Мировые инвестиции в промышленную автоматизацию и состояние рынка VME

Комитет по анализу рынков - подразделение форума автоматизаторов - опубликовал результаты исследований мировых инвестиций в промышленную автоматизацию. (Форум автоматизаторов - это американская организация, спонсируемая ассоциацией изготовителей компьютеров и оргтехники, управлением материального Обеспечения промышленности и национальной ассоциацией изготовителей электрооборудования. Форум автоматизаторов насчитывает около 100 членов: производителей и пользователей средств автоматизации, а также консультантов в этой области).

Исследования проведены представителями нескольких специализированных организаций, профессиональных ассоциаций, Census-бюро и частных компаний.
На рис. 1 представлена структура мирового рынка промышленной автоматизации с общей суммой инвестиций 134 миллиарда долларов.

Мировые инвестиции в промышленную автоматизацию по изделиям

Рис.1

Рынок разделен на семь сегментов по категориям оборудования и систем, которые, в свою очередь, поделены на 29 подкатегорий специфических изделий и исследованы по 18 странам и регионам.
Наибольшие затраты пришлись на категорию производственного оборудования и систем - 37% всех расходов. Ещё 42% - на категории, относящиеся к системам автоматизированного проектирования (Computer-Aided Design - CAD) и автоматизации инженерного труда (Computer-Aided Engineering - САЕ), а также к изделиям промышленного управления и оборудованию автоматизированного материального обслуживания.

Региональные рынки автоматизации

При анализе распределения инвестиций по регионам учитывались члены основных торговых блоков - NAFTA, Европейского союза и стран Океании (см. рис. 2).

Мировые инвестиции в промышленную автоматизацию по регионам

Рис.2

Ведущим рынком средств промышленной автоматизации является Европа - 38% инвестиционных долларов. За ней идёт Северная Америка - 33%, Азия/Океания - 27% и весь остальной мир - 2%. Более 60% мирового рынка сосредоточено в трех странах: США, Японии и Германии.
Соотношения расходов по направлениям автоматизации в разных регионах значительно различаются (рис. 3). На диаграмме изделия объединены по пяти основным категориям. Сегмент "всё остальное" включает электронные средства связи и программное обеспечение, автоматическое испытательное оборудование и службы автоматизации. В Северной Америке к ведущим категориям расходов относятся системы автоматизированного проектирования и автоматизации инженерного труда (CAD/CAE) - 29%. В Европе и Азии/Океании расходы на эти цели значительно ниже - соответственно 12% и 10%.

Инвестиции в промышленную автоматизацию по изделиям и регионам 1991

Рис.3

В Европе и Азии/Океании инвестиции в автоматизацию в гораздо большей степени концентрируются на производственном оборудовании и системах: 50% в Азии/Океании, 45% в Европе. В Северной Америке только 18%.

На автоматизированные системы для тестирования, проверки, считывания и записи информации приходится около 10% рынка Северной Америки и только около 5% рынков Европы и Азии/Океании. Аналогичным образом программное обеспечение для автоматизации производства и электронных коммуникаций больше представлено на рынке Северной Америки, чем на рынках Европы и Азии/Океании. Однако обе категории продуктов занимают относительно малый процент всего рынка автоматизации.

Во всех регионах одинаково мал процент инвестиций в изделия промышленного управления, автоматизацию материального обслуживания и капитальные службы автоматизации.

Инвестиции в автоматизацию в расчете на одного работника

С точки зрения инвестиций в автоматизацию в расчете на одного производственного работника (интенсивности инвестиций) лидирует Северная Америка - 2034 $. Затем идет Азия/Океания - 1154 $. Европа выделяла на одного работника 598 $, а все остальные регионы -157 $. Отставание Европы от Азии/Океании объясняется низким уровнем инвестиций в автоматизацию в Восточной Европе (куда входит бывший СССР). Интенсивность инвестиций в Западной Европе - 1142 $ - почти идентична этому показателю для Азии/Океании. Однако для Восточной Европы интенсивность инвестиций - 147 $ - гораздо ниже соответствующего показателя для всей Европы.

