APARATURA POMIAROWA jest najważniejszym wsparciem w pracy inżyniera

Mierniki energetyczne, tablicowe i aparatura na szynę zapewniają bezpieczeństwo i oszczędności

Zagadnienia związane z bezpieczeństwem użytkowania instalacji elektrycznych i kontrolą prawidłowego wykonania inwestycji są coraz istotniejsze. Wynika to z wymagań prawnych, które narzucają okresowe kontrole, jak też potrzeby minimalizacji ryzyka odpowiedzialności. Wymagania bezpieczeństwa wymuszają odpowiednią jakość wykonania sieci, instalacji i stopień ich zabezpieczenia oraz precyzują konieczność regularnych badań stanu technicznego. Do takich badań trzeba mieć mierniki. Liczy też się ogólnie rozumiana jakość, czyli dążenie do tego, aby produkty i usługi nabywane od kontrahentów i oferowane klientom były jak najdoskonalsze.

Energia elektryczna jest coraz droższa, bo ciągle przybywa w jej cenie podatków i opłat, przez co potrzeba rynkowa w zakresie minimalizacji strat jest znacznie wyraźniej zarysowana niż kiedyś. Mierniki energetyczne pozwalają na ocenę staniu instalacji i urządzeń pod tym kątem, a także na ciągłe monitorowanie zużycia. W tym drugim obszarze przyrządy te stają się źródłem danych do analiz, a w dalszej kolejności do decyzji o modernizacji, inwestycji lub też do zarządzania odbiornikami.

Zapotrzebowanie na aparaturę pomiarową w obszarze energetyki ciągnie też w górę znaczenie jakości energii, a więc to, aby miała ona oczekiwane parametry. Napięcie, częstotliwość są oczywiście tutaj podstawą, niemniej kryterium jakości definiuje znacznie więcej parametrów będących podstawą oczekiwań konsumenckich. Przykładowo z punktu widzenia odbiorców przemysłowych istotny jest kształt napięcia, a więc poziom harmonicznych, losowe anomalie i zakłócenia, które mogą prowadzić do zaburzeń w ciągłych procesach przemysłowych. Od kiedy prąd stał się towarem i możliwość zmiana dostawcy jest gwarantowana prawnie, jakość staje się bardzo istotna, zwłaszcza gdy w grę wchodzą rozliczenia dużych odbiorców. Wówczas składników kosztów jest jeszcze więcej, np. pojawiają się kary za wprowadzania mocy biernej do sieci, dlatego kontrola jakości staje się elementem codziennej pracy.

Jakie znaczenie dla biznesu firmy ma sprzęt pomiarowy?

 

Dla dostawców mierników energetycznych i aparatury tablicowej urządzenia te zwykle są jedną z wielu pozycji w ofercie. Czyli ilościowo przeważają na rynku dostawcy o szerokim profilu i asortymencie, a więc tacy, dla których specjalizacją jest „aparatura pomiarowa” bez wskazywania dokładnie jaka (40%). W większości grup produktów ta część jest największa i pokazany wykres nie tworzy wyjątku, bo rozwój dużej części dostawców ma charakter poziomy, a więc poprzez poszerzanie asortymentu. Co trzecia firma ma nieco większą specjalizację i omawiana aparatura jest dla niej ważną pozycją w ofercie. Pozostała jedna trzecia to z kolei dostawcy specjalizowani, dla których mierniki energetyczne są najważniejsze. Ta grupa w porównaniu do innych naszych zestawień jest tutaj relatywnie duża, dzięki czemu mierniki energetyczne są na tyle wartościowe, że umożliwiają specjalizację w biznesie.

W kolejce na debiut czeka elektryczna motoryzacja, czyli w omawianym zakresie są to stacje ładowania pojazdów. Muszą zostać podłączone do sieci, a ich działanie okresowo kontrolowane i serwisowane, dlatego dla energetyki i przyrządów pomiarowych dziedzina ta wydaje się kolejnym perspektywicznym obszarem zastosowań. To samo dotyczy źródeł OZE, zwłaszcza tych małych przydomowych, które już są widoczne w kraju i bezsprzecznie będą jeszcze popularniejsze. Takie instalacje i źródła trzeba kontrolować, bo nierzadko pracują w niesprzyjających warunkach środowiskowych i są użytkowane przez osoby o małej świadomości w zakresie bezpieczeństwa.

JAKOŚĆ ENERGII – TEMAT NA CZASIE

Problemy z jakością energii w dużej mierze wynikają z jej coraz większego znaczenia w gospodarce. To, że odbiorników jest coraz więcej, nikogo nie zaskakuje, niemniej faktem jest, że wiele z nich jest nieliniowych. Prostowniki diodowe z pojemnościowym układem filtrującym, jakie są częścią większości aplikacji małej i średniej mocy, regulatory fazowe, napędy silników, inwerterowe systemy spawalnicze i grzewcze, to tylko kilka wybranych przykładów popularnych aplikacji, które pobierają prąd z sieci nieliniowo, emitują duże zaburzenia i w efekcie psują jakość energii, bo wprowadzają harmoniczne, generują moc bierną i utrudniają zarządzanie mocą.

