Rynek automatyki przemysłowej: trendy, szanse i zagrożenia
Pixabay – MadebyfaisaWykorzystanie na coraz szerszą skalę urządzeń z obszaru internetu rzeczy (IoT) i sztucznej inteligencji w środowisku przemysłowym, wzrost poziomu automatyzacji różnorodnych procesów, rosnące zapotrzebowanie na lepszą wydajność i wyższą produktywność, wymagania jakościowe klientów i wreszcie coraz częściej pojawiające się problemy z niedoborem wykwalifikowanej kadry. Oto główne czynniki, które napędzają rozwój branży automatyki przemysłowej.
Mówiąc o automatyzacji, mamy na myśli bardzo różnorodne rozwiązania, w których rola człowieka została ograniczona lub zastąpiona przez maszyny bądź inne samoczynne urządzenia. Systemy automatyzacji produkcji mogą być jednak bardzo zróżnicowane, bo mogą obejmować zarówno tylko małe, pojedyncze i niezależnie działające komponenty, jak i liczne i powiązane ze sobą podzespoły robocze, które są rozmieszczone w różnych miejscach zakładu produkcyjnego. Często również taki system jest projektowany indywidualnie, specjalnie pod kątem określonego zadania produkcyjnego czy też finalnego produktu.
Stały dopływ na rynek nowoczesnych i coraz bardziej zaawansowanych technologii przekłada się na dynamiczny rozwój systemów automatyzacji. Dużą rolę w tej transformacji odgrywają rozwiązania z obszaru internetu rzeczy, a w szczególności przemysłowego internetu rzeczy (IIoT), które napędzają rozwój inteligentnej produkcji. Implementacja tych rozwiązań w zakładach produkcyjnych odgrywa kluczową rolę w łączeniu systemów i urządzeń z siecią. Technologie, w tym sztuczna inteligencja, uczenie maszynowe, przetwarzanie w chmurze i inne wspomagają rozwój nowych systemów automatyzacji, które zwiększą zapotrzebowanie na komponenty automatyki przemysłowej. Po rozwiązania te sięgają dziś bowiem przedsiębiorstwa z każdej branży przemysłowej, bez względu na ich wielkość czy rodzaj wykonywanej działalności.
Systemy automatyzacji są zbiorem różnych komponentów, do których zaliczamy wiele różnorodnych grup produktowych. Są to m.in. urządzenia związane ze sterowaniem maszyn i urządzeń, pomiarami i kontrolą procesów produkcyjnych, zasilaniem, napędem, oprogramowaniem i różnymi urządzeniami wykonawczymi. Duża ich różnorodność utrudnia jednak dokładną analizę całego rynku automatyki przemysłowej. Część globalnych producentów wytwarza bowiem produkty zarówno dla branży przemysłowej, jak i innych sektorów rynku. Co więcej, komponenty te bardzo często są zintegrowane z innymi i praktycznie niemożliwe jest precyzyjne oszacowanie wartości poszczególnych elementów.
– Spośród komponentów automatyki przemysłowej największym zainteresowaniem cieszą się urządzenia do serwisu predykcyjnego. Warto tutaj wymienić urządzenia pomiarowe, które umożliwiają monitoring stanu instalacji, i oprogramowanie bazujące na sztucznej inteligencji, dzięki któremu możemy wykrywać różne anomalie. Nie mniejszym zainteresowaniem cieszą się urządzenia do monitorowania zużycia mediów (wody, prądu), które pozwalają kontrolować, a nawet ograniczać koszty – Michał Osiecki specjalista produktów sterowanie i napędy, OMRON Electronics.
– Przemysł rozwija się bardzo szybko i wciąż wspina się na coraz wyższy poziom. Przyspiesza automatyzacja wszystkich procesów. To samo dotyczy nas – dystrybutorów obsługujących szeroko rozumiany sektor przemysłowy. My też musimy się doskonalić. Nowoczesność w naszej dziedzinie to oczywiście digitalizacja zakupów – Krystian Pająk, dyrektor sprzedaży e-commerce, Enexon
Stały wzrost rynku
Pandemia Covid-19 w dużej mierze przyczyniła się do tego, że przedsiębiorstwa produkcyjne w coraz większym stopniu stawiają na automatyzację, która pozwala ograniczyć negatywne długoterminowe skutki gospodarcze. Zamknięcie zakładów produkcyjnych, przerwy w produkcji i ograniczenia w przemieszczaniu się negatywnie wpłynęły bowiem na możliwości produkcyjne. Do tego doszły niedobory surowców, siły roboczej i zakłócenia w łańcuchach dostaw. Zautomatyzowane technologie odegrały wówczas istotną rolę w ochronie firm, które nierzadko tylko dzięki nowym rozwiązaniom były w stanie kontynuować działalność.
