Generalnie więc, o ile w wysoko rozwiniętych krajach UE upowszechniane są rozwiązania Przemysłu 4.0 oparte na Internecie Rzeczy (IoT), Big Data oraz inteligencji maszynowej, a nawet zaczyna się już mówić o piątej odsłonie postępu technicznego (kładącej nacisk na technologie kognitywne), o tyle polski przemysł jako całość nie zdołał jeszcze wyjść poza ramy trzeciej rewolucji przemysłowej. A ta zaczęła się przed czterdziestu laty wraz z pojawieniem się sterowników PLC oraz oprogramowania SCADA, ERP i MES umożliwiającego rozwój automatyzacji procesów wytwórczych. Taki stan rzeczy potwierdzają analizy zaawansowania technologicznego krajowego przetwórstwa (projekt Smart IndustryPoland 2017 oraz badania krakowskiej firmy ASTOR), z których wynika, że na razie zaledwie w przypadku 15% firm przemysłowych można mówić o szerszej automatyzacji produkcji. Plasuje to Polskę za większością państw UE, co m.in. potwierdza niska wartość tzw. wskaźnika gęstości robotów informującego o liczbie zainstalowanych w kraju maszyn w przeliczeniu na 10 000 osób zatrudnionych w przetwórstwie przemysłowym. W przypadku Polski przywołany wskaźnik wynosi 36 (według Międzynarodowej Federacji Robotyki – IFR za 2017 r.), podczas gdy w Niemczech – 322, w Szwecji – 240, a na Słowacji i w Czechach – a więc w krajach, które jeszcze w 1995 r. wraz z Polską znajdowały się jednakowo daleko w tyle za państwami Europy Zachodniej – odpowiednio 151 i 119. Średnia europejska wynosi 106. Jedyną branżą, w której Polska może się równać z wieloma krajami UE, jeśli chodzi o liczbę pracujących robotów jest przemysł samochodowy, w którym na 10 000 pracowników przypada średnio 165 wspomnianych maszyn. Branża motoryzacyjna – z uwagi na przeważającą rolę kapitału zagranicznego – stanowi specyficzną gałąź przetwórstwa przemysłowego i wyraźnie odstaje in plus pod względem automatyzacji i robotyzacji od reszty polskiego przemysłu. Ta reszta jest oczywiście zróżnicowana i nawet tutaj można wskazać obszary, zwłaszcza takie jak wytwarzanie żywności, farmaceutyków oraz wyrobów z metalu, w przypadku których automatyzacja jest zaawansowana i ma dobre perspektywy.

© Opracowane na podstawie: Przemysł 4.0. Rewolucja już tu jest. ASTOR Whitepaper 2016

Bariery mentalnościowe

Nawet najwięksi fani automatyzacji produkcji przyznają, że w niektórych przypadkach – z uwagi na niewielką skalę działalności lub bardzo duże zróżnicowanie asortymentowe wytwarzanych wyrobów – instalacja zaawansowanych ciągów technologicznych może nie mieć wystarczającego uzasadnienia w rachunku kosztów. Taka sytuacja występuje jednak obecnie coraz rzadziej, bowiem współczesne linie wytwórcze odznaczają się daleko idącą elastycznością. Nie powinny być kojarzone wyłącznie z masową produkcją jednakowych wyrobów. Dzisiaj z równym powodzeniem można je wykorzystywać w produkcji krótkoseryjnej czy wręcz jednostkowej, utrzymując koszty krańcowe na poziomie zbliżonym do kosztów produkcji wielkoseryjnej, a jednocześnie osiągając wyższą – w porównaniu z tradycyjnymi sposobami wytwarzania – jakość oraz powtarzalność wyrobów przy niewielkiej liczbie braków oraz mniejszym ryzyku przestojów w produkcji spowodowanych awarią maszyn. Część przedsiębiorców zniechęca do automatyzacji produkcji konieczność uprzedniego uporządkowania firmy, a więc zdefiniowania na nowo lub przynajmniej doprecyzowania celu jej działalności oraz kluczowych kompetencji. Gruntowny przegląd musi objąć wszystko, co składa się na potencjał przedsiębiorstwa, a więc strukturę organizacyjną, ciągi technologiczne, sposób wykorzystania systemów informatycznych, stan i jakość zatrudnienia, powiązania kooperacyjne, gospodarkę magazynową, relacje z klientami itp. Automatyzacja ma sens tylko wówczas, kiedy przedsiębiorca się do tego rzetelnie przygotuje w sensie organizacyjnym, kompetencyjnym i mentalnościowym. W innym przypadku okres zwrotu inwestycji w automatyzację ciągów technologicznych może być nieakceptowalnie długi, co postawi pod znakiem zapytania racjonalność zakupów nowoczesnych maszyn. Sprawy z pewnością nie ułatwia coraz bardziej widoczny niedostatek specjalistów z zakresu programowania robotów, analizy danych przemysłowych oraz symulacji produktów, materiałów i procesów produkcyjnych, a ponadto problemy ze skuteczną ochroną danych przemysłowych.

