Komputery przemysłowe – cechujące się dużą mocą obliczeniową, odpornością, ponadprzeciętną trwałością i niezawodnością działania – stanowią niezbędny element wyposażenia każdego przedsiębiorstwa. Dzięki nim można skutecznie zarządzać wszelkimi procesami w zakładzie przemysłowym, a tym samym – zwiększyć wydajność pracy oraz sprawność i efektywność produkcji.
Automatyzacja procesów oraz linii produkcyjnych jest bardzo istotnym czynnikiem rozwoju współczesnych zakładów przemysłowych, nierzadko przesądzającym o ich dalszym losie. Chcąc sprostać rosnącym wymaganiom rynku, przedsiębiorcy są zmuszeni do modernizowania swoich zakładów, korzystając z nowoczesnych rozwiązań, w tym z komputerów przemysłowych (Industrial PC – IPC), które ewoluują w miarę upływu czasu.
Urządzenia te są stosowane nie tylko w dużych, rozbudowanych systemach produkcyjnych, ale także doskonale sprawdzają się przy niewielkich liniach – wykorzystywane są głównie do nadzoru oraz zarządzania procesami (procesem produkcyjnym, akwizycją, przetwarzaniem i analizą danych). IPC stanowią w zakładach swego rodzaju centra dowodzenia. Dzięki wielu zaletom komputerów przemysłowych oraz korzyściom związanym z ich zastosowaniem rozwiązania te z roku na rok cieszą się coraz większą popularnością.
Konkurencyjny rynek
Jak wyjaśnia Jacek Marcinkowski, Project Manager w firmie Unisystem, na rynku polskim funkcjonuje wiele firm dostarczających komputery przemysłowe. Ciągłe zapotrzebowanie na IPC zapewnia stabilność przedsiębiorstw, szczególnie gdy oferują one kompleksowe rozwiązania, np. komputer i wyświetlacz dla sektora digital signage. Zauważalna jest również stale rosnąca konkurencja wśród producentów, co zapewnia nie tylko różnorodność, ale jest też korzystne z punktu widzenia konsumenta, który podczas zakupu często bierze pod uwagę także aspekt finansowy.
Konkurencję zaostrza również pojawienie się na naszym rynku coraz większej liczby przedstawicielstw/dystrybutorów mało znanych w Europie producentów z Azji – przeważnie niewielkich firm mających historię krótszą niż 10 lat.
W Polsce obecni są zarówno bezpośredni przedstawiciele producentów komputerów przemysłowych, mający w naszym kraju swoje oddziały, jak i ich dystrybutorzy. W przypadku wielu firm operujących w tym sektorze rynku jednostki IPC stanowią jedynie ułamek ich oferty, na którą często składa się m.in. oprogramowanie oraz różnego rodzaju komponenty automatyki.
Zdaniem Macieja Tałałaja, Sales Managera CEE w firmie AAEON Europe, rola dystrybutorów coraz rzadziej bazuje na tzw. box pushing, czyli na prostej operacji zakup/sprzedaż. Najlepsze firmy dystrybucyjne oferują konsulting przed- i posprzedażowy, idący w parze z zaawansowanym doradztwem technicznym.
IPC – przemysłowy kontra komercyjny
IPC różnią się od domowych komputerów stacjonarnych przede wszystkim specyfikacją techniczną – mają wyższe moce obliczeniowe, zużywają mniej energii oraz są odporne na zewnętrzne warunki środowiskowe, które w przemyśle nierzadko bywają bardzo trudne. Oczywiście wszystko zależy od danego zastosowania, niemniej jednak urządzenia te muszą zachować pełną funkcjonalność i wydajność pracy w środowisku przemysłowym, w którym
występują wysokie lub niskie temperatury, szoki termiczne, wysoka wilgotność powietrza, duże zapylenie, a także wstrząsy i wibracje. Jeśli jeszcze dodać do tego wymaganą w wielu wypadkach zwiększoną odporność na promieniowanie elektromagnetyczne, wyładowania elektrostatyczne czy skoki napięć, oczywiste się staje, że tak ekstremalne warunki pracy byłyby dla zwykłego peceta nie do zniesienia. Inaczej jest z komputerami przemysłowymi, które są skonstruowane w taki sposób, by jak najbardziej zminimalizować możliwość wystąpienia ewentualnej awarii. Mowa tu m.in. o zastosowaniu w komputerach komponentów elektronicznych przystosowanych do pracy w wysokiej temperaturze czy zapewnieniu odpowiedniego ich chłodzenia.