Среди отдельных стран с самым высокой интенсивностью инвестиций в автоматизацию лидировала Япония 2536 $. В Соединенных Штатах средние инвестиции на одного работника близки к японским - 2248 $. Для Италии этот показатель тоже высок - 2216 $. На следующей ступени по интенсивности инвестиций находятся Канада, Франция, Германия и Сингапур. В этих странах на одного производственного работника приходилось от 1570 до 1865 долларов, выделенных на автоматизацию.

Страны, доминирующие в отдельных регионах

В последние годы происходило значительное движение в сторону создания региональных профессиональных блоков: Северная Америка, Европа и Азия/Океания. В каждом из этих регионов есть страна-лидер в применении технологий промышленной автоматизации.

В Северной Америке 91% инвестиций в автоматизацию сконцентрирован в Соединенных Штатах. 38% западно-европейских инвестиций и 33% общеевропейских инвестиций приходится на Германию. В Азии/Океании доминирует Япония, в которой сосредоточено 75% региональных инвестиций в автоматизацию.

Основные направления инвестиций в расчете на одного производственного работника среди этих трех региональных лидеров значительно различаются (см. рис. 4).

Инвестиции в расчете на одного произв.работника. Категории изделий по странам, $ США

Рис.4

Мировым дилером по интенсивности инвестиций в автоматизацию является Япония. Примерно половину своих инвестиций - 1224 $ на одного работника - Япония тратит на производственное оборудование и системы. Это на 2/3 выше, чем в Германии (737 $) и в 3,2 раза выше, чем в Соединенных Штатах (381 $).
Проценты инвестиций в системы автоматизированного проектирования и автоматизации инженерного труда различаются. В Соединенных Штатах на эту "передовую область" процесса производства приходится 30% расходов на автоматизацию, что в среднем на одного работника составляет 671 $. Япония тратит на одного работника 263 $ - менее 40% аналогичного показателя в США, а Германия - 285 $ - чуть больше 40% этого показателя в США.

В сфере промышленного управления и Соединенные Штаты, и Япония тратят на одного работника примерно одинаково - 297 $ и 305 $, соответственно. Расходы Германии на промышленное управление примерно на 40% ниже, чем в США и Японии - 178 $. Это объясняется тем. что в исследованиях учитывались только потребленные, но не все произведенные изделия. Фактическое производство изделий для промышленного управления в Германии существенно выше, чем сообщалось. Однако значительная часть этой продукции экспортируется или в виде законченных изделий, или в качестве компонентов механизмов и систем.

В сфере оборудования и систем материального управления расходы аналогичны расходам на промышленное управление. Соединенные Штаты и Япония тратят на одного работника примерно одинаково - 264 $ и 305 $. Германия тратит на одного работника 131 $ - меньше половины того, что тратит США или Япония.

Оставшиеся категории изделий объединены в одну категорию "всё остальное". К ней отнесены следующие направления автоматизации:

• капитальные службы промышленной автоматизации;
• автоматизированные системы и оборудование для тестирования, проверки, считывания, записи и индикации информации;
• автономное программное обеспечение для автоматизации производства;
• электронные коммуникации

В этой категории продуктов лидируют Соединенные Штаты - 636 $ на одного работника. Япония тратит на одного работника 438 $, а Германия 340

Обобщенные направления инвестиций

Инвестируемые направления автоматизации в трех лидирующих индустриальных странах не совсем совпадают. Приведем некоторое обобщение этих направлений.

Германия

• Основные инвестиции сосредоточены на автоматизации и модернизации существующих производственных процессов.
• Автоматизация и интеграция на всем заводе или предприятии основными направлениями не считались.
• Большое значение придавалось автоматизации проектирования и инженерного труда.

Япония

• Основные инвестиции сосредоточены на автоматизации существующих производственных процессов и снижении (или устранении) ручного труда.
• Значительные инвестиции сделаны в интеграцию производственных процессов на заводском уровне.
• Меньшее значение придавалось автоматизации проектирования и инженерного труда и интеграции их с производственным процессом.

Соединенные Штаты

• Основные инвестиции сосредоточены на автоматизации проектирования и инженерного труда и интеграции их с процессом планирования производства.
• Значительные инвестиции сделаны в интеграцию производственных процессов на заводском уровне.
• Значительно меньше внимания уделялось автоматизации существующих производственных процессов и устранению ручного труда.

