Будущее станкостроения

Сочетание спроса с технологическим преобразованием
Помимо огромных последствий пандемии COVID-19, несколько внешних и внутренних эффектов приводят к снижению спроса на рынке станков.Переход автомобильной промышленности от двигателей внутреннего сгорания к электрическим трансмиссиям представляет собой серьезную проблему для станкостроения.В то время как для двигателя внутреннего сгорания требуется много высокоточных металлических деталей, этого нельзя сказать об электрических трансмиссиях, в которых меньше механических деталей.Помимо последствий пандемии, это основная причина значительного сокращения заказов на металлорежущие и формовочные станки за последние 18 месяцев.
Помимо всей экономической неопределенности, отрасль находится в стадии серьезного сбоя.Никогда прежде производители станков не переживали столь серьезных изменений в своей отрасли, как те, которые были вызваны цифровизацией и новыми технологиями.Тенденция к большей гибкости в производстве стимулирует инновационные продукты, такие как многозадачность и аддитивное производство, в качестве подходящей альтернативы традиционным станкам.
Цифровые инновации и широкие возможности подключения представляют собой ценные функции.Интеграция датчиков, использование искусственного интеллекта (ИИ) и интеграция сложных функций моделирования позволяют повысить производительность машин и общую эффективность оборудования (OEE).Новые датчики и новые способы связи, контроля и мониторинга открывают новые возможности для интеллектуальных услуг и новых бизнес-моделей на рынке станков.Усовершенствованные цифровые услуги скоро станут частью портфеля каждого OEM-производителя.Уникальное торговое предложение (УТП) явно смещается в сторону цифровой добавленной стоимости.Пандемия COVID-19 может еще больше ускорить эту тенденцию.

Текущие задачи для производителей станков
Отрасли производства капитальных товаров чувствительны к общим экономическим спадам.Поскольку станки в основном используются для производства других капитальных товаров, это особенно относится к машиностроительной промышленности, что делает ее уязвимой для экономических колебаний.Недавний экономический спад, вызванный пандемией и другими негативными последствиями, был назван самой большой проблемой, с которой столкнулось большинство производителей станков.
В 2019 году растущая экономическая неопределенность из-за геополитических событий, таких как торговая война между США и Китаем и Brexit, привела к замедлению мировой экономики.Импортные пошлины на сырье, металлические компоненты и оборудование повлияли на станкостроение и экспорт станков.В то же время растущее число конкурентов в низкокачественном сегменте, в основном из Китая, бросало вызов рынку.
Со стороны клиентов сдвиг парадигмы автомобильной промышленности в сторону электрических трансмиссий привел к структурному кризису.Соответствующее снижение спроса на автомобили с двигателями внутреннего сгорания приводит к падению спроса на многие производственные технологии в автомобильной трансмиссии.Производители автомобилей неохотно вкладывают средства в новые производственные активы из-за неопределенного будущего обычных двигателей, в то время как запуск новых производственных линий для электромобилей все еще находится на ранних стадиях.В основном это касается производителей станков, которые специализируются на специализированных режущих станках для автомобильной промышленности.
Однако маловероятно, что снижающийся спрос на станки можно будет полностью заменить новыми производственными линиями, поскольку для производства электромобилей требуется меньше высокоточных металлических деталей.Но диверсификация трансмиссии за пределы двигателей внутреннего сгорания и двигателей с батарейным питанием потребует в ближайшие годы новых производственных технологий.

