Automatyka przemysłowa w dobie zaawansowanych rozwiązań i Przemysłu 4.0

Automatyka przemysłowa w dobie zaawansowanych rozwiązań Pepperl+Fuchs

Rozwiązania z obszaru automatyki przemysłowej są dziś integralną częścią praktycznie wszystkich procesów produkcyjnych i w dużej mierze decydują o rozwoju globalnego przemysłu. Z innej strony pojawiające się zaawansowane technologie (np. sztuczna inteligencja, rozszerzona rzeczywistość czy sieć 5G) determinują rozwój automatyki przemysłowej, a rosnąca popularność koncepcji Przemysłu 4.0 i Internetu Rzeczy wymuszają na producentach z tej branży stałe udoskonalanie swojej oferty.

  • Według raportu Fortune Business Insights w 2020 r. branża automatyki przemysłowej zanotowała spadek o 6,5% w ujęciu globalnym w porównaniu z ostatnim rokiem przed pandemią.
  • Według badania przeprowadzonego przez Interact Analysis branża automatyki ruchu w 2021 r. urosła o 21,6%, a w 2022 r. o 9,1%. W kolejnych 4–5 latach będzie rosła każdego roku średnio o 5,5%. 
  • W efekcie szybkiego tempa wdrażania IIoT rośnie zapotrzebowanie na zautomatyzowane systemy sterowania. 
  • W 2021 r. na całym świecie zainstalowano w sumie 517 385 nowych robotów przemysłowych, tj. aż o 31% więcej niż rok wcześniej.

Automatyzacja umożliwia sprawne prowadzenie produkcji i zarządzanie materiałami z wykorzystaniem inteligentnej infrastruktury produkcyjnej. Branże wdrażają systemy automatyki przemysłowej i sterowania, próbując zwiększyć produktywność i obniżyć koszty pracy. Co więcej, wraz z nadejściem Przemysłu 4.0 sektor produkcyjny doświadcza szybkiego przyjmowania nowych systemów i rozszerzonych architektur sieciowych, co, jak się przewiduje, zapewni znaczne możliwości rozwoju rynku.

Szybkie odbicie po pandemii

Czasowe zamknięcie fabryk, przerwy w produkcji, ograniczanie możliwości odbycia podróży i spotkań biznesowych w czasie pandemii mocno odbiło się na globalnym przemyśle. Do tego doszły niedobory surowców i siły roboczej na wielu rynkach, a także przerwane łańcuchy dostaw. Efektem był spadek wielkości produkcji większości branż. Również branża automatyki przemysłowej nieco wyhamowała na wszystkich kluczowych rynkach. Według raportu Fortune Business Insights w 2020 r. w ujęciu globalnym zanotowała spadek o 6,5% w porównaniu z ostatnim rokiem przed pandemią.

Szybko jednak okazało się, że automatyzacja jest szansą na skuteczną ochronę pracowników przed koronawirusem, a dla przedsiębiorstw szansą na utrzymanie zakładanych wielkości produkcji. Według wspomnianego raportu wartość globalnego rynku automatyki przemysłowej szybko powróciła na ścieżkę wzrostową. W 2021 r. wyniosła niecałe 192 mld dolarów, a w ubiegłym roku osiągnęła już wartość prawie 206 miliardów USD. Do 2029 r. światowy rynek automatyki przemysłowej będzie wart już ok. 360 mld dolarów przy średniorocznym tempie wzrostu na poziomie 9,8%.

Systemy automatyzacji obejmują zarówno małe, często niezależne komponenty, jak i połączone ze sobą większe podzespoły robocze rozmieszczone w hali produkcyjnej. Często każdy system jest zaprojektowany indywidualnie do określonego zadania. Skutkuje to tym, że rynek automatyki przemysłowej jest bardzo trudny do dokładnego zweryfikowania. Problemem jest również to, że wiele jego komponentów z powodzeniem wykorzystuje się w innych obszarach, np. automatyce budynkowej czy medycynie.

