Tablety i smartfony do zadań specjalnych

Do sprostania tego typu terenowo-przemysłowym zadaniom niezbędny jest odpowiedni sprzęt, który będzie odporny na surowe warunki otoczenia mogące wystąpić w halach przemysłowych czy w otwartym terenie. Taka klasa sprzętu mobilnego, nazywana w języku angielskim rugged, pojawiła się pod koniec lat 90. XX w. Jak można się domyślić, początkowo obejmowała wyłącznie notebooki. Jednym z pierwszych laptopów typu rugged na rynku był Panasonic Toughbook CF-25, który zadebiutował w 1996 r., a więc blisko 20 lat temu.

Bardzo szybko producenci z segmentu ICT (Information and Communications Technology) rozpoczęli prace nad telefonami spełniającymi podobne założenia związane z wytrzymałością i wodoodpornością, jak notebooki typu rugged. Jedną z najważniejszych firm, która przyczyniła się do powstania obecnego rynku odpornych na warunki zewnętrzne telefonów, smartfonów i tabletów jest powstała w 1999 r. firma Sonim Technologies.

Wykorzystanie urządzeń mobilnych

Obecnie profesjonalny sprzęt mobilny, wykorzystywany przez takie sektory przemysłu, jak produkcja, budownictwo, transport i logistyka oraz energetyka, dzieli się na dwie grupy. Pierwszą jest sprzęt stosowany w terenie, umożliwiający transmisję danych i łączność z Internetem z wykorzystaniem infrastruktury sieci komórkowych. Drugą grupą są zaś urządzenia funkcjonujące na bazie lokalnej infrastruktury bezprzewodowej, a więc modele korzystające m.in. z sieci Wi-Fi dostępnej w magazynach, halach fabrycznych czy składowiskach. Oba typy urządzeń muszą charakteryzować się wystarczającą odpornością, związaną z trudami ich eksploatacji, a więc wytrzymałością na uszkodzenia mechaniczne, wibracje, szczelnością i działaniem w szerokim zakresie temperatury.

Zwykły tablet czy smartfon doskonale nadają się do mobilnej pracy poza biurem, np. na lotnisku, w kawiarni, pociągu, samochodzie, podczas spaceru czy w domu. Są to warunki niewiele różniące się od tych panujących w biurze. Jednak korzystanie ze smartfona podczas ulewnego deszczu, w miejscu silnie zapylonym czy tuż obok pieca hutniczego niesie ogromne ryzyko uszkodzenia sprzętu. Co więcej, jego odporność jest też istotna ze względu na fakt, że pracujący w hali produkcyjnej personel techniczny czy inżynierowie obsługujący urządzenia w terenie nie mają możliwości zadbać w wystarczającym stopniu o powierzony im sprzęt, co wynika ze specyfiki wykonywanych przez nich zadań. 

Oprócz niekorzystnych czynników środowiskowych, takich jak wysoka i niska temperatura, nasłonecznienie, zapylenie czy wilgotność, w środowisku przemysłowym często zdarzają się upadki sprzętu na ziemię, do wody, a nawet „rozjechanie” smartfona przez maszyny budowlane, wózek widłowy czy samochód. W przypadku służb utrzymania ruchu, ekip monterów-elektryków bądź energetyków dochodzi dodatkowo konieczność zabezpieczenia sprzętu przed niekorzystnym oddziaływaniem pól elektrostatycznych i elektromagnetycznych w szerokim zakresie częstotliwości.

Mobilny sprzęt musi być też zabezpieczony przed utratą danych sczytanych z linii produkcyjnej. Dodatkowo powinien mieć możliwość ich zabezpieczenia (np. szyfrowania, wyczyszczenia zawartości pamięci itp.) w razie kradzieży sprzętu lub jego zagubienia. Dotyczy to szczególnie poufnych, firmowych danych, które nie powinny dostać się w niepowołane ręce. Niebezpieczna może być również utrata przechowywanych w urządzeniu mobilnym haseł, kluczy czy specjalistycznego oprogramowania wykorzystywanego do sterowania procesem produkcji.

Smartfon w pracy inżyniera i technika

Sprzęt mobilny, taki jak tablety i smartfony, w zastosowaniach przemysłowych najczęściej wykorzystywany jest przez pracowników utrzymania ruchu, technologów sterujących produkcją oraz w logistyce. W większości przypadków urządzenia mobilne służą przede wszystkim jako mobilne narzędzia ułatwiające zbieranie danych (tzw. kolektory danych). Zebrane lub wprowadzone dane są za ich pośrednictwem transmitowane wprost do systemu komputerowego firmy.

