzespołów. Duża czystość jest także wymagana w biotechnologii, nanotechnologii, produkcji elementów optycznych, jak miniaturowe kamery smartfonów oraz lasery do zastosowań specjalnych (medycznych, kosmicznych), branży medycznej, szczególnie w badaniach na przykład nad wykorzystaniem komórek macierzystych, w terapii genowej i branży farmaceutycznej, na przykład produkcji szczepionek. By takie warunki zapewnić, korzysta się z izolowanych pomieszczeń – cleanroomów. Dużą czystość pozwalają w nich uzyskać i utrzymać stosowane rozwiązania konstrukcyjne i materiały, sposób organizacji przestrzeni, procedury użytkowania i kontrola warunków środowiskowych (temperatury, wilgotności, ciśnienia, przepływu powietrza). Dzięki nim w cleanroomach ogranicza się przenikanie z zewnątrz cząstek zanieczyszczeń i eliminuje ich źródła wewnętrzne oraz zapobiega ich zatrzymywaniu.
Elementy konstrukcyjne cleanroomów
Standard wykonania cleanroomów musi być wyższy od przeciętnego. Dotyczy to typu i wykończenia powierzchni ścian, sufitów, drzwi, zapewniających łatwe czyszczenie. Popularne są modułowe systemy ścienne wykorzystujące panele z powlekanej stali lub aluminiowe. Spotykane są także ściany betonowe odpowiednio wykończone farbami o wyższej odporności na zmywanie, trwałości, ograniczonym pyleniu. Niedozwolone są ostre kąty, zastępowane przez zaokrąglone rogi, które można skuteczniej wyczyścić, a kanty trzeba zabezpieczyć przed obijaniem. Wykończenie sufitów musi być takie jak ścian. Jeśli chodzi o podłogi, popularne są winylowe płytki z wklęsłymi narożnikami zapewniającymi ciągłość połączenia ze ścianą. Okna wewnętrzne z kolei muszą być wykonane ze szkła lub szkła akrylowego odpornego na uderzenia. W cleanroomach panuje na ogół nadciśnienie, wchodzi się więc do nich zwykle przez śluzy powietrzne wymagane do utrzymania różnicy ciśnień. Uszczelnienia drzwi muszą być hermetyczne. W tym zastosowaniu popularne są uszczelki neopremowe, niezalecane są natomiast te z pianki gumowej, które szybko się niszczą i kruszą. Drzwi wahadłowe powinny mieć mechanizm samozamykający. Przesuwane, z których korzysta się w razie ograniczeń przestrzennych i by usprawnić przejście między pomieszczeniami o tej samej klasie czystości, muszą być specjalne zaprojektowane, ponieważ ich mechanizm może być źródłem zanieczyszczeń.
Projektowanie cleanroomów
W sektorach najbardziej sterylnych (ISO 1) akceptowalne są tylko 2 i 10 cząsteczek o średnicach odpowiednio 0,2 μm i 0,1 μm na metr sześcienny powietrza, natomiast na przykład w tych zaliczanych do ISO 7 dopuszczalna jest obecność tych w rozmiarze 0,5 μm, 1 μm i 5 μm w liczbie odpowiednio 352 tys., ponad 83 tys. oraz prawie 3 tys. W tabeli przedstawiamy poziomy czystości zalecane dla różnych zadań produkcyjnych – przykładowo w produkcji półprzewodników jest to ISO 5, a w pakowaniu wyrobów medycznych ISO 7–8. Pomiędzy sąsiadującymi, połączonymi przestrzeniami różnica poziomów czystości nie może być większa niż dwa rzędy wielkości. Określić też trzeba optymalną różnicę ciśnień między strefami o różnej czystości. Musi być wystarczająca, żeby zapobiec przenikaniu zanieczyszczeń, lecz zarazem za wysoka oznacza wyższe koszty, trudności w kontroli i konieczność używania większej siły do otwierania i zamykania drzwi. Kolejna decyzja projektowa dotyczy szybkości wymiany powietrza, która zależy od: stopnia zajętości i aktywności w pomieszczeniu, nasilenia generowania w nim cząstek i różnicy ciśnień względem pomieszczenia przylegającego. Trzeba także znaleźć i oszacować nieuniknione wycieki powietrza z/do cleanroomu (przez gniazdka elektryczne, oprawy oświetleniowe, ramy okienne, ramy drzwi). Ważne kwestie to też: optymalne dla potrzeb procesów i komfortu pracowników temperatura, wilgotność, z uwzględnieniem jej wpływu na elektryczność statyczną (i wpływ tej na przyczepność cząstek) i wrażliwość komponentów i materiałów wykorzystywanych w cleanroomie, poziom hałasu i wibracji.
