wersja mobilna
Online: 670 Poniedziałek, 2016.12.05

Raporty

Komputery jednopłytkowe i moduły do systemów embedded oraz przemysłowe pamięci Flash - duże możliwości i szeroki asortyment bazą do rozwoju rynku

czwartek, 13 listopada 2014 11:12

Rosnącemu popytowi na komputery jednopłytkowe sprzyja głównie postępująca komputeryzacja w przemyśle, aplikacje w transporcie, budownictwie, a nawet w rozrywce. Powszechna automatyzacja i walka o klienta, wysokie wymagania klientów specjalistycznych odnośnie do certyfikatów i warunków pracy oraz wzrost liczby aplikacji, w których do sterowania wykorzystuje się IPC, stanowią główne czynniki napędowe rynku. Krótkie serie lub wyroby wykonywane na zamówienie, rosnąca bardzo szybko komplikacja zagadnień i coraz droższa praca ludzka, to naturalne czynniki rozwojowe komputerowych systemów sterujących i kontrolnych od przeszło dwóch dekad.

Spis treści » Perspektywiczne branże na najbliższe miesiące i lata
» Platforma open-source
» Jakie negatywne zjawiska psują biznes?
» Produkty konsumenckie w aplikacjach profesjonalnych
» Własne rozwiązanie czy gotowy moduł?
» Wiele nowości w procesorach i formatach
» Karty pamięci i dyski Flash
» W oczekiwaniach klientów przebija się długa dostępność
» Co się dzieje na rynku?
» Sytuacja w końcu 2014 roku
» Dostawcy komputerów
» Pokaż wszystko

Niemniej ostatnio na skutek spadku cen wielu nowych procesorów o znakomitych parametrach i większej świadomości klientów można zauważyć, że komputery SBC, pamięci Flash stają się po prostu łatwo dostępne. Warto też wspomnieć o tym, że urządzenia i systemy komputerowe są połączone sieciami lokalnymi lub komunikują się przez Internet, co dodatkowo pozytywnie wpływa na wzrost sprzedaży.

Jesteśmy również w przededniu zapowiadanej wielkiej rewolucji związanej z Internet of Things. Małe komputerki bazujące na układach SoC i wydajnych procesorach ARM oraz z wbudowaną komunikacją bezprzewodową zaczynają wchodzić na rynek. IoT to nie przemysł, także nie aplikacje profesjonalne, ale dzisiaj wiele sektorów elektroniki w dużym stopniu przenika się wzajemnie na tyle silnie, że rozwój technologii przenosi się z jednej dziedziny na drugą. Stąd wejście na rynek IoT może zaowocować powstaniem jeszcze mniejszych modułów i komputerów jednopłytkowych dla przemysłu.

W konsekwencji takich procesów w naszym otoczeniu jest coraz więcej urządzeń i sprzętu bazującego na komputerowym sterowaniu i jeśli sprawdzą się chociaż w części prognozy analityków dotyczące rozwoju rynku IoT, SBC, idei typu Smart Cities, przyszłość rysuje się bardzo optymistycznie.

Perspektywiczne branże na najbliższe miesiące i lata

Rys. 1. Najpopularniejsze procesory w komputerach SBC

Uniwersalność i duża elastyczność aplikacyjna wszystkich typów komputerów jednopłytkowych powodują, że komponenty te trafiają do wielu odbiorców. To naturalne dla takich produktów i nie widać żadnych sygnałów, aby kiedykolwiek się to zmieniło, niemniej strumień sprzedaży nie jest w każdym przypadku jednakowy.

Za najbardziej perspektywiczne na przyszłe lata w naszych ankietach uznano głównie sektor reklamy (aplikacje Digital Signage) i systemy POI/POS, a więc sprzedaży i informacyjne. Takie wskazania przewijały się najczęściej, a na kolejnych pozycjach ulokowano sektor rozrywkowy (automaty do gier), transport, w tym oczywiście także szynowy, czyli kolej, a na końcu energetykę i przemysł.

Platformy open-source

Rys. 2. Typy najpopularniejszych pamięci Flash

W ostatnich pięciu latach ogromną popularność na rynku zdobyły platformy open-source, czyli małe komputery jednopłytkowe opracowywane przez entuzjastów skupionych na forach dyskusyjnych lub działających w ramach stowarzyszeń i fundacji. U ich podstaw kryje się to, że wydajność i zasoby sprzętowe wielu mikrokontrolerów 32-bitowych dostępnych na rynku od firm takich jak Microchip, Atmel, TI oraz oczywiście ARM są na tyle wydajne, że można na nich zainstalować "duży" system operacyjny jak Linux lub Android.

