Komponenty automatyki przemysłowej

Automatyka budynkowa to niezwykle popularny i pojemny termin, za którym kryją się rozwiązania poprawiające komfort użytkowania, zapewniające oszczędności kosztów i bezpieczeństwo w obiektach. Za pomocą komponentów automatyki budynkowej kontroluje się instalacje takie jak oświetlenie, ogrzewanie i klimatyzację, wentylację, systemy alarmowe i kontroli dostępu, steruje roletami, zamkami itp. Mimo że wiele komponentów automatyki może działać autonomicznie, prawdziwa funkcjonalność pojawia się po spięciu całej instalacji w sieć kontrolowaną przez sterownik zarządzający jej pracą.

Posłuchaj
00:00

Automatyka domowa i budynkowa

Główne korzyści, jakie przynosi automatyka budynkowa to przede wszystkim większy komfort osób, które w takim budynku codziennie przebywają lub nim zarządzają. Ponadto pozwala poczynić znaczne oszczędności finansowe, dzięki np. optymalizacji zużycia prądu, wyłączaniu zbędnych odbiorników oraz regulacji ogrzewania dostosowującego temperaturę do bieżących potrzeb, co prowadzi do niższych kosztów eksploatacji.

Dzisiaj nacisk kładzie się na funkcjonalność oprogramowania, w tym tworzenie scenariuszy sterowania pod kątem minimalizacji zużycia energii elektrycznej i innych mediów. Powodem jest oczywiście gwałtowny wzrost cen energii, który skierował uwagę firm i zarządców budynków na to, aby w jakiś sposób ograniczyć koszty. Komfort zdecydowanie ustąpił miejsca ekonomii i paradoksalnie jest to dobra wiadomość dla rynku, gdyż nic tak dobrze nie przemawia do wyobraźni jak mniejszy rachunek.

Szerokie spektrum

W temacie automatyki budynkowej problemem jest, że teoretycznie można prawie wszystko, w praktyce implementacja niesie ze sobą wiele problemów i ograniczeń, dlatego istotne jest chłodne wyważenie swoich potrzeb i możliwości. Podobnie jest z produktami wchodzącymi w skład instalacji. Założenie, że wszystko do siebie pasuje, daje się programować i ustawiać w żądanych zakresach, jest niestety złudne.

Najważniejsze trendy techniczne rynku komponentów do automatyki budynkowej
 
W zestawieniu najbardziej istotnych trendów zmieniających rynek automatyki budynkowej dwa kryteria wybijają się wyraźnie ponad resztę: prostota instalacji i zgodność ze standardami oraz możliwość obsługi z użyciem urządzeń mobilnych, czyli w praktyce ze smartfona. Inaczej mówiąc, liczy się funkcjonalność i łatwość użycia z wykorzystaniem aplikacji. Rola smartfonów w systemach automatyki jest duża i z pewnością będzie jeszcze się zwiększać, bo mają one duże możliwości (obliczeniowe, komunikacyjne) i zawsze mamy je przy sobie.

Trudno też ocenić jakość produktu, gdyż z jednej strony jest ona definiowana przez cechy fizyczne rozwiązania, np. elementy elektroniczne, montaż, zabezpieczenia, ale także jakość oprogramowania firmware. Nawet najlepsza platforma sprzętowa może się wieszać, reagować z opóźnieniem, mieć problem z komunikacją, stabilnością działania w długim terminie lub też bezpieczeństwem. Ocena rozwiązania jest więc wielowymiarowa i wymaga też doświadczenia z wcześniejszych realizacji.

Wybrnięcie z tej pełnej pułapek inwestycji może być trojakie. Pierwsze to, jak wspomniano, skorzystanie z usług firmy integratorskiej, która wsłucha się w potrzeby klienta, przygotuje projekt, a potem po zatwierdzeniu go zrealizuje. Inne podejście może polegać na oparciu się na jakimś spójnym systemie oferowanym przez dużego producenta. Wówczas szansa na niekompatybilność jest mniejsza, łatwiej o wsparcie techniczne, gdyż dotyczyć ono będzie wyłącznie produktów jednego wytwórcy. Trzecia opcja to własny projekt, co wymaga wiedzy, wysiłku i akceptacji dla zmian i nietrafionych pomysłów.

Wsparcie techniczne zawsze jest potrzebne

Skomplikowanie materii technicznej związanej z automatyką budynkową eksponuje rolę wsparcia technicznego producenta. Wiadomo, że teoretycznie wszystko powinno działać, współpracować, ale praktyka wskazuje, że mimo to problemy się pojawiają. Wówczas wsparcie producenta staje się cenną wartością dodaną do produktu. W naturalny sposób lokalny wytwórca ma w tym zakresie przewagę, gdyż nie tylko jest w stanie kompetentnie i szybko zareagować, ale również w ramach odpowiedzialności za rynek i produkt może pomóc bardziej, niż tylko świadcząc konsultację, np. modyfikując oprogramowanie, badając zachowanie urządzenia podczas pracy w skrajnych warunkach lub testując jego współdziałanie z innym (nietypowym) produktem.