W efekcie wartość globalnego rynku automatyki przemysłowej utrzymuje tendencję wzrostową i nic nie wskazuje na to, że trend ten miałby się zmienić. Ponieważ rynek ten jest bardzo trudny do zwymiarowania, pojawiają się różne liczby, które określają jego wartość. Wynika to chociażby z tego, że niektóre rozwiązania wykorzystuje się również w innych obszarach, nie tylko przemysłowych, ale także np. w automatyce budynkowej, transportowej czy medycynie.
Wielkość globalnego rynku automatyki przemysłowej w raporcie firmy badawczej Grand View Research wyceniono na 172,3 mld dolarów w 2022 r. Autorzy tego raportu szacują, że do końca obecnej dekady rynek ten będzie rósł średnio każdego roku o 10,5% i będą go napędzać przede wszystkim zaawansowane technologie, takie jak robotyka czy sztuczna inteligencja. Firmy produkcyjne wdrażają systemy automatyki przemysłowej i sterowania, próbując zwiększyć w ten sposób produktywność i obniżyć koszty pracy. Co więcej, wraz z rozwojem koncepcji Przemysłu 4.0 w sektorze produkcyjnym wdrażane są nowe systemy i ulepszone architektury sieciowe, co ma zapewnić znaczące możliwości rozwoju rynku.Według raportu Fortune Business Insights wartość rynku automatyki przemysłowej jest jeszcze większa i wynosi 205,9 mld dolarów. Do 2029 r. będzie rosła co roku średnio o 9,8% i za 5 lat osiągnie wartość nieco ponad 395 mld dolarów.
Prognozy dla rynku
Według prognoz rynkowych w najbliższych latach czeka nas wzrost inwestycji i stabilny rozwój sektora produkcyjnego. W efekcie branża automatyki przemysłowej może liczyć na stały napływ zamówień ze strony producentów z różnych branż, choć cały czas liderami, jeśli chodzi o poziom zautomatyzowania pozostają m.in. branża motoryzacyjna, lotnicza czy maszynowa.
Według Michała Osieckiego, specjalisty produktów sterowanie i napędy w OMRON Electronics, prognozy dla producentów automatyki przemysłowej można sprowadzić do jednego określenia: elastyczność. Transformacja produkcji związana z wymaganiami konsumentów – wymaganiami względem personalizacji, kwestii etycznych czy zrównoważonego rozwoju – będzie mogła być zrealizowana jedynie dzięki elastycznemu podejściu.
– Eksperci mówią, że kolejna dekada przyniesie nam ogromny przyrost zmian technologicznych. Przyszłość fabryk produktów szybko zbywalnych będzie prawdopodobnie związana z mniejszymi, inteligentniejszymi zakładami, które obejmują autonomiczny przepływ towarów i wzajemnie połączone ze sobą układy. W elastyczność linii produkcyjnych świetnie wpisują się roboty kolaboracyjne, które w łatwy i szybki sposób możemy przestawić z jednych zadań na kolejne, wedle naszych potrzeb – dodaje Osiecki.
Adrian Kuryłek, menedżer ds. rozwoju biznesu, Europa Wschodnia, w firmie DigiKey, zauważa, że kilka ostatnich lat było trudnych dla branży przemysłowej. Firmy odczuwają presję ekonomiczną, która wynika przede wszystkim z wysokiej inflacji, wysokich cen energii i przerw w łańcuchach dostaw.
I dodaje: – Automatyka przemysłowa to szybko rozwijająca się dziedzina, w której wykorzystuje się różne technologie w celu poprawy wydajności, produktywności i jakości procesów przemysłowych. W 2024 r. przewidujemy kontynuację wysiłków w kierunku rozwoju inteligentnej produkcji, zwiększonego wykorzystania technologii monitorowania zasobów opartych na IoT, wykorzystania sztucznej inteligencji w cyfrowych bliźniakach, robotyki, technologii immersyjnych i wspólnego wysiłku na rzecz relokacji produkcji. Trendy te wskazują, że automatyzacja przemysłowa będzie nadal nadal rozwijać i wprowadzać innowacje w 2024 r.
Również Krystian Pająk, dyrektor sprzedaży E-commerce w firmie Enexon, podkreśla, że przemysł rozwija się bardzo szybko i wciąż wspina na coraz wyższy poziom. Przyspiesza automatyzacja wszystkich procesów.