Okazało się, że komputery takie jak Arduino, Raspberry Pi, Beagle-Bone to nie tylko dobre narzędzia do edukacji, ale także produkt nadający się do wielu aplikacji z pogranicza elektroniki hobbystycznej i profesjonalnej, np. systemów alarmowych i monitoringu, aplikacji inteligentnego budynku, systemów pomiarowych i wielu podobnych.

Platformy open-source są tanie i łatwo dostępne, przez co wiele osób kupuje je nawet dla zabawy, nie brakuje też prób ich użycia w zastosowaniach profesjonalnych, np. jako bazy dla większych sterowników - przykładem może być ModBerry firmy TechBase. Więcej przykładów na takie działania można znaleźć za granicą, gdzie małe innowacyjne firmy a także duże przedsiębiorstwa sięgają po takie platformy i tworzą własne produkty je wykorzystujące.

Przykładem może być CircuitCo, tworząca platformy sprzętowe zgodne z Arduino w oparciu o wydajne 32-bitowe procesory ARM Cortex-A8 zawarte w OMAP firmy Texas Instruments. Moduły zgodne z Arduino pod względem wyprowadzeń wytwarzają także inne firmy, jak amerykański Digilent lub bułgarski Olimex, dostarczający płytki o nazwach chip-KIT i OlimeXino.

Dzięki takiej synergii i wsparciu wielu przedsiębiorstw cały rynek produktów open-source w zakresie systemów embedded rozwija się dzisiaj niezwykle dynamicznie. Ewidentnie jesteśmy świadkami rewolucji w systemach embedded podobnej do tego, jak kiedyś było z Linuksem w zakresie systemów operacyjnych. Wspólną cechą tych ciekawych projektów było za każdym razem to, że zaczynały się bardzo skromnie.

Platformom open-source brakuje wielu cech niezbędnych w aplikacjach przemysłowych, a więc szerokiego zakresu temperatur pracy, jakości, stabilności działania i wieloletniej dostępności, przez co ich możliwości aplikacyjne sięgają jedynie obszaru półprofesjonalnego, a więc takiego o niedużych wymaganiach. Z uwagi na to branża komputerów SBC patrzy na te produkty neutralnie, przynajmniej na razie, bo dynamika zmian na tym rynku jest tak wielka, że radykalna zmiana krajobrazu może nastąpić w dowolnym momencie.

Jakie negatywne zjawiska psują biznes?

Rys. 3. Najważniejsze cechy oferty handlowej w sprzedaży komputerów jednopłytkowych i modułów do systemów wbudowanych

W ostatnich miesiącach rynek europejski ponownie jest daleki od stabilności. Z uwagi na sytuację na Ukrainie biznes z naszymi wschodnimi sąsiadami praktycznie zamarł, a widoczne w drugiej połowie roku wahania kursowe też nie sprzyjają niestety rozwojowi. Komputery jednopłytkowe są jednym z najważniejszych komponentów budowy systemów automatyki, kierowanym nierzadko do urządzeń instalowanych w zakładach przetwarzania żywności.

Stąd niestety zawirowania w rynku krajowym związane z sankcjami gospodarczymi i blokada granic mogą w aspekcie długoterminowym ograniczyć tempo wzrostu rynku i mało pocieszające jest to, że dotyczy to również innych krajów europejskich. Drugą przeszkodą jest fakt, że z uwagi na szeroka ofertę i asortyment i w konsekwencji łatwość nawiązania kontaktu z dostawcami z krajów azjatyckich, coraz więcej produktów na rynku jest słabej jakości.

Duża część supertanich komputerów SBC nie działa tak jak powinna, a parametry środowiskowe i jakościowe spełnia jedynie na papierze. Ponieważ wszyscy producenci jednym głosem zapewniają, że ich produkty mają wysoką jakość i są doskonałe od strony technicznej, klienci myślą, że można kupić te urządzenia bardzo tanio, i że za znane marki niepotrzebnie się przepłaca. Potem są zawiedzeni i rozczarowani jakością SBC.

Jest to niestety nie tylko skutek oszczędności i ogólnego zainteresowania jedynie ceną na fakturze, ale także brak świadomości klientów o zaletach urządzeń przegotowanych do zastosowań przemysłowych. Brak wiedzy oraz dobrej skali do porównań powoduje też, że nie zawsze klienci potrafią powiązać złą pracę, np. zawieszanie się oprogramowania, z niesprawnością platformy sprzętowej.