Falowniki do silników, zasilacze stabilizowane i regulatory fazowe zapewniają wielu urządzeniom stabilne zasilanie, niemniej z punktu widzenia energetyki ich działanie jest nierzadko źródłem kłopotów, bo przy wahaniach napięcia wymuszają one zmianę prądu, która kompensuje spadek napięcia. Aby utrzymać stałą moc wyjściową na spadek napięcia w sieci, takie urządzenia reagują wzrostem poboru prądu i odwrotnie, co utrudnia stabilizację i zwiększa wahania obciążenia. Takie zjawiska także psują jakość energii w sieci, bo nasilają wahania parametrów.

Wraz z popularyzacją transportu opartego na pojazdach elektrycznych zapotrzebowanie na energię cały czas będzie rosło, a duża liczba urządzeń (plus źródła OZE) pogłębia ich wpływ na działanie sieci. Problem z jakością energii będzie zatem dyżurnym problemem energetyków, co musi się przełożyć na zapotrzebowanie na analizatory.

Im większa moc pobierana z sieci, tym niestety znaczenie jakości jest większe. Przy niewielkiej mocy koszt zapewnienia zasilania gwarantowanego nie jest jeszcze duży i na rynku jest wiele typów zasilaczy UPS, ale powyżej kilku kilowatów zasilanie gwarantowane robi się już poważnym zagadnieniem, którego zastosowanie musi mieć wyraźne uzasadnienie. Stąd jedynym rozsądnym wyjściem (i najtańszym) jest kontrolowanie jakości energii i wymaganie jej zapewnienia od dostawcy.

Na koniec należy wspomnieć o tym, że jakość energii byłaby bardzo abstrakcyjnym i nieostrym pojęciem, gdyby nie była opisana w normach, a obowiązki dostawców energii nie miały oparcia w ustawach prawa energetycznego.

Najważniejsze cechy aparatury od strony technicznej

 

Powyższy wykres to z kolei ocena, jakie oczekiwania techniczne w zakresie możliwości pomiarowych mają nabywcy mierników energetycznych. Pierwsze dwa miejsca przypadły na wiele funkcji pomiarowych w jednym mierniku oraz komunikacji z komputerem. Wyraźnie wskazuje to, że chodzi o to, aby mieć jeden miernik do wszystkiego, który po dokonaniu pomiarów w terenie można podłączyć do peceta po to, aby przygotować dokumenty. Podobne znaczenie ma automatyka pomiarów i obróbki wyników, pozwalająca operatorowi dokonać badań za pomocą naciśnięcia pojedynczego klawisza, który wywołuje wykonanie całej procedury i zapisanie wyników pamięci. Taka wygoda podczas pracy w terenie jest bardzo pożądana.

Wysoka rozdzielczość i dokładność pomiarów to z kolei podstawowe wymaganie, jakie można mieć w zakresie metrologicznym i wydaje się ono oczekiwaniem, jakie stawia się w stosunku do wszystkich przyrządów.

POTRZEBA OSZCZĘDNOŚCI

Energia elektryczna jest kosztowna, stąd oszczędzanie staje się koniecznością i to nie tylko w przemyśle. Wnikliwie przyglądanie się kosztom produkcji staje się dzisiaj normalne, bo konkurencja jest coraz silniejsza. Na zmianę postrzegania kosztów ma też wpływ urynkowienie zakupów energii elektrycznej i możliwość zmiany dostawcy. Do analizy zużycia wykorzystuje się analizatory jakości energii oraz rejestratory pozwalające prowadzić monitoring poboru mocy w długim czasie. Niemniej poza taką złożoną aparaturą na rynku jest coraz więcej wąsko specjalizowanych urządzeń, na przykład liczniki energii montowane na szynie DIN, mierniki z komunikacją bezprzewodową montowane na przewodach lub w sąsiedztwie odbiorników, które przesyłają dane o pobieranej mocy do centralnego komputera i dostarczają dane do szczegółowych analiz.

PRODUKTY Z OBSZARU MIERNIKÓW ENERGETYCZNYCH

Mierniki energetyczne służą do kontroli instalacji elektrycznych pod kątem bezpieczeństwa. Zagadnienie to obejmuje pomiary rezystancji izolacji za pomocą wysokiego napięcia pomiarowego, sprawdzanie działania, pomiar czasu i prądu zadziałania wyłączników różnicowoprądowych (RCD). W dalszej kolejności są to pomiary rezystancji uziemienia oraz wyznaczanie rezystywności gruntu. Pomiarem ochronnym jest również sprawdzenie impedancji i rezystancji pętli zwarcia. Na podstawie otrzymanego wyniku obliczany jest prąd zwarciowy, a pomiar może odbywać się bez wyzwalania wyłączników różnicowoprądowych. Aparatura do pomiaru parametrów pętli zasilającej podaje również składowe impedancji, czyli reaktancję, rezystancję i kąt fazowy pętli zwarcia. Mierniki tej grupy sprawdzają także ciągłość przewodu PE przed pomiarem oraz mierzą spodziewaną wartość napięcia dotykowego. Mniej popularne funkcje obejmują sprawdzenie kolejności faz, pomiar małych rezystancji prądem stałym, pomiar prądów upływu oraz monitoring pobieranej z sieci energii, a nawet bezdotykowe wskaźniki napięcia. Do tego wszystkiego dochodzą mierniki wielofunkcyjne oraz rozwiązania specjalizowane, np. rejestratory.

