Epidemia Covid-19 mocno namieszała w prognozach rozwojowych dla przemysłu, przyspieszając postęp w jednych dziedzinach, a spowalniając w innych. Niewiele zmieniła natomiast w samych kierunkach rozwoju, które – przynajmniej w sektorze przetwórstwa tworzyw sztucznych – wydają się niewrażliwe na fluktuacje koniunktury. W efekcie w 2021 r. kluczowymi trendami nadal będą ekologia, automatyzacja i Przemysł 4.0.

Artykuł ukazał się w „Plastime Magazine” nr 1/2021

Na krótko przed wybuchem epidemii koronawirusa firma analityczna Grand View Research prognozowała, że w latach 2020-2027 branża przetwórstwa tworzyw sztucznych będzie rosła w tempie 3,2% r/r, a największym stymulatorem tego wzrostu będzie rosnący popyt ze strony sektora budowlanego, motoryzacyjnego oraz produkcji elektroniki. Ile zostało z tych prognoz? Niewiele, biorąc pod uwagę, że krach na rynku motoryzacyjnym spowodował nagłe tąpnięcie popytu na tworzywa w tej branży, a większość rządowych inwestycji infrastrukturalnych w największym stopniu napędzających zapotrzebowanie na polimery została wstrzymana. Jeśli jednak na raport ten spojrzymy z perspektywy trendów, może on nam dostarczyć kilku cennych informacji.

Trendy odporne na wirusa

Pandemia jedynie opóźniła bowiem, ale nie spowodowała odwrotu od trendów obserwowanych na rynku od dobrych kilku lat. Dążenie do redukcji całkowitej masy pojazdów nadal napędzać będzie popyt na części samochodowe z tworzyw sztucznych, mimo chwilowego spadku liczby zamówień spowodowanego dekoniunkturą na rynku motoryzacyjnym. Podobnie wzrost zaludnienia, urbanizacji i industrializacji, zwłaszcza w krajach rozwijających się, przełoży się w kolejnych latach na wzrost inwestycji infrastrukturalnych, nawet jeśli w okrojonym wymiarze. Przemawia za tym także fakt, że głównym regionem inwestycyjnym mają być Chiny, które – jak się wydaje – skutki pandemii mają już w większości za sobą. A ponieważ także i tu – podobnie jak w pozostałych regionach – tworzywa masowo wypierają konwencjonalne materiały do produkcji rur, kabli, izolacji, podłóg, okien czy zbiorników, być może jeszcze w tym roku należy się spodziewać zwiększonego popytu na tego typu wyroby.

Nie w każdym sektorze pandemia spowodowała jednak spowolnienie: producenci opakowań z tworzyw sztucznych od początku epidemii obserwują zwiększony popyt na opakowania żywności, kosmetyków i leków oraz opakowania transportowe. Korzyści z tego tytułu odnoszą także producenci polietylenu, który już w 2019 r. stanowił 1 całego wolumenu wytwarzanych polimerów. Jego gęstszy wariant (HDPE) jest bowiem szeroko stosowany w produkcji opakowań środków czyszczących, kartonów do mleka i pojemników na śmieci, zaś z LDPE wykonuje się opakowania dóbr konsumpcyjnych i żywności. Popyt na ten materiał wzrasta więc proporcjonalnie do popytu na opakowania z tworzyw sztucznych – i trend ten utrzyma się prawdopodobnie przez cały obecny rok.

Podobnie sprawa się ma z czterema innymi megatrendami, które w minionych latach rosły w siłę, aby swoją kulminację osiągnąć właśnie teraz – niejako wbrew pandemii. Pierwszym jest rosnący udział surowców naturalnych w produkcji polimerów, zwłaszcza opakowań, a także towarzysząca mu presja na wzrost recyklingowalności tworzyw i szerzej: wprowadzenia gospodarki obiegu zamkniętego. Drugi trend polega na wzroście roli automatyzacji i robotyzacji produkcji w kształtowaniu konkurencyjności przedsiębiorstw na rynkach lokalnych i międzynarodowych. Dotyczy to zwłaszcza sektora MŚP, który coraz wyraźniej dostrzega korzyści płynące z wdrażania środków automatyki, zarezerwowanych do tej pory dla dużych graczy rynkowych.