Последствия кризиса COVID-19
Огромное влияние COVID-19 ощущается в станкостроении, а также в большинстве других отраслей.Общий экономический спад из-за глобальной пандемии привел к резкому падению спроса в первые два квартала 2020 года. Ситуацию усугубили закрытие заводов, прерывание цепочек поставок, нехватка запчастей, проблемы с логистикой и другие проблемы.
Среди внутренних последствий две трети опрошенных компаний сообщили об общем сокращении расходов в связи со сложившейся ситуацией.В зависимости от вертикальной интеграции производства это приводило к более длительным периодам краткосрочной работы или даже к увольнениям.
Более 50% компаний собираются переосмыслить свою стратегию с учетом новых обстоятельств рыночной среды.Для трети компаний это приводит к организационным изменениям и реструктуризации.В то время как МСП, как правило, реагируют более радикальными изменениями в своем оперативном бизнесе, большинство крупных компаний корректируют свою существующую структуру и организацию, чтобы лучше соответствовать новой ситуации.
Долгосрочные последствия для станкостроения трудно предсказать, но меняющиеся требования к цепочке поставок и растущий спрос на цифровые услуги, вероятно, станут постоянными.Поскольку услуги по-прежнему необходимы для поддержания производительности установленных машин, OEM-производители и поставщики расширяют свой портфель услуг, сосредоточив внимание на инновациях в области цифровых услуг, таких как удаленные услуги.Новые обстоятельства и социальное дистанцирование приводят к росту спроса на передовые цифровые услуги.
Со стороны клиента более четко видны постоянные изменения.Аэрокосмическая отрасль страдает от ограничений на поездки по всему миру.Airbus и Boeing объявили о планах сократить производство на ближайшие несколько лет.То же самое относится и к судостроительной отрасли, где спрос на круизные лайнеры упал до нуля.Сокращение производства также окажет негативное влияние на спрос на станки в ближайшие пару лет.

Потенциал новых технологических трендов
Изменение требований клиентов
Массовая настройка, сокращение времени до потребителя и городское производство — вот несколько тенденций, которые требуют повышенной гибкости машин.Помимо основных аспектов, таких как цена, удобство использования, долговечность, скорость процесса и качество, более важной становится большая гибкость машины как одна из основных характеристик нового оборудования.
Руководители заводов и ответственные руководители производства осознают растущую важность цифровых функций для повышения производительности и эффективности их активов.Безопасность данных, открытые коммуникационные интерфейсы и новейшие информационные и коммуникационные технологии (ИКТ) необходимы для интеграции цифровых приложений и решений для более высокой степени автоматизации и серийного производства.Сегодняшняя нехватка цифровых ноу-хау и финансовых ресурсов, а также нехватка времени препятствуют внедрению цифровых усовершенствований и новых услуг для конечных пользователей.Кроме того, последовательное отслеживание и хранение данных процесса становится важным и обязательным требованием во многих отраслях промышленности клиентов.

Позитивный прогноз для автомобильной отрасли
Несмотря на некоторые препятствия, автомобильная промышленность в глобальном масштабе выглядит ярко.Согласно отраслевым источникам, глобальные предприятия по производству легковых автомобилей были замечательными и, как ожидается, будут продолжать расти.Ожидается, что в Азиатско-Тихоокеанском регионе будут зарегистрированы самые высокие темпы роста объемов производства, за которыми следует Северная Америка.Кроме того, продажи и производство электромобилей растут рекордными темпами, что создает спрос на станки и другое оборудование, связанное с производственным процессом.Станки имеют широкий спектр применений в автомобильной промышленности, таких как фрезерование с ЧПУ (коробки передач, корпуса трансмиссии, головки цилиндров двигателей и т. д.), токарная обработка (тормозные барабаны, роторы, маховики и т. д.), сверление и т. д. с появлением передовых технологий и автоматизации, спрос на станки будет только расти, чтобы повысить производительность и точность.

Ожидается, что станки с ЧПУ будут доминировать на мировом рынке.
Станки с числовым программным управлением оптимизируют многие операционные процессы, сокращая время производства и сводя к минимуму человеческий фактор.Растущий спрос на автоматизированное производство в промышленном секторе привел к увеличению использования станков с ЧПУ.Кроме того, создание производственных мощностей в Азиатско-Тихоокеанском регионе стимулировало использование в этом секторе компьютерных программ с числовым программным управлением.
Рынок с высокой конкуренцией вынуждает игроков сосредоточиться на эффективных технологиях производства, пытаясь получить конкурентное преимущество, модернизируя свои предприятия, в том числе станки с ЧПУ.Кроме того, интеграция 3D-печати со станками с ЧПУ является уникальным дополнением к некоторым новым производственным единицам, которые, как ожидается, будут предлагать лучшие возможности для работы с несколькими материалами с небольшими потерями ресурсов.
Наряду с этим, с ростом опасений по поводу глобального потепления и истощения запасов энергии, станки с ЧПУ активно используются в энергетике, так как этот процесс требует широкой автоматизации.