Tablet lub smartfon pozwala również uzyskać szybki dostęp do aktualnych informacji o produkcji (np. w postaci czytelnych, graficznych wykresów) z systemu MES (Manufacturing Execution System) lub działaniu konkretnej maszyny czy gniazda produkcyjnego. W przypadku gospodarki magazynowej możliwe jest pobieranie, przesyłanie i wizualizowanie informacji o bieżącym przepływie towarów. Na podstawie tych danych znacznie łatwiej jest pracownikom na bieżąco, bezpośrednio w hali produkcyjnej, optymalizować realizowane działania produkcyjne.

Możliwość pracy urządzenia w każdych warunkach, jak i bieżącego wprowadzania danych bezpośrednio do systemu komputerowego sprawiają, że użytkownik systemu nie traci czasu na wielokrotne wykonywanie tych samych czynności. Zapisanych na linii produkcyjnej danych nie trzeba ponownie przegrywać w biurze do systemu komputerowego. Przekłada się to nie tylko na zwiększenie wydajności pracy, ale również na szybkość przepływu informacji w firmie. Wszystkie dane mogą być sczytywane w sposób automatyczny (np. dzięki transmisji radiowej RFID, Wi-Fi, transmisji przewodowej za pośrednictwem złącza USB czy kodom kreskowym i QR kodom) lub w razie potrzeby wpisywane ręcznie. Smartfony i tablety umożliwiają też wykonanie na miejscu dokumentacji fotograficznej i zrobienie notatek ze zdarzenia – np. przyczyny przestoju linii technologicznej.

Jak widać, urządzenia mobilne ułatwiają proces integracji w jeden spójny system informatyczny wszystkich urządzeń pracujących w hali fabrycznej lub na linii produkcyjnej – przetwarzane mogą być zarówno dane pochodzące wprost z systemów automatyki przemysłowej, systemów sterowania wyposażeniem hali (klimatyzacja, system ppoż.), jak i informacje dostarczane przez maszyny produkcyjne. Dzięki temu użytkownik może korzystać w czasie rzeczywistym z zaawansowanych funkcji, które do niedawna dostępne były tylko z poziomu rozbudowanych systemów SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition). Innymi słowy tablet czy smartfon pozwala nie tylko na proste kolekcjonowanie danych i zbieranie informacji o zdarzeniach, ale również na monitoring w czasie rzeczywistym kluczowych parametrów produkcji. Może służyć też do wyświetlania alarmów i powiadomień, kontroli i przeglądu procesów technologicznych (w tym danych historycznych), wyświetlania dokumentacji technicznej i technologicznej, weryfikacji receptur, ustawiania zabezpieczeń, a nawet oglądania on-line obrazów z kamer przemysłowych i sterowania nimi.

Coraz częściej urządzenia mobilne, zwłaszcza tablety, wykorzystywane są jako przenośne panele operatorskie HMI, umożliwiające sterowanie maszynami, obrabiarkami CNC czy liniami produkcyjnymi. Przykładem może być bazujący na 10,1’’ tablecie z Androidem dedykowany system SmartCONTROL. Dostarczany jest on wraz z przecinarkami plazmowymi firmy STIGAL, zastosowano tu jednak rozwiązanie polegające na stałym przypisaniu danego tabletu, nazywanego przez producenta pilotem, do konkretnej, pojedynczej maszyny. Dzięki tabletowi operator może sterować maszyną CNC z dowolnego miejsca z odległości do 30 m, tak jakby znajdował się na stanowisku operatorskim. Istnieje możliwość zdalnego wprowadzenia dowolnych ustawień maszyny, korekcji ścieżki cięcia, podnoszenia lub opuszczania osłony palnika plazmowego oraz kompleksowego sterowania urządzeniem.

Tablety i smartfony pracujące jako urządzenia HMI można też bez problemu wykorzystać do wizualizacji i sterowania pracą całych obiektów, linii lub urządzeń produkcyjnych. Dzięki swojej funkcjonalności tablety i smartfony mogą również stanowić intuicyjny interfejs pomiędzy operatorem a maszyną, który wspierać będzie użytkownika w obsłudze i instalacji urządzeń, a pracownikom utrzymania ruchu pomoże w realizacji zadań serwisowych. Na tablecie może być wyświetlana nie tylko dokumentacja serwisowa, ale możliwa jest również – dzięki technologii rozszerzonej rzeczywistości – bezpośrednia wizualna pomoc w pracach remontowo-konserwatorskich (patrz: ramka „Rzeczywistość rozszerzona”). Urządzenia mobilne pozwalają także uwolnić w trakcie pracy ręce operatora. Wszystkie niezbędne informacje wyświetlane są na specjalnym ekranie umieszczonym na wysokości wzroku, a sterowanie może odbywać się za pomocą głosu (patrz: ramka „Motorola HC1”). 

Klasyfikacja urządzeń

Urządzenia przeznaczone do pracy w trudnych warunkach dzieli się na trzy grupy: business rugged, semi rugged, fully rugged.