Z automatyzacją związany jest także inny megatrend: rosnące zainteresowanie maszynami elektrycznymi i hybrydowymi jako alternatywą dla systemów hydraulicznych i pneumatycznych. Wszystko zaś spaja jedna nadrzędna koncepcja określana jako Przemysł 4.0., a sprowadzająca się do integracji poszczególnych komponentów procesów technologicznych w jednej sieci i tworzenia tzw. inteligentnych fabryk, w których człowiek raczej nadzoruje niż wykonuje poszczególne czynności. Przyjrzyjmy się każdemu z tych trendów z osobna.

Trend 1: gospodarka o obiegu zamkniętym

Jeśliby spróbować wytypować najbardziej nośną koncepcję ostatnich lat – nie tylko zresztą w sektorze przetwórstwa tworzyw – byłaby to bez wątpienia gospodarka o obiegu zamkniętym (circular economy, GOZ). Nie ma chyba dużego producenta, który nie poświęcałby uwagi temu zagadnieniu: informacje na temat GOZ znajdziemy m.in. na stronach internetowych BASF. W większym lub mniejszym stopniu wpisuje się ona także w działalność wielu mniejszych, wąsko sprofilowanych przetwórców. Mówiąc najprościej, koncepcja circular economy sprowadza się do postulatu domknięcia obiegu gospodarczego tworzyw, tak aby zamiast trafiać na wysypiska, były one wykorzystywane ponownie – teoretycznie: w nieskończoność. Najlepiej nadają się do tego termoplasty, które niemal nie tracą swoich właściwości pod wpływem wielokrotnego przetwarzania. Jednak promotorzy GOZ dowodzą, że można zamknąć obieg każdego polimeru, choć efektywność tego procesu będzie różna.

Gospodarka o obiegu zamkniętym to bowiem coś więcej niż recykling: jej wdrażanie zaczyna się już na etapie projektowania wyrobu, tak aby maksymalnie wydłużyć jego żywotność oraz umożliwić naprawy i ponowne użycie. W praktyce strategię tę można sprowadzić do pięciu kroków: ogranicz – wykorzystaj ponownie – przetwórz – odzyskaj – odnów. Obejmuje więc ona cały cykl życia produktu i tak złożone kwestie, jak choćby jego użyteczność dla przedłużenia żywotności innych wyrobów, co ma np. istotne znaczenie w przypadku formułowania składu farb i lakierów. W sektorze przetwórstwa tworzyw nie bez przyczyny główny nacisk kładziony jest jednak na odnawialność i odzysk: to one bowiem są kluczem do ograniczenia liczby odpadów plastikowych trafiających na wysypiska.

Oba te zagadnienia w ostatnich latach spotkały się ze sporym odzewem producentów tworzyw i recyklerów. Pierwsi postawili na naturalne surowce (nie zawsze z pozytywnym skutkiem) oraz rPCR; drudzy zaangażowali się w rozwój nowych technologii recyklingu odpadów (więcej na ten temat w artykule „Od mechaniki do chemii: nowe technologie przetwarzania odpadów”). Z pespektywy czasu bardziej przyszłościowa wydaje się ta druga, „recyklatowa” droga: jak na razie trudno znaleźć bowiem biotworzywo, które spełniałoby pokładane w nim nadzieje, tj. faktycznie ograniczało zużycie paliw kopalnych. Przykładowo, PBS (bursztynian polibutenu) i PCL (polikaprolakton) są co prawda biodegradowalne, ale wytwarzane z surowców petrochemicznych, a tym samym uszczuplają nieodnawialne zasoby Ziemi. Z kolei okrzyknięty tworzywem przyszłości polilaktyd (PLA) okazał się tak energochłonny w produkcji, że w ogólnym rozrachunku zastąpienie nim konwencjonalnych polimerów przyniosłoby jedynie marginalne korzyści ekologiczne.