– To samo dotyczy nas – dystrybutorów, którzy obsługują szeroko rozumiany sektor przemysłowy. My też musimy się doskonalić. Nowoczesność w naszej dziedzinie to oczywiście digitalizacja zakupów – mówi Krystian Pająk. – Enexon oferuje klientom zaawansowane narzędzie – Katalog Punchout, czyli bezpośrednie połączenie platformy e-commerce z systemem zakupowym klienta. To innowacyjne, a w Polsce jeszcze unikatowe rozwiązanie pozwala klientom na efektywne zarządzanie zamówieniami, monitorowanie dostępności produktów i szybką realizację transakcji. Nie będę ukrywał, że bycie liderem digitalizacji procesów zakupowych jest jednym z kluczowych elementów strategii naszej spółki. Uruchomienie katalogu PunchOut umożliwia nam obsługę klienta biznesowego na światowym poziomie, daje największą optymalizację procesu zakupowego. Mówiąc najprościej: ułatwia zakupy oraz skraca czas i eliminuje pomyłki.
Klient ma dostęp do bogatych informacji o produktach, ich cechach i danych technicznych, a także dostępności. Korzysta z wygodnego wyszukiwania produktów, produktów komplementarnych, następnie, unikając wielu czasochłonnych czynności wykonywanych ręcznie (komunikacji e-mail, notatek i logowania w kolejnych systemach), może złożyć zamówienie bezpośrednio z własnego systemu ERP. Dokonywanie zakupów na potrzeby zakładu przemysłowego może być tak samo proste jak zamówienia B2C, właśnie dzięki zastosowaniu tego narzędzia.
Trendy, które napędzają rozwój automatyki przemysłowej
Gwałtowny postęp przemysłu w ostatnich latach jest nierozerwalnie związany z czwartą rewolucją przemysłową i nowoczesnymi technologiami, które są kluczowe dla Przemysłu 4.0. 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. Jednocześnie rynekoczekuje, że wszelkie komponenty automatyki przemysłowej będą odpowiadać wymogom IoT, cyfryzacji czy właśnie, w szerszym ujęciu, czwartej rewolucji przemysłowej.
– Trendy w automatyce przemysłowej od lat zmierzają w kierunku coraz większej automatyzacji oraz wykorzystania technologii cyfrowych i sztucznej inteligencji do optymalizacji procesów produkcyjnych. W ostatnich latach coraz więcej uwagi poświęca się także zagadnieniu zapewnienia bezawaryjnej pracy części mechanicznych maszyn. Wśród najnowszych rozwiązań znajdują się systemy monitorowania stanu maszyn i predykcyjnej konserwacji, które pozwalają na wykrywanie awarii oraz planowanie napraw z dużą precyzją i wyprzedzeniem – Bartosz Tyszer, właściciel firmy BT Automatyka.
I dodaje, że w efekcie, trendem w obu dziedzinach jest dążenie do ciągłego doskonalenia procesów produkcyjnych poprzez wykorzystanie zaawansowanych technologii monitorowania i diagnozowania stanu maszyn, co przyczynia się do zwiększenia efektywności, redukcji kosztów oraz minimalizacji ryzyka awarii.
Ewolucja kluczowych komponentów
Do najważniejszych komponentów automatyki przemysłowej należą czujniki, które są niezbędnym elementem 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 i coraz popularniejszych systemów predykcyjnego utrzymania ruchu. Czujniki mają coraz mniejsze rozmiary oraz zapewniają natychmiastowe i dokładne dane i odczyty, które są dziś już niezbędne w procesach automatyzacji.
MOŻE ZAINTERESUJE CIĘ TAKŻE
Dynamiczny wzrost widoczny jest również w segmencie rozproszonych systemów sterowania (DCS), co w dużej mierze jest wynikiem szybkiego tempa wdrażania rozwiązań IIoT. Oczekuje się, że również pojawienie się sieci 5G i jej wdrożenie na większą skalę przyspieszy integrację internetu rzeczy, a co za tym idzie – systemów DCS.
Oczekuje się, że spory wzrost będzie miał miejsce również w segmencie systemów SCADA, czyli systemów informatycznych, które nadzorują przebieg procesu technologicznego lub produkcyjnego. To oczywiście w dużej mierze efekt Przemysłu 4.0. Systemy SCADA mają bowiem zdolność do gromadzenia danych w czasie rzeczywistym i natychmiastowego przesyłania ich do jednostki sterującej.
