Майбутнє верстатобудування

Поєднання попиту з технологічною трансформацією
Окрім масштабних наслідків пандемії COVID-19, кілька зовнішніх і внутрішніх наслідків призводять до зниження попиту на ринку верстатів.Трансформація автомобільної промисловості з двигунів внутрішнього згоряння на електричні трансмісії є серйозним викликом для верстатобудівної промисловості.У той час як двигун внутрішнього згоряння потребує багатьох високоточних металевих деталей, це не вірно для електричних трансмісії, які мають менше інструментів.Окрім впливу пандемії, це основна причина того, чому за останні 18 місяців значно скоротилися замовлення на обладнання для різання та формування металу.
Окрім усієї економічної невизначеності, галузь перебуває у фазі серйозного зриву.Ніколи раніше верстатобудівники не відчували таких серйозних змін у своїй галузі, як зміна цифрових технологій і нових технологій.Тенденція до більшої гнучкості у виробництві спонукає до інноваційних продуктів, таких як багатозадачність і адитивне виробництво як відповідну альтернативу традиційним верстатам.
Цифрові інновації та глибоке підключення є цінними функціями.Інтеграція сенсорів, використання штучного інтелекту (ШІ) та інтеграція складних функцій моделювання дозволяють підвищити продуктивність машин і загальну ефективність обладнання (OEE).Нові датчики та нові способи зв’язку, контролю та моніторингу відкривають нові можливості для інтелектуальних послуг і нових бізнес-моделей на ринку верстатів.Покращені цифрові послуги незабаром стануть частиною портфоліо кожного OEM.Унікальна торгова пропозиція (USP) явно зміщується в бік цифрової доданої вартості.Пандемія COVID-19 може ще більше прискорити цю тенденцію.

Сучасні виклики верстатобудівникам
Галузі капітального виробництва чутливі до загальних економічних спадів.Оскільки верстати в основному використовуються для виробництва інших капітальних товарів, це особливо стосується верстатобудівної промисловості, що робить її вразливою до економічних коливань.Нещодавній економічний спад, спричинений пандемією та іншими негативними наслідками, був згаданий як найбільша проблема, з якою стикається більшість верстатобудівників.
У 2019 році зростання економічної невизначеності через геополітичні події, такі як торгова війна США, Китаю та Brexit, призвело до уповільнення світової економіки.Імпортні мита на сировину, металеві компоненти та машини вплинули на верстатобудівну промисловість та експорт верстатів.У той же час зростаюча кількість конкурентів у сегменті низької якості, переважно з Китаю, кинула виклик ринку.
З боку клієнтів зміна парадигми в автомобільній промисловості в бік електричних приводів призвела до структурної кризи.Відповідне зниження попиту на автомобілі з двигунами внутрішнього згоряння призводить до падіння попиту на багато виробничих технологій в автомобільній трансмісії.Виробники автомобілів неохоче інвестують у нові виробничі активи через невизначене майбутнє звичайних двигунів, а розгортання нових виробничих ліній для електромобілів все ще перебуває на ранніх стадіях.Це в основному стосується виробників верстатів, які зосереджуються на спеціалізованих різальних верстатах для автомобільної промисловості.
Однак малоймовірно, що зниження попиту на верстати можна буде повністю замінити новими виробничими лініями, оскільки виробництво електронних автомобілів вимагає менше високоточних металевих деталей.Але диверсифікація трансмісії за межі двигунів внутрішнього згоряння та батарейного живлення вимагатиме нових виробничих технологій у наступні роки.

