Komputery przemysłowe - coraz większy wybór zapewnia dobre perspektywy rozwoju

Zestawienie najważniejszych branży dla rynku komputerów przemysłowych nie jest zaskakujące, bo na czołowych pozycjach ulokowały się aplikacje przemysłowe i energetyczne. Warto jednak zwrócić uwagę na "aplikacje mobilne i transport", które awansowały, zajmując poprzednią pozycję przynależną zastosowaniom POS/POI. W kolejnych latach trend ten może być jeszcze bardziej widoczny, gdyż transport, w szczególności szynowy, został wraz z przemysłem wytypowany jako kluczowy obszar rozwojowy omawianego rynku w Polsce.

Uniwersalność komputerów przemysłowych sprawia, że popularyzują się one w wielu branżach i aplikacjach. Obejmuje to zarówno te profesjonalne, związane z wojskiem, transportem szynowym, przemysłem czy medycyną, jak też wiele popularnych zastosowań w nadzorze, systemach alarmowych, urządzeniach informacyjnych, automatach do gier czy aplikacjach Digital Signage. Chociaż dla dostawców IPC najczęściej przemysł stanowi główny obszar aktywności, dystrybucja komputerów to biznes związany tak naprawdę z wieloma sektorami rynku.

Branża żyje dzisiaj ideami takimi jak Industry 4.0 oraz Industrial IoT, które mogą być w przyszłości kołami napędowymi branży komputerów przemysłowych i systemów embedded. Chociaż dla wielu osób są one nowymi nazwami na już istniejące technologie, na tyle istotnie redefiniują one dotychczasowe podejście do komunikacji, do tworzenia systemów obliczeniowych i ich integracji, że powinny wytworzyć efekt synergii i okazać się nowym otwarciem w branży.

Industrial IoT to przede wszystkim przemysłowe urządzenia inteligentne z wbudowaną komunikacją bezprzewodową oraz technologie zapewniające łączność - w tym bez udziału człowieka. Przykładem ich wykorzystania są zintegrowane systemy nadzoru komunikacji w mieście, dzięki którym pasażer może - korzystając z dowolnego urządzenia przenośnego - uzyskać dostęp do informacji dotyczących ruchu pojazdów i ich opóźnień, a firmy przewozowe - lepiej dopasowywać swoje usługi do bieżących potrzeb.

Równolegle rozwija się koncepcja Industry 4.0. Jest to określenie na nową "rewolucję przemysłową", dzięki której następuje pełna integracja sfery produkcyjnej oraz zarządzania pracą zakładów i przedsiębiorstw. Łącznikiem są tutaj systemy komunikacyjne oraz IT, które pozwalają na wymianę danych i znacznie efektywniejszą pracę maszyn oraz ludzi.

Efektem zachodzących procesów powinno być w kolejnych latach pojawianie się w naszym otoczeniu coraz większej liczby urządzeń bazujących na komputerowym sterowaniu i przetwarzaniu danych. Z tych powodów również można sądzić, że przyszłość dla dostawców tytułowych urządzeń rysuje się optymistycznie.

Produkty konsumenckie świecą przykładem

W ostatnich latach branża komputerów przemysłowych zdecydowanie "wyszła" poza sferę przemysłu, a producenci IPC całymi garściami czerpią z dokonań sektora elektroniki konsumenckiej. O ile dawniej wiele rozwiązań powstawało najpierw na potrzeby specjalistyczne, a dopiero później przenoszonych było do urządzeń powszechnego użytku, o tyle mniej więcej od dekady mamy do czynienia z procesem odwrotnym.

Przykładem jest użycie w IPC popularnych procesorów z rodziny "Core i" czy systemów operacyjnych Windows oraz liczne standardy komunikacyjne - z Ethernetem, USB i Wi-Fi na czele. Jeżeli zaś sięgniemy do obszaru komputerów panelowych, to do zmian zaliczyć można przede wszystkim wszechobecność ekranów dotykowych, w tym wersji wielodotykowych. Proces importowania różnych technologii nie jest szybki, ale patrząc z perspektywy pięciu lat, już go doskonale widać.