Każda z tych kategorii cechuje się inną odpornością na niekorzystne warunki zewnętrzne. Sprzęt, który jest najczęściej spotykany na rynku i reklamowany jako odporny na warunki zewnętrzne (np. Sony Xperia Z3), to sprzęt o tylko nieco większej wytrzymałości niż zwykłe urządzenia. Należy on do pierwszej wymienionej kategorii – business rugged.

W smartfonach i tabletach zaliczanych do kategorii business rugged stosuje się specjalną ochronę komponentów, które najczęściej mogą ulec uszkodzeniu. Przede wszystkim zabezpiecza się wyświetlacz i – jeśli urządzenie jest w nią wyposażone – klawiaturę. Stosuje się też odporną na upadki i uderzenia metalową (zwykle jest to aluminium) lub wykonaną z włókien węglowych obudowę ze specjalnym karbowaniem rozpraszającym naprężenia powstające podczas upadku. Dzięki temu taki smartfon lub tablet powinien przetrwać podczas pracy upadek z wysokości około 70–80 cm.

Sprzęt typu business rugged odporny jest też na przypadkowe rozlanie płynu, pracę podczas niewielkiego deszczu, a ponadto coraz częściej, tak jak wspomniany Sony Xperia Z3, może być zanurzony w wodzie do 30 minut na głębokość do 1,5 m – pod warunkiem wcześniejszego zabezpieczenia firmowymi zaślepkami wszystkich gniazd, portu microUSB, microSIM oraz kart pamięci. Z reguły jednak sprzęt tego typu jest odporny na wylanie pełnej, 200-ml, szklanki wody bezpośrednio na ekran.

Urządzenia mobilne zaliczane do kategorii semi rugged to sprzęt najczęściej spotykany w zastosowaniach przemysłowych. Obudowa zawsze wzmacniana jest odpornymi na uszkodzenia elementami ze stopów magnezu. Powierzchnia obudowy jest odporna na zarysowania i pęknięcia. Elementy wewnątrz tabletu i smartfona chronione są dodatkowo polimerową pianką absorbującą uderzenia. Urządzenia te bez problemu wytrzymują upadek z wysokości 110–150 cm.

Co ważne, wszystkie gniazda i interfejsy chronione są szczelnymi zaślepkami wykonanymi z niełamliwego i odpornego na uderzenia tworzywa sztucznego. Tablety i smartfony semi rugged są też dobrze uszczelnione. Nie są dla nich groźne zalanie, deszcz i pył, choć jeśli chodzi o ten ostatni czynnik, urządzenia te nie pozwalają na ciągłą pracę w środowisku silnie zapylonym. Trzeba też podkreślić, że sprzęt zaliczany do kategorii semi rugged nie jest również konstruowany z myślą o pracy w wysokiej temperaturze czy dłuższej pracy na mrozie.

Sprzęt typu fully rugged jest z kolei najbardziej „polowym” sprzętem produkowanym seryjnie. Przeznaczony jest on do pracy w terenie i w ekstremalnych warunkach środowiskowych. Najczęściej tablety i smartfony tego typu wykorzystuje wojsko, służby celne, służby ochrony pogranicza, służby leśne, straż pożarna oraz ekipy energetyczne pracujące w trudnych warunkach terenowych. Stosowany jest również przez pracowników na budowach, w zakładach kruszyw, cementowniach oraz w innych zakładach przemysłowych zajmujących się różnego rodzaju ciężką produkcją, w tym obróbką termiczną stali, hutnictwem itp.

Niemal w każdym modelu smartfona czy tabletu zaliczanego do kategorii fully rugged obudowa wykonana jest ze stopu magnezowego. Często jest ona dodatkowo pokrywana powłoką ochronną, a narożniki zabezpieczone są specjalnymi gumowymi lub – częściej – kompozytowymi nakładkami. Wszystkie najważniejsze elementy wewnątrz są zabezpieczone polimerową pianką absorbującą uderzenia. Płyta główna z podzespołami elektronicznymi urządzenia wykonana jest ze specjalnego, wielowarstwowego laminatu odpornego na naprężenia. Laminat ten często wzmacniany jest dodatkowo włóknami z metalu lub specjalnego tworzywa sztucznego. Upuszczenie sprzętu nawet z wysokości 180–210 cm nie powinno być dla niego groźne. Odporność na uderzenia i upadki powinna być tutaj zgodna z wymaganiami amerykańskiej normy wojskowej 
MIL-STD 810G.

Wspomniana wcześniej specjalna powłoka ochronna dokładnie zabezpiecza sprzęt przed wodą i pyłem. Odpowiednio zabezpieczone są też wszystkie gniazda i złącza, które wykonane są w przemysłowych lub militarnych standardach bryzgoszczelnych i pyłoszczelnych. Stosując w podłączanych do urządzenia przewodach specjalne, odporne na pył i wodę wtyczki, można bez obawy korzystać wraz z tabletem czy smartfonem z zewnętrznych urządzeń (np. z pamięci USB) w nawet najtrudniejszych warunkach środowiskowych – muszą być jedynie spełnione wymogi przemysłowych norm ochrony otworów wlotowych, dotyczące odporności na wodę i pył. Mobilne urządzenia fully rugged przystosowano do pracy w skrajnej temperaturze: od –20 °C do +60 °C. 