Tworzywa z odzysku (PCR) także powstają na bazie surowców nieodnawialnych, a ich produkcja wymaga zaangażowania określonych zasobów energetycznych, ale w przeciwieństwie do biotworzyw są wytwarzane w całości z odpadów, a tym samym nie uszczuplają zasobów naszej planety – czy to kopalnych, czy odnawialnych. Faktycznie domykają więc obieg polimerów, bazując na tym, co już zostało wytworzone. Problem w tym, że nie każdy odpad, a dokładnie: nie każdy rodzaj tworzywa można efektywnie poddawać recyklingowi. I właśnie na tej kwestii w dalszym ciągu koncentrować się będą w tym roku wysiłki recyklerów i organizacji wspierających rozwój GOZ.

Jedną z nich jest także Unia Europejska, która od 2018 r. silnie promuje ideę gospodarki o obiegu zamkniętym. W przeciwieństwie jednak do Ellen MacArtur Foundation czy Światowego Forum Ekonomicznego (platforma PACE) UE postanowiła nie tylko finansować działania na rzecz GOZ, ale także zastosować metodę „kija i marchewki”, zmuszając państwa członkowskie do większego zaangażowania w recykling odpadów m.in. przez wprowadzenie dyrektywy plastikowej, SUP (Single-Use Plastics), a ostatnio także plastic tax. Czy taka motywacja zadziała, przekonamy się jeszcze w tym roku. Od stycznia br. obowiązuje nas bowiem opłata za całość składowanych na wysypiskach odpadów opakowaniowych z tworzyw sztucznych, a już niebawem z obiegu wyprowadzone zostaną wszystkie plastikowe wyroby jednorazowego użytku.

Trend 2: automatyzacja i robotyzacja produkcji

Jednym z trendów, którym pandemia zdecydowania się przysłużyła, jest automatyzacja i robotyzacja przetwórstwa tworzyw. Już kilka miesięcy po wybuchu epidemii Covid-19 producenci robotów przemysłowych sygnalizowali, że obserwują wzmożone zainteresowanie zakupem ich produktów ze strony całego polskiego przemysłu. Nie powinno to dziwić, biorąc pod uwagę, że w obliczu konieczności zachowania dystansu społecznego i uszczuplonych zasobów siły roboczej przebywającej na kwarantannie użyteczność robotów skokowo wzrosła – podobnie jak świadomość producentów w tej kwestii. Co ciekawe, inwestycjom tym nie przeszkodziła nawet konieczność zaciskania pasa, przed którą stanęło wiele firm.

Trend ten okazał się szczególnie silny w grupie małych i średnich przedsiębiorstw, które w Polsce wykazywały do tej pory spore zapóźnienia względem swoich większych konkurentów. Według wrześniowego badania przeprowadzonego przez Siemens Financial Services niemal co druga mała i średnia firma z sektora przetwórstwa tworzyw sztucznych (47%) zwiększyła w tym roku poziom automatyzacji swoich procesów wytwórczych w stosunku do roku ubiegłego, a co trzecia (35%) podniosła także nakłady na odnowienie parku maszynowego. Zaś zaledwie 2% ankietowanych wskazało na spadek poziomu inwestycji w automatyzację i robotyzację produkcji. Pod tym względem branża przetwórcza okazała się dużo bardziej aktywna niż np. sektor poligrafii, produkcji spożywczej czy obróbki metali. Co więcej, aż 49% badanych planowało zwiększyć poziom automatyzacji swoich zakładów także w obecnym roku, co wskazuje, że nie jest to zjawisko przejściowe.

I dobrze, bo według Ernst & Young tyle samo (49%) czasu pracy w polskich firmach przeznaczane jest na manualną realizację czynności, które można by w łatwy sposób zautomatyzować. Pod tym względem nie odbiegamy zresztą zbytnio od innych krajów rozwiniętych. Aby jednak móc z nimi konkurować, musimy utrzymać wysoki poziom automatyzacji także w kolejnych latach.