Od komputerów typu Box PC do komputerów modułowych
W asortymencie oferowanym przez producentów/dostawców IPC można znaleźć wiele rozwiązań. Są to: komputery typu Box PC, komputery panelowe, komputery modułowe, komputery jednopłytkowe, przemysłowe płyty główne, komputery w postaci kart, a także komputery przystosowane do 19-calowych szaf rackowych, które są chętnie stosowane w większych zakładach przemysłowych, a zwłaszcza tam, gdzie jest konieczne przetwarzanie dużych ilości danych.
Jeśli chodzi o urządzenia typu Box PC, są to najczęściej komputery jednopłytkowe lub przemysłowe płyty główne z procesorem i pamięcią, które są szczelnie zamknięte w dopasowanej do nich obudowie. Komputery te nie wymagają niczego więcej poza zasilaniem i podłączeniem wyprowadzeń. Rozwiązania te, zapewniające odpowiednią ochronę komponentów, są chętnie wybierane przez integratorów. Zazwyczaj są one pozbawione ruchomych elementów mechanicznych i chłodzone pasywnie z użyciem całej obudowy, co niewątpliwie jest ich ogromną zaletą.
Mimo że są droższe niż komputery jednopłytkowe o identycznych parametrach, z uwagi na swoje zalety cieszą się dużą popularnością. Większość tego typu komputerów jest przystosowana do zasilania sieciowego i montażu na ścianie, na półce albo do swobodnego postawienia. Niewielkie modele nadają się też do zastosowania na szynie DIN.
Bardzo dużym zainteresowaniem cieszą się również komputery panelowe, które są zintegrowane z wyświetlaczami. Rozwiązanie to jest korzystne wówczas, gdy dostępna przestrzeń lub budżet są ograniczone, w wyniku czego niemożliwe jest użycie oddzielnego komputera i wyświetlacza. Użytkownik operuje urządzeniem za pomocą specjalnego panelu dotykowego, dzięki czemu można szybko i wygodnie obsłużyć komputer. Rozwiązania te sprawdzają się doskonale jako urządzenia interfejsowe wszędzie tam, gdzie jest wymagane sterowanie procesami technologicznymi przy jednoczesnej przyjaznej i estetycznej prezentacji danych. Komputery panelowe są najczęściej wbudowane w ścianę. Istnieje również możliwość ich podwieszenia.
Chętnie wybierane są również różnego typu komputery do zabudowy, w tym m.in. przemysłowe płyty główne oraz wersje jednopłytkowe (Single Board Computer – SBC), nazywane często mini- lub mikrokomputerami. Komputery jednopłytkowe są zbudowane z kilku elementów, takich jak mikroprocesor, układ graficzny i kość pamięci RAM. SBC są najczęściej stosowane w aplikacjach przemysłowych, gdzie są używane w formacie rackowym do kontroli procesów lub są wbudowane w inne urządzenia, umożliwiając kontrolę i zapewniając interfejs sterowania. Z uwagi na bardzo wysoki poziom integracji, niewielką liczbę elementów oraz złączy komputery te są często mniejsze, lżejsze, wydajniejsze energetycznie i bardziej niezawodne niż porównywalne komputery wielopłytowe. Warto dodać, że wciąż niedoścignionym liderem na rynku SBC jest, bez wątpienia, rodzina mikrokomputerów Raspberry Pi.
Ciekawym rozwiązaniem są też komputery modułowe, które – jak tłumaczą przedstawiciele firmy Unisystem – umożliwiają szybkie stworzenie gotowej platformy komputerowej, którą można bardzo łatwo zmodernizować, wymieniając wybrany moduł na nowszy. Równocześnie możliwe jest tworzenie kilku odmian płyt bazowych, co pozwala na przygotowanie urządzenia różniącego się obsługiwanymi interfejsami i wyprowadzonymi sygnałami, bez konieczności różnicowania innych elementów projektu.
Szeroki przekrój odbiorców
Jak podkreśla Maciej Tałałaj z firmy AAEON Europe, o ile 10 lat temu wskazanie głównych odbiorców komputerów przemysłowych nie było trudne – byli to przeważnie odbiorcy ściśle powiązani z automatyką przemysłową – o tyle dzisiaj profesjonalne systemy komputerowe znajdują zastosowanie w wielu innych dziedzinach. Inteligentne miasto, transport, systemy informacji pasażerskiej, wojsko, energetyka, reklama cyfrowa, medycyna oraz logistyka to tylko niektóre gałęzie, w których wykorzystywane są tego typu produkty.