Z kolei analizatory jakości energii pozwalają badać długoterminową stabilność wartości napięcia, wahania, zniekształcenia, zmiany częstotliwości lub przerwy w dostawach. Analizatory rejestrują i analizują parametry dla 3-fazowych systemów zasilania i mierzą napięcia, prądy, moc, współczynnik mocy, energię, analizują harmoniczne, dokonują analizy statystycznej, migotania i anomalii.

Kategoria mierniki energetyczne kryje całkiem spory asortyment aparatury, który na dodatek poszerza się o nowe konstrukcje dopasowane do zmieniających się wymagań metrologicznych, norm lub wymagań użytkowników.

Główne trendy w aparaturze dla energetyki

 

Zestawienie głównych trendów zmieniających rynek aparatury dla energetyki otwiera kategoria "prostota obsługi i ergonomia", ale kolejne dwie pozycje, a więc "przyrządy wszystko w jednym" oraz "komunikacja bezprzewodowa", mają minimalnie mniej wskazań. Wykres dobrze opisuje kierunek zmian, który innymi słowy sprowadza się do tego, aby mieć jeden miernik zapewniający proste korzystanie na miejscu i możliwość wygodnego przetwarzania danych po pracy na obiekcie. Odnotowania wymaga to, że także w miernikach energetycznych wiele konstrukcji umożliwia definiowanie funkcjonalności przez oprogramowanie, co pozwala utrzymać przydatność miernika w dłuższym czasie, dzięki aktualizacjom.

APARATURA TABLICOWA I MONTOWANA NA SZYNIE

Aparatura tablicowa to grupa mierników, której cechą charakterystyczną jest to, że jest montowana w płytach czołowych urządzeń przemysłowych, pulpitach sterowniczych, rozdzielniach i tablicach monitorujących stan procesów w przemyśle. Podstawowym zadaniem takich urządzeń jest to, aby obsługa techniczna miała łatwy i ciągły wgląd w kluczowe dla procesu parametry. W takim obszarze nie wymaga się zwykle wielkiej dokładności ani rozdzielczości, ale za to istotna jest czytelność z większej odległości, trwałość itp.

Dawniej były to po prostu wskazówkowe mierniki, takie jak woltomierze i amperomierze, dzisiaj asortyment jest znacznie szerszy, m.in. mierniki temperatury, regulatory, rejestratory, liczniki i podobne. Analogowe wskazówki w wielu miejscach zastąpiły wyświetlacze LCD lub LED, ale te analogowe wersje dalej są w sprzedaży, bo wiele osób ceni je za prostotę i łatwość kontroli stanu. Zaawansowane konstrukcje bazują na mikrokontrolerach, pozwalają na konfigurowanie prezentowanej informacji, ustawienie alarmów. Mają też one kilka wyświetlaczy, dzięki czemu jeden miernik jest w stanie pokazać kilka mierzonych wielkości jednocześnie. Są też jednostki pozwalające na bezpośrednie podłączenie do miernika czujnika, np. termopary. Jest to znak, że aparatura tablicowa ma szeroki zakres zastosowań, nierzadko wykraczający poza podstawowy zakres monitoringu parametrów procesów przemysłowych.

Aparatura montowana na szynie DIN ma podobną funkcjonalność i zastosowanie jak tablicowa, niemniej z uwagi na miejsce instalacji jej funkcje pomiarowe są znacznie węższe i ograniczają się w dużej mierze do kontroli parametrów sieci energetycznej.

Narzędzia i usługi do prototypowania elektroniki – szeroka oferta usług i produktów

Prototypowanie jest częścią procesu projektowania urządzeń elektronicznych i pełni funkcję punktu kontrolnego między etapem komputerowych przygotowań i symulacji a produkcją seryjną. Pozwala na weryfikację konstrukcji, a zwłaszcza na sprawdzenie, czy spełnia ona wymagania nakładane przez normy, np. te w zakresie EMC. Wraz z każdą rynkową rewolucją, nowymi ciekawymi technologiami i rozwiązaniami, proces projektowania staje się trudniejszy i wymaga od projektantów coraz więcej doświadczenia i wiedzy.

Projektantom potrzebna jest orientacja w nowościach technologicznych, znajomość najnowszych rozwiązań wykorzystywanych przez konkurencję czy też wiedza na temat niezbędnych badań i procedur prawnych, dopuszczających urządzenie elektroniczne na rynek od strony formalnej. To dlatego, że współczesne systemy łączą w jednym produkcie wiele technologii, np. komunikację, obróbkę cyfrową sygnału, grafikę albo też obwody dużej mocy z niskosygnałowymi czujnikami itd. Są tym samym złożone od strony sprzętowej. Taką wiedzę mają duże firmy dysponujące wieloosobowym zespołem inżynierów, co pozwala im na specjalizację i podział kompetencji. Coraz rzadziej daje się też zachować ogólny profil i znać dobrze na wszystkim. Nierzadko każdy większy i bardziej złożony projekt wymaga istotnego pogłębienia wiedzy.

Mniejsze firmy, w tym z reguły większość startupów, szuka na rynku wsparcia w zakresie projektu i prototypowania, a w dalszej kolejności certyfikacji, m.in. u producentów EMS lub w wyspecjalizowanych biurach inżynierskich. W każdym przypadku, a więc projektowania we własnym zakresie lub z wykorzystaniem biura, projekt oznacza spore koszty, które trzeba ponieść na przygotowanie założeń, wykonanie części sprzętowej, przygotowanie oprogramowania, a potem dopiero na prototyp i jego badania.