Наслідки кризи COVID-19
Величезний вплив COVID-19 відчувається в верстатобудівній промисловості, а також у більшості інших галузей.Загальний економічний спад через глобальну пандемію призвів до значного падіння попиту в перших двох кварталах 2020 року. Зупинка заводів, перерва в ланцюгах поставок, брак запасних частин, проблеми з логістикою та інші проблеми погіршили ситуацію.
Серед внутрішніх наслідків дві третини опитаних компаній повідомили про загальне скорочення витрат через поточну ситуацію.Залежно від вертикальної інтеграції у виробництві це призводило до більш тривалих періодів скороченої роботи або навіть звільнень.
Понад 50 відсотків компаній збираються переглянути свою стратегію щодо нових обставин свого ринкового середовища.Для однієї третини компаній це призводить до організаційних змін і реструктуризації.У той час як малі та середні підприємства, як правило, реагують більш радикальними змінами у свій оперативний бізнес, більшість великих компаній коригують свою існуючу структуру та організацію, щоб краще відповідати новій ситуації.
Довгострокові наслідки для верстатобудівної промисловості важко передбачити, але мінливі вимоги до ланцюга поставок і зростання попиту на цифрові послуги, ймовірно, стануть постійними.Оскільки послуги все ще необхідні для підтримки продуктивності встановлених машин, OEM-виробники та постачальники розширюють свій портфель послуг, орієнтуючись на інноваційні цифрові сервіси, такі як дистанційні послуги.Нові обставини та соціальне дистанціювання призводять до зростання попиту на передові цифрові послуги.
З боку клієнта постійні зміни більш помітні.Аерокосмічна галузь страждає від обмежень на подорожі по всьому світу.Airbus і Boeing оголосили про плани скоротити виробництво в найближчі кілька років.Те ж саме стосується і суднобудівної галузі, де попит на круїзні лайнери впав до нуля.Ці скорочення виробництва також матимуть негативний вплив на попит на верстати в найближчі кілька років.

Потенціал нових технологічних трендів
Зміна вимог замовника
Масове налаштування, скорочення часу до споживача та міське виробництво – це кілька тенденцій, які вимагають підвищеної гнучкості машини.Окрім основних аспектів, таких як ціна, зручність використання, довговічність, швидкість процесу та якість, більша гнучкість машини стає більш важливою як одна з основних характеристик нової техніки.
Керівники заводів і відповідальні керівники виробництва визнають зростаючу важливість цифрових функцій для підвищення продуктивності та ефективності їх активів.Безпека даних, відкриті комунікаційні інтерфейси та новітні інформаційно-комунікаційні технології (ІКТ) необхідні для інтеграції цифрових програм і рішень для вищого рівня автоматизації та серійного виробництва.Сьогоднішня нестача цифрових ноу-хау та фінансових ресурсів, а також часові обмеження перешкоджають впровадженню цифрових вдосконалень і нових послуг для кінцевих користувачів.Крім того, послідовне відстеження та зберігання даних процесу стає важливою та обов’язковою вимогою в багатьох галузях споживачів.

Позитивний прогноз для автомобільної промисловості
Незважаючи на деякі зустрічні вітри, автомобільна промисловість у всьому світі виглядає яскраво.Згідно з галузевими джерелами, глобальні підрозділи з виробництва легких автомобілів були чудовими та, як очікується, продовжуватимуть зростати.Очікується, що APAC зареєструє найвищі темпи зростання з точки зору обсягів виробництва, за якими слідує Північна Америка.Крім того, продажі та виробництво електромобілів зростають рекордними темпами, що створює попит на верстати та інше обладнання, пов’язане з виробничим процесом.Верстати мають широкий спектр застосувань в автомобільній промисловості, наприклад, фрезерування з ЧПК (корпуси коробки передач, коробки передач, головки циліндрів двигуна тощо), точіння (гальмівні барабани, ротори, маховик тощо), свердління тощо з появою передових технологій і автоматизації, попит на машину тільки зростатиме, щоб збільшити продуктивність і точність.

Очікується, що верстати з ЧПК домінуватимуть на світовому ринку
Комп’ютерні машини з числовим керуванням оптимізують багато операційних процесів, скорочуючи час виробництва та мінімізуючи людські помилки.Зростаючий попит на автоматизоване виробництво в промисловому секторі призвів до збільшення використання верстатів з ЧПК.Крім того, створення виробничих потужностей в Азіатсько-Тихоокеанському регіоні стимулювало використання цифрового комп’ютерного керування в цьому секторі.
Висока конкуренція на ринку змусила гравців зосередитися на ефективних виробничих технологіях, намагаючись отримати конкурентну перевагу шляхом перепроектування своїх потужностей, які включають верстати з ЧПК.Окрім цього, інтеграція 3D-друку з верстатами з ЧПК є унікальним доповненням до деяких нових виробничих одиниць, які, як очікується, запропонують кращі можливості роботи з кількома матеріалами з невеликою втратою ресурсів.
Разом з цим, в умовах зростання занепокоєння глобальним потеплінням і виснаженням енергетичних запасів верстати з ЧПК активно використовуються в енергетиці, оскільки цей процес вимагає широкомасштабної автоматизації.