Wsparcie techniczne oferowane przez producentów i integratorów systemów ma w obszarze automatyki budynkowej i przy dużych projektach znaczenie pierwszorzędne i jest ważnym czynnikiem przewagi nad firmami z Dalekiego Wschodu oraz rozwiązaniami (płytkami) DIY (open source i zrób-to-sam).

Główne czynniki sprzyjające rozwojowi rynku
 
Aktualnie głównym i najważniejszym czynnikiem sprzyjającym rozwojowi rynku komponentów automatyki budynkowej są szybko rosnące koszty związane z mediami (energią elektryczną, ogrzewaniem). Konieczność oszczędności spowodowała, że komfort i wygoda życia spadły na drugą pozycję i tym samym z systemów takich została zdjęta etykieta ekstrawagancji. Za istotne czynniki uznano ponadto coraz większą kompatybilność i interoperacyjność produktów pozwalających na mieszanie w instalacji różnych rozwiązań i marek, a także coraz większy rynek, który zaczyna osiągać potencjał przyspieszający rozwój przez analogię do kuli śnieżnej toczącej się z góry.

Komponenty systemowe niczym klocki

Podstawą systemu automatyki budynkowej i domowej są czujniki oraz elementy wykonawcze. W tej pierwszej grupie mieszczą się sensory temperatury i wilgotności (do sterowania HVAC), detektory gazów oraz dymu (do systemu ppoż, wentylacji mechanicznej), oświetlenia (do sterowania lampami). Uzupełniają je czujniki otwarcia okien/drzwi, wstrząsów będące elementem systemu alarmowego. Są też czujniki poboru mocy, czyli watomierze dostarczające informacji na temat zużycia energii.

Typowe elementy wykonawcze obejmują przekaźniki załączające zasilanie w różnej formie: dopasowanej do oświetlenia LED, z gniazdem pozwalającym na włożenie wtyczki sieciowej lub do instalacji w szafie rozdzielczej na szynie DIN.

Poza komponentami z tego zakresu podstawowego w instalacjach automatyki pojawiają się kamery monitoringu będące elementem systemu monitoringu i ochrony obiektu oraz jako elementy czujnikowe (alarmowe), gdyż większość nowoczesnych kamer ma rozbudowaną funkcjonalność związaną z analizą obrazu i wykrywaniem osób. Liczba czujników i ich typów stosowanych w układach automatyki stale się zwiększa, przyspieszenie rozwoju przyniosą technologie AL/ML.

Wystarczy przejrzeć dowolną ofertę, aby uzmysłowić sobie, że katalog dostępnych komponentów jest bardzo szeroki, co ma niestety zalety i wady.

Najważniejsze czynniki negatywne dla rynku
 
Najważniejszym czynnikiem negatywnym dla rynku komponentów automatyki jest brak wiedzy, prawdopodobnie wywołany bardzo dużą liczbą rozwiązań, produktów, systemów, marek, stowarzyszeń i dostawców. Przez wiele lat automatyka domowa i budynkowa była obszarem techniki, na którym wiele firm chciało zaistnieć a najlepiej zdobyć dominującą pozycję. Co kilka miesięcy pojawiały się nowe pomysły, zawsze określane jako rewolucyjne i tak samo szybko odchodzące w niepamięć. Nie pomagała też polityka dużych koncernów, które mamiły rynek swoim zainteresowaniem tematyką i zaangażowaniem po to, aby za dwa–trzy lata wycofać się z segmentu na skutek braku efektów. Skutki tego to m.in. słaba orientacja w aktualnych możliwościach, przeszkadzająca w rozwoju.

Detekcja obecności, a nie ruchu

Ważną funkcją systemu automatyki jest ustalenie, czy w pomieszczeniu ktoś jest. Dla oświetlenia, systemu alarmowego, ogrzewania i klimatyzacji informacja o przebywającej osobie jest kluczowa z punktu widzenia poprawności regulacji, stąd czujnik obecności można uznać za komponent kluczowy w omawianym obszarze. Ustalenie obecności człowieka nie jest wcale proste i przez lata odbywało się za pomocą detektorów ruchu w postaci czujek pasywnej podczerwieni, wspomaganych informacjami nt. otwieranych drzwi, z systemów kontroli dostępu z użyciem kart RFID, barier optycznych i podobnych.

Dokonując fuzji danych z takich sensorów, można było wypracować stan obiektu (zajętość), ale faktem jest, że działanie czujek PIR nie jest w tym zadaniu najlepsze, bo co do zasady wykrywają one ruch. Nieruchomo siedząca osoba dla takiego detektora przestaje istnieć i może się okazać, że aby światło nie zgasło w pokoju, trzeba co jakiś czas machać rękami.