Инвестиции в автоматизацию в странах NAFTA

В свете недавнего подписания североамериканского соглашения о беспошлинной торговле (the North American Free Trade Agreement - NAFTA) вызывают интерес профили инвестиций в автоматизацию трех стран-участников этого соглашения. Среди стран-участников NAFTA лидируют Соединенные Штаты - 2248 $ на одного производственного работника. Канада тратит на 30% меньше - 1570 $. Инвестиции Мексики в промышленную автоматизацию составляют 25% инвестиций США 569 $ на одного производственного работника.

И Канада, и Соединенные Штаты выделяют одинаковые суммы на производственное оборудование и системы, изделия промышленного управления и автоматизацию материального обслуживания. Однако затраты Канады на системы автоматизированного проектирования и автоматизацию инженерного труда более чем на 50% меньше аналогичных инвестиций США. И все же Канада тратит на эту сферу чуть меньше Японии и Германии. Канадские инвестиции в изделия, относящиеся к категории "всего остального", в пересчете на одного работника на 40% ниже аналогичных инвестиций в Соединенных Штатах.

Мексиканские инвестиции, приходящиеся на одного производственного работника, соизмеримы с канадскими. Несмотря на низкий общий уровень, Мексика, по сравнению с Канадой, больше тратит на производственное оборудование и меньше на автоматизацию материального обслуживания. Состояние рынка VMEbus

Как сказано в [2] со ссылкой на приложение к "Business Week", уже к концу 1993 года более половины компаний США численностью более 50 человек должны были принять на вооружение политику открытых систем.
Преимуществами открытых систем являются: значительно меньшая стоимость - благодаря использованию микропроцессоров, низкая зависимость от поставщика - благодаря имеющейся у заказчика свободе выбора, и использование готового, а не собственного программного обеспечения. (В 1988 голу на философию открытых систем перешло менее 5% тех же самых фирм).
Одним из предпочтительных направлений инвестиций в автоматизацию является VME как стремительно развивающийся открытый стандарт. Свой настоящий расцвет стандарт VME переживает именно сейчас, в период вступления информационных технологий во вторую эру (Таблица I), где преимущества открытой, стандартной технологии VME могут проявиться в полной мере.

Потому что именно VME нередко является тем первым местом, откуда видятся новые тенденции и технологии, благодаря отражающей спрос природе многих VME-приложений. Например, многие новые микропроцессоры получают свое первое коммерческое испытание в модулях VME. Открытость объединительных плат VME предлагает разработчикам первую (и наилучшую) возможность поэкспериментировать с распределенной обработкой. По мере роста привлекательности мультимедиа пропускная способность VME предлагает не имеющую себе равной и испытанную среду разработки. Что касается программного обеспечения, VME - бесспорно, самое открытое из всех решений, предлагающее одновременно множество операционных систем (например, DOS/Windows сосуществует с UNIX и ядром реального времени, таким, как OS-9). В мультимедиа возможность за низкую цену объединить звук и изображение открывает перспективу интерактивного обучения производственных рабочих в реальном масштабе времени, а постановка на платформу VME дешевых (благодаря компьютерной разработке) сигнальных процессоров (DSP) позволяет создавать системы технического зрения реального времени, что не только ускоряет работу технологических линий, но и допускает постоянное их усовершенствование. При этом в тех местах, где прокладка проводов не применяется, через специальный слот в стандарте PCMCIA можно реализовать беспроводную передачу данных. Позиции VME еще больше укрепляются с появлением VME64 и 30/32. новейшей технологии последовательной передачи данных AutoBahn и планирующимися в VITA работам по определению многомерных вычислений с терагерцовыми скоростями передачи данных на базе нескольких каналов AutoBahn и оптических возможностей. Это видно, например, из прогноза и ретроспективы мировых продаж программируемых контроллеров, представленных на рис. 5.

Мировой рынок программируемых контроллеров

На рынках продукции для автоматизации программируемые контроллеры подобны компьютерным платам нижнего уровня, но в них используется специализированное программное обеспечение, основанное на частных решениях, и нестандартные шины. Как показывает практика, они слабо приспособлены к взаимодействию и с большим трудом заменяются изделиями других поставщиков.