Конкурентная среда
Рынок станков довольно фрагментирован по своей природе с присутствием крупных глобальных игроков, а также мелких и средних местных игроков с довольно небольшим количеством игроков, занимающих долю рынка.Основными конкурентами на мировых рынках станков являются Китай, Германия, Япония и Италия.Для Германии, кроме нескольких сотен торговых и сервисных дочерних компаний или филиалов немецких производителей станков по всему миру, в настоящее время существует, вероятно, менее 20 немецких корпораций, производящих комплектные станки за границей.
В связи с растущим предпочтением автоматизации компании сосредотачиваются на разработке более автоматизированных решений.В отрасли также наблюдается тенденция консолидации путем слияний и поглощений.Эти стратегии помогают компаниям выходить на новые рынки и приобретать новых клиентов.

Будущее станков
Достижения в области аппаратного и программного обеспечения меняют станкостроительную промышленность.Тенденции отрасли в ближайшие годы, вероятно, будут сосредоточены на этих достижениях, особенно в том, что касается автоматизации.
Ожидается, что станкостроительная промышленность увидит достижения в:
 Включение интеллектуальных функций и сетей
Автоматизированные и готовые к Интернету вещей машины
Искусственный интеллект (ИИ)
Улучшения программного обеспечения ЧПУ

Включение интеллектуальных функций и сетей
Достижения в области сетевых технологий упростили подключение интеллектуальных устройств и создание локальных сетей как никогда ранее.
Например, ожидается, что в ближайшие годы многие устройства и промышленные граничные вычислительные сети будут использовать однопарные кабели Ethernet (SPE).Эта технология существует уже много лет, но компании начинают видеть преимущества, которые она дает при построении интеллектуальных сетей.
Способный одновременно передавать питание и данные, SPE хорошо подходит для подключения интеллектуальных датчиков и сетевых устройств к более мощным компьютерам, управляющим промышленными сетями.В два раза меньше обычного кабеля Ethernet, его можно разместить в большем количестве мест, использовать для добавления дополнительных соединений в том же пространстве и для модернизации существующих кабельных сетей.Это делает SPE логичным выбором для построения интеллектуальных сетей в заводских и складских средах, которые могут не подходить для Wi-Fi текущего поколения.
Глобальные сети с низким энергопотреблением (LPWAN) позволяют передавать данные по беспроводной сети на подключенные устройства на большем расстоянии, чем предыдущие технологии.Новые версии передатчиков LPWAN могут работать целый год без замены и передавать данные на расстояние до 3 км.
Даже Wi-Fi становится более функциональным.Новые стандарты Wi-Fi, которые в настоящее время разрабатываются IEEE, будут использовать беспроводные частоты 2,4 ГГц и 5,0 ГГц, повышая мощность и расширяя границы возможностей существующих сетей.
Расширение охвата и универсальность, обеспечиваемые новыми проводными и беспроводными технологиями, делают возможной автоматизацию в более широком масштабе, чем раньше.Благодаря сочетанию передовых сетевых технологий автоматизация и интеллектуальные сети в ближайшем будущем станут более распространенными во всех областях, от аэрокосмического производства до сельского хозяйства.

Автоматизированные и готовые к Интернету вещей машины
Поскольку отрасль продолжает внедрять все больше цифровых технологий, мы увидим производство большего количества машин, предназначенных для автоматизации и промышленного Интернета вещей (IIoT).Во многом так же, как мы наблюдаем увеличение количества подключенных устройств — от смартфонов до интеллектуальных термостатов — мир производства будет использовать подключенные технологии.
Умные станки и робототехника, вероятно, будут выполнять больший процент работы в промышленных условиях по мере развития технологий.Особенно в тех ситуациях, когда работа слишком опасна для человека, автоматизированные станки станут более широко использоваться.
По мере того, как все больше устройств, подключенных к Интернету, заполняют заводские цеха, кибербезопасность становится все более серьезной проблемой.За прошедшие годы промышленный взлом привел к нескольким тревожным нарушениям автоматизированных систем, некоторые из которых могли привести к гибели людей.По мере того как системы IIoT становятся все более интегрированными, важность кибербезопасности будет только возрастать.