Normy dotyczące odporności sprzętu

Podział sprzętu na kategorie business rugged, semi rugged oraz fully rugged jest raczej podziałem rynkowo-marketingowym, niemniej firmy sprzedające tego typu sprzęt używają go w swoich katalogach i w sklepach internetowych. Taki podział ułatwia bowiem szybkie znalezienie interesującego klientów sprzętu. Z technicznego punktu widzenia znacznie bardzie jistotne są wymagania norm wodo- i pyłoszczelności spełniane przez dane urządzenie. Wszystkie te wymagania w znacznym stopniu wywodzą się z opracowanych w latach 60. i rozszerzonych na przełomie lat 80. i 90. XX w. amerykańskich norm wojskowych.

Amerykańskie normy wojskowe z grupy MIL-STD (Defense Standard) ustanawiają jednolite wymagania techniczne i inżynieryjne dla procedur, metod badawczych i procesów dotyczących testowania i odporności sprzętu. Z punktu widzenia sprzętu elektronicznego istotna jest norma MIL-STD-810G. Zawiera ona środowiskowe procedury testowania urządzeń, w podwyższonej i niskiej temperaturze, wilgotności, zanurzenia, oddziaływania deszczu, piasku i kurzu, niskiego i wysokiego ciśnienia, wibracji, odporności na uderzenia, upadki itp. Odporność na poszczególne oddziaływania środowiskowe określają metody badań oznaczone numerami od 500.5 do 528.

Dla sprzętu elektronicznego określa się najczęściej odporność:

• MIL-STD-810G Metoda 501.5 – testy na odporność na wysoką temperaturę otoczenia,
• MIL-STD-810G Metoda 502.5 – testy na odporność na niską temperaturę otoczenia,
• MIL-STD-810G Metoda 503.5 – testy na odporność na zmiany temperatury otoczenia,
• MIL-STD-810G Metoda 506.5– testy na odporność na opady deszczu i działania wiatru z deszczem,
• MIL-STD-810G Metoda 507.5 – testy na odporność w środowisku o dużej wilgotności,
• MIL-STD-810G Metoda 510.5 – testy na odporność na kurz i pył,
• MIL-STD-810G Metoda 512.5 – testy na odporność na zanurzenie w wodzie,
• MIL-STD-810G Metoda 514.6 – testy na odporność na wibracje,
• MIL-STD-810G Metoda 516.6 – testy na odporność na swobodne upadki (wstrząsy), przy czym standardowe badanie wymaga 26 upadków z wysokości 1,2 m (4 stóp).

Jeżeli zachodzi taka potrzeba, dodatkowo certyfikowana jest kompatybilność elektromagnetyczna sprzętu zgodnie z normami MIL-STD-461F. 
Testy mają na celu zapewnienie zgodności, które dotyczą właściwości takich jak:

• emisja zakłóceń,
• podatność na zakłócenia,
• emisja promieniowania,
• odporność na promieniowanie.

Kod IP – norma PN-EN 60529:2003

Podobnie jak w przypadku urządzeń automatyki przemysłowej, urządzenia mobilne oznaczane są również kodem IP, który określa w jakim stopniu jest ono odporne na działanie wody i zapylenie. Kod IP (ang. International Protection Rating) zgodnie z normą PN-EN 60529:2003 określa stopień ochrony urządzenia, jaki zapewnia zastosowana dla niego obudowa. Oznaczenie to składa się z liter IP oraz dwóch charakterystycznych cyfr i dwóch opcjonalnych liter – np. IP66.

Pierwsza cyfra (od 0 do 6) oznacza stopień ochrony przed dostępem ludzi do niebezpiecznych części umieszczonych wewnątrz i jednocześnie ochronę przed wnikaniem do środka obcych ciał stałych (pyłu, kurzu). Druga cyfra (0-8, niekiedy spotyka się też nieujętą w normie cyfrę 9) opisuje stopień ochrony przed skutkami wnikania wody. Litera dodatkowa (nieobowiązkowa) opisuje ochronę ludzi przed dostępem do niebezpiecznych części i jest stosowana wówczas, gdy jest wyższa, niż wynika to z oznaczenia urządzenia pierwszą cyfrą. Druga litera uzupełniająca stosowana jest w wyjątkowych przypadkach, kiedy trzeba określić dodatkowe warunki lub przeprowadzić dodatkowe badania skutków efektu wnikania wody – np. litera H oznacza urządzenie wysokiego napięcia, a M określa szkodliwy efekt wnikania wody w sytuacji, gdy ruchome części urządzenia znajdują się w ruchu.