Struktura rynku

Zapotrzebowanie na produkty automatyki przemysłowej płynie dziś z każdej branży produkcyjnej. Wciąż jednak największy popyt generują przedsiębiorstwa z sektora motoryzacyjnego, elektronicznego, lotniczego i przemysłu ciężkiego, które są obecnie w największym stopniu na etapie transformacji cyfrowej, przekształcania procesów produkcyjnych i wdrażania rozwiązań IIoT (Przemysłowy Internet Rzeczy). Według szacunków w najbliższych kilku latach motoryzacja i przemysł ciężki w największym stopniu zwiększą swoje zapotrzebowanie na rozwiązania automatyki.

Największy udział w przychodach z automatyki przemysłowej w ubiegłym roku miał region Azji i Pacyfiku (ponad 37%). Oczekuje się, że do końca obecnej dekady państwa z tego regionu nie tylko utrzymają, ale jeszcze powiększą swoją przewagę w tym obszarze. Ten silny wzrost przypisuje się obecności kluczowych graczy i dynamicznie rozwijających się firm w tym regionie.

Czujniki

Jednym z komponentów automatyki przemysłowej, który będzie dynamicznie się rozwijał wraz z wdrażaniem czwartej rewolucji przemysłowej i IoT, będą wszelkiego rodzaju czujniki. Urządzenia te są bowiem niezbędnym składnikiem wszystkich układów wykonawczych czy systemów sterowania i kontroli. Z całą pewnością duży popyt na czujniki jest skutkiem rosnącego zapotrzebowania ze strony usług zdalnego monitorowania, urządzeń kontrolno-pomiarowych czy coraz popularniejszych systemów predykcyjnego utrzymania ruchu.

Czujniki te pomagają systemom automatyki przemysłowej w uczynieniu procesów produkcyjnych bardziej inteligentnymi i wydajnymi, co będzie napędzać dalszy wzrost całego rynku.

Szacuje się, że w ubiegłym roku segment czujników zanotował blisko 22-procentowy wzrost wielkości przychodów do poziomu 5,3 mld dolarów. Dalszy wzrost tego segmentu rynku mogą zapewnić czujniki o niskim zużyciu energii, o niewielkich rozmiarach (w skali mikro, a nawet nano), a także o niskim opóźnieniu.

Napędy

Spory wzrost notuje również sektor tzw. automatyki ruchu, czyli np. serwomotory, sterowniki i różne inne typy napędów. Według badania przeprowadzonego przez Interact Analysis branża w 2021 r. urosła o 21,6%, a w 2022 r. o 9,1%. W kolejnych 4–5 latach będzie rosła każdego roku średnio o 5,5%. Sektor ten w największym stopniu napędza branża producentów obrabiarek do metalu oraz robotów przemysłowych.

Systemy sterowania

Segment rozproszonych systemów sterowania (distributed control system – DCS) najbardziej wpłynął na rozwój rynku systemów sterowania automatyki przemysłowej. W efekcie szybkiego tempa wdrażania IIoT rośnie zapotrzebowanie na zautomatyzowane systemy sterowania. Ponadto oczekuje się, że pojawienie się technologii 5G i jej szersze wdrożenie w sektorze wytwarzania energii przyspieszy integrację IoT i DCS w celu uzyskania lepszej wydajności wyjściowej.

W najbliższych 5 latach można oczekiwać również ponad 10-procentowego wzrostu popytu na systemy SCADA, co będzie następstwem dalszego rozwoju koncepcji Przemysłu 4.0. Systemy SCADA są obecnie używane w różnych gałęziach przemysłu, w tym przez przemysł lotniczy i obronny, motoryzacyjny, chemiczny, energetyczny i użyteczności publicznej. Do największych zalet tych systemów zaliczamy możliwość gromadzenia danych w czasie rzeczywistym i natychmiastowego przekazywania ich do jednostki sterującej.

Wzrost zapotrzebowania producentów na inteligentne i zdigitalizowane procesy produkcyjne w celu zwiększenia wydajności produkcji będzie napędzał dalszy rozwój segmentu systemów sterowania.