Problem z detekcją obecności próbuje się rozwiązywać za pomocą kamer i analizy obrazu. Jest to skuteczne, ale kosztowne i na dodatek zawsze może się zdarzyć, że ich pole widzenia nie obejmie każdego zakamarka. Rozwiązaniem przynoszącym nową jakość i podejście będą wchodzące właśnie na rynek radary mikrofalowe. Są to czujniki dopplerowskie działające na częstotliwości rzędu 60 GHz, a więc przy długości fali 5 mm. W tym zakresie radar jest w stanie wykrywać mimowolne (niedostrzegalne okiem) drżenie ciała i pozwala na zbudowanie czujnika obecności obejmującego całe pomieszczenie, w tym na wykrywanie obecności człowieka znajdującego się za przeszkodą (np. meblem) dzięki odbiciu fal od ścian.

Domowa automatyka

Mówiąc o komponentach automatyki budynkowej i domowej, nie sposób pominąć konstrukcji hobbystycznych i półprofesjonalnych bazujących na gotowych platformach z mikrokontrolerami (DIY, Do It Yourself). Popularność takich rozwiązań jest największa w systemach o niewielkiej skali działania, stąd raczej ograniczonych do domu niż budynku i zastosowań amatorskich, a nie profesjonalnych. Siłą napędową jest tutaj darmowe oprogramowanie open source o relatywnie dużych możliwościach i uniwersalności. Dzięki temu nakład pracy i potrzebne wymagane umiejętności nie są wcale duże. W ramach systemów open source są też dostępne darmowe aplikacje i duże systemy kontrolne pełniące funkcję BMS. Przykładem może być Domoticz, który uruchamia się na różnych systemach operacyjnych, w tym serwerach NAS wykorzystywanych do obsługi kamer monitoringu oraz Pi Home Assistant dla komputera Raspberry Pi.

Komponenty do instalacji energetyki odnawialnej

Opłacalność budowy instalacji odnawialnych stale się poprawia, a okres amortyzacji jest dzisiaj o kilka lat krótszy niż pięć lat wcześniej, bo energia elektryczna jest coraz droższa. Komponenty wykorzystywane w instalacjach są też coraz tańsze i lepsze, bo na przestrzeni lat zostały one dopracowane i są już wytwarzane na dużą skalę. Falowniki biją rekordy sprawności, są mniejsze i tańsze, co jest wynikiem zaawansowania technologii półprzewodnikowych oraz dużej konkurencji na rynku.

Opłacalność inwestycji w instalację energii odnawialnej jest zwykle definiowana w długim horyzoncie czasowym, np. sięgającym 20 lat. Dla sprzętu, który w tym czasie musi pracować na zewnątrz, jest to spore wyzwanie jakościowe, bowiem wpływ środowiska w tak długim czasie na produkty jest silny. Promieniowanie ultrafioletowe niszczy tworzywa sztuczne, wilgoć i rosa, duże zmiany temperatury w cyklu dzień–noc, wszechobecny kurz, a nawet obecność zwierząt, które są w stanie zębami zniszczyć izolację przewodów (jak np. kuny), tworzą trudne warunki eksploatacji wymagające użycia produktów o gwarantowanej w długim terminie jakości. W obszarze energii odnawialnej jest to zagadnienie kluczowe, bo inwestorzy, kalkulując opłacalność zakładają w praktyce brak konieczności jej serwisowania.

Akumulatory w systemach energii odnawialnej

Coraz więcej instalacji energii odnawialnej zawiera akumulatory, czyli ma lokalny magazyn energii, który jest remedium na największą wadę źródeł OZE, czyli nieprzewidywalność dostępnej mocy. Akumulator to niestety element kosztowny o ograniczonej trwałości, przez co magazynów energii w instalacjach OZE większej mocy i podłączonych do sieci jest relatywnie mało. Natomiast w rozwiązaniach specjalistycznych, małej mocy, obecność akumulatora jest oczywistością. W takich aplikacjach wykorzystuje się głównie akumulatory bezobsługowe kwasowo-ołowiowe typu AGM oraz różnego typu ogniwa litowo-jonowe. W ostatnich latach szybko popularyzują się LiFePO4 – z chemią litowo- żelazowo-fosforanową. Są one żywotniejszym i bezpieczniejszym wariantem akumulatora litowo-jonowego, który dodatkowo ma napięcie znamionowe takie jak wersja kwasowo- ołowiowa.

Ważne i poszukiwane produkty
 
W obszarze komponentów do instalacji energii odnawialnej poszukiwane produkty to przede wszystkim złącza, przekaźniki, przewody, które razem z panelami PV i falownikami pozwalają stworzyć instalację. Wynika z tego, że największe znaczenie na rynku mają systemy zasilania energią słoneczną i całe otoczenie, które się z nimi wiąże. Dotyczy to też instalacji off-grid, czyli niepołączonych z siecią energetyczną, na co wskazuje prawie 30% wskazań związanych z akumulatorami.