Jeżeli nie wymaga się określania cyfry charakterystycznej, powinna być ona zastąpiona literą „X”, albo „XX”, jeżeli obie cyfry nie są wymagane – np. IPX6. W tym przypadku urządzenie nie ma określonego stopnia ochrony przed wnikaniem ciał obcych.

Bardzo rzadko można się też spotkać z sytuacją, gdzie w oznaczeniu IP pojawi się w nawiasie trzecia cyfra (od 0 do 10) – np. IP66(9). Określa ona stopień ochrony przed uderzeniami. Stopień ochrony obudowy przed uderzeniami, udarami mechanicznymi formalnie określany jest przez wymagania normy PN-EN 50120:2002 i jest oddzielnie oznaczany symbolem IK z cyframi od 00 do 10. Im wyższy stopień IK, tym obudowa urządzenia może wytrzymać uderzenie o wyższej energii (patrz: tabela 1).

Niekiedy zachodzi potrzeba, aby urządzenia mobilne, takie jak tablet czy smartfon, spełniały wymagania dla produktów przeznaczonych do stosowania w strefach zagrożonych wybuchem. Wówczas takie urządzenie musi mieć certyfikat ATEX (franc. Atmosphères Explosibles). Większość urządzeń mobilnych, które mają certyfikat ATEX, jest przeznaczonych do pracy w 1 i 2 strefie zagrożenia wybuchem. Przykładem dostępnych na rynku smartfonów przeznaczonych do pracy w strefach zagrożonych wybuchem są m.in. BCOM EX-SM14 (strefa 1) czy t+t netcom tt8000 (strefa 2).

Urządzenia dostępne na rynku

Polski rynek urządzeń klasy fully rugged i semi rugged nie jest rynkiem dojrzałym. Oznacza to m.in., że nie znajdziemy na nim pełnej oferty produkowanego na świecie sprzętu, niemniej większość najważniejszych modeli tej klasy smartfonów i tabletów jest dostępna w ofercie krajowych producentów i dystrybutorów. Niestety, należy też liczyć się z tym, że poszczególne modele nie będą dostępne „od ręki”. Na szczęście pojawia się coraz więcej (działających przede wszystkim w Internecie) firm zajmujących się sprzedażą odpornego na uszkodzenia sprzętu przeznaczonego do pracy w terenie i warunkach przemysłowych. Do najważniejszych marek obecnych na polskim rynku należy zaliczyć Sonim, Caterpillar oraz Panasonic z serią tabletów Toughpad. 

Najnowocześniejszym smartfonem Sonim jest obecnie model XP7 Extreme. Urządzenie pracujące pod kontrolą systemu Android 4.4 wyróżnia się obsługą łączności 4G LTE. Bateria o pojemności 4800 mAh pozwala na 40 godzin rozmów lub 41 dni działania w trybie czuwania. Sprzęt bazuje na czterordzeniowym procesorze Snap­dragon 400 o taktowaniu do 1,2 GHz, który współpracuje z 1 GB pamięci RAM i 16 GB wbudowanej pamięci flash. Ekran modelu Sonim XP7 Extreme o przekątnej 4’’ (480 × 800 px) powleczono szkłem Corning Gorilla Glass 2. Specyfikacji dopełnia łączność Wi-Fi, Bluetooth 4.0, GPS oraz główny aparat o rozdzielczości 8 Mpx i przedni 1 Mpx. W smartfon wbudowano też potężny 19-mm głośnik o sile 103 dB. Dzięki temu bez problemu można się porozumiewać w głośnym przemysłowym otoczeniu. Telefon jest w stanie wytrzymać upadek z wysokości 2 m, zanurzenie w wodzie (także słonej) na głębokość 2 m, może pracować w wysokiej i niskiej temperaturze oraz jest odporny na kurz, piasek, błoto, oleje i chemikalia.

CAT B15Q to z kolei smartfon znanej z produkcji maszyn budowlanych amerykańskiej firmy Caterpillar. Telefon zbudowano na bazie czterordzeniowego układu MediaTek MT 6582 (1,3 GHz), 1 GB pamięci RAM i 4 GB pamięci flash. Smartfon ma 4’’ ekran o rozdzielczości 480 × 800 px pokryty warstwą Corning Gorilla Glass 2. Urządzenie wyposażono w aparat 5 Mpx z nagrywaniem wideo w 720p. Przednia kamera (0,3 Mpx) pracuje w rozdzielczości VGA (640 × 480 px). Komunikację zapewniają łączność 3G z HSDPA, Bluetooth 4.0 i Wi-Fi.
Ponadto w telefon wbudowano slot kart microSD, GPS, dwa mikrofony (system redukcji szumów) oraz akumulator o pojemności 2000 mAh, który ma zapewnić do 16 godzin rozmów i 21 dni pracy w stanie czuwania. Wykonana w CAT B15Q z anodowanego aluminium z gumowanymi wykończeniami obudowa ma stopień ochrony IP67 oraz jest zgodna z MIL-SPEC 810G. Telefon cechuje odporność na kurz i wodę (do głębokości 1 m przez 30 minut) oraz upadki na beton z wysokości około 1,8 m. Smartfon może pracować w zakresie temperatury od –25 °C do +55 °C, a ponadto jest odporny na wibracje.