Oprogramowanie dla robotów

W 2021 r. (ostatnim, dla którego mamy pełne dane) na całym świecie zainstalowano w sumie 517 385 nowych robotów przemysłowych, tj. aż o 31% więcej niż rok wcześniej. Wprawdzie w kolejnych latach tempo wzrostu nieco osłabnie, ale najprawdopodobniej będzie oscylować w granicach 7% w skali roku.

Wraz z popytem na roboty i zrobotyzowane rozwiązania rosnąć będzie także globalny rynek oprogramowania dla robotów. W 2021 r. był on wart ok. 3,8 mld dolarów, a rok później już o ponad 1 mld więcej. Według szacunków w 2026 r. będzie to już ponad 14,4 mld dolarów z coroczną dynamiką wzrostu na poziomie ponad 30%.

Nowoczesne technologie motorem napędowym wzrostów

Postęp technologiczny jest kluczowy dla dalszego rozwoju rynku automatyki przemysłowej. Dostrzegają to najwięksi gracze rynkowi i koncentrują siły na rozwijaniu zaawansowanych rozwiązań. Przykładem takich przełomowych technologii są obecnie rozszerzona i wirtualna rzeczywistość, cyfrowy bliźniak, sztuczna inteligencja czy też technologie chmurowe.

Internet Rzeczy będzie odgrywać coraz bardziej kluczową rolę w procesach automatyzacji, umożliwiając tworzenie efektywnych i niedrogich systemów produkcyjnych. Rozwiązania oparte na IIoT pozwolą łączyć różne zasoby przedsiębiorstwa produkcyjnego (maszyny, urządzenia, oprogramowanie), tworzyć bardziej wydajne rozwiązania i w efekcie zwiększyć produktywność.

Wykorzystanie sztucznej inteligencji, zaawansowanej analityki i przetwarzania brzegowego do analizowania gromadzonych danych z różnych procesów zapewni dostęp do cennych informacji, które pozwolą zoptymalizować te procesy i dostępność zasobów.

Czynnik napędzający i hamujący

Czwarta rewolucja przemysłowa w diametralny sposób zmieniła podejście do produkcji i wszelkich towarzyszących jej procesów. Zmieniające się wymagania klientów, w tym mocno spersonalizowane zamówienia czy też bardzo krótkie czasy dostawy, wymuszają bowiem na producentach wdrożenie innego, dużo bardziej elastycznego podejścia, nowych koncepcji produkcyjnych i wdrożenie zaawansowanych technologii.

Podstawą tych procesów w ramach Przemysłu 4.0 jest oczywiście szeroko pojęta automatyzacja, która umożliwia zwiększenie produktywności i optymalne wykorzystanie nowoczesnych rozwiązań wytwórczych. Można oczekiwać, że obecna sytuacja rynkowa i zmieniające się oczekiwania klientów będą jeszcze bardziej wpływać na wzrost popytu na wszelkie komponenty, które zwiększają automatyzację procesów.

Jednocześnie Przemysł 4.0 dla firm z branży automatyki przemysłowej jest motorem napędowym rozwoju, ulepszania i wdrażania nowych zautomatyzowanych rozwiązań. Rynek oczekuje bowiem, że wszelkie komponenty automatyki przemysłowej będą odpowiadać wymogom Internetu Rzeczy, cyfryzacji czy właśnie, w szerszym ujęciu, czwartej rewolucji przemysłowej. W efekcie już teraz rośnie popyt na wszelkie inteligentne rozwiązania automatyki przemysłowej (czujniki, sterowniki, układy kontrolne i pozostałe komponenty), które umożliwiają gromadzenie i analizę danych z procesów produkcyjnych, a następnie podejmowanie na ich podstawie odpowiednich kroków optymalizujących.