W naszych ankietach sygnalizowano nam wielokrotnie, że firmy nie są przygotowane na duże wydatki w tym zakresie. Część potencjalnych klientów, pytających o projekt elektroniki, nie zdaje sobie sprawy, że certyfikacja kosztuje, oraz że wdrożenie produktu wymaga spełnienia norm, a co za tym idzie, przeprowadzenia kosztownych badań potwierdzających ich spełnienie. W Polsce często zdarzają się klienci, którzy nie do końca wiedzą, czego chcą, ale chcą mieć to zrobione najtaniej i najszybciej – najlepiej na wczoraj. Nie potrafią sprecyzować swoich oczekiwań, poza tymi, że oczekują jak najtańszej usługi. Stąd biura inżynierskie stanowią cały czas biznes, który niezmiennie od lat dobrze zapowiada, a rynek w części opiera się na freelancerach pracujących na zlecenie takich klientów lub firm EMS. Są to osoby prywatne nieprowadzące firmy i przeważnie działające na nielegalnym oprogramowaniu, na przykład w domu po godzinach normalnej pracy zawodowej. Ceny oferowane przez nie są bezkonkurencyjne – gdyż nie mają niemal żadnych kosztów. Oczywiście możliwości realizacji zleceń przez takie osoby zawsze były i zapewne będą, ale w sumie osoby te nie mogą przebić się poza drobne niszowe projekty dla mało wymagających klientów. Ich znaczenie na dojrzałym rynku byłoby pomijalne, natomiast w sytuacji, gdy cena usługi jest często najważniejszym parametrem selekcji, a rynek jest jeszcze młody i brakuje na nim dużych dobrze opłacanych zleceń od największych firm, osoby te tworzą dolny cenowy pułap odniesienia dla rynku.

Problemy pogłębiają się też na skutek zmian na rynku pracy inżynierów. Na całym świecie brakuje specjalistów zajmujących się układami analogowymi, ale i w wielu innych dziedzinach elektroniki dobry i doświadczony inżynier jest na rynku poszukiwany. A przecież konstruktorzy to elita elektroniki.

Najważniejsze czynniki negatywne dla rynku

 

W rozwoju rynku urządzeń, sprzętu, narzędzi przeznaczonych do wspomagania prac projektowych w obszarze prototypowania przeszkadzają w największym stopniu tanie produkty chińskie. Wiele z nich łączy niską cenę z kiepską jakością. Są one nietrwałe, niedostatecznie precyzyjne, wykonane ze słabych materiałów, przez co szybko się zużywają, nie zapewniają pożądanej precyzji i po krótkim czasie muszą być wymienione na nowe, ale są tanie i dostępne. Na kolejnych miejscach wymieniono czynniki, które mają systemowy charakter i związane są ogólnie z rynkiem elektroniki w Polsce, a niekoniecznie z samym obszarem prototypowania, w tym kłopoty z pozyskaniem kadry, silna konkurencja, oszczędności inwestycyjne itd. Wynika to z tego, że omawiane produkty są częścią (podzbiorem) ofert handlowych tworzonych pod kątem produkcji i podlegają tym samym uwarunkowaniom.

PROTOTYPOWANIE WYMAGA INFRASTRUKTURY

Rozwój technologii wymusza inwestycje w prototypowanie, bo wszystko jest mniejsze, delikatniejsze i coraz mniej można dokonać bez dysponowania odpowiednimi narzędziami i urządzeniami. Fizyczne wykonanie prototypu jest trudniejsze, bo elementy elektroniczne są na tyle małe, że wyklucza to montaż ręczny. Konieczne są mikroskopy, lupy nagłowne, precyzyjne narzędzia oraz także urządzenia, które pozwalają na zmontowanie małej serii płytek przy możliwie prostej konfiguracji i dużej elastyczności działania. Elementów elektronicznych na płytkach drukowanych jest więcej i są one coraz mniejsze. Wymiana pojedynczego kondensatora lub rezystora staje się dzisiaj wielkim wyzwaniem, bo nieuzbrojonym okiem trudno jest cokolwiek dostrzec. Widać to w ofertach dostawców, bo lupy, lampy z wbudowaną lupą, mikroskopy (tradycyjne i cyfrowe) wysuwają się na czołowe miejsca w hierarchii potrzeb. Sprzęt poprawiający komfort pracy ze zminiaturyzowaną elektroniką, a więc także chwytaki, ssawki, manipulatory, końcówki, staje się tak samo ważny, jak przyrządy pomiarowe.

Z drugiej strony mamy coraz lepsze oprogramowanie projektowe i symulacyjne, w tym narzędzia do wizualizacji przestrzennej oraz do mechaniki. Są liczne symulatory: elektryczne, elektromagnetyczne, do symulacji warunków termicznych, dzięki czemu wiele szczegółów konstrukcji daje się ustalić i dopracować przed wykonaniem fizycznego prototypu.

Te dwa zjawiska są do siebie przeciwstawne, niemniej nawet przy doskonałych wizualizacjach w 3D i symulacjach dochodzi do momentu, że trzeba przetestować konstrukcję na żywo. Taki prototyp może wykonać firma EMS lub można go zrobić we własnym zakresie. Konkretne rozwiązanie i wybór zależą od wielu czynników, np. posiadanych umiejętności, parku maszynowego, zaawansowania technologicznego projektu itd.