W opinii ankietowanych użytkowników i dostawców najważniejszymi odbiorcami komputerów przemysłowych są: energetyka (ok. 80%), przemysł maszynowy (ok. 70%), branża spożywcza, chemiczna i farmaceutyczna (ok. 60%), sektor wodno-kanalizacyjny, automatyka budynkowa oraz branża motoryzacyjna (ok. 50%), a także transport (ok. 40%) oraz przemysł medyczny (ok. 30%).
Z przeprowadzonego badania wynika, że trzema głównymi obszarami zastosowań komputerów przemysłowych są: kontrola procesów i automatyka, wskazane przez wszystkich ankietowanych użytkowników oraz dostawców, systemy pomiarowe (82% użytkowników i 72% dostawców) oraz wspomaganie operatora (75% użytkowników i 68% dostawców). W dalszej kolejności znalazły się: systemy komunikacyjne i sieciowe (34% użytkowników i 48% dostawców), systemy testujące (28% użytkowników i 20% dostawców), logistyka (18% użytkowników i 12% dostawców) oraz systemy POS/POI – punkty sprzedaży/informacji (10% użytkowników i 16% dostawców).
Faktem jest, że IPC kojarzą się przede wszystkim z zakładami przemysłowymi, w których nadzorują produkcję, np. zbierając sygnały z czujników rozmieszczonych na hali. Wykorzystuje się je również na zrobotyzowanych stanowiskach pracy, przy czym mogą być używane równolegle do sterowników PLC lub całkowicie je zastępować. Zastosowanie komputerów przemysłowych znacznie wykracza jednak poza przemysł.
Przykładowo komputery jednopłytkowe, wykorzystywane z powodzeniem m.in. do sterowania przemysłowego, świetnie nadają się do takich zastosowań, jak terminale POS, kasy fiskalne, terminale do kart płatniczych, digital signage czy transport. Z kolei w motoryzacji, logistyce czy wojsku częściej są używane komputery typu Box PC, których obudowa zapewnia dużą odporność na trudne warunki środowiskowe. Komputery te są bardzo popularne również w reklamie oraz systemach informacyjnych. Natomiast komputery w obudowach rackowych doskonale sprawdzają się w archiwach (przechowywanie historycznych parametrów przebiegu procesów) oraz centrach przetwarzania danych.
Oprócz ceny liczy się coś więcej
Jak wynika z ankiety redakcyjnej, głównymi kryteriami branymi pod uwagę przy zakupie komputera przemysłowego są przede wszystkim: interfejsy zewnętrzne (86%), wsparcie techniczne ze strony dostawcy (82%), niezawodność (78%), możliwość rozbudowy (68%), szczelność i odporność (62%), długoterminowa dostępność (54%), moc obliczeniowa (52%), cena (52%), serwis (48%), pamięć operacyjna (22%), długa gwarancja (20%), marka producenta (18%), opinia innych użytkowników (16%) oraz niski pobór mocy (14%) (rys. 1).
W opinii Macieja Tałałaja z firmy AAEON Europe jakość wykonania i niezawodność pracy, nawet w trudnych warunkach, a także dobre wsparcie techniczne przedsprzedażowe, to główne czynniki determinujące wybór komputera.
Jeśli chodzi o niezawodność urządzenia, którą coraz częściej doceniają użytkownicy, ma ona niebagatelne znaczenie w aplikacjach, gdzie wymagana jest praca ciągła przez 24 godziny na dobę 7 dni w tygodniu. Kolejną kluczową cechą jest dostępność produktu w czasie – nawet do 15 lat od momentu debiutu. Dzięki temu klienci mają pewność, że jeden z krytycznych elementów ich urządzeń, jakim bez wątpienia jest komputer przemysłowy, będzie obsługiwany i dostarczany przez cały cykl życia projektu.
Cena jest coraz częściej na drugim planie, niemniej ten parametr również znacząco wpływa na decyzję. Istotny jest także wybór odpowiedniej technologii związanej z cyklem życia komputera, a także ze skalowalnością mocy obliczeniowej (x86 vs. ARM).