AI
Использование ИИ для программирования машин будет расти, особенно в крупных промышленных условиях.Поскольку машины и станки становятся все более автоматизированными, для управления этими машинами необходимо будет писать и выполнять программы в режиме реального времени.Вот где в дело вступает ИИ.
В контексте станков ИИ можно использовать для мониторинга программ, которые машина использует для резки деталей, чтобы убедиться, что они не отклоняются от спецификаций.Если что-то пойдет не так, ИИ может отключить машину и запустить диагностику, сводя к минимуму ущерб.
ИИ также может помочь в обслуживании станков, чтобы свести к минимуму и устранить проблемы до их возникновения.Например, недавно была написана программа, которая может определять износ шарико-винтовых передач, что раньше приходилось делать вручную.Подобные программы искусственного интеллекта могут помочь повысить эффективность работы механического цеха, обеспечивая бесперебойное и бесперебойное производство.

Усовершенствования программного обеспечения ЧПУ
Достижения в области программного обеспечения для автоматизированного производства (CAM), используемого при обработке с ЧПУ, позволяют еще больше повысить точность производства.Программное обеспечение CAM теперь позволяет машинистам использовать цифровое дублирование — процесс моделирования физического объекта или процесса в цифровом мире.
Прежде чем деталь будет физически изготовлена, можно запустить цифровое моделирование производственного процесса.Можно протестировать различные наборы инструментов и методов, чтобы увидеть, что может дать оптимальный результат.Это снижает затраты за счет экономии материалов и человеко-часов, которые в противном случае могли бы быть использованы для усовершенствования производственного процесса.
Более новые версии программного обеспечения для обработки, такие как CAD и CAM, также используются для обучения новых рабочих, показывая им 3D-модели деталей, которые они изготавливают, и машины, на которой они работают, для иллюстрации концепций.Это программное обеспечение также обеспечивает более высокую скорость обработки, что означает меньшее время задержки и более быструю обратную связь для операторов машин во время их работы.
Многоосевые станки более эффективны, но они также подвержены более высокому риску столкновения, поскольку несколько деталей работают одновременно.Усовершенствованное программное обеспечение снижает этот риск, сокращая, в свою очередь, время простоя и потери материалов.

Машины работают умнее
Станки будущего умнее, легче объединяются в сеть и менее подвержены ошибкам.Со временем автоматизация станет проще и эффективнее за счет использования станков, управляемых искусственным интеллектом, и передового программного обеспечения.Операторы смогут легче управлять своими машинами через компьютерный интерфейс и изготавливать детали с меньшим количеством ошибок.Сетевые достижения упростят создание умных заводов и складов.
Индустрия 4.0 также способна улучшить использование станков в производственных операциях за счет сокращения времени простоя.Отраслевые исследования показали, что станки обычно активно режут металл менее 40% времени, а иногда и до 25% времени.Анализ данных, связанных со сменой инструмента, остановкой программы и т. д., помогает организациям определить причину простоя и устранить ее.Это приводит к более эффективному использованию станков.
Поскольку Индустрия 4.0 продолжает штурмовать весь производственный мир, станки также становятся частью интеллектуальной системы.В Индии эта концепция, хотя и находится в зачаточном состоянии, постепенно набирает обороты, особенно среди крупных производителей станков, внедряющих инновации в этом направлении.В первую очередь станкостроительная промышленность рассматривает Индустрию 4.0 для удовлетворения растущих требований клиентов в отношении повышения производительности, сокращения времени цикла и повышения качества.Таким образом, принятие концепции Индустрии 4.0 является ключевым моментом для достижения амбициозной цели сделать Индию глобальным центром производства, дизайна и инноваций, а также увеличить долю производства в ВВП с нынешних 17% до 25% к 2022 году.