Najważniejsze zjawiska pozytywne

 

Za najbardziej istotne czynniki sprzyjające rozwojowi rynku produktów i usług niezbędnych do prowadzenia prac prototypowych uznano nowe aplikacje i zastosowania elektroniki, a w drugiej kolejności wzrost nacisku na jakość. Ten drugi czynnik wymusza na producentach elektroniki większą dbałość o dopracowanie techniczne projektów, np. badania przedcertyfikacyjne, testy bezpieczeństwa i w naturalny sposób powoduje, że prototypów wykonuje się znacznie więcej niż jeden. Nowe aplikacje często wymuszają inwestycje w rozwój parku maszynowego i technologii produkcji, bo niosą ze sobą miniaturyzację, nietypowe wymagania, zastosowania lub też konieczność spełnienia norm branżowych. W takiej rzeczywistości sprzętu potrzeba coraz więcej.

WYSOKA JAKOŚĆ JEST ZAWSZE POŻĄDANA

Ogólną tendencją w branży elektroniki jest zainteresowanie wysoką jakością produktów. Dla projektantów oznacza to dopracowanie szczegółów, gruntowne przetestowanie itp. zabiegi, do których prototypy są niezbędne. Do tego dochodzi przestrzeganie norm. Mimo że nie słychać zbyt wiele o karach za wprowadzanie na rynek niespełniających wymagań produktów ani też o tym, żeby któryś z producentów elektroniki został przymuszony do wycofania z rynku wadliwych urządzeń, zainteresowanie tym, aby sprzęt elektroniczny spełniał wymagania prawne, staje się faktem. Firmy przekonują się, że dbałość o certyfikację oraz zgodność z normami się opłaca.

Najbardziej perspektywiczne obszary aplikacyjne z punktu widzenia prototypowania

 

Za najbardziej perspektywiczne obszary aplikacyjne związane z urządzeniami i narzędziami do prototypowania elektroniki uznano obszar inteligentnego domu, IoT, a także rozwiązania dla przemysłu. Są to tematy, w których w ostatnich latach pojawia się wiele nowości produktowych, a liczne krajowe firmy kierują tam swoją aktywność, także te mniejsze bez rozbudowanego zaplecza produkcyjnego. IoT jest też jednym z najbardziej popularnych kierunków rozwoju wybieranych przez startupy.

Prototypów wykonuje się coraz więcej i dzieje się tak ,pomimo istnienia coraz lepszych symulatorów, oprogramowania do wizualizacji przestrzennej, projektów mechanicznych i podobnych. Te dodatkowe prototypy zwykle dotyczą obszaru badań, a więc testów w zakresie kompatybilności, bezpieczeństwa elektrycznego i oceny środowiskowej z uwagi na prowadzone badania precertyfikacyjne zwykle testy prowadzą do mniejszych lub większych poprawek konstrukcyjnych.

Rośnie też świadomość klientów co do znaczenia jakości, a wiele krajowych firm pracuje na rzecz partnerów i kontrahentów z krajów Europy Zachodniej, co często oznacza konieczność utrzymania wysokiego poziomu obsługi.

PRODUKTY NIE MAJĄ CHARAKTERU SPECJALIZOWANEGO

Na rynku nie ma produktów, które by były ściśle przystosowane do prototypowania elektroniki i w rzeczywistości wykorzystuje się to, co jest dostępne na rynku do prac serwisowych, do reworku podczas produkcji. Prototypowanie łączy się tematycznie z serwisem produkcyjnym lub gwarancyjnym, bo wiele działań w tych obszarach jest do siebie podobnych.

Najważniejszy jest z pewnością sprzęt do lutowania, narzędzia i sprzęt do manipulowania układami oraz wsparcie dla wzroku (lupy, mikroskopy). W tym obszarze na rynku jest wiele tanich produktów chińskich sprzedawanych na dziesiątkach platform handlowych w Internecie jako marki własne przez duże firmy dystrybucyjne, przez co segment ten jest niewątpliwie trudny od strony biznesowej.

Omawiany sektor rynku tworzony jest przez wiele, nierzadko drobnych produktów i jednostkowe usługi. Jest to na tyle szeroki asortyment produktów i usług, że zdecydowana większość przedsiębiorstw nie ma kompleksowej oferty w tym zakresie, a wiele wręcz nie konkuruje ze sobą. W ostatnich latach widać, że rynek kieruje się ku specjalizacji, w miejsce przypadkowych wyrobów i adaptowanych urządzeń pojawiają się wersje skonstruowane specjalnie pod kątem potrzeb przemysłu elektronicznego.

Tytułowy sprzęt nie wydaje się może na pierwszy rzut oka bardzo wartościowy, niemniej w rzeczywistości stanowi cenny dodatek zapewniający kompleksowość ofert w wielu przedsiębiorstwach. Jest to też sektor rynku, w którym krajowe firmy próbują swoich sił jako producenci, wytwarzając wybrane niszowe wyroby.

Czynniki sprzyjające popytowi na usługi i produkty związane z prototypowaniem

 

Im więcej realizowanych projektów, im bardziej specjalistyczne urządzenia, im większe znaczenie rozwiązań szytych na miarę, tym znaczenie prac związanych z prototypowaniem elektroniki jest większe. Płytka prototypowa formalnie odpowiada pod względem zaawansowania technologii i użytych rozwiązań technicznych seryjnie produkowanemu urządzeniu, więc rosnąca złożoność urządzeń przekłada się na rozwój rynku produktów kierowanych w takie obszary. Koszt pracy inżynierskiej także się zwiększa, stąd odchodzi się od ręcznego montażu, zwłaszcza że rzadko kiedy projekt kończy się na przygotowaniu jednego prototypu.