Najbardziej znanymi „pancernymi” tabletami są urządzenia Panasonic Toughpad. Spośród tej serii urządzeń warto wspomnieć o trzech modelach: Panasonic Toughpad FZ-E1, Toughpad FZ-X1 oraz Toughpad FZ-A1. Pierwsze dwa modele to urządzenia fully rugged. Jak deklaruje producent, są w stanie wytrzymać upadek z wysokości do 3 m na betonową powierzchnię, pełne zanurzenie w wodzie na głębokość 1,5 m przez maksymalnie 30 minut, a także mogą pracować w temperaturze od –20 °C do +60 °C. Oba urządzenia spełniają wymagania MIL-STD-810G oraz mają stopień ochrony IP68. Co ciekawe, obsługa urządzeń możliwa jest nawet w grubych rękawiczkach roboczych, a wbudowany czujnik deszczu wyłącza dziewięć spośród dziesięciu punktów dotyku, tak aby deszcz czy ulewa nie uruchamiały samoistnie niepożądanych funkcji w aplikacjach. Aby zapewnić jak najlepszą jakość rozmów w terenie, gdzie jest duży hałas, np. na budowie, w urządzenia wbudowano po dwa głośniki 100 dB oraz po trzy mikrofony z inteligentną redukcją szumów.

Oba modele mają 2 GB pamięci operacyjnej RAM, 32 GB pamięci flash, kartę Wi-Fi, Bluetooth 4.0, NFC, odbiornik GPS, 8 Mpx aparat główny z diodą doświetlającą LED, przedni aparat z matrycą 1,3 Mpx, zintegrowany czytnik kodów kreskowych 1D/2D , modem 3G/4G LTE oraz czytnik kart SDXC. 14 godzin ciągłej pracy gwarantuje zaś akumulator o pojemności 6200 mAh. Podstawowa różnica między modelami to procesor i system operacyjny. Panasonic Toughpad FZ-E1 pracuje pod kontrolą Windows Embedded 8.1 Handheld i jest napędzany przez czterordzeniowy procesor Qualcomm Snapdragon 800 o częstotliwości taktowania 2,3 GHz, zaś Touchpad FZ-X1 pracuje pod kontrolą systemu Google Android 4.2 i jest napędzany czterordzeniowym procesorem Snapdragon 600 o taktowaniu 1,7 GHz.

Ostatni ze wspomnianych wcześniej tabletów – Toughpad FZ-A1 – to urządzenie klasy semi rugged, które doskonale nadaje się do zastosowań w halach fabrycznych. Urządzenie ma stopień ochrony IP65 i jest odporne na upadek z wysokości 1,2 m. Zastosowano w nim kryptograficzny układ zgodny ze standardem FIPS 140-2 (Federal Information Processing Standard Publication 140-2), pozwalającym uzyskać akredytację do przetwarzania informacji niejawnych. Szyfrowanie może obejmować zarówno dane zawarte w pamięci tabletu, jak i karty pamięci SD oraz pamięć USB (złącze mikroUSB).

Urządzenie pracuje pod kontrolą systemu Android 4.2. Wyposażono je w dwurdzeniowy procesor Marvell taktowany zegarem 1,2 GHz. Całości dopełnia 10,1’’ ekran, 1 GB pamięci RAM i 16 GB pamięci flash, moduł GPS, Wi-Fi, Bluetooth modem 4G LTE, 5-Mpx kamera główna i 2-Mpx kamera przednia oraz akumulator 4770 mAh pozwalający pracować na tablecie przez 10 godzin.

Szeroki wybór

Na przedstawionych do tej pory najważniejszych przykładach urządzeń typu rugged wybór się nie kończy. Bardzo popularnym „pancernym” sprzętem jest m.in. smartfon Mann A18 Plus, który sprzedawany jest również w Polsce pod marką Rugged Phones A18 Plus. Kolejnym popularnym modelem jest m.in. myPhone Hammer Iron. Telefon ten charakteryzuje się niewielkim 3,5’’ wyświetlaczem oraz dwurdzeniowym procesorem Cortex-A7 1,3 GHz, a także jednoczesną obsługą dwóch kart SIM. Dzięki niezbyt wyśrubowanym parametrom technicznym urządzenie kosztuje zaledwie 399 zł.