Конкурентний пейзаж
Ринок верстатів є досить фрагментованим за своєю природою з наявністю великих глобальних гравців і малих і середніх місцевих гравців з досить великою кількістю гравців, які займають частку ринку.Основними конкурентами на світових ринках верстатів є Китай, Німеччина, Японія та Італія.Для Німеччини, окрім кількох сотень торгових і сервісних дочірніх компаній або філій німецьких виробників верстатів по всьому світу, в даний час існує, ймовірно, менше 20 німецьких корпорацій, які виробляють комплектні агрегати за кордоном.
Зі збільшенням переваги автоматизації компанії зосереджуються на розробці більш автоматизованих рішень.У галузі також спостерігається тенденція до консолідації шляхом злиття та поглинання.Ці стратегії допомагають компаніям вийти на нові ринки та отримати нових клієнтів.

Майбутнє верстатів
Удосконалення апаратного та програмного забезпечення змінюють верстатобудівну промисловість.Галузеві тенденції в найближчі роки, ймовірно, будуть зосереджені на цих досягненнях, особливо в тому, що стосується автоматизації.
Очікується, що верстатобудівна промисловість побачить прогрес у:
 Включення розумних функцій і мереж
 Автоматизовані та готові до IoT машини
 Штучний інтелект (AI)
 Удосконалення програмного забезпечення ЧПУ

Включення розумних функцій і мереж
Удосконалення мережевих технологій полегшило, ніж будь-коли, підключення інтелектуальних пристроїв і створення локальних мереж.
Наприклад, очікується, що найближчими роками багато пристроїв і промислових периферійних обчислювальних мереж використовуватимуть однопарні кабелі Ethernet (SPE).Ця технологія існує вже багато років, але компанії починають бачити переваги, які вона надає у створенні розумних мереж.
Здатний одночасно передавати електроенергію та дані, SPE добре підходить для підключення інтелектуальних датчиків і мережевих пристроїв до більш потужних комп’ютерів, що керують промисловими мережами.Вдвічі менший за розмір звичайного кабелю Ethernet, він може розміститися в більшій кількості місць, використовуватися для додавання додаткових з’єднань у тому самому просторі та для модернізації існуючих кабельних мереж.Це робить SPE логічним вибором для побудови розумних мереж у заводських і складських середовищах, які можуть не підходити для WiFi поточного покоління.
Глобальні мережі з низьким енергоспоживанням (LPWAN) дозволяють бездротово передавати дані на підключені пристрої на більшій відстані, ніж попередні технології.Новіші версії передавачів LPWAN можуть працювати цілий рік без заміни та передавати дані на відстань до 3 км.
Навіть Wi-Fi стає все більш потужним.Нові стандарти Wi-Fi, які наразі розробляються IEEE, використовуватимуть бездротові частоти 2,4 ГГц і 5,0 ГГц, що підвищить потужність і охоплення понад те, на що здатні поточні мережі.
Збільшення охоплення та універсальність, що забезпечується новою дротовою та бездротовою технологією, робить автоматизацію можливою в більших масштабах, ніж раніше.Завдяки поєднанню передових мережевих технологій автоматизація та інтелектуальні мережі найближчим часом стануть більш поширеними у всіх галузях, від аерокосмічного виробництва до сільського господарства.

Автоматизовані машини, готові до Інтернету речей
У міру того як галузь продовжує впроваджувати все більше цифрових технологій, ми побачимо виробництво більшої кількості машин, створених для автоматизації та промислового Інтернету речей (IIoT).Приблизно так само, як ми спостерігаємо збільшення кількості підключених пристроїв — від смартфонів до розумних термостатів — виробничий світ охопить підключені технології.
Розумні верстати та робототехніка, швидше за все, виконуватимуть більший відсоток роботи в промислових умовах із розвитком технологій.Особливо в тих ситуаціях, коли робота надто небезпечна для виконання людьми, автоматизовані верстати будуть використовуватися більш широко.
Оскільки все більше пристроїв, підключених до Інтернету, заповнюють виробництво, кібербезпека ставатиме все більшою проблемою.Промислове хакерство призвело до кількох серйозних порушень автоматизованих систем протягом багатьох років, деякі з яких могли призвести до людських жертв.У міру того як системи IIoT стають більш інтегрованими, кібербезпека буде тільки зростати.