Rzadko myśli się też o tworzonym systemie i instalacji w długiej perspektywie, interesując się np., czy tani i okazyjny produkt będzie można kupić za rok, z uwagi na konieczność zapewnienia obsługi serwisowej oraz gwarancyjnej. Niestety koszty transportu i pracy rosną, dlatego obsługa serwisowa staje się coraz bardziej kosztowna. Niewielka oszczędność podczas zakupów jest w stanie się srogo zemścić.

Marcin Malinowski

CSI

  • W jakich urządzeniach w przemyśle dyski SSD i karty pamięci Flash są wykorzystywane najczęściej?

Przede wszystkim komputery przemysłowe wszystkich produkowanych formatów, które nie byłyby w stanie sprostać pokładanej w nich wysokiej niezawodności bez nośników Flash. W dalszej kolejności wszelkie urządzenia przenośne zasilane bateryjnie i wyposażone w system inny niż Windows (np. Android, Linux), jak terminale, tablety i laptopy przemysłowe.

  • Jak duże jest zainteresowanie nośnikami pamięci Flash w wykonaniu przemysłowym?

Zainteresowanie wzrasta z każdym rokiem, jednakże cena także spada sukcesywnie, przez co sprzedaje się więcej tych produktów, ale z roku na rok za coraz niższą cenę. Jest to trend niezmienny od kilkunastu lat, za wyjątkiem 1-2 lat w kryzysie, kiedy ceny nieco wzrosły lub przez pewien czas nie zmieniły się, i jeśli granice wytwarzania technologii NAND Flash będą nadal przesuwane, to nie przewiduję większych zmian.

  • Często klienci korzystają z komercyjnych nośników zamiast najzwyklejszych dysków HDD?

Niestety dla wielu klientów użycie jakiegokolwiek SSD to już jakiś zauważalny krok do przodu, pytanie, czy zawsze właściwy i przemyślany. Komercyjne SSD w zakresie ich żywotności są obecnie bardzo mocno zoptymalizowane pod typowe użytkowanie w komputerach domowych, tj. kilka godzin, nie codziennej pracy, głównie na programach biurowych, grach lub przeglądaniu Internetu, oczywiście wszystko w stałych warunkach (temp. pokojowa).

Komercyjny SSD jest alternatywą dla HDD, ale wyłącznie w przypadku komputerów, gdzie dysk nie jest narażony na żadne trudne warunki środowiskowe i nie spełnia funkcji strategicznej, a zawartość wymienia się dość często, bądź też gdy pełni funkcję dysku systemowego bez gromadzenia na nim danych pomiarowych. Także w przypadku, gdy niezbędna jest bardzo duża pojemność (np. 512 GB, 1 TB) na materiał wideo wysokiej rozdzielczości (najczęściej w rejestratorach obrazu) a cena za dużej pojemności SSD czasem przekracza cenę całego rejestratora.

  • Co zmienia się w technologii komputerów SBC?

Technologia stale jest rozwijana o nowe formaty mechaniczne, do niedawna produkowane były głównie płytki 3,5", PC/104+, 5,25" i mini-ITX. W ostatnich okresach weszły do oferty także formaty 2,5", pico-ITX, nano-ITX i podobne, własne miniaturowe rozwiązania wdrażane przez kilku producentów oparte o procesory RISC. Widoczne jest także duże zróżnicowanie dostępnych konfiguracji, która maksymalnie dopasowuje się pod potrzeby klienta, długi cykl życia produktu a co za tym idzie wsparcie producenta w zakresie sterowników, dodatkowych modułów rozszerzenia, niezawodność oraz cena.

Produkty konsumenckie w aplikacjach profesjonalnych

Rys. 4. Cechy techniczne komputerów w największym stopniu decydujące o powodzeniu sprzedaży

Jednym z najczęściej sygnalizowanych w ankietach negatywnych zjawisk na rynku jest wykorzystywanie produktów kierowanych na rynek konsumencki do zastosowań profesjonalnych. Dla wielu klientów pokusa wiążąca się z użyciem tańszych odpowiedników w zakresie sprzętu powszechnego użytku jest duża, bo zwykle wymiary rozwiązań konsumenckich, parametry wydajnościowe lub funkcjonalność jest taka sama jak produktów kierowanych do aplikacji profesjonalnych.

Wielu producentów dalekowschodnich ma nawet w ofertach równoległe linie takich samych urządzeń przeznaczonych na oba wymienione rynki, co w przypadku wielu klientów bardzo uwypukla różnice w cenach, a znacznie mniej pokazuje "drobiazgi", jak zakres temperatur pracy, certyfikaty, pokrycia ochronne itd.