Również wzrost zapotrzebowania na inteligentne i cyfrowe procesy produkcyjne, które mają zapewnić zwiększenie efektywności produkcji, znajdzie przełożenie w dalszym rozwoju segmentu systemów SCADA.
– Największym zainteresowaniem cieszą się urządzenia do serwisu predykcyjnego. Warto tutaj wymienić urządzenia pomiarowe, które umożliwiają monitoring stanu instalacji, oraz oprogramowanie bazujące na AI, dzięki któremu możemy wykrywać różne anomalie. Nie mniejszym zainteresowaniem cieszą się urządzenia do monitorowania zużycia mediów (wody, prądu), które pozwalają kontrolować, a nawet ograniczać koszty – wymienia Michał Osiecki z OMRON Electronics.
Równie ważne są wyzwania związane z montażem, zadaniami manipulacyjnymi i wszystkim, co połączone jest z paletyzacją (pakowanie, obsługa maszyn, podnoszenie i układanie wraz z kontrolą, wkręcanie śrub czy innych elementów, transport towarów wewnątrz zakładu).
– Słowem, są to wszystkie te czynności, które dla pracowników są żmudne, nużące, a niejednokrotnie także trudne fizycznie. Coboty i roboty AMR idealnie wpisują się w realizacji tych zadań i umożliwiają wypełnienie współczesnych wyzwań – dodaje Osiecki.
Bartosz Tyszer z BT Automatyka dodaje, że wibrodiagnostyka maszyn i łożysk to kluczowy element rozwiązań, które mają zapewnić bezawaryjną pracę maszyn. Poprzez analizę drgań i dźwięków, które są generowane przez maszyny, można zidentyfikować wczesne objawy uszkodzeń, co umożliwia zapobieganie awariom i zmniejszenie przestojów produkcyjnych.
– Z pomocą przychodzą tu ręczne mierniki wibracji, jak np. VM25, który mierzy wszystkie trzy parametry wibracji, tj. prędkość wibracji, przyspieszenie wibracji i amplitudę, czyli przemieszczenie wibracyjne. Miernik VM25 umożliwia również pomiar FFT, czyli widma częstotliwościowego wibracji oraz bezstykowe pomiary temperatury i prędkości obrotowej – mówi Tyszer.
Rozwój technologii wibrodiagnostycznych obejmuje coraz bardziej zaawansowane algorytmy analizy danych i wykorzystanie analizatorów wibracji, takich jak VM100A. Umożliwia on pomiar aż trzema trójosiowymi akcelerometrami jednocześnie. Ma on funkcje rejestracji i analizy FFT, trzeciej oktawy oraz wyważanie wałów w jednej lub dwu płaszczyznach, pomiary komfortu i wibracji na stanowisku pracy. Mnogość funkcji pozwala na wykonanie wielu pomiarów jednym urządzeniem, a także precyzyjniejsze i skuteczniejsze monitorowanie stanu technicznego maszyn.
Według Adriana Kuryłka z firmy DigiKey w rozwijającym się środowisku inteligentnej produkcji, inteligentne sterowanie ruchem jest kluczowym elementem, który prowadzi fabryki w kierunku większej elastyczności i niezawodności.
– Centralnym punktem tej optymalizacji jest precyzja i wydajność systemów sterowania ruchem. Nowe funkcjonalności czujników umożliwiają inżynierom poprawę wszystkiego: od śledzenia pozycji po monitorowanie stanu maszyn – wyjaśnia Kuryłek. – Jednym z najbardziej znaczących osiągnięć w obszarze systemów wizyjnych jest natomiast sposób, w jaki wizja maszynowa uzupełnia obecnie systemy bezpieczeństwa w zakładach przemysłowych, które uruchamiają alarmy lub emitują komunikaty dźwiękowe, gdy np. pracownicy zakładu wchodzą do strefy roboczej bez kasku, maski lub innego odpowiedniego sprzętu ochronnego.
Według Michała Osieckiego kierunek ewolucji komponentów automatyki przemysłowej w dużej mierze wyznacza rozwój technologii sztucznej inteligencj. Jest ona wykorzystywana w procesach kontroli jakości produktów poprzez systemy wizyjne czy czujniki pomiarowe. Komponenty, takie jak czytniki kodów i OCR, znakowarki laserowe, systemy RFID oraz systemy sterowania połączone z bazą danych, pozwalają realizować w pełni funkcjonalność traceability. Umożliwia to pełne śledzenie produkcji na każdym jej etapie – już od poszczególnych procesów wytwórczych, aż po działania w ramach łańcucha dostaw. Połączenie tych rozwiązań pozwoli wykryć ewentualne nieprawidłowości, które mogłyby negatywnie wpłynąć na bezpieczeństwo ludzi i towarrów czy na wyniki sprzedaży.