Standardowe oraz customizowane

Profile rynkowe dostawców komputerów przemysłowych

Standardowe Box PC to pewność działania, możliwość uruchomienia "prosto po wyjęciu z pudełka", standaryzacja i wytrzymałość. Cechy te sprawiają, że urządzenia te są prawdopodobnie najczęściej wybieranymi przez krajowych odbiorców komputerami przemysłowymi. W przypadku konieczności większego dopasowania do tworzonego systemu wykorzystuje się często płyty komputerowe.

Dostępne są one w szerokiej gamie wykonań i wybierać tu można spośród różnych "standardowych" płyt głównych w formatach ATX i pokrewnych, jak też komputerów jednopłytkowych (Single Board Computer) z zamontowanym procesorem i pamięcią. Występują one w wersjach 5,25", 3,5", EPIC czy przykładowo PC/104, a także jako karty - np. PICMG 1.3 SBC. Komputerami jednopłytkowymi są również de facto moduły do systemów kasetowych PXI, VXI i podobnych.

Płyty komputerowe stają się coraz mniejsze. Użytkownicy mogą korzystać z różnych modułów SoM/CoM takich jak COM Express, ETX, SMARC oraz wielu innych, w tym tak małych jak uQSeven o wymiarach jedynie 4 na 7 cm. Można sądzić, że punktem docelowym jest zawarcie całego komputera w jednym układzie System-on-Chip. To właściwie już się dzieje, przy czym ograniczeniem miniaturyzacji jest konieczność wyprowadzenia na zewnątrz złączy i dodania takich elementów jak pamięć masowa.

Powyższa oferta zapewnia producentom maszyn i urządzeń szeroki wybór opcji, pozwalając na stworzenie w pełni "customizowanego", zbudowanego precyzyjnie pod potrzeby danej aplikacji systemu. Ostatnia z opcji zyskuje na popularności ze względu na rozwój systemów opartych na mikrokontrolerach 32-bitowych oraz wspomnianych platformach typu System-on-Module.

Wiele z nich wykorzystywanych jest np. na potrzeby sterowania automatami do sprzedaży, do gier, urządzeniami informacyjnymi do pojazdów czy wyświetlaczami reklamowymi. Oczywiście wybór konkretnej technologii - czy standardowego "peceta przemysłowego", czy systemu bazującego na komputerach SBC, czy układu zaprojektowanego w oparciu o mikrokontroler - zależy każdorazowo od aplikacji, wolumenu produkcji, zasobów inżynierskich firmy i innych czynników.

Wydaje się jednak, patrząc na trendy rynkowe, że przedsiębiorstwa coraz częściej skłaniają się do użycia raczej gotowych modułów komputerowych, przekładając siły i czas z procesu projektowego na rozwijanie całego urządzenia i jego promocję.

W ostatnich latach szczególnie dużą popularność na rynku zdobyły platformy open source takie jak Arduino czy Raspberry Pi. Wprawdzie brakuje im wielu cech niezbędnych w aplikacjach przemysłowych - takich jak możliwości pracy w trudnych warunkach środowiskowych i wieloletniego wsparcia dostawców, jednak są one łatwo dostępne i tanie, przez co znajdują wielu zwolenników.

Oparcie na nich systemu sterowania maszyną czy poważnego projektu to dla wielu cały czas o krok za daleko, jednak mniejsze, specjalizowane zadania - choćby związane z automatyką domową, systemami nadzoru czy po prostu hobby - mogą być z powodzeniem realizowane.

Biorąc pod uwagę fakt, że wokół omawianych platform stworzyła się silna społeczność inżynierska, a także korzystają z nich studenci i uczniowie, śmiało postawić można tezę, że właśnie otwartość - w zakresie sprzętu i oprogramowania - będzie w przyszłości odgrywała coraz większą rolę, zagrażając producentom zamkniętych systemów. Wygranymi tej rywalizacji będą klienci, gdyż to ostatecznie oni zyskują dostęp do większej liczby technologii i mogą wykonywać swoje projekty taniej.