Zjawisko to występuje na omawianym rynku praktycznie od zawsze i nieraz było przez nas sygnalizowane w naszych opracowaniach. Nie jest ono też unikalną cechą sektora komputerów jednopłytkowych ani pamięci, bo podobne negatywne spostrzeżenia dotyczą na przykład switchy i innych komponentów sieci lub sprzętu wykorzystywanego w systemach alarmowych i instalacjach ochrony mienia.

Różnice pomiędzy wyrobami powszechnego użytku a przemysłowymi sprowadzają się w decydującym stopniu do innych podzespołów elektronicznych wykorzystywanych do ich konstrukcji, takich dla których producent gwarantuje pracę w szerokim zakresie temperatur pracy dla półprzewodników, przez długi czas dla kondensatorów elektrolitycznych, odpornych na narażenia mechaniczne dla złączy i spełniające wyśrubowane wymagania. Inny jest laminat płytki, a sam projekt też jest tworzony z myślą o tym, że komputer ten musi działać w sposób pewny w różnych warunkach środowiskowych.

Mimo to w wielu aplikacjach o charakterze profesjonalnym aplikuje się produkty konsumenckie, najczęściej dlatego, że wiele z takich urządzeń kierowanych jest do zastosowań, które można by opisać jako leżące na pograniczu obu rynków, na przykład automaty do gier lub systemy POI montowane w budynkach użyteczności publicznej.

Klienci liczą, że dobre produkty konsumenckie, spełniające z zapasem wymagania, poradzą sobie w takim obszarze. Wiele razy okazuje się, że faktycznie tak jest, zwłaszcza w aspekcie krótkoterminowym, ale nie zawsze udaje się powiązać anomalie działania z takim wyborem sprzętu lub też liczy się na tzw. szczęście. Różnice w cenach pomiędzy przetestowanymi urządzeniami do zastosowań profesjonalnych a płytami konsumenckimi cały czas są na tyle duże, że klienci decydują się na eksperymenty, akceptując niestety ryzyko.

Dawniej uważano, że wiele takich działań wynika z niewiedzy i ograniczonej wyobraźni osób decydujących się na taką drogę na skróty, które nie potrafią przewidzieć, co będzie się działo w przyszłości. Niemniej wystarczy poczytać fora dyskusyjne, aby przekonać się, że to nieprawda. Osoby instalujące wersje konsumenckie są całkowicie świadome ich ograniczeń i nierzadko instalują systemy podgrzewania i wentylacji, szczelne obudowy, po to, aby ograniczyć wpływ środowiska, bo mimo to w rozliczeniu jest to dla nich tańsze.

Arkadiusz Stecko

LedaTel

  • Jak duże jest zainteresowanie nośnikami pamięci Flash w wykonaniu przemysłowym?

Zainteresowanie w ostatnim roku jest naprawdę duże - główny powód to gwałtownie spadające ceny nośników SSD, w przypadku dużych pojemności 1 TB w technologii MLC oraz mniejszych układów 16/32/64 GB w technologii SLC stosowanych głównie jako nośnik systemu operacyjnego. Poza tym znalezienie klasycznego dysku HDD o pojemności powyżej 480 GB z temperaturą pracy -25...+70°C jest praktycznie niemożliwe.

A do tej pory właśnie takie dyski używane były wraz z komputerami przemysłowymi, np. w aplikacjach wideomonitoringu. Wybór dysku SSD komercyjnego wydaje się lepszym rozwiązaniem ze względu na dużo większą odporność na wibracje, z drugiej strony odzyskanie danych z uszkodzonego dysku SSD jest trudniejsze i kosztowniejsze niż z dysku magnetycznego.

  • Jakie są najważniejsze dla klientów cechy komputerów SBC przy ich zakupie?

Bez wątpienia w pełni pasywne chłodzenie oraz praca w rozszerzonym zakresie temperatur. Bardzo ważny jest ponadto sposób osadzenia na płycie jednostki CPU oraz pamięci RAM - rozwiązania z wlutowanymi tymi elementami cieszą się dużym powodzeniem także w aplikacjach mobilnych. Klienci oczekują też długiego okresu życia produktu. Moduły SBC w docelowym urządzeniu klienta jest trudno wymienić od ręki na inny układ, a często inne umieszczenie slotów na pamięć, karty rozszerzeń w nowych jednostkach może mieć wpływ na łatwość wymiany.

  • Czy rynek SBC jest opanowany przez producentów azjatyckich?

Rynek komputerów jednopłytkowych o wielkości 3,5-4 cali opanowany jest przez producentów azjatyckich. W przypadku rozwiązań SBC w oparciu o CompactPCI sprawa wygląda już nieco inaczej, tutaj wydaje mi się, że dominują rozwiązania europejskie - dosyć silną pozycje mają producenci niemieccy.