© IFR

Technologiczne przełomy

Automatyka przeszła długą drogę od automatyki stałej zaprojektowanej z myślą o wytwarzaniu jednego produktu w ilościach masowych, przez automatykę programowalną umożliwiającą ustawienie nowej konfiguracji parku maszynowego w przypadku zmiany wytwarzanego wyrobu, do automatyki elastycznej, która pozwala na szybkie i płynne przezbrajanie linii i przechodzenie od wytwarzania jednego produktu do drugiego bez związanych z tym przestojów. Warunkiem upowszechnienia automatyki elastycznej – pozwalającej na produkcję w ramach określonego ciągu technologicznego szerokiej gamy spersonifikowanych wyrobów wytwarzanych jednostkowo lub w krótkich seriach przy samoczynnym dostosowywaniu się maszyn do zmienionego asortymentu produkcji i niezbędnych operacji obróbkowych – był duży postęp w dziedzinie dostępu do danych ze wszystkich urządzeń produkcyjnych i zarządzania nimi. Ogromną rolę w tym procesie odegrały IIoT oraz Big Data. Automatyka elastyczna sprawdza się, (w tym także pod względem rentowności produkcji), najlepiej wówczas gdy stopień zróżnicowania asortymentowego wyrobów jest wysoki, a właśnie takie są oczekiwania współczesnych rynków. W ostatnim czasie można zaobserwować stałą poprawę funkcjonalności zautomatyzowanych maszyn, w tym robotów przemysłowych oraz ich parametrów technicznych i ekonomicznych (szybkości, zużycia energii i żywotności). Dzięki temu dzisiaj takie urządzenia mogą realizować coraz szerszą i bardziej zróżnicowaną paletę zadań, wykonując je z większą szybkością, dokładniej i taniej. Szczególnie roboty wieloramienne oraz współpracujące bezpośrednio z człowiekiem (coboty) stanowią jedne z najbardziej elastycznych urządzeń produkcyjnych dostępnych na rynku. Ich właściwe skonfigurowanie i użycie może zaowocować wdrożeniem produkcji typu one piece flow polegającej na tworzeniu nie serii wyrobów, ale pojedynczych sztuk bez konieczności przezbrajania linii. Istotne jest także, że instalacja zautomatyzowanych maszyn, a także ich programowanie uległy uproszczeniu do tego stopnia, że często zadania te mogą wykonywać inżynierowie bez specjalistycznego przygotowania. Niedługo może stać się to jeszcze łatwiejsze: program automatu obróbczego będzie mógł zmienić jego operator za pomocą tabletu bez wsparcia eksperckiego z zewnątrz. Ponadto wzrosło bezpieczeństwo użytkowania automatów obróbkowych.Tradycyjne zabezpieczenia w postaci wygrodzeń, klatek bezpieczeństwa czy kurtyn są zastępowane rozwiązaniami z zakresu software, które służą do ograniczania i monitorowania obszarów roboczych i stref bezpieczeństwa. Cechą zautomatyzowanych maszyn nowych generacji jest również bardzo niska awaryjność, do czego przyczyniają się systemy monitorujące pracę głównych podzespołów zdolne do wykrycia i zdiagnozowania symptomów możliwej awarii, zanim faktycznie ona nastąpi. Poza tym wiele operacji serwisowych może być wykonywanych zdalnie, co bardzo skraca czas przestoju danego urządzenia. Systematyczny spadek kosztów automatyzacji i robotyzacji produkcji sprawia, że wyraźnie skrócił się okres zwrotu takich inwestycji i w przypadku właściwego zaprojektowania i przeprowadzenia automatyzacji ciągów technologicznych nie przekracza on coraz częściej 2-4 lat.