Trend 3: elektryfikacja parku maszynowego

Kwestia konkurencyjności polskiego przemysłu tworzyw sztucznych jest jednak bardziej złożona. Według wspomnianego badania Siemens Financial Services jedynie 7% MŚP z tego sektora uważa, że może z powodzeniem konkurować na rynkach międzynarodowych. 32% uznało, że nie jest ani gorsze ani lepsze niż zagraniczna konkurencja, ale aż 31% określiło swój potencjał jako mniejszy niż możliwości zagranicznych rywali. Skąd tak niskie oceny? Częściowo winna jest im pandemia, która uwypukliła słabość polskich firm: niską elastyczność i trudności w dostosowaniu się do szybkich zmian rynkowych. Aby je pokonać, trzeba inwestować. Dlatego cieszy, że aż 28% inwestycji w modernizację parku maszynowego motywowanych było chęcią jego unowocześnienia i dostosowania do bieżących trendów. A te zmierzają jednoznacznie w kierunku tworzenia rozwiązań szytych na miarę, zwiększania zakresu obrabianych materiałów oraz elektryfikacji bądź hybrydyzacji maszyn.

Ta ostatnia tendencja obserwowana jest zarówno na rynku wtryskarek, jak i wytłaczarek, przy czym na tym pierwszym przyjmuje dużo bardziej spektakularną formę, gdyż stanowi główną oś podziału (także branżowego) tego segmentu. Według raportu Grand View Research w kolejnych latach wtryskarki hydrauliczne pod względem udziału w rynku nadal będą nieznacznie przeważać nad elektrycznymi, głównie w segmencie automotive wymagającym dużych sił zamykania. Ale już w sektorach produkcji elektroniki, dóbr konsumpcyjnych czy opakowań zdecydowanie dominować będą konstrukcje elektryczne cechujące się większą precyzją realizacji operacji i mniejszym zużyciem energii. Swoistym kompromisem pomiędzy nimi są wtryskarki hybrydowe, które łączą w sobie wysoką wydajność i siłę zwarcia typową dla maszyn hydraulicznych z dużą precyzją i prędkością pracy wtryskarek elektrycznych. Zapewnia im to popularność w tych sektorach, które specjalizują się w wytwarzaniu dużych i ciężkich detali wymagających silnego mocowania w formie, takich jak przemysł motoryzacyjny, górnictwo czy budownictwo. Jak prognozuje Grand View Research, ich popularyzacja stanowi zwiastun końca ery wtryskarek hydraulicznych, które już za cztery lata mają stać się domeną wyłącznie najcięższych gałęzi przemysłu (w tym głównie górnictwa).

Owa zmiana ma jeszcze inny wymiar: nowe maszyny – czy to hydrauliczne, elektryczne czy hybrydowe – wyposażone są w sterowanie mikroprocesorowe oraz łączność sieciową umożliwiającą zdalną parametryzację, sterowanie offline oraz szeroko zakrojoną akwizycję danych umożliwiającą analizowanie całego zestawu parametrów pracy urządzeń. A to prowadzi nas do kolejnego trendu – wdrażania koncepcji Przemysłu 4.0.

Trend 4: Przemysł 4.0

O Przemyśle 4.0 słyszał już chyba każdy: pojęcie to – ukute jeszcze pod koniec ubiegłego stulecia – szybko rozwinęło się w całą koncepcję z jej nadrzędnym komponentem: inteligentną fabryką. Jest ona jednak równie nośna medialnie, co mglista. Pod pojęciem „Przemysłu 4.0” zwykło się bowiem rozumieć wszystko, co jest w jakiś sposób związane ze sztuczną inteligencją, wszechobecną łącznością sieciową i robotyzacją. Wrzucanie wszystkiego do jednego worka powoduje jednak powszechny chaos informacyjny. Tymczasem Przemysł 4.0 nie jest tym samym co inteligentna fabryka, choć bez wątpienia zawiera w sobie i ten komponent. Więcej ma natomiast wspólnego z Internetem Rzeczy i jego przemysłowym odpowiednikiem – Przemysłowym Internetem Rzeczy. Zakłada bowiem, że wszystkie elementy zakładu przemysłowego są ze sobą połączone i mogą się ze sobą komunikować w ramach wspólnej sieci na równych zasadach – tj. w dwóch kierunkach. W praktyce oznacza to, że inteligentna fabryka nie jest fabryką bez ludzi – jest fabryką, w której człowiek jedynie zarządza procesami wytwórczymi, zaś sam realizuje czynności, których środki automatyki nie mogłyby wykonać.