Zasady zachowania w cleanroomach
Nie tylko projektując cleanroomy, ale także w nich przebywając, trzeba przestrzegać zasad wymuszanych ich specyfiką. Przede wszystkim personel zobowiązany jest nosić specjalne ubrania, które zakłada w przedsionku. Z niego do strefy czystej przechodzi przez śluzę powietrzną wyposażoną w prysznic powietrzny. Rękawiczki i maseczki na twarz oraz nakrycia głowy są standardem w prawie każdym pomieszczeniu czystym. Noszone są także fartuchy i kombinezony. Pracownicy muszą też przestrzegać określonych zasad zachowania. Na przykład nie mogą wnosić rzeczy osobistych, jak klucze, portfele, telefony, biżuteria, a jeśli jest to naprawdę konieczne, muszą je zakrywać odzieżą ochronną. Zakazane jest jedzenie, picie, palenie i żucie gumy, a ponadto noszenie makijażu i używanie perfum. Palić nie wolno także bezpośrednio przed wejściem – powinno się odczekać co najmniej 20 minut, żeby resztki dymu mogły się ulotnić z ubrania i skóry. Obowiązuje też wymóg stosowania płynów i mydeł zmniejszających łuszczenie się naskórka. Zabronione jest wykonywanie szybkich ruchów, jak bieganie i szybkie chodzenie, by nie wzburzać powietrza. Pracownik nie powinien wchodzić, jeżeli źle się czuje albo podejrzewa, że jest chory. Zakazane jest siadanie na i opieranie się o sprzęty i powierzchnie robocze. Dotykać należy tylko tych niezbędnych do wykonania pracy. Nie wolno dotykać twarzy ani włosów dłońmi w rękawiczkach. Zabronione jest pisanie na sprzęcie, odzieży i noszenie odzieży ochronnej poza cleanroomem. Od personelu wymaga się też oczywiście przestrzegania zasad higieny osobistej.
Więcej informacji
Powyższe informacje to część treści zawartych w artykule "Wysoka czystość i urządzenia specjalistyczne". Polecamy to opracowanie, można jest znaleźć w serwisie www.automatykaB2B.pl.
Koniunktura na rynku
Ostatnie lata nie przyniosły większych zmian koniunktury w branży. Pandemia, przypomnijmy na podstawie wyników badań sprzed kilku lat, jedynie w pewnym stopniu wpłynęła na omawiany rynek. Według 40% uczestników tamtego badania sytuacja pozostawała stabilna, choć też część respondentów wskazała na problemy z dostawami, szczególnie w zakresie komponentów elektronicznych. Obecnie sytuacja na omawianym rynku jest pozytywna – ponad 90% respondentów oceniło ją jako dobrą lub bardzo dobrą.
Tradycyjnie trudne było określenie wartości rynku, głównie ze względu na różnorodność oferowanych na nim produktów. Tworzą one szerokie spektrum urządzeń automatyki i sterowania, elektrycznych oraz elektrotechnicznych. Respondenci, zapytani o roczne obroty w branży dystrybucji produktów ATEX w Polsce, podawali tu kwoty od kilku milionów do ponad miliarda złotych (w tym w zależności od grupy, tj. I lub II). Takie wskazania w oczywisty sposób nie dają możliwości wyliczenia średniej czy jakiejkolwiek innej miary statystycznej.
Udało się natomiast uzyskać pojedyncze oszacowania wartości sprzedaży wybranych grup produktów. Takimi są przykładowo: tablety przemysłowe ATEX (2 mln zł rocznie), obudowy dla AKPiA (5 mln), sygnalizatory (50 mln). Dodajmy do tego wyniki z poprzednich analiz: bariery separacyjne sygnałów (kilkadziesiąt mln zł rocznie), przetworniki pomiarowe ATEX (10‒20 mln), przekaźniki (5 mln), silniki do pracy w strefach zagrożonych wybuchem (50 mln). Wartości te należy jednak traktować z dużą rezerwą, bowiem są to w istocie pojedyncze wskazania ankietowe.