Najważniejsze zmiany technologiczne

Lista wymogów klientów względem komputerów przemysłowych zawiera szereg punktów, w tym po części ze sobą sprzecznych. Z jednej strony liczą się bowiem przede wszystkim moc obliczeniowa, posiadane interfejsy czy cechy mechaniczne urządzeń, z drugiej zaś kluczowa jest niska cena. Omawiane produkty powinny być też dostępne na rynku dłużej niż standardowe pecety, a nad wszystkim góruje wymóg niezawodności. Ten ostatni od wielu lat niezmiennie znajduje się na pierwszym miejscu analogicznych zestawień, co wynika wprost z zastosowań omawianych urządzeń. Dokładając do tego różnorodność wykonań samych komputerów i rynków docelowych - dostawcy mają niełatwy orzech do zgryzienia, jeżeli chodzi o konstrukcję oferty.

Branża niewątpliwie żyje pojawianiem się kolejnych generacji CPU, gdyż podzespoły te wprost definiują zarówno wydajność obliczeniową komputerów, jak też, co jest w przemyśle bardzo istotne, wymogi co do wymuszonego chłodzenia. Na topie są procesory Intela czwartej generacji z rodziny Core i (większa wydajność obliczeniowa, większe możliwości w zakresie przetwarzania grafiki), ale też układy zoptymalizowane pod względem zużywanej energii, czyli procesory Atom.

Chociaż architektura x86 Intela dominuje, nie jest ona jedyną - na rynku nadal swoich zwolenników mają procesory AMD, a nowym trendem jest popularyzacja urządzeń z układami ARM. Atutem tych ostatnich jest niska cena, niewielki pobór mocy i fakt, że są one wspierane ze strony dużych producentów półprzewodników.

ARM to dominująca architektura sprzętowa w przypadku urządzeń przenośnych, przez co możliwość "rozciągnięcia" ich zastosowań na obszar embedded - szczególnie przy korzystaniu z systemów takich jak Android czy Linux - tworzy nowe otwarcie na omawianym rynku. Na razie systemy z procesorami ARM stosowane są głównie w małych komputerach, takich jak omawiane wcześniej SoM.

W połączeniu z Linuksem sprawdzają się one całkiem nieźle, aczkolwiek tandem ten zazwyczaj przegrywa z tradycyjnymi urządzeniami jednopłytkowymi i Windowsem, gdy konieczne jest wykonanie bardziej wydajnej i złożonej aplikacji - np. sterującej lub multimedialnej.

Jeżeli chodzi o komputery Box PC, to oprócz oczywistych zmian, takich jak zmniejszanie rozmiarów czy wzrost możliwości obliczeniowych, trendem zasługującym na szczególną uwagę jest zwiększanie dostępności interfejsów komunikacyjnych. Mała wielkość obudowy nie przeszkadza producentom umieszczać w niej po kilka gniazd do sieci Ethernet, USB i innych portów.

Dostawcy coraz częściej umożliwiają też doposażenie komputera w potrzebny w danej aplikacji rodzaj interfejsu poprzez wykorzystanie wymiennych kart. Przykładem są tutaj produkty z rodziny iDoor firmy Advantech, które dostępne są wraz z modułami do większości popularnych sieci przemysłowych.

Firmy stawiają na kompleksowość

Komputery przemysłowe pracują zazwyczaj w większych systemach, przez co wymagają uprzedniej integracji. Nawet w przypadku gotowych do użycia wersji Box PC konieczne jest dobranie elementów peryferyjnych oraz oprogramowania. Klienci poszukują też dostawców, którzy oprócz płytek czy modułów komputerowych dostarczą im komponenty pozwalające na stworzenie gotowego systemu.

Stąd też dystrybutorom zdecydowanie opłaca się nie tylko zapewniać obszerną ofertę sprzętową w zakresie samych komputerów, ale też podzespołów z nimi powiązanych - np. kart rozszerzeń, zasilaczy, dysków Flash i elementów peryferyjnych.

Specjaliści branżowi, dla których IPC stanowią rdzeń biznesu, obudowują go usługami, a nieraz też produktami pozornie dosyć odległymi - np. kamerami pozwalającymi na tworzenie systemów wizyjnych czy urządzeniami do sieci komunikacyjnych. Na dodatkowych podzespołach oraz integracji omawianych urządzeń można bowiem zarobić - średnio drugie tyle, co na samych IPC.