Dobra passa trwa
Z przeprowadzonego sondażu wynika, że 67% dostawców postrzega obecną sytuację panującą na polskim rynku komputerów przemysłowych jako dobrą, a 17% uważa, że jest ona bardzo dobra. Z kolei w odczuciu pozostałych respondentów obecna sytuacja jest zła (rys. 2).
Zdaniem Wojciecha Znojka, wiceprezesa zarządu w firmie Sabur, kołem zamachowym rozwoju rynku IPC jest idea Przemysłowego Internetu Rzeczy (Industrial Internet of Things – IIoT) i cyfryzacja w przemyśle. Automatyzacja procesów produkcyjnych wpłynęła bezpośrednio na większą popularność komputerów przemysłowych. Rośnie świadomość użytkowników w zakresie możliwości i zastosowania urządzeń IPC w przedsiębiorstwach produkcyjnych każdej wielkości.
Jak pokazano na rys. 3, zdaniem 84% ankietowanych dostawców w ciągu najbliższych 2–3 lat sprzedaż tych produktów z pewnością się zwiększy. Warto dodać, że w opinii 10% ankietowanych w najbliższych latach sprzedaż nie ulegnie zmianie, natomiast 6% twierdzi, że się zmniejszy.
Według respondentów wpływ na wzrost sprzedaży IPC będą miały takie czynniki, jak: rozwój koncepcji Przemysłu 4.0 oraz Przemysłowego Internetu Rzeczy, postępująca automatyzacja spowodowana wzrostem kosztów pracy, rozwój technologii, spadek cen, a także coraz większa świadomość możliwości i zastosowania komputerów IPC. Zdaniem jednego z dostawców podnoszenie efektywności produkcji wymaga zastosowania systemów wizualizacji i sterowania, a wspomniany trend Industry 4.0 wspiera rozwój tego rodzaju systemów.
Natomiast jeśli chodzi o plany zakupowe respondentów, warto podkreślić, że 42% zamierza w ciągu najbliższych 2–3 lat kupić IPC do swojego zakładu.
W stronę miniaturyzacji, IoT i rozwiązań bezwentylatorowych
Według Jacka Marcinkowskiego z firmy Unisystem główne trendy w obszarze komputerów przemysłowych to, podobnie jak w rozwiązaniach konsumenckich, nowe generacje procesorów, ale również dążenie do mniejszych rozmiarów komputera przy zachowaniu jego pełnej funkcjonalności, a nawet jej rozszerzeniu. Innym popularnym trendem w sektorze IPC jest koncepcja Internetu Rzeczy (Internet of Things – IoT). W założeniach tego modelu komputer działa nie tylko lokalnie (np. zbierając dane), ale także jest podłączony do sieci i przetwarza informacje na zewnątrz (np. w chmurach), komunikuje się z innymi urządzeniami oraz zapewnia dostęp do danych z dowolnego miejsca na świecie.
Również z obserwacji Macieja Tałałaja z firmy AAEON Europe wynika, że w ostatnich latach coraz popularniejsze stają się trendy rozwojowe oscylujące wokół Internetu Rzeczy, a także sztucznej inteligencji. Zdaniem eksperta łatwo zauważalny jest wzrost popytu na komputery przemysłowe w tych obszarach z uwagi na wymóg wysokiej niezawodności przy pracy ciągłej, a także ze względu na miniaturowe wymiary urządzeń.
Innym trendem rynkowym jest preferowanie przez coraz większą liczbę klientów komputerów, w których nie są montowane wentylatory. Zastosowanie ruchomych elementów mechanicznych, jakimi są wentylatory, negatywnie wpływa na odporność maszyny na wszelakie zanieczyszczenia i wibracje. Chodzi o to, że drobinki kurzu i wstrząsy mogą spowodować uszkodzenie łożyska, doprowadzając do zatrzymania pracy wentylatorów na skutek przegrzania się ich silników.
Raport powstał na podstawie danych uzyskanych z badania ankietowego przeprowadzonego wśród czytelników magazynu Inżynieria i Utrzymanie Ruchu. Ponadto przy tworzeniu raportu bazowano na informacjach pochodzących od dostawców komputerów przemysłowych. Raport nie odzwierciedla pełnego obrazu rynku.
Agata Abramczyk jest dziennikarką, publicystką, autorką tekstów, pasjonatką nowoczesnych technologii; od wielu lat związaną z branżą wydawniczą.