Rozwój i przyszłość branży
Jakie są trendy technologiczne w branży? Ze względu na fakt, że obejmuje ona wiele grup produktów i rynków końcowych, trudno wskazać tu konkretne – takie jak energooszczędność w przypadku napędów czy rozwój Ethernetu przemysłowego w domenie urządzeń komunikacyjnych. Respondenci pytani o zmiany w tym zakresie wskazywali m.in. miniaturyzację urządzeń i komponentów, zwiększanie zakresu temperatur pracy oraz ogólny rozwój elektroniki i innych aspektów technologicznych. Pojawiły się też kwestie komunikacyjne – zarówno zwiększanie możliwości pracy bezprzewodowej, jak też łączności z systemami nadrzędnymi.
Chociaż zmiany są widoczne, część respondentów naszych badań zauważa, że w omawianym zakresie branża rozwija się stosunkowo powoli. Według nich innowacje to często de facto modyfikacje i unowocześnianie już istniejących rozwiązań, zaś rynek jest ostrożny we wprowadzaniu gruntownych zmian. Aczkolwiek jest to zrozumiałe, biorąc pod uwagę specyfikę i wymagania stawiane produktom przeznaczonych do pracy w strefach zagrożonych wybuchem.
Jak określane są wymagane poziomy zabezpieczeń?
W celu zapewnienia bezpieczeństwa pracowników i infrastruktury, w miejscach możliwego występowania atmosfery wybuchowej stosuje się odpowiednie zabezpieczenia techniczne. Są one tak projektowane i produkowane, aby spełniać konkretne, ściśle określone wymogi. Jednocześnie urządzenia i inne produkty mają oznaczenia, które informują o ich specyfikacji i możliwościach funkcjonowania w określonych warunkach.
Podstawowym narzędziem związanym z doborem jest określona w dyrektywie klasyfikacja miejsc pod względem zagrożenia występowaniem atmosfery wybuchowej. Wyróżnia się tu strefy: 0, 1 i 2 dla gazów i par oraz 20, 21 i 22 dla pyłów. Każda strefa oznacza różne poziomy zagrożenia, począwszy od miejsc, w których atmosfera wybuchowa jest obecna prawie stale (strefa 0 i 20), po miejsca, gdzie takie zagrożenie jest minimalne (strefa 2 i 22).
W dalszej kolejności wskazać można dwie główne grupy urządzeń. Grupa I przeznaczona jest głównie do górnictwa, gdzie głównym zagrożeniem jest metan i pył węglowy. Grupa II to urządzenia do zastosowań w innych sektorach przemysłu, poza górnictwem. W ramach tych dwóch głównych grup urządzeń dokonuje się dalszej specyfikacji, oznaczanej kategoriami M1, M2 w grupie I oraz odpowiednimi kategoriami w grupie II. Kategorie te odnoszą się do poziomu bezpieczeństwa, jakie urządzenie zapewnia w sytuacji awaryjnej.
Rozwój branży ATEX w Polsce jest nierozerwalnie związany z kilkoma kluczowymi sektorami gospodarki. Do takich należy przede wszystkim sektor chemiczny, gdzie charakter produkcji oraz wykorzystywane substancje wymagają stosowania technologii przeciwwybuchowych. Tak samo jest w branży petrochemicznej, która, ze względu na specyfikę produkcji oraz potencjalne zagrożenia, wymaga zapewnienia najwyższego poziomu bezpieczeństwa pracowników i infrastruktury. Trzeci z kluczowych rynków to branża gazownicza, co obejmuje wydobycie, przetwarzanie, przechowywanie oraz transport i przesył gazów.
Powyższe trzy sektory wymieniane były najczęściej również jako najbardziej perspektywiczne rynki z punktu widzenia dostawców produktów i usług działających w kraju. Do tego należy dodać przemysł wydobywczy. Górnictwo, choć mierzy się z wieloma wyzwaniami, wciąż stanowi ważny sektor dla branży ATEX – szczególnie w kontekście istniejącej już infrastruktury. Wymieniane tu były również inne branże jak spożywcza i farmaceutyczna. Dodatkowo, co stanowi pewne nowum, zaobserwowaliśmy kilka wskazań dotyczących technologii wodorowych.