Klientami lokalnych dostawców branżowych są zasadniczo trzy duże grupy firm - integratorzy systemów, klienci końcowi oraz producenci OEM. Integratorzy to przedsiębiorstwa zajmujące się tworzeniem instalacji automatyki, systemów sterowania, budową większych urządzeń czy systemów pomiarowo-testujących. Współpracują oni bezpośrednio z klientami końcowymi, a dla dostawców automatyki i urządzeń technologicznych stanowią swoistą forpocztę na rynku - i to bardzo ważną, sądząc po wynikach statystyki dotyczącej sektora IPC.

Drugą grupą odbiorców, na pozycji praktycznie ex aequo z integratorami, są zakłady przemysłowe i różni inni klienci związani z szeroko rozumianym przemysłem. Korzystają oni najczęściej z gotowych komputerów - takich jak Box PC czy modułowych. Inaczej jest w przypadku producentów OEM, a więc trzeciej grupy firm.

Zaliczają się do niej zarówno producenci maszyn i urządzeń, jak też przedsiębiorstwa elektroniczne produkujące różnego rodzaju urządzenia (niekoniecznie przemysłowe). Tego typu podmioty to naturalny odbiorca płyt głównych i komputerów nakładkowych. Szczególnie popularne są tu te ostatnie, takie jak SoM/CoM, które montowane są wewnątrz urządzeń i stanowią element składowy większych systemów.

Konkurencyjny rynek

W grupie klientów będących najczęstszymi odbiorcami komputerów przemysłowych niezmiennie od lat lokują się integratorzy systemów. Wynika to z faktu, że większość instalacji, systemów w obszarze automatyki i przemysłu jest realizowana poprzez projekty, a więc indywidualnie zaprojektowane pod wymagania odbiorcy i aplikacji średnie i duże systemy łączące sterownie, czujniki i obwody wykonawcze. Projekt wymaga biznesplanu działania, kupna komponentów, napisania oprogramowania i wdrożenia. Takie zadania są właśnie rolą integratorów.

Na rynku istnieje przy tym kilka wyraźnie zarysowanych grup firm. Pierwszą i prawdopodobnie najważniejszą są przedsiębiorstwa działające na styku przemysłu, elektroniki i innych branż profesjonalnych, które śmiało nazwać można ambasadorami określonych marek komputerów przemysłowych w kraju.

Elmark Automatyka, JM elektronik, CSI, Guru Control Systems - to cztery firmy dystrybuujące m.in. produkty firm Advantech oraz iEi Integration, które od lat odpowiadają za rozwój branży w Polsce. Obecni są tu też dostawcy będący lokalnymi oddziałami zagranicznych producentów - m.in. Siemens, Kontron, Beckhoff Automation, Lenze, Phoenix Contact, B&R, Schneider Electric oraz Rockwell Automation.

Patrząc jednak z perspektywy całego rynku, sprzedaż komputerów przemysłowych oraz jednopłytkowych to biznes, który rzadko kiedy tworzy oś działalności firmy. Wiele przedsiębiorstw to tak naprawdę dystrybutorzy o szerokim spektrum oferty, którzy łączą sprzedaż IPC z inną działalnością handlową, w szczególności w zakresie dostarczania urządzeń automatyki i oprogramowania.

Trudno tu wymienić wszystkich oferentów - głównymi są m.in.: Astor, Dacpol, Elatec, Elhurt, INEE, LedaTel, Maritex, Microdis, Sabur, Quantum, SDS-Automatyka, Simlogic, Stermag oraz Stoltronic. Do tego grona należy dopisać dostawców katalogowych, takich jak TME, Farnell element14, RS Components czy Elfa Distrelec.

Patrząc na stałość grupy firm zajmujących się biznesem dystrybucji i integracji komputerów przemysłowych oraz na opinie ich przedstawicieli o rynku, można wysnuć wniosek, że sprzedaż omawianych produktów to dobry biznes, charakteryzujący się relatywnie dużą stabilnością i ciągle się rozwijający. Oczywiście zastrzeżeniem jest to, że zachowanie takiego status quo wymaga od dostawców sporo pracy.