Ciekawą konstrukcją może pochwalić się Kyocera Torque. Urządzenie wyróżnia się oryginalnym systemem nagłośnienia (Smart Sonic Receiver) wykorzystującym wibracje, które przenoszone są przez tkankę uszną bezpośrednio do bębenków. Dzięki temu możliwa jest rozmowa nawet w warunkach bardzo dużego hałasu. Serce urządzenia stanowi czterordzeniowy procesor Snapdragon o taktowaniu 1,4 GHz, wspierany przez 2 GB pamięci operacyjnej. 4,5’’ ekran ma rozdzielczość 1280 × 720 px, a telefon ma stopień ochrony IP6X.

Durrocom Conquest to smartfon mający stopień ochrony IP68. Ciekawostką jest możliwość normalnej, nieprzerwanej pracy z telefonem zanurzonym na głębokości do 1 m (oczywiście oprócz prowadzenia rozmów). Wszystkie wewnętrzne podzespoły smartfona zamontowano na silikonowych podkładkach, dzięki czemu telefon bardzo dobrze znosi wibracje np. powstające w halach przemysłowych w wyniku pracy maszyn. Nietypową konstrukcją wyróżnia się również smartfon Cilico CM380. Urządzenie to wyposażono nie tylko w ekran dotykowy, ale również w dwa rzędy klawiszy numerycznych oraz klawisze zatwierdzenia i odrzucenia połączenia. Dzięki temu znacznie łatwiej operować telefonem, mając np. nałożone robocze rękawice.

Jeśli chodzi o tablety, warto też zwrócić uwagę na model MobiPad RT-M76 z modułem RFID 13,56 MHz – pozwala on bez problemu odczytywać tagi radiowe, którymi znaczone mogą być towary w magazynach czy części przeznaczone do produkcji. Tablet MobiPad M76 ma stopień ochrony IP65, wyposażony jest w 7’’ ekran 1024 × 600 px pokryty szkłem hartowanym oraz czterordzeniowy procesor Qualcomm Snapdragon Cortex A-5 1,2 GHz.

Podobnymi parametrami charakteryzuje się tablet Senter ST907. Również on korzysta z procesora Qualcomm Snapdragon Cortex-A5 Quad Core 1,2 GHz. W urządzeniu zastosowano 7’’ ekran o nieco większej rozdzielczości, 1280 × 800 px, oraz obudowę o stopniu ochrony IP67. Duża, litowa bateria o pojemności 7000 mAh pozwala na siedem godzin pracy oraz działanie przez 700 godzin w trybie czuwania. 

Z kolei przykładem tabletu wykorzystującego system Windows 8 jest dostępny m.in. w internetowym sklepie Elmark Automatyka model Getac T800. Urządzenie to charakteryzuje się 8,1’’ ekranem HD (1366 × 768 px), odpornością na wstrząsy, wibracje oraz upadek z wysokości 1,8 m. Obudowa ma stopień ochrony IP65. W urządzeniu znajdziemy procesor Intel Pentium N3530 2,16 GHz, 4 GB pamięci RAM, elektroniczny dysk SSD o pojemności 64 GB lub 128 GB oraz – opcjonalnie – moduł GPS, telefonii 3G, RFID i czytnik kart flash.

Bezpieczeństwo danych i oprogramowanie

Stosowanie urządzeń mobilnych, takich jak tablety czy smartfony, w warunkach przemysłowych – np. jako paneli operatorskich – niesie ze sobą zagrożenia związane z przedostaniem się złośliwego malware’u lub możliwością złośliwych działań, które mogą doprowadzić do sparaliżowania systemu sterowania zakładem przemysłowym. Mobilność smartfonów i tabletów niesie też ze sobą groźbę utraty wrażliwych danych w związku z możliwością zgubienia lub kradzieży urządzenia. Aby zabezpieczyć się przed powyższymi konsekwencjami, należy ograniczyć osobom niepowołanym dostęp do zasobów zakładu. Na urządzeniu przenośnym nie powinny być przechowywane nieszyfrowane dane, a najlepiej sprowadzić funkcję tabletu lub smartfona do tzw. cienkiego klienta, czyli jedynie końcówki korzystającej z firmowych danych, przechowywanych na serwerze lub w chmurze. Do zaszyfrowania danych można posłużyć się np. takimi aplikacjami, jak np. CyberSafe Szyfrowanie. Aplikacja ta tworzy bezpieczne kontenery z danymi, do których można dostać się jedynie po podaniu prawidłowego hasła. Podstawą jest jednak zabezpieczenie telefonu lub tabletu kodem PIN. Warto dodać, że w wersji Androida 4.0 wprowadzono również mechanizm rozpoznawania twarzy, który odblokowuje smartfon tylko po wykryciu prawowitego właściciela.