Wysokie napięcie stałe w instalacjach wymaga bezpieczeństwa

Wspólną cechą instalacji fotowoltaicznych jest to, że bazują one na napięciach stałych. Panele PV dostarczają na wyjściu napięcia o wartości zmieniającej się w szerokim zakresie zależnej od stopnia obciążenia, oświetlenia, temperatury oraz konstrukcji wewnętrznej panelu, tj. tego, ile zawiera on połączonych ogniw. Napięcie panelu bez obciążenia wynosi kilkadziesiąt woltów, pod obciążeniem napięcie jest mniejsze, można zgrubnie przyjąć, że wynosi ono około 30 V. Panele łączy się w łańcuchy szeregowe lub szeregowo-równoległe, aby prądy płynące w obwodach przy kilowatowej mocy były możliwie jak najmniejsze. Minimalizacja strat przesyłania oznacza więc w praktyce pracę instalacji przy kilkusetwoltowym napięciu roboczym, które generuje zestaw paneli i które jest dalej przetwarzane przez falownik.

Wysokie napięcie stałe, np. 600‒700 V, wymaga specjalnego podejścia technicznego i często komponenty solarne, takie jak złącza, przewody, zabezpieczenia, właśnie tym się różnią od rozwiązań ogólnego przeznaczenia, że mogą pracować przy wysokim napięciu stałym.

Komponenty instalacji energii odnawialnej

Najważniejszą częścią instalacji są źródła energii, a więc panele i ogniwa fotowoltaiczne, generatory wiatrowe i mechaniczne oraz ogniwa paliwowe. Różnią się one wielkością (mocą), sprawnością, ceną w odniesieniu do generowanej mocy i przeznaczeniem. Moduły fotowoltaiczne są przeważnie płaskie i zawierają od 18 do 180 monokrystalicznych lub polikrystalicznych ogniw krzemowych. Moc wyjściowa pojedynczego panelu wynosi ok. 250 Wp. Sprawności modułów komercyjnych zwiększają się z roku na rok wraz z poprawą technologii.

Na rynku znajduje się szeroki wachlarz modułów PV o różnej wielkości i tym samym mocy. Wytwarza się specjalne moduły, które są zintegrowane z dachami lub fasadami budynków. Produkowane są również wersje szczególnie odporne na korozję wywołaną słoną wodą morską. Znajdują one zastosowanie na łodziach żaglowych, znakach nawigacyjnych i latarniach morskich, gdzie muszą być szczególnie odporne na oddziaływanie słonej wody. Ostatnim osiągnięciem w tej dziedzinie jest wytworzenie półprzezroczystego modułu, który może być używany jako okno w budynkach, na przystankach w postaci kropek nałożonych na szybę.

Drugi ważny element to falownik solarny. Jest to specjalizowany konwerter przetwarzający napięcie stałe generowane przez panele na przemienne napięcie o parametrach takich samych jak sieć energetyczna. Aby możliwe było dostarczanie energii do sieci, falownik musi działać synchronicznie i generować napięcie trójfazowe. Gdy w instalacji jest przewidziany magazyn energii, czyli akumulator, układ staje się jeszcze bardziej skomplikowany, gdyż do jego obsługi wymagany jest dodatkowy konwerter 2-kierunkowy.

Najważniejsze zjawiska pozytywne dla rozwoju rynku komponentów dla energii odnawialnej
 
Najważniejszym czynnikiem pozytywnie wspierającym rozwój rynku komponentów do instalacji energii odnawialnej są rosnące ceny energii ze źródeł tradycyjnych. Czynnik ten stał się wyjątkowo ważny w ostatnich miesiącach, razem ze znacznymi podwyżkami taryf oraz wojną. Wyraźnie mniejsze oddziaływanie ma świadomość ekologiczna społeczeństwa i to, że decyzje zakupowe są często jej pochodną. Tak uważa co drugi pytany przez nas w ankietach specjalista. Trzeci czynnik to zapotrzebowanie rynku na rozwiązania specjalistyczne, a więc możliwość realizacji zasilania w warunkach, gdzie nie ma sieci energetycznej lub konieczne jest stworzenie specjalnych warunków.

Falowniki przeznaczone do pracy w instalacjach mniejszej mocy, takich niepołączonych z siecią energetyczną, są oczywiście prostsze konstrukcyjnie. Często są one nazywane mikroinwerterami, czyli urządzeniami współpracującymi z pojedynczymi panelami, dobranymi do mocy pojedynczego modułu.

Te same rozważania dotyczą aplikacji, gdzie panele PV lub generator wiatrowy wyłącznie ładuje akumulator. Za każdym razem urządzenie to jest kluczowym elementem instalacji, odpowiedzialnym za sprawność i wydajność konwersji energii.

W przypadku generatorów wiatrowych problemy są podobne, bo napięcie generowane przez takie źródła nie nadaje się w większości przypadków do bezpośredniego wykorzystania praktycznego, gdyż waha się w dużym zakresie oraz nieliniowo zmienia się wraz z oświetleniem i siłą wiatru i obciążeniem.

Oferta rynku szybko się rozwija i dzisiaj mamy również wiele produktów o mniejszych wymiarach i mocy niż te standardowe jednostki o mocy 250 W, z których najczęściej zestawia się duże instalacje i montuje na dachach.

