Aktuální vydání

celé číslo

12

2022

Automatizace výrobních, montážních a balicích strojů a linek

Elektrické, pneumatické a hydraulické pohony

celé číslo

Na veletrhu Sensor+Test 2008 se diskutovalo o trendech v senzorice

V rámci doprovodného programu veletrhu Sensor+Test 2008 v Norimberku uspořádal německý odborný svaz pro senzoriku AMA pódiovou diskusi na téma Vývoj techniky a trhů v senzorice (Trends in Technik und Märkten der Senzorik). Účastníky panelu byli němečtí odborníci z odvětví senzoriky: Dieter Schaudel (Endress + Hauser Holding AG), Dr. Norbert Schröder (Intechno Consulting), prof. Dr. Florian Solzbacher (International Univerzity of Utah) a Dr. Dirk Rein (AMA Fachverband für Senzorik e. V.). Z diskuse, kterou moderoval Dr. P. Ebert, šéfredaktor odborného časopisu Messtec & Automation, vyplynulo několik zajímavých závěrů.
 

Senzorika – rostoucí odvětví

S více než 220 000 zaměstnanci a s ročním obratem asi 22 mld. eur je senzorika relativně malé odvětví německého průmyslu. Má asi desetkrát menší obrat než německé strojírenství a v roce 2007 dosáhla meziročního růstu 11 %. Pro rok 2008 se očekává růst obratu o 12 %. V odvětví senzoriky působí v Německu hodně malých a středně velkých podniků. Více než polovina z nich zaměstnává méně než 50 pracovníků, s velkým podílem pracovníků ve výzkumu a vývoji. V roce 2007 vzrostl počet nových pracovních míst v tomto oboru o 6,2 % na 13 000 míst. Podle průzkumu AMA plánuje 77 % firem další zvýšení počtu pracovníků v průměru o 5,1 %. Z průzkumu vyplývá, že menší firmy dosáhly růstu svého obratu hlavně přijetím nových zaměstnanců, zatímco velké firmy se soustředily na zvyšování produktivity.
 

Prostor pro inovace

V úvodu diskuse účastníci definovali senzoriku jako soubor technických prostředků (senzorů, čidel, snímačů aj.), které umožňují spolehlivě získávat z reálného prostředí informace v podobě vhodné pro další zpracování. Těmito prostředky se měří neelektrické veličiny a výstupem je elektrický signál. Pro elektrické měření dnes existuje na 150 různých fyzikálních a chemických principů, pro praxi ale význam mají jenom ty, které poskytují spolehlivý a dlouhodobě stabilní elektrický signál. V nejbližší době se v senzorice neočekávají žádné nové principy měření, ale spíše efektivnější využívání dosavadních postupů (optoelektronických, laserových, ultrazvukových, spektroskopických, biotechnických apod.). Stále důležitější úlohu bude mít software pro vyhodnocování komplexních signálů (např. obrazových), často snímaných i z několika senzorů. Moderní senzory musí být zejména menší, levnější a přitom schopné zajišťovat stále komplexnější funkce často i s bezdrátovým přenosem povelů a naměřených hodnot. Výrazně k tomu může přispět důsledné používání mikrosystémové výrobní technologie MEMS, umožňující při výrobě účelně kombinovat mechanické a elektronické struktury v jednom systému. Uvedený postup je vhodný hlavně pro masově používané senzory v automobilovém průmyslu a ve spotřební elektronice. Výhledově se uvažuje i o větším využití poznatků z nanotechniky. Velmi důležité budou energeticky soběstačné senzory a inteligentní senzory se schopností autonomně komunikovat. Energeticky soběstačné senzory se vyznačují tím, že získávají elektrickou energii pro svůj provoz konverzí z energie (kinetické, tepelné, světelné aj.) ve svém bezprostředním okolí, např. z chvění nebo teploty lidského těla. V důsledku toho odpadají problémy s jejich napájením, což je důležité zejména u kompaktních senzorů, které mají být vestavěny přímo do měřeného objektu. Autonomní komunikace znamená, že senzor může obousměrně komunikovat (bezdrátově nebo po sběrnici) a sám si tuto komunikaci dokáže organizovat a řídit. Zde by mohlo sehrát významnou roli standardní rozhraní pro připojení inteligentních senzorů k průmyslové sběrnici, jehož vývoj podpořil odborný svaz AMA.
 