W takiej inteligentnej fabryce każda maszyna i urządzenie funkcjonują w sieci jako identyfikowalne obiekty (mają indywidualne ID) oraz przesyłają i odbierają dane za pośrednictwem uniwersalnych protokołów komunikacyjnych (np. MQTT, OPC UA). Dane te stanowią podstawę wszelkich działań, przez co kluczowego znaczenia nabiera ich przetwarzanie, tzw. analiza Big Data. Realizowana jest ona na kilku poziomach: systemu SCADA, MES i/lub ERP, połączonych z podsystemami do zarządzania konkretnymi obszarami (np. magazynem, utrzymaniem ruchu). Podstawowym źródłem danych są tu czujniki rozmieszczone w maszynach i realizujące stałe lub sekwencyjne pomiary stanu urządzeń oraz przebiegu procesów obróbczych. Całość tworzy więc samoregulujący się system sterowany nadrzędnie z poziomu chmury obliczeniowej (publicznej, prywatnej lub hybrydowej).

Jak w praktyce wygląda wdrażanie Przemysłu 4.0 na polskim gruncie? Optymizmem może napawać fakt, że według badania Autodesk aż 95% przedstawicieli polskich przedsiębiorstw uważa czwartą rewolucję przemysłową za ważny aspekt ich rozwoju. Nieco mniej cieszą statystyki dotyczące stopnia zaawansowania we wdrażaniu rozwiązań z zakresu Przemysłu 4.0: przed rokiem zaledwie 21% badanych określało go jako wysoki, zaś aż 44% – za niski. Jeszcze bardziej pesymistyczny obraz wyłania się z ankiety przeprowadzonej przez firmy IDG i ABB: jedynie 14% badanych zadeklarowało, że wdraża strategię Przemysłu 4.0, a najwięcej (29%) w ogóle nie miało takiej strategii, ale realizowało małe projekty przybliżające je do realizacji koncepcji Industry 4.0. Dlaczego proces ten postępuje tak opieszale? Według badania PSI winny jest temu opór użytkowników, niedobór środków finansowych i brak jasnego obrazu korzyści ekonomicznych płynących z wdrożenia (więcej na ten temat w artykule „Przemysł przyszłości: Industry 4.0 w branży tworzywowej”).

Także i w tym obszarze pozostaje więc wiele do nadrobienia. Obecny rok stanowi ku temu bardzo dobrą okazję: epidemia Covid-19 dowiodła bowiem, że automatyzacja przemysłu ma nie tylko pozytywny wpływ na wydajność i koszty produkcji, ale także zwiększa szanse przedsiębiorstw na przetrwanie w czasach dekoniunktury i zdarzeń losowych. Wirtualizuje bowiem produkcję, odrywając ją od konkretnej przestrzeni i czasu. Pozwala sterować nią z dowolnego miejsca, a także zachować ciągłość operacyjną nawet przy brakach kadrowych. Jest więc nie tyle luksusem, co koniecznością. I pozostanie nią także po zakończeniu pandemii.

Plastime Magazine

Artykuł ukazał się w nr 1/2021 „Plastime Magazine”. Wszystkie wydania „Plastime Magazine” otrzymasz w prenumeracie: https://plastime.pl/prenumerata (już od 150 zł/rok!). Pełna wersja cyfrowa aktualnego wydania jest też dostępna w naszym bezpłatnym Polimerowym Przeglądzie Prasy – aby uzyskać dostęp, zapisz się: https://plastime.pl/biuletyn