Bardzo istotnym elementem bezpieczeństwa, podobnie jak w przypadku komputerów stacjonarnych, w smartfonach i tabletach jest instalacja aplikacji z pewnych źródeł. Aplikacje przemysłowe na tablety i smartfony, które można pobrać z Internetu, są najczęściej przygotowywane przez firmy z branży automatyki, producentów systemów CAD/CAM, systemów PLM lub oprogramowania SCADA – takich aplikacji (a także informacji o nich) należy szukać na stronach ich producentów.

Pojawia się też coraz więcej oprogramowania niezależnych firm specjalizujących się w przygotowywaniu aplikacji dla urządzeń mobilnych, ale niezwiązanych stricte z przemysłem lub urządzeniami automatyki (np. TeslaSCADA, ScadaTouch, Process Engineering Tools, Engineering Handbook itp.). Przewiduje się jednak, że ze względów bezpieczeństwa z czasem pierwsza grupa oprogramowania, przygotowywana przez największych producentów systemów przemysłowych, zdominuje rynek oprogramowania przemysłowego na urządzenia mobilne.

Korzystając z mobilnych urządzeń na terenie firmy, najczęściej z systemami sterowania i automatyki komunikujemy się za pośrednictwem sieci Wi-Fi. Taką sieć należy zabezpieczyć przed niepowołanym dostępem i wprowadzić szyfrowanie danych zgodnych z AES (protokół WPA2). Zabezpieczenie takiej sieci w niczym nie różni się od metod zabezpieczenia firmowej sieci Wi-Fi, należy jednak pamiętać, aby włączyć te zabezpieczenia również w urządzeniach pracujących w halach fabrycznych.

Trzeba zaznaczyć, że protokoły sterowania PLC oraz inne wykorzystywane w przemyśle protokoły nie wymagają uwierzytelniania. Ich bezpośrednie włączenie do sieci Wi-Fi nie jest zatem zalecane i należy w tym przypadku stosować węzły pośrednie pomiędzy urządzeniami mobilnymi korzystającymi z sieci Wi-Fi a wszystkimi urządzeniami sterującymi, w tym urządzeniami PLC. Te ostatnie powinny być zawsze podłączone do tradycyjnej sieci przewodowej. Warto też pamiętać, że najsłabszym ogniwem w ochronie danych jest człowiek, dlatego należy odpowiednio przeszkolić w tym względzie wszystkich pracowników, którzy zostaną wyposażeni w mobilne urządzenia wykorzystywane na terenie fabryki.

Dane rynkowe

Z raportu opublikowanego przez firmę VDC Research wynika, że po obserwowanym na początku ubiegłego roku spadku, pod koniec roku sprzedaż wszystkich mobilnych urządzeń należących do kategorii rugged wzrosła o 4 proc. (rok do roku). W ostatnim kwartale 2014 r. wzrost ten wynosił nawet 8,9 proc. W największym stopniu generuje go rynek amerykański. W Azji i w Europie sprzedaż ustabilizowała się na poziomie z lat 2012–2013. W 2014 r. dostarczono łącznie na świecie około 1,5 mln odpornych na warunki zewnętrzne smartfonów i 500 tys. tabletów. 

Największym zainteresowaniem na świecie cieszyły się urządzenia full ruged przeznaczone do pracy w otwartym terenie, w tym przede wszystkim dla budownictwa – ich sprzedaż w 2014 r. wzrosła o 9,8 proc. Wyjątkowo mocno „urósł” rynek tabletów fully rugged, przede wszystkim dlatego, że zastępują one poprzednio używane „pancerne” notebooki, jako urządzenia znacznie bardziej funkcjonalne w warunkach terenowych. W 2014 r. łącznie na świecie sprzedano o 17,5 proc. więcej tego typu urządzeń. Pozytywne tendencje powinny być też widoczne w bieżącym roku. Należy też dodać, że praktycznie wszystkie „pancerne” smartfony korzystają z systemu 
Android z powodu braku alternatywnego systemu operacyjnego, możliwego do wdrożenia w tego typu urządzeniach – być może sytuacja ta zmieni się w momencie premiery systemu Windows 10. W przypadku tabletów prym wiedzie Android, ale na rynku są również dostępne urządzenia korzystające z systemu Windows 8.1. 

Jak widać, wybór dostępnego na rynku sprzętu jest bardzo szeroki i będzie się zwiększał, o czym świadczą pozytywne tendencje rynkowe. Dzięki tabletom i smartfonom przystosowanym do pracy w warunkach przemysłowych i terenowych można znacznie usprawnić przetwarzanie i zbieranie danych w firmie. O tym, w jaki typ sprzętu najlepiej się zaopatrzyć, powinny zadecydować używane w firmie systemy informatyczne oraz warunki panujące w hali produkcyjnej. W większości przypadków w zupełności wystarczy trochę tańszy sprzęt semi rugged, ze stopniem ochrony IP65–IP67. Niestety, zwiększenie wymagań dotyczących odporności sprzętu znacznie podnosi cenę zakupu. 

źródło: Automatyka 7-8/2015