MONTAŻ SMT – NAJWAŻNIEJSZY PROCES ZWIĄZANY Z PROTOTYPAMI

Po stronie urządzeń najtrudniejszą do opanowania część stanowi montaż SMT. Zmontowanie płytki wymaga nałożenia pasty lutowniczej na pola kontaktowe, ułożenia elementów a następnie nagrzania całości w piecu, aby pasta się stopiła i zlutowała połączenia. Do nakładania pasty używa się metalowego szablonu, a więc arkusza blachy stalowej, w której wykonane są otwory, przez które pasta jest nanoszona w docelowe miejsce.

Ogólnie i z perspektywy wygląda to prosto i łatwo, niemniej w praktyce jest to skomplikowana operacja. Po pierwsze wykonanie szablonu do nakładania pasty kosztuje i wykonanie go do wyprodukowania kilku sztuk produktu znacząco podraża cenę usługi. W takim przypadku korzysta się raczej z drukarek, które nakładają pastę kolejno na poszczególne pady. Do układania elementów konieczny jest automat pick & place lub przynajmniej urządzenie półautomatyczne. Wymaga przygotowania do działania (zaprogramowania) i uzbrojenia w elementy, a lutowanie w piecu wymusza stworzenie tzw. profilu, czyli rozkładu temperatur i tempa grzania/chłodzenia. Potem płytkę trzeba skontrolować, czy montaż jest perfekcyjny. Przygotowanie produkcji zabiera czas i wymaga wysiłku. Z tych przyczyn firmy EMS mają często drugą linię produkcyjną do prototypów, aby nie przerywać normalnej produkcji. Linia do prototypów bazuje często na specjalnych urządzeniach o funkcjonalności dopasowanej do takich zadań (np. drukarka pasty i automat w jednym).

USŁUGI ZWIĄZANE Z PROTOTYPOWANIEM

Lepiej sytuacja wygląda po stronie usług. Pod kątem prototypowania dostępne są ekspresowe usługi wykonania płytek drukowanych, wydruki 3D do obudów, druk cyfrowy treści płyt czołowych, obróbka CNC detali mechanicznych i podobne. Usługami dopasowanymi do wymogów prototypowania są także montaż krótkich serii płytek oferowany przez firmy kontraktowe.

Kolejna część związana jest z projektowaniem układu elektronicznego, płytki drukowanej, tworzeniem modelu komputerowego obudowy. Ten obszar to domena biur inżynierskich.

W dalszej kolejności można wymienić usługi związane z badaniami urządzeń. Chodzi o kontrole wykonywane podczas procesu projektowania, które mają na celu sprawdzenie możliwie jak najwcześniej, czy czegoś nie trzeba poprawić lub zmienić, bo np. wychodzą zakłócenia. Usługi te świadczą laboratoria badawcze i są to badania precompliance (projektowe) oraz finalne testy zgodności z normami wykonywane na koniec procesu przygotowania urządzenia do produkcji. Poza badaniami w zakresie kompatybilności weryfikacje laboratoryjne dotyczą testów klimatycznych, narażeń mechanicznych (np. odporności na upadek), bezpieczeństwa użytkowania, a dalej specyficznych norm branżowych: medycznych, telekomunikacyjnych, wojskowych, pożarniczych i innych. Jak widać z tego skrótowego opisu, usług kierowanych w stronę przygotowania prototypów jest dość dużo.

Aparatura i urządzenia dla szkół i uczelni technicznych zapewniają bazę do edukacji technicznej

Sprzęt i urządzenia kierowane do sektora edukacji nie stanowią grupy produktowej o specjalnych właściwościach i w praktyce opisywany sektor rynku tworzy wiele firm nierzadko o działalności podstawowej odległej od siebie. W obszarze tym jest też wiele produktów, od wysoko wyspecjalizowanych po takie, które edukacyjne stają się dopiero jak zostaną do takich celów kupione. Rynek można nazwać rozproszonym biznesowo i produktowo, co niestety nie pomaga w rozwoju, gdyż z konieczności dla większości jest to biznes niewielki i zawsze dodatkowy.

Nie jest to łatwy obszar od strony technicznej ani biznesowej, bo rynek w skali kraju nie jest duży, ale przed dostawcami stawia się wiele wymagań i wymusza działanie według procedur, przez co dostawcy z reguły nie specjalizują się w takiej tematyce. Z uwagi na specyficzne zastosowanie sprzęt edukacyjny musi cechować się wysoką jakością wykonania i trwałością. Kontakt z niewprawnym użytkownikiem, pomyłki, niewiedza i ignorancja studentów i uczniów, a nawet wandalizm, tworzą trudne warunki eksploatacyjne. Z uwagi na to dużo wagi przykłada się do tego, aby dostawca był w stanie zapewnić sprawny i kompetentny serwis oraz szkolenie z obsługi. Najlepiej, gdy jest prowadzony przez lokalnego dystrybutora lub dostawcę na miejscu w kraju.