© Dane GUS

Struktura polskiego rynku

Automatyką przemysłową zajmuje się w Polsce około 5 tys. przedsiębiorców, z których zdecydowana większość to firmy małe, zatrudniające do dziewięciu pracowników zorientowane wyłącznie na klientów lokalnych. Przedsiębiorstw średnich i dużych (w tym z udziałem zagranicznym) mających solidne zaplecze kapitałowe i doświadczenie w realizacji złożonych projektów w kraju i za granicą jest stosunkowo mało nie więcej niż kilkadziesiąt. Oznacza to, że rynek automatyki nadal jest w znacznym stopniu rozproszony i wymaga konsolidacji kapitałowej. Większość firm w tym sektorze stanowią dystrybutorzy produktów koncernów zachodnich, natomiast wciąż zbyt mało jest rodzimych przedsiębiorców, którzy są wstanie przedstawić rozwiązania konkurencyjne w stosunku do ofert zagranicznych lub też świadczyć usługi z zakresu integracji systemów a przy tym dorobili się już mocnej pozycji na rynku. Po części wynika to z faktu, że polski rynek automatyki przemysłowej, mimo sukcesywnego rozwoju w minionych kilkunastu latach, nadal jest płytki i skoncentrowany głównie na Śląsku i Mazowszu, gdzie występuje największe zapotrzebowanie na roboty i manipulatory (45% popytu krajowego), a także pozostałe środki automatyzacji procesów produkcyjnych. Odzwierciedla to poniekąd generalną słabość krajowych ośrodków badawczo-rozwojowych zainteresowanych bardziej pracami teoretycznymi niż poszukiwaniem rozwiązań praktycznych, na przykład z zakresu automatyki przemysłowej. O płytkości tego rynku świadczy także fakt, że wielu dostawców środków automatyzacji oraz zajmujących się integracją takich systemów stara się działać równolegle w kilku sferach biznesu – zwłaszcza w elektronice, w dziedzinie technologii kontrolnopomiarowych oraz telekomunikacji. Jeden z kluczowych elementów zautomatyzowanych linii produkcyjnych stanowią obrabiarki sterowane numerycznie, a tych wytwarza się w Polsce jedynie kilkaset rocznie (600 w 2018 r.) w dodatku w dosyć ograniczonym asortymencie, jeśli chodzi o rodzaj maszyn i ich podstawowe parametry. Wynika z tego, że dostawy krajowe pokrywają niewielką część (według niektórych danych 25%) potrzeb polskiego rynku w zakresie obrabiarek CNC. Podobnie zresztą rzecz się ma z robotami i paletą środków automatyki (z wyjątkiem instrumentów i aparatury kontrolno-pomiarowej), w przypadku których niezbędny jest duży import. W konsekwencji w Polsce dostępne są wyroby większości renomowanych koncernów światowych kojarzonych z branżą automatyki przemysłowej. Specyficzny segment polskiego rynku stanowią wyroby sprowadzane z Chin i państw Azji Południowo-Wschodniej. Są one tańsze w porównaniu z europejskimi odpowiednikami i mogą być szybciej dostarczone odbiorcy, ale często charakteryzują się gorszymi parametrami technicznymi i jakością, krótszym nominalnym okresem użytkowania oraz większą awaryjnością.

© Materiały firmy Manufacturing Poland Sp. z.o.o. dostępne na stronie internetowej

Wyścig o uzyskanie przewagi konkurencyjnej na rynkach światowych dzięki oparciu produkcji na rozwiązaniach wykorzystujących przełomowe technologie kojarzone z ideą Przemysłu 4.0, (obejmujące również kompleksową automatyzację i autonomizację cyklu wytwórczego),zaczął się już kilka lat temu. Tym samym wizja przemysłu czwartej generacji zasadniczo przestała być trendem przyszłości i stanowi dla renomowanych firm nieodłączny element strategii biznesowych. Ważne jest, aby w ten nurt technologiczny możliwie szybko włączyli się także polscy przedsiębiorcy, korzystając ze sprawdzonych na świecie wzorcówkilkunastu latach, nadal jest płytki i skoncentrowany głównie na Śląsku i Mazowszu, gdzie występuje największe zapotrzebowanie na roboty i manipulatory (45% popytu krajowego), a także pozostałe środki automatyzacji procesów produkcyjnych. Odzwierciedla to poniekąd generalną słabość krajowych ośrodków badawczo-rozwojowych zainteresowanych bardziej pracami teoretycznymi niż poszukiwaniem rozwiązań praktycznych, na przykład z zakresu automatyki przemysłowej. O płytkości tego rynku świadczy także fakt, że wielu dostawców środków automatyzacji oraz zajmujących się integracją takich systemów stara się działać równolegle w kilku sferach biznesu – zwłaszcza w elektronice, w dziedzinie technologii kontrolnopomiarowych oraz telekomunikacji. Jeden z kluczowych elementów zautomatyzowanych linii produkcyjnych stanowią obrabiarki sterowane numerycznie, a tych wytwarza się w Polsce jedynie kilkaset rocznie (600 w 2018 r.) w dodatku w dosyć ograniczonym asortymencie, jeśli chodzi o rodzaj maszyn i ich podstawowe parametry. Wynika z tego, że dostawy krajowe pokrywają niewielką część (według niektórych danych 25%) potrzeb polskiego rynku w zakresie obrabiarek CNC. Podobnie zresztą rzecz się ma z robotami i paletą środków automatyki (z wyjątkiem instrumentów i aparatury kontrolno-pomiarowej), w przypadku których niezbędny jest duży import. W konsekwencji w Polsce dostępne są wyroby większości renomowanych koncernów światowych kojarzonych z branżą automatyki przemysłowej. Specyficzny segment polskiego rynku stanowią wyroby sprowadzane z Chin i państw Azji Południowo-Wschodniej. Są one tańsze w porównaniu z europejskimi odpowiednikami i mogą być szybciej dostarczone odbiorcy, ale często charakteryzują się gorszymi parametrami technicznymi i jakością, krótszym nominalnym okresem użytkowania oraz większą awaryjnością.