Komponenty specjalizowane

Na rynku dystrybucji jest coraz więcej komponentów specjalizowanych, a więc zaprojektowanych specjalnie pod kątem pracy w instalacjach energii odnawialnej. Głównie chodzi tutaj o wersje do instalacji fotowoltaicznych (PV), do których potrzebne są przewody o dużym przekroju i odpornej na wpływ środowiska izolacji, po to, aby zapewnić małe straty mocy i upływy, a więc bezpieczeństwo podczas wielu lat pracy. Kolejny element, gdzie widoczna jest specjalizacja aplikacyjna to złącza o minimalnych stratach, łatwe w montażu itd. Są to złącza kabel-kabel o dużej odporności na czynniki środowiskowe. Złącza solarne mają specjalną konstrukcję mechaniczną, bo instalatorzy wykonują swoją pracę często w niewygodnych pozycjach. Oczekiwana jest także możliwość łączenia za pomocą tego samego elementu przewodów o szerokim zakresie przekrojów.

Do instalacji niezbędne są ponadto przekaźniki i styczniki umożliwiające przełączanie obwodów stałoprądowych o dużej mocy, komponenty sieciowe do zdalnego zarządzania, elementy systemów pomiarowych, mierniki mocy, układy akwizycji danych, rejestratory napięć i prądów. Obowiązkową częścią instalacji są też komponenty zabezpieczające, głównie chodzi o ograniczniki przepięć od wyładowań atmosferycznych.

Obudowy i szafy dla elektroniki i przemysłu

Dobra obudowa to taka, która zapewnia odporność mechaniczną i środowiskową, pozwala na skuteczne odprowadzanie ciepła, ochronę elektromagnetyczną, bezpieczeństwo użytkowania, łatwość montażu i serwisu, długi czas eksploatacji przy atrakcyjnym wyglądzie gwarantującym pozytywne postrzeganie produktu przez użytkownika końcowego. W przypadku elektroniki konsumenckiej wygląd, dobre materiały, kolorystyka tak samo decydują o powodzeniu sprzedaży i o pozytywnym postrzeganiu wyrobów, jak funkcjonalność, wydajność i inne kryteria techniczne. Lista wymagań, jakie klienci stawiają przed obudowami, jest coraz dłuższa, co powoduje, że spełnienie wszystkich warunków jest trudne i wymaga od dostawców posiadania bardzo szerokiego asortymentu produktów oraz rozbudowanego parku maszynowego pozwalającego na tworzenie dopracowanych w szczegółach produktów.

W zakresie obudów na rynku krajowym mamy dość silną reprezentację producentów. Firmy te zwykle specjalizują się we właściwym dla siebie typie produktu, obszarze rynku (branży), a nawet w konkretnych aplikacjach oraz niszach produktowych. W każdym z tych przypadków produkcja obudów to obszar kapitałochłonny od strony przygotowania produkcji, maszyn, oprzyrządowania, form wtryskowych i tym samym producenci nie są w stanie szybko poszerzać asortymentu. W zamian wypracowują swój styl, który staje się rozpoznawalny oraz tworzą charakterystyczną dla firmy specjalizację. W dużej części firmy te zajmują się wytwarzaniem obudów metalowych lub szaf przemysłowych, celując w niszowe i wymagające aplikacje, pod kątem np. odporności na czynniki środowiskowe czy o wysokim poziomie kastomizacji. Ich produkty przeznaczone są do zastosowań w telekomunikacji, sterowniach, systemach zasilania, systemach komputerowych i podobnych zastosowaniach przemysłowych. W takich ramach mieszczą się m.in. pulpity i panele sterownicze, systemy alarmowe i kontroli dostępu, urządzenia telewizji przemysłowej, zasilacze, obudowy do sprzętu teleinformatycznego, szafy telekomunikacyjne i podobne. Takie zastosowania pozwalają współistnieć małym innowacyjnym firmom krajowym razem z silną konkurencją ze strony dużych producentów z Europy Zachodniej.

Najważniejsze dla klientów cechy oferty brane pod uwagę przy wyborze dostawcy obudów
 
W zestawieniu najważniejszych cech ofert handlowych branych pod uwagę przy selekcji dostawcy na szczycie uplasował się termin dostawy. To pokłosie problemów z zaopatrzeniem oraz wojną na Ukrainie. Kraj ten był do niedawna istotnym producentem blach stalowych i aluminiowych wykorzystywanych przez producentów i sytuacja, w jakiej się znaleźliśmy, ma duży wpływ na zaopatrzenie w materiały do produkcji. Kolejne dwa czynniki to jakość techniczna obudów, niska cena oraz szeroka oferta produktowa pozwalająca dobrać optymalną konstrukcję do aplikacji. Proporcje słupków na wykresie wskazują, że poza terminem dostawy reszta czynników ma znacznie mniejsze znaczenie.

