Przyszłość przemysłu obrabiarek

Połączenie popytu z transformacją technologiczną
Oprócz ogromnych skutków pandemii COVID-19, kilka zewnętrznych i wewnętrznych skutków prowadzi do spadku popytu na rynku obrabiarek.Transformacja przemysłu motoryzacyjnego z silników spalinowych na elektryczne układy napędowe stanowi poważne wyzwanie dla branży obrabiarek.Podczas gdy silnik spalinowy wymaga wielu bardzo precyzyjnych części metalowych, to samo nie dotyczy elektrycznych układów napędowych, które mają mniej części obrobionych.Poza wpływem pandemii jest to główna przyczyna znacznego spadku zamówień na maszyny do cięcia i formowania metali w ciągu ostatnich 18 miesięcy.
Poza całą niepewnością gospodarczą branża znajduje się w fazie poważnych zakłóceń.Nigdy wcześniej konstruktorzy obrabiarek nie doświadczyli tak dużej zmiany w swojej branży, jak ta napędzana przez cyfryzację i nowe technologie.Tendencja do większej elastyczności w produkcji napędza innowacje produktowe, takie jak wielozadaniowość i wytwarzanie addytywne jako odpowiednie alternatywy dla tradycyjnych obrabiarek.
Cyfrowe innowacje i głęboka łączność to cenne cechy.Integracja czujników, wykorzystanie sztucznej inteligencji (AI) oraz integracja zaawansowanych funkcji symulacji umożliwiają postęp w zakresie wydajności maszyn i ogólnej efektywności sprzętu (OEE).Nowe czujniki i nowe sposoby komunikacji, sterowania i monitorowania otwierają nowe możliwości dla inteligentnych usług i nowych modeli biznesowych na rynku obrabiarek.Usługi ulepszone cyfrowo wkrótce staną się częścią portfolio każdego OEM.Unikalna propozycja sprzedaży (USP) wyraźnie przesuwa się w kierunku cyfrowej wartości dodanej.Pandemia COVID-19 może jeszcze bardziej przyspieszyć ten trend.

Aktualne wyzwania dla konstruktorów obrabiarek
Branże dóbr kapitałowych są wrażliwe na ogólne pogorszenie koniunktury gospodarczej.Ponieważ obrabiarki są wykorzystywane głównie do produkcji innych dóbr inwestycyjnych, dotyczy to zwłaszcza przemysłu obrabiarkowego, co czyni go wrażliwym na wahania gospodarcze.Niedawne spowolnienie gospodarcze wywołane pandemią i innymi negatywnymi skutkami zostało wymienione jako największe wyzwanie, przed którym stoi większość producentów obrabiarek.
W 2019 roku rosnąca niepewność gospodarcza spowodowana wydarzeniami geopolitycznymi, takimi jak wojna handlowa USA z Chinami i Brexit, doprowadziła do spowolnienia gospodarki światowej.Cła importowe na surowce, komponenty metalowe i maszyny wpłynęły na przemysł obrabiarek i eksport obrabiarek.Jednocześnie rosnąca liczba konkurentów w segmencie niskiej jakości, głównie z Chin, stanowiła wyzwanie dla rynku.
Po stronie klientów zmiana paradygmatu w branży motoryzacyjnej w kierunku elektrycznych układów napędowych doprowadziła do kryzysu strukturalnego.Odpowiedni spadek popytu na samochody napędzane silnikami spalinowymi prowadzi do spadku popytu na wiele technologii wytwarzania w motoryzacyjnym układzie napędowym.Producenci samochodów niechętnie inwestują w nowe aktywa produkcyjne ze względu na niepewną przyszłość konwencjonalnych silników, podczas gdy uruchamianie nowych linii produkcyjnych samochodów elektrycznych jest wciąż na wczesnym etapie.Dotyczy to głównie producentów obrabiarek, którzy koncentrują się na specjalistycznych obrabiarkach skrawających dla przemysłu motoryzacyjnego.
Jest jednak mało prawdopodobne, aby malejące zapotrzebowanie na obrabiarki mogło zostać w pełni zastąpione nowymi liniami produkcyjnymi, ponieważ produkcja samochodów elektrycznych wymaga mniejszej liczby precyzyjnych części metalowych.Jednak dywersyfikacja układu napędowego poza silniki spalinowe i akumulatorowe będzie wymagać nowych technologii produkcji w nadchodzących latach.