AI
Особливо у великомасштабних промислових умовах використання ШІ для програмування машин зростатиме.У міру того, як машини та верстати стануть більшою мірою автоматизованими, програми потрібно буде писати та виконувати в режимі реального часу для керування цими машинами.Ось де на допомогу приходить ШІ.
У контексті верстатів штучний інтелект можна використовувати для моніторингу програм, які машина використовує для вирізання деталей, переконавшись, що вони не відхиляються від специфікацій.Якщо щось піде не так, ШІ може вимкнути машину та запустити діагностику, мінімізуючи шкоду.
AI також може допомогти в обслуговуванні верстатів, щоб мінімізувати та вирішувати проблеми до їх виникнення.Наприклад, нещодавно була написана програма, яка може виявляти зношеність кулькових гвинтів, що раніше доводилося робити вручну.Подібні програми штучного інтелекту допомагають підтримувати роботу машинного цеху ефективніше, забезпечуючи безперебійне виробництво.

Удосконалення програмного забезпечення для ЧПК
Удосконалення програмного забезпечення автоматизованого виробництва (CAM), яке використовується в обробці з ЧПУ, дозволяє підвищити точність виробництва.Програмне забезпечення CAM тепер дозволяє машиністам використовувати цифровий твінінг — процес імітації фізичного об’єкта або процесу в цифровому світі.
Перед фізичним виготовленням деталі можна запустити цифрове моделювання виробничого процесу.Можна протестувати різні набори інструментів і методи, щоб побачити, що, ймовірно, дасть оптимальний результат.Це зменшує витрати за рахунок економії матеріалів і робочих годин, які могли б бути використані для вдосконалення виробничого процесу.
Новіші версії програмного забезпечення для обробки, як-от CAD і CAM, також використовуються для навчання нових працівників, показуючи їм 3D-моделі деталей, які вони виготовляють, і машини, з якою вони працюють, щоб проілюструвати концепції.Це програмне забезпечення також сприяє вищій швидкості обробки, що означає менший час затримки та швидший зворотний зв’язок для операторів машини під час роботи.
Багатоосьові верстати більш ефективні, але вони також піддаються більшому ризику зіткнень, оскільки одночасно працює кілька деталей.Сучасне програмне забезпечення зменшує цей ризик, у свою чергу скорочуючи час простою та втрату матеріалів.

Машини працюють розумніше
Верстати майбутнього розумніші, легше підключаються до мережі та менш схильні до помилок.З плином часу автоматизація стане легшою та ефективнішою завдяки використанню верстатів, керованих штучним інтелектом, і передового програмного забезпечення.Оператори зможуть легше керувати своїми машинами через комп’ютерний інтерфейс і виготовляти деталі з меншою кількістю помилок.Розвиток мереж спростить створення розумних фабрик і складів.
Промисловість 4.0 також має можливість покращити використання верстатів у виробничих операціях за рахунок скорочення часу простою.Галузеві дослідження показали, що верстати зазвичай активно ріжуть метал менше ніж у 40% випадків, іноді навіть у 25% випадків.Аналіз даних, пов’язаних із змінами інструментів, зупинками програм тощо, допомагає організаціям визначити причину простою та усунути її.Це призводить до більш ефективного використання верстатів.
Оскільки Індустрія 4.0 продовжує захоплювати весь виробничий світ, верстати також стають частиною розумної системи.В Індії також ця концепція, хоч і знаходиться на стадії зародження, але повільно набирає обертів, особливо серед великих верстатобудівників, які впроваджують інновації в цьому напрямку.У першу чергу галузь верстатів дивиться на Industry 4.0, щоб задовольнити зростаючі вимоги клієнтів щодо підвищення продуктивності, скорочення тривалості циклу та кращої якості.Таким чином, впровадження концепції «Промисловість 4.0» є ключовим моментом досягнення амбітної мети — перетворити Індію на глобальний центр виробництва, дизайну та інновацій, а також збільшити частку промисловості у ВВП із поточних 17% до 25% до 2022 року.