Szeroki asortyment produktowy

Sektor obudów obejmuje ogromną liczbę produktów, dla których najważniejsza linia podziału przebiega wzdłuż materiałów, czyli metalu i tworzywa sztucznego. Może to być stal – zazwyczaj malowana proszkowo, ewentualnie nierdzewna lub w wersji specjalnej (np. kwasoodporna lub pokrywana galwanicznie), lub stopy aluminium. Stal zapewnia dużą wytrzymałość mechaniczną, dobrą izolację termiczną i elektromagnetyczną, do tego daje możliwość względnie łatwego czyszczenia, stąd też jest materiałem typowym – szczególnie do większych obudów, skrzynek instalacyjnych i szaf. Wykorzystywane tworzywa sztuczne to głównie ABS, polistyren i poliwęglan, które różnią się głównie odpornością na temperaturę, promieniowanie ultrafioletowe i na narażenia mechaniczne. Osobną kategorię tworzą obudowy metalowe odlewane ze stopów aluminiowo-cynkowych, w których montowane są urządzenia infrastruktury telekomunikacyjnej i radiowej.

Kolejny podział może być dokonywany pod względem wielkości. Oferta rynku obejmuje zarówno obudowy małe (głównie dla urządzeń elektronicznych, automatyki budynkowej, małych systemów elektrycznych), w dalszej kolejności wersje kompaktowe (niewielkie szafki sterownicze i elektryczne, obudowy dla urządzeń przemysłowych), jak też duże szafy (dla potrzeb centrów danych/IT, systemów sterowania w przemyśle, na kompletne systemy dystrybucji energii) oraz stanowiska pracy i inne obudowy o charakterze specjalistycznym (np. do automatów sprzedaży, kiosków informacyjnych, pulpitów sterujących).

Najważniejsze czynniki negatywne dla rynku obudów
 
Najbardziej istotne czynniki przeszkadzające w rozwoju biznesu to rosnące koszty pracy i materiałów, w tym też mediów, które zmniejszają marżę produktową oraz wywołują konieczność podwyżek cen. Większe koszty zaostrzają również konkurencję na rynku i zmuszają wielu odbiorców do oszczędności. Niemniej, poza tym najważniejszym kryterium, reszta ma obecnie znaczenie drugorzędne.

Kolejny podział może być wykonywany pod względem aplikacyjnym. W tym zakresie można wyróżnić obudowy dla małych urządzeń elektronicznych, obudowy przemysłowe (np. na szynę), modułowe do zestawiania w większe instalacje, szafki instalacyjne (do montażu systemów i instalacji, aparatury elektrycznej i elektronicznej oraz komponentów automatyki) oraz duże szafy dla urządzeń przemysłowych, centrów IT (serwerownie) i specjalistyczne rozwiązania obudów, na przykład do montażu w stojaki rack, z atestem przeciwybuchowym lub dla przemysłu spożywczego (odporne na mycie). Bezsprzecznie mamy coraz więcej obudów specjalizowanych i rynek stale poszerza się o nowe rozwiązania.

Jeszcze większe wymiary mają szafy przemysłowe wykorzystywane do montażu urządzeń do rozdziału energii, sterowników, napędów i oczywiście systemów infrastruktury teleinformatycznej. Najczęściej nie mają one z góry zdefiniowanej konstrukcji, a większość producentów pozwala na ich kompozycję z elementów składowych. Użytkownik może wybierać nie tylko ich wielkość, ale też sposób łączenia, materiał drzwi, itd., a do tego często dobierać różne urządzenia dodatkowe (wentylatory, klimatyzatory, systemy rozdziału energii, panele oświetleniowe) oraz osprzęt (np. mocowania, haki, nogi). Sprzęt taki stanowi podstawę infrastruktury firmy, stąd obudowa, która je mieści, musi być nie tylko wysokiej jakości, ale zawierać szereg przemyślanych rozwiązań umożliwiających rozbudowę wraz z rozwojem przedsiębiorstw, wydajne chłodzenie, serwis i obsługę techniczną urządzeń i podobne czynniki. Taką obudowę kupuje się na lata, stąd szafy można traktować jako niszową na rynku obudów kategorię, ale wartościową i nawet elitarną. Widać to też po stronie producentów i dostawców. O ile małe obudowy sprzedaje i produkuje wiele firm, o tyle dostawców szaf, zwłaszcza tych najlepszych, jest znacznie mniej.

Najważniejsze trendy pozytywne dla rozwoju rynku
 
Zestawienie czynników, które w pozytywny sposób oddziałują na rynek obudów, nie zawiera wyraźnego kryterium, które wybija się ponad inne ani też nie jest w czymkolwiek zaskakujące. Zainteresowanie jakością to trend zmieniający od przeszło dekady całą branżę elektroniki w Polsce. Tak samo jest z rosnącą ofertą produktową oraz szerokim spektrum odbiorców tych produktów.