Konsekwencje kryzysu związanego z COVID-19
Ogromny wpływ COVID-19 jest odczuwalny w branży obrabiarek, a także w większości innych branż.Ogólne pogorszenie koniunktury gospodarczej spowodowane globalną pandemią doprowadziło do ogromnego spadku popytu w pierwszych dwóch kwartałach 2020 r. Sytuację pogorszyły zamknięcia fabryk, przerwane łańcuchy dostaw, brak zaopatrzenia w części, wyzwania logistyczne i inne problemy.
Wśród konsekwencji wewnętrznych dwie trzecie ankietowanych firm zgłosiło ogólne obniżenie kosztów w związku z obecną sytuacją.W zależności od pionowej integracji w produkcji skutkowało to dłuższymi okresami skróconego czasu pracy lub nawet zwolnieniami.
Ponad 50 procent firm zamierza ponownie przemyśleć swoją strategię w związku z nowymi okolicznościami ich otoczenia rynkowego.Dla jednej trzeciej firm oznacza to zmiany organizacyjne i działania restrukturyzacyjne.Podczas gdy MŚP zwykle reagują bardziej radykalnymi zmianami w swojej działalności operacyjnej, większość dużych firm dostosowuje swoją istniejącą strukturę i organizację, aby lepiej dostosować się do nowej sytuacji.
Długoterminowe konsekwencje dla branży obrabiarek są trudne do przewidzenia, ale zmieniające się wymagania łańcucha dostaw i rosnący popyt na usługi cyfrowe prawdopodobnie staną się trwałe.Ponieważ usługi są nadal niezbędne do utrzymania produktywności zainstalowanych maszyn, producenci OEM i dostawcy poszerzają swoje portfolio usług, koncentrując się na udoskonalonych cyfrowo innowacjach usługowych, takich jak usługi zdalne.Nowe okoliczności i dystans społeczny prowadzą do rosnącego zapotrzebowania na zaawansowane usługi cyfrowe.
Po stronie klienta wyraźniej widoczne są zmiany trwałe.Przemysł lotniczy cierpi z powodu ogólnoświatowych ograniczeń w podróżowaniu.Airbus i Boeing ogłosiły plany ograniczenia produkcji na najbliższe lata.To samo dotyczy przemysłu stoczniowego, gdzie popyt na statki wycieczkowe spadł do zera.Te ograniczenia produkcji będą miały również negatywny wpływ na popyt na obrabiarki w ciągu najbliższych kilku lat.

Potencjał Nowych Trendów Technologicznych
Zmieniające się wymagania klientów
Masowe dostosowywanie, skrócenie czasu do konsumenta i produkcja miejska to kilka trendów, które wymagają zwiększonej elastyczności maszyn.Poza podstawowymi aspektami, takimi jak cena, użyteczność, długowieczność, szybkość procesu i jakość, większa elastyczność maszyny staje się ważniejsza jako jedna z głównych cech nowych maszyn.
Kierownicy zakładów i odpowiedzialni kierownicy produkcji dostrzegają rosnące znaczenie funkcji cyfrowych dla poprawy produktywności i efektywności ich zasobów.Bezpieczeństwo danych, otwarte interfejsy komunikacyjne oraz najnowsze technologie informacyjno-komunikacyjne (ICT) są niezbędne do integracji cyfrowych aplikacji i rozwiązań dla wyższego stopnia automatyzacji i produkcji seryjnej.Dzisiejszy niedobór cyfrowego know-how i zasobów finansowych oraz ograniczenia czasowe utrudniają wdrażanie ulepszeń cyfrowych i nowych usług dla użytkowników końcowych.Ponadto spójne śledzenie i przechowywanie danych procesowych staje się ważnym i obowiązkowym wymogiem w wielu branżach klientów.

Pozytywne perspektywy dla branży motoryzacyjnej
Pomimo pewnych przeciwności, branża motoryzacyjna wygląda dobrze na całym świecie.Według źródeł branżowych, globalne jednostki produkcyjne lekkich pojazdów były niezwykłe i oczekuje się, że będą nadal rosnąć.Oczekuje się, że APAC odnotuje najwyższe wskaźniki wzrostu pod względem wielkości produkcji, a następnie Ameryka Północna.Ponadto sprzedaż i produkcja pojazdów elektrycznych rośnie w rekordowym tempie, co stwarza zapotrzebowanie na obrabiarki i inne urządzenia związane z procesem produkcyjnym.Obrabiarki mają szerokie zastosowanie w przemyśle motoryzacyjnym jak np. frezowanie CNC (obudowy skrzyń biegów, obudowy przekładni, głowice cylindrów silników itp.), toczenie (bębny hamulcowe, tarcze, koło zamachowe itp.), wiercenie itp. wraz z pojawieniem się zaawansowanych technologii i automatyzacji, zapotrzebowanie na maszyny będzie tylko rosło, aby uzyskać produktywność i precyzję.

Oczekuje się, że obrabiarki CNC zdominują rynek na