Nové oblasti použití

Očekává se pronikání senzorů do nových oblastí, jako je zjišťování a vyhodnocování kvality produktů. Místo takových parametrů jako teplota a tlak zjišťují senzory přímo v procesu ukazatele kvality, např. chemické složení, barvu, konzistenci, viskozitu, jakost povrchu apod. Uplatní se zejména v petrochemickém, farmaceutickém, kosmetickém a potravinářském průmyslu, např. při posuzování kvality vín nebo chuti sýrů. Stále širší uplatnění bude mít senzorika ve správě prostředků (Asset Management). Vhodně zvolené senzory mohou monitorovat důležité parametry výrobního stroje a v předstihu upozornit provozovatele na riziko výpadku, aby mohl včas naplánovat jeho opravu.
 
Hromadné použití senzorů se očekává také ve zdravotnictví, a to v diagnostické a léčebné medicíně (zjišťování hladiny cukru v krvi, měření krevního tlaku), ale i při přímém monitorování a sledování dlouhodobě nemocných pacientů nebo zajišťování péče o tělesně postižené osoby a seniory. Při očekávaném stárnutí populace to může přispět k lepší kvalitě života pacientů a nižším nákladům na léčebnou péči. V bezpečnostní technice se senzorika jistě osvědčí především při analýze osobních údajů a při automatické identifikaci osob nebo v asistenčních systémech pro řidiče. Další použití senzory naleznou v automatizaci dopravní infrastruktury, ve vodním hospodářství, ve výrobě a distribuci elektrické energie, v oblasti využití obnovitelných energií, např. při monitorování provozu větrných elektráren v drsném prostředí na volném moři apod.
 

Význam normalizace

Jedním z předpokladů úspěchu nových produktů na trhu je normalizace, která je často důležitější než patentování. Bohužel aktivní práce na poli normalizace v měřicí technice a senzorice v Německu v poslední době poněkud zaostává. Na jedné straně je to pochopitelné, protože normalizační práce stojí peníze, potřebuje zkušené odborníky a vyžaduje mnoho jednání zejména na mezinárodní úrovni. Na druhé straně ovšem budoucnost německé senzoriky, výrazně zaměřené na export, do značné míry závisí na tom, jaké se podaří prosadit normy, protože i zde platí pravidlo: „Kdo sám nenormalizuje, musí se řídit normami jiných zpracovatelů.“
 

Nadějné vyhlídky

Německá senzorika je silně exportně orientované odvětví, které má výrazný podíl (téměř 30 %) na světovém trhu. Aby si toto postavení udržela i v budoucnu, musí podle účastníků diskuse výrobní podniky projevit větší odvahu k zásadním inovacím a rychle je uvádět na trh, tak aby byly vždy o krok před konkurencí. Podmínky pro další růst odvětví jsou stále velmi dobré a přibrzdit by ho snad mohly jenom neovlivnitelné vnější události, jako je obávaná krize finančních trhů v USA, spekulace na trhu s ropou a energiemi nebo stálý pokles kurzu amerického dolaru.
Ing. Karel Kabeš
 

Projekt dalšího vzdělávání odborníků

Mnoho německých firem v oblasti senzoriky se potýká s nedostatkem kvalifikovaných pracovníků a některé z nich nemohly v roce 2007 zvyšovat objem výroby tak rychle, jak by to dovoloval rostoucí počet objednávek. Senzorika potřebuje odborníky, kteří jsou technicky na výši a dokážou naslouchat zákazníkům. Musí zjistit, jaký senzor je pro kterou úlohu vhodný, v jakém prostředí bude pracovat, které rušivé vlivy zde působí. Podniky důrazněji volají po změnách ve výchově a vzdělávání inženýrů a odborných pracovníků. Proto odborný svaz AMA připravil vlastní modelový projekt pro další vzdělávání pracovníků v oborech, jako jsou mikrosystémová technika, nanotechnologie nebo optoelektronické systémy. Projekt finančně podporuje spolkové ministerstvo pro vzdělání a výzkum BMBF.
[Materiály AMA – Fachverband für Sensorik.]
(kab)