Wciąż jednak wśród niektórych przedsiębiorców (zwłaszcza z sektora MŚP) panuje przekonanie, że inwestycja w automatyzację oznacza bardzo duży początkowy koszt (zarówno nabycia nowych technologii, jak i niezbędnego przeszkolenia personelu). Do tego nie da się przewidzieć okresu zwrotu z tego typu inwestycji ze względu na dużą konkurencję w branży wytwórczej.

Okres pandemii pokazał wprawdzie, że automatyzacja wspólnie z robotyzacją mogą stanowić receptę na braki personelu, ale jednocześnie uwydatnił pewne zagrożenie. Oczywiście maszyny i roboty docelowo będą coraz częściej zastępować ludzi zwłaszcza przy wykonywaniu żmudnych, ciężkich i niebezpiecznych prac. Co do tego nie ma żadnych wątpliwości. Proces zastępowania czynnika ludzkiego przez zautomatyzowane maszyny i urządzenia będzie jednak wymagał większego zapotrzebowania na inżynierów wykwalifikowanych np. w zakresie projektowania układów i rozwiązań, programowania robotów, a także sztucznej inteligencji.

Niedobór siły roboczej w tym obszarze może okazać się dla wielu przedsiębiorstw poważnym czynnikiem hamującym, który będzie wstrzymywał szybszą inwestycję w automatyzację rozwiązań.

5 najważniejszych trendów w automatyce przemysłowej w 2023 r. według firmy Omron

Trend 1 – stosunek jakości do ceny

Faktem jest, że inflacja spowoduje w 2023 r. wzrost kosztów sprzętu i podzespołów. W związku z tym dostawcy automatyki będą musieli skupić się na dostarczaniu rozwiązań, które zneutralizują te podwyżki kosztów, generując dodatkową wartość dla użytkowników.

Trend 2 – OpEx zamiast inwestycji CapEx 

Wiele przedsiębiorstw wstrzymuje wydatki inwestycyjne ze względu na sytuację gospodarczą. Firmy mają jednak świadomość, że nadal muszą inwestować w automatyzację, aby utrzymać się w branży, rozwijać się i zwiększać wydajność, co wiąże się z przejściem na modele inwestycyjne OpEx. Opcje leasingu, ułatwiające inwestycje kapitałowe, zyskają więc większą popularność w projektach związanych z automatyzacją.

Trend 3 – ujednolicona automatyzacja

Automatyka przemysłowa była historycznie postrzegana jako zamiennik pracy ludzkiej. Dzięki robotom współpracującym i automatyzacji firmy poszły w stronę wspólnej pracy ludzi i maszyn. Głównym celem stanie się obecnie budowanie bardziej harmonijnych i silniejszych relacji między ludźmi, maszynami i środowiskiem produkcyjnym.

Trend 4 – adaptacja do autonomicznej produkcji

W zeszłej dekadzie Chiny były fabryką świata, a konsumpcja masowa napędzała produkcję. Obecnie firmy rezygnują z takiego podejścia i skłaniają się ku produkcji „autonomicznej”, aby skupić się na zrównoważonym rozwoju, dobrym samopoczuciu pracowników i jakości kosztem wielkości produkcji. Rozwiązania automatyki będą ewoluować, aby odzwierciedlić ten trend, pomagając producentom w osiągnięciu neutralności węglowej, cyfryzacji i poprawy jakości życia.

Trend 5 – ochrona przed niestabilnością łańcucha dostaw

W 2022 r. przemysł dotknęło wiele szoków podażowych, głównie przez przerwy w dostawie chipów. Dlatego firmy musiały przeprojektować swoje produkty, aby były one jak najbardziej uniwersalne pod względem kompatybilności podzespołów. Firmy zwiększały również elastyczność swoich procesów produkcyjnych i dostosowały zdolność produkcyjną do cykli niedoboru komponentów. Efektem tych inicjatyw powinno być lepsze zabezpieczenie przed niepewnością dostaw, która ma nastąpić w 2023 r.

Tagi artykułu

elektrotechnik AUTOMATYK 10-11-12/2024

Chcesz otrzymać nasze czasopismo?

Zamów prenumeratę