Как и прежде, VME - это область промышленных компьютеров. Однако в настоящее время нет рынка, более закрытого для компьютеров, чем заводская автоматизация. Но и нет ни одного рынка с таким же потенциалом продаж VME-решений. Кроме того, ниша для VME открывается благодаря потребностям конечных пользователей в цифровой технологии. Картина парадоксальна: на многих заводах и технологических производствах есть шикарные, современные офисы, оснащенные локальными и глобальными вычислительными сетями, в то время как в производственных цехах используется устарелая несетевая технология, которая не может расширяться или перенастраиваться. Во всем мире более двух третей фабрик и технологических производств имеют конторские службы, оснащенные полностью прозрачными и современными компьютерными операциями, в то время как в основе большинства производственных операций лежат аналоговые токовые петли (4-20 мА) от датчика к измерительному оборудованию или программируемые контроллеры с малым использованием цифровых сетей или вообще без объединения их в сети.

По прогнозу Business Week [2] хозяева этих производств будут требовать равенства по строгим меркам реальности. Стереть эти различия поможет только замена существующей практики на новые технологии (открытую, стандартную технологию на базе VME для заводской автоматизации) плюс объединение в стандартные сети с использованием стандартизованной последовательной промышленной шины типа PROFIBUS и интеллектуальные датчики, преобразующие аналоговые величины в цифровую информацию в точке измерения.

Как показано на рис. 5, рынок программируемых контроллеров делится на четыре сегмента с запланированными на 1995 г. суммарными годовыми доходами более 4 миллиардов долларов. Единственный убывающий сегмент - сегмент "верхнего уровня". Причина этого в том, что контроллеры верхнего уровня в приложениях распределенного управления вытесняются сетями изделий среднего уровня. Однако распределенное управление среднего уровня не является открытым и стандартным. Наоборот, поставщики оборудования основного направления автоматизации для поддержания высоких цен предлагают "информационные магистрали" частного применения, одновременно способствуя устареванию своих собственных изделий верхнего уровня.

При взгляде на эти сегменты с точки зрения терминов компьютерной науки, например, как на микропроцессоры с конкретными MIPS- или SpecMark-мощностями, эти четыре сегмента программируемых контроллеров занимают только нижние области пропускной способности VME, что говорит в пользу VME.

Кроме того, у хозяев североамериканских и европейских заводов (ситуация в России та же) нет достаточных средств для большой капитальной реконструкции по сегодняшним ценам. Поэтому происходят давно назревшие коренные перемены - переход к более дешевым, открытым решениям на базе стандартов типа VME. В каждой аппаратной и программной нише должно быть б, 10 или 200 конкурентов, а не 1 или 2. При этом в реальной стоимости должна учитываться концепция жизненного цикла. Движущими силами являются:

• необходимость постоянного совершенствования производственных процессов;
• способность к оперативному переконфигурированию, чтобы один процесс мог использоваться для более широкого диапазона изделий;
• своевременная инвентаризация;
• полная прозрачность от продажи до поставки изделия;
• более широкий диапазон распределенных, сложных вычислительных функций типа машинного зрения, интеллектуальных датчиков, резервированных процессов, возможности "горячей" замены и объектно-ориентированного программирования в реальном времени.

С точки зрения жизненного цикла автоматизация заводов и технологических производств на базе VME может быть до 90% дешевле частных решений. По капитальным затратам открытые встраиваемые компьютеры конкурируют сейчас с программируемыми логическими контроллерами (PLC) и их антиподами - распределенными управляющими системами (DCS), Более того, VME предлагает сотни готовых сетевых адаптеров, способных прозрачно объединить конторские и промышленные функции, используя только открытые стандарты. Применяя VМЕ 64 и ЗU/32, поставщики VME смогут обеспечить пропускную способность одного модуля сразу на порядок выше сегодняшней. А с появлением технологии Autobahn, способной резко уменьшить стоимость единицы трафика по отношению к потребляемой мощности, возможности VME возрастут многократно.

Использованные материалы:

1. John G. Наgеn, "A Snapshot of Worldwide Industrial Automation Investment", CONTROL ENGINEERING, MARCH 1994
2. Josef Kreidl, "VMEbus Welcomes Prime Time and its About Time", Open Bus Systems 93, Proceedings.

http://www.mka.ru/?p=40581

Возврат к списку