Kompleksowość usługi

Zapewnienie obudowy do urządzenia dotyczy też usług takich jak integracja klawiatury, wyświetlacza wraz z szybą ochronną, panelu frontowego, systemu uszczelnienia i innych opcji związanych z zabezpieczeniem konstrukcji przed wpływem środowiska. Oferta operacji zapewnianych przez dostawców obudów się poszerza, bo takie oczekiwania mają dzisiaj klienci, którzy często nie dysponują oprzyrządowaniem, aby takie operacje wykonywać samodzielnie oraz nie mają doświadczenia w tym kierunku. Kompleksowa obsługa to nie tylko hasło, które dotyczy komponentów, ale ogólnie całego podejścia do omawianego biznesu.

Coraz częściej klienci oczekują obudowy gotowej do zamontowania samej płytki PCB wewnątrz, bo w ten sposób oszczędza się czas i ponosi mniejsze ryzyko. W przypadku obudów wersji z atestem Ex do stref zagrożenia wybuchem sama obudowa z certyfikatem nic nie daje, bo klient nie może wykonać sam obróbki mechanicznej z uwagi na brak uprawnień. Dlatego też kompleksowa usługa jest w dzisiejszych czasach bardzo istotna, najbardziej to zjawisko widoczne jest w obudowach metalowych.

Na które typy obudów jest największy zbyt na rynku polskim?
 
Najbardziej poszukiwane są obudowy małe plastikowe oraz metalowe. Mają one największą uniwersalność, pokrywają ogromną liczbę zastosowań oraz są dostępne w najszerszym zakresie typów i wersji. Wiele wskazań w ankietach padło także na obudowy na szynę DIN, które są bardzo popularne w systemach przemysłowych i układach automatyki. Instalacje w tych branżach bardzo często są wykonywane w oparciu o tego typu produkty i na rynku zwiększa się liczba obudów w takim wykonaniu mechanicznym. Zapewniają one wygodę i prostotę montażu oraz są standardową konstrukcją z możliwością łączenia produktów różnych producentów.

Modułowość aplikacyjna w obudowach plastikowych

W zakresie obudów z tworzyw sztucznych sytuacja jest nieco inna, gdyż podstawę produkcji stanowią formy wtryskowe. One zawsze były drogim elementem, czasochłonnym w przygotowaniu i wymagającym dużo kompetencji. Produkcja form wtryskowych powoli staje się coraz łatwiejsza i relatywnie tańsza, bo na rynku jest coraz więcej firm specjalizujących się w wykonywaniu form (w tym z Azji), są lepsze narzędzia do projektów.

Producenci obudów z tworzyw mają też rozwinięte systemy modułowe, a więc mogą komponować docelową obudowę z wielu części składowych i akcesoriów tworzących spójny system. Modułowość zawsze była ważnym zagadnieniem w tej branży i to się nie zmienia. Widzimy, że teraz w sprzedaży pojawiają się od razu całe kompletne "systemy obudów" ukierunkowane na wykorzystanie np. w automatyce przemysłowej lub budynkowej, a więc zawierające mocowania, otwory i udogodnienia pod kątem montażu płytek komputerowych, wyświetlaczy lub klawiatur. W stosunku do wcześniejszych koncepcji modułowych obecne różnią się tym, że nie powstają metodą "kalafiora", tj. przez mało przemyślany organiczny rozwój dający w efekcie skomplikowaną strukturę, tylko od razu jako spójny zestaw części, które pasują do siebie mechanicznie i są utrzymane w jednakowym stylu, wzornictwie, materiałach itd. Innymi słowy, współczesne systemy modułowe nie są rezultatem i kompozycją elementów pochodzących z wcześniejszych rozwiązań producenta, tylko nowym podejściem zakładającym, że tworzy się od razu całość w przemyślanej formie jako "rozwiązanie".

Obudowy są coraz ładniejsze i funkcjonalne

Dla aplikacji elektronicznych, zwłaszcza w przypadku urządzeń mobilnych i elektroniki konsumenckiej, obudowa bywa najważniejszym elementem urządzenia. W takim obszarze estetyka, wzornictwo, kolor i niebanalny projekt, a także ergonomia korzystania wysuwają się na pierwszy plan. Z kolei obszar przemysłowy i odbiorcy związani z elektroniką profesjonalną cenią sobie trwałe konstrukcje o jakości potwierdzonej certyfikatami, zapewniające wygodę montażu komponentów we wnętrzu i prostą instalację całości w obiekcie. W tym obszarze liczy się także dostępność rozwiązań systemowych w zakresie obudów, a więc nie tylko ochrony składającej się ze ścianek, ale także mocowań dla podzespołów i płytek, prowadników kabli, uszczelek, kanałów chłodzących, szyn mocujących, wsporników oraz wielu innych drobiazgów, które pozwalają stworzyć funkcjonalne urządzenie. W największym stopniu znaczenie takich dodatków i systemowych rozwiązań jest widoczne w szafach przemysłowych, gdyż większość z tych produktów ma konstrukcję otwartą, którą poprzez wybór elementów, w tym wymienionych akcesoriów, można dopasowywać do potrzeb.