Perspektywy na kolejne lata kryjące się w sektorze edukacji są dobre. Edukacja techniczna staje się obecnie coraz ważniejsza, bo takie są potrzeby rynku pracy. Potrzeba nam zarówno inżynierów jak, i specjalistów średniego szczebla, z którymi już dzisiaj są kłopoty. Rozwój i modernizacja pracowni w szkołach technicznych są naturalnymi czynnikami sprzyjającymi późniejszej dostępności pracowników. Szkoły doposażają swoje pracownie, rozwijają ofertę, np. o szkolenia zawodowe, nowe kierunki i studia podyplomowe dla specjalistów w ramach pogłębiania kwalifikacji zawodowych, które potwierdzane są odpowiednimi świadectwami i certyfikatami. Z kolei uczelnie wyższe korzystają ze środków unijnych i grantów na badania naukowe, w ramach których kupowany jest sprzęt pomiarowy i wyposażane są laboratoria. Uczelnie kształcą też studentów na studiach odpłatnych, dzięki czemu z jednej strony mają możliwość zarabiania, ale z drugiej strony proponowane kształcenie staje się produktem rynkowym o określonej jakości. Oznacza to, że o współpracę z szeroko rozumianą edukacją warto się starać.

Które grupy urządzeń są najbardziej poszukiwane na rynku

 

Sektor edukacji najbardziej potrzebuje aparatury pomiarowej oraz specjalizowanych zestawów niezbędnych do prowadzenia ćwiczeń w szkołach zawodowych i na uczelniach. Niemniej warto zauważyć, że pomijając pierwszą pozycję, w pozostałych kategoriach wykresu też nierzadko kryją się przyrządy pomiarowe, z tym, że być może bardziej specjalizowane lub tworzące spójny system w porównaniu do pojedynczych mierników. Aparatura pomiarowa jest bezsprzecznie podstawą każdego pomysłu w obszarze edukacji, badań, prac rozwojowych, dlatego też jej wysokie znaczenie w takim zestawieniu nie może być dla nikogo zaskoczeniem.

WIELE FORMALNOŚCI BYWA ZNIECHĘCAJĄCYCH

Duża część klientów z sektora edukacyjnego reprezentuje jednostki finansowane z pieniędzy publicznych. Oznacza to, że większość zakupów i praktycznie wszystkie inwestycje są realizowane w ramach przetargów. Co do zasady jest to rozwiązanie korzystne, gdyż zapewnia przejrzystość i kontrolę wydawania pieniędzy, a także wybór najlepszego oferenta. Niemniej wadą przetargów, podnoszoną od lat, jest to, że cała procedura trwa długo, a dodatkowo nierzadko uczestnictwo w przetargu wymaga dużego wkładu pracy wymaganego do przygotowania oferty. Z reguły w przetargach preferowani są dostawcy zapewniający najniższą cenę, co razem potrafi stworzyć splot niekorzystnych czynników biznesowych. Uczestnictwo w przetargach wymaga też od firm poświęcenia uwagi i zapewniania elastyczności, gdyż inwestycja opisywana przez przetargi może wykraczać poza asortyment danego dostawcy. Są też przypadki, gdy zamawiający ma problem ze zdefiniowaniem, czego potrzebuje, bo dokumentacje przetargowe i umowy na dostawy są często pisane według jakiegoś jednego zatwierdzonego ogólnego wzoru i są mało elastyczne.

Warto zauważyć, że duża część zakupów uczelni technicznych oraz instytutów wynika z grantów, czyli celowych dotacji na prowadzenie konkretnych projektów i prac badawczych. Z punktu widzenia biznesu one także są procedurami długotrwałymi, bo zespół naukowy musi opracować plan, złożyć wniosek (np. do NCBiR), poczekać na jego rozpatrzenie i udowodnić zasadność planowanych wydatków, a na koniec całość drobiazgowo rozliczyć. To wszystko zajmuje długie miesiące i tym samym dla wielu dostawców biznes w omawianym obszarze kojarzy się zawsze z długim czekaniem.

Sprzęt kupowany dla potrzeb grantów naukowych po ich zakończeniu pozostaje w gestii uczelni, a więc staje się częścią jej infrastruktury. To na pewno jest zjawisko korzystne, bo ze środków własnych nie dałoby się realizować nawet części takich zakupów. Niemniej w przypadku szkół średnich, nieprowadzących badań naukowych, tylko nauczanie, ta możliwość nie istnieje i placówki te mają sumarycznie mniej pieniędzy do wydania.

PLATFORMY I PŁYTKI

Kilka ostatnich lat przyniosło na rynku elektroniki wysyp narzędzi projektowych, zestawów ewaluacyjnych, płytek startowych i testowych. Zwykle są to płytki, które pozwalają na poznanie działania mikrokontrolerów, układów komunikacji, wyświetlaczy, czujników. To także platformy komputerowe takie jak Raspberry Pi, Arduino i wiele, wiele innych podobnych produktów, których cechą wspólną jest to, że w praktyce służą do pogłębiania umiejętności, szkolenia i samodoskonalenia, a więc także do szeroko rozumianej edukacji.