– W 2024 r. spodziewamy się dalszych wysiłków w kierunku rozwoju inteligentnej produkcji, zwiększonego wykorzystania technologii monitorowania zasobów opartych na IoT, wykorzystania sztucznej inteligencji w cyfrowych bliźniakach, robotyki, technologii immersyjnych i wspólnego wysiłku na rzecz relokacji produkcji. Trendy te wskazują, że automatyka przemysłowa będzie się nadal rozwijać i wprowadzać innowacje w 2024 r. – Adrian Kuryłek, manedżer ds. rozwoju biznesu, Europa Wschodnia, DigiKey.
Zagrożenia i wyzwania
Choć przewiduje się stały wzrost branży automatyki przemysłowej, to jednak nie brakuje pewnych czynników, które mogą hamować ten rozwój. To przede wszystkim coraz częstsze braki wykwalifikowanego personelu, który będzie w stanie obsługiwać urządzenia i systemy automatyki przemysłowej. Choć coraz łatwiejsza jest obsługa tych systemów, to złożoność procesów produkcyjnych może powodować błędne interpretowanie różnych parametrów przez pracowników, czego następstwem mogą być błędy produkcyjne, a nawet awarie sprzętu. Utrudnienia w pracy z urządzeniami automatyki przemysłowej mogą wynikać z ograniczonej dostępności odpowiednich treści, zasobów ludzkich i finansowych, a także trudności techniczne. Dlatego też powyższe braki są często przeszkodą, która wstrzymuje przedsiębiorców przed pełniejszą implementacją zautomatyzowanych rozwiązań.
Wśród niektórych przedsiębiorców cały czas panuje przekonanie, że inwestycja w automatyzację oznacza bardzo duży początkowy koszt (zarówno nabycia nowych technologii, jak i niezbędnego przeszkolenia personelu). Oprócz tego nie da się przewidzieć okresu zwrotu z tego typu inwestycji ze względu na dużą konkurencję w branży wytwórczej. Wysoki koszt początkowy i nieprzewidywalny zwrot z inwestycji sprawiają, że zwłaszcza małe i średnie przedsiębiorstwa bardzo ostrożnie podchodzą do zakupu i wdrażania nowych technologii. Ważną rolę, żeby przełamać te obawy przedsiębiorców, ma do odegrania państwo, które poprzez system zachęt czy innych instrumentów może aktywnie wspierać firmy w tej transformacji.
Często też kadra zarządzająca przedsiębiorstw nie ma pomysłu na wdrożenie i wykorzystanie innowacyjnych rozwiązań ani wiary, że tego typu inwestycja w dłuższej perspektywie okaże się opłacalna. Kolejny zauważalny problem to wciąż częsty brak jednolitych standardów, które umożliwiłyby łatwą integrację wszystkich maszyn, urządzeń i systemów produkcyjnych.
Wciąż też producenci automatyki przemysłowej borykają się z przerwanymi łańcuchami dostaw, choć problemy, które uderzyły w wytwórców różnych produktów wraz z wybuchem pandemii, a następnie wojny w Ukrainie, powoli są rozwiązywane. Firmy musiały więc przeprojektować swoje produkty, aby były one jak najbardziej uniwersalne pod względem kompatybilności podzespołów. Zwiększały też elastyczność swoich procesów produkcyjnych i dostosowały zdolność produkcyjną do cykli niedoboru komponentów.
Wyzwaniem dla zarówno branży automatyki przemysłowej, jak i całego przemysłu, jest konieczność wdrażania rozwiązań, które poprawią efektywność energetyczną przedsiębiorstw. Kwestie związane z energochłonnością oferowanych rozwiązań, śladem węglowym czy szeroko pojętą ochroną środowiska coraz częściej determinują wybór konkretnego produktu, a nawet dostawcy.
Mimo powyższych barier dalszy rozwój branży automatyki przemysłowej w Polsce jest nieunikniony i wygląda na to, że trend ten będzie się utrzymywał w kolejnych latach. Zaawansowana produkcja wymaga użycia nowoczesnych technologii, a do tego niezbędne są coraz doskonalsze komponenty automatyki przemysłowej. Co więcej, można nawet zaryzykować stwierdzenie, że rynek ten będzie dynamicznie rósł wraz z chęcią wdrażania przez przedsiębiorstwa produkcyjne rozwiązań czwartej rewolucji przemysłowej.
O Autorze