W przypadku szaf i obudów przemysłowych wzornictwo jest dla klientów sprawą mało znaczącą, bowiem obudowa powinna być ładna i estetyczna, ale tylko tam, gdzie użytkownik może się na nią natknąć. Jeśli obudowa nie jest widoczna lub dostępna, liczą się koszty, parametry techniczne oraz jakościowe, a nie zaspokojenie poczucia estetyki. Jeśli chodzi o projekty obudów, to krajowi producenci nie mają się dzisiaj czego wstydzić. Pod względem jakości i wzornictwa nie ustępują one renomowanym produktom importowanym.

Najważniejsze trendy zmieniające rynek obudów
 
Zestawienie kryteriów w największym stopniu zmieniających rynek obudów otwierają zagadnienia związane z szeroko rozumianą jakością, dalej są aspekty wzornicze i ergonomiczne, a następnie funkcjonalność aplikacyjna. Oznacza to, że do wyboru obudowy podchodzimy bardzo utylitarnie i zdajemy sobie sprawę, że atrakcyjne opakowanie elektroniki jest dzisiaj bardzo istotne, tak samo jak funkcje techniczne i zaawansowanie technologiczne. Na taki moment, określany często jako dojrzałość rynku, branża czekała wiele lat.

Bliska współpraca z dostawcą

Wiele firm krajowych realizuje projekty systemów, instalacji oraz tworzy urządzenia pracujące w obszarach profesjonalnych, a więc w przemyśle, medycynie, IT, transporcie. Istotnymi odbiorcami jest także wiele branż z szeroko rozumianą automatyką i e-mobilnością. Pandemia przyspieszyła też rozwój urządzeń samoobsługi klienta, tj. automatów sprzedaży, systemów informacyjnych. Wiele takich aplikacji pracuje na zewnątrz, w trudnych warunkach środowiskowych, musi spełniać wymagania norm w zakresie odporności, szczelności, możliwości czyszczenia, niewrażliwości na ultrafiolet lub wandalizm. Na skutek tych procesów produkcja obudów obejmuje coraz więcej etapów i zadań, np. związanych z zapewnieniem szczelności, nakładaniem powłok ochronnych (galwanicznych i lakierniczych), ekranowaniem. Wszystkiego takie wykonania wymagają indywidualnego podejścia do potrzeb klienta i często są szyte na miarę w ramach bliskiej współpracy odbiorcy z producentem.

Dobre dopasowanie obudowy do aplikacji, wybór odpowiedniego rozwiązania spośród dostępnych opcji lub z elementów systemu modułowego, weryfikacja pomysłów konstruktorów, a także przedstawienie możliwości kompozycji obudowy jako całości do aplikacji klienta to zadanie dla producenta lub dystrybutora. Obowiązkiem dostawcy jest też często sprowadzanie na ziemię konstruktorów, a więc ocena i wyjaśnianie sensowności przyjętych założeń, wykrywanie słabych punktów, wskazywanie pomyłek lub elementów wymagających przemyślenia. Im dziedzina jest bardziej odległa od projektowania elektroniki, tym niestety pracy w takich obszarach jest więcej. A zagadnienia mechaniczne bywają dla elektroników kłopotliwe.

Duża konkurencja jest cechą charakterystyczną tego sektora rynku

Obudowy potrzebne są w każdej branży techniki, przez co na rynku działa wielu dostawców. Skutkiem istnienia bardzo szerokiego rynku jest też duża konkurencja, zwłaszcza w najpopularniejszych rodzinach produktowych. Najlepsi wytwórcy stawiają na jakość, dobre materiały i ciekawe wzornictwo, inni walczą ceną o klienta, oszczędzając na materiałach i precyzji. Podobne zjawiska dotyczą obszaru obudów metalowych, gdzie tańsi dostawcy konkurują ceną, wykorzystując blachy cieńsze i gorszej jakości. Takie uwarunkowania także pośrednio zaostrzają konkurencję. Dla rynku obudów czynnikiem negatywnym są też dość wysokie kursy walut, zwiększające koszt wyrobów importowanych i surowców.

 

Zobacz więcej w kategorii: Rynek - archiwum
Produkcja elektroniki
Produkcja urządzeń elektronicznych
Komponenty
Podzespoły elektroniczne
Projektowanie i badania
Badania i rozwój
Komponenty
Komponenty automatyki przemysłowej
Komponenty
Podzespoły elektroniczne
Projektowanie i badania
Badania i rozwój
Zobacz więcej z tagiem: Komponenty
Prezentacje firmowe
Kompleksowa optymalizacja zaopatrzenia pośredniego
Technika
Temperatura jako kluczowy czynnik w nowoczesnej motoryzacji: rola materiałów termoprzewodzących
Gospodarka
Amkor Technology wzmacnia pozycję w łańcuchu dostaw półprzewodników dla AI

Jak kompensować moc bierną w małej firmie, by płacić mniej za energię bierną?

Z reguły małej firmy nie stać na zakup automatycznego kompensatora mocy biernej. Niemniej, sytuacja nie jest bez wyjścia i w tym artykule na prostym przykładzie pokazane zostało podejście do rozwiązania problemu mocy biernej.