Oferta takich zestawów bardzo szybko się powiększa, a ich możliwości nierzadko są po prostu imponujące. Płytki te stają się bazą infrastrukturalną warsztatów i ukierunkowanych na konkretne aplikacje szkoleń, np. komunikację bezprzewodową. Tym samym są one produktem edukacyjnym i w sumie nowością na omawianym rynku. Na razie wartościowo nie wydaje się, by miały one znaczący udział w omawianym sektorze rynku, ale trzeba odnotować ich rosnącą pozycję. Zresztą świat dystrybucji dostrzegł potencjał drzemiący w zestawach i płytkach, bo firmy handlowe rozwijają ofertę, nawiązując współpracę z producentami i tworzą w oparciu o nie grupy asortymentowe.

Ważnym stymulatorem rozwoju rynku w tym obszarze jest też Internet Rzeczy (IoT). Aplikacje tego typu też w jakiejś części kierowane są do zastosowań edukacyjnych lub też stanowią klocki do tworzenia takich systemów. Duża liczba systemów rozwojowych opierających się na IoT pozwala na przebieranie w zestawach edukacyjnych powiązanych z tym tematem.

Najważniejsze zjawiska negatywne dla rynku

 

Wśród zjawisk negatywnych najczęściej wymieniane były długie i wymagające procedury związane z przetargami oraz to, że cały omawiany sektor biznesu jest silnie uzależniony od niskiej ceny. Na kolejnym miejscu pod względem ważności uznano brak funduszy na rozwój, a więc de facto kryterium powiązane z poprzednimi, bo za każdym razem ograniczone fundusze uwypuklają znaczenie ceny w sprzedaży. Co ciekawe, konkurencja ze strony innych firm na rynku nie jest postrzegana jako problem, bo rynek jest dość szeroki w zakresie produktów i asortymentu.

APARATURA POMIAROWA

Aparatura pomiarowa to oczywiście najważniejsza grupa produktowa z omawianego obszaru, zarówno pod względem wartości, jak i ważności. Ta do prac badawczo-rozwojowych oraz wykorzystywana jako wyposażenie laboratoriów ma nierzadko zaawansowane możliwości i jest kosztowna. Drugi koniec rynku tworzą proste mierniki ukierunkowane na wykorzystanie w pracowniach szkół średnich. Te muszą być tanie i możliwie najbardziej odporne na brutalne traktowanie. Sprzęt pomiarowy średniej klasy trafia do pracowni, w których ćwiczenia wykonują studenci. Osobną kategorią są specjalizowane zestawy pomiarowe i kombajny łączące w jedną całość podstawowy zestaw pomiarowo-zasilający. Są to stoły z wydzielonym miejscem dla aparatury, wykonaną instalacją zasilającą, zapewniające możliwość uziemienia lub ekranowania itp. Kompletne systemy stanowisk występują też w wersjach ukierunkowanych np. dla elektrotechniki, do pracowni w szkołach średnich i podobnych. Takie stanowiska muszą spełniać wszystkie wymagania techniczne oraz być otwarte na późniejszą modernizację i rozbudowę.

Dla wielu dostawców aparatury pomiarowej świat nauki i edukacja to bardzo ważna grupa klientów i często także jeden z największych odbiorców.

SPRZĘT SPECJALIZOWANY

Poza wymienionymi urządzeniami o charakterze uniwersalnym na rynku dostępny jest sprzęt specjalnie zaprojektowany pod kątem nauczania. Takie cechy można przypisać zestawom ćwiczeniowych, trenażerom, makietom i modelom oraz wszelkiego rodzaju symulatorom. Są one projektowane pod ściśle określoną klasę zadań i stanową funkcjonalny, ale wąsko specjalizowany sprzęt. Takie zestawy pokrywają istotne ogólne zagadnienia z obszaru elektroniki oraz zagadnienia takie jak EMC, silniki, mikrokontrolery, układy sterowania. Są dopasowane funkcjonalnie do zawodowych podstaw programowych, dzięki czemu ich stopień wykorzystania i przydatność jest największa.

Rozwinięciem takich zestawów, które są mobilne, a więc wyjmowane przed zajęciami i chowane do magazynu po nich, są kompletne rozwiązania stanowisk badawczych dla: automatyki, telekomunikacji, radiokomunikacji, mikrokontrolerów i układów programowalnych. To także stanowiska do symulacji układów cyfrowych i logicznych i stanów nieustalonych oraz dydaktyczne systemy mikroprocesorowe. Takich produktów na rynku też jest sporo, niemniej oferta nie jest uporządkowana, często takie zestawy i sprzęt pojawiają się w firmach zajmujących się niekoniecznie tytułową tematyką.

WYPOSAŻENIE PRACOWNI I LABORATORIÓW

Poza urządzeniami i aparaturą niezbędną częścią są meble, a więc biurka, krzesła oraz regały tworzące podstawę wyposażenia pracowni. Z uwagi na trwałość, ergonomię miejsca pracy, wymagania bezpieczeństwa, ochronę ESD itp. czynniki, biurko coraz częściej nie jest zwyczajnym meblem adaptowanym do tej roli, ale specjalizowanym pod kątem laboratoryjnym zaawansowanym sprzętem.

Druga grupa produktów pomocniczych to narzędzia ręczne, narzędzia inspekcyjne, oświetlenie stanowiskowe, materiały ochronne związane z ESD (maty, opaski, podkładki oraz ochrony osobistej dla personelu), stacje lutownicze i podobne. Mimo że są to rzeczy uzupełniające, w praktyce jest ich na tyle dużo, że nie da się znaleźć żadnego sensownego kryterium selekcji pokazującego, że daną rzecz można traktować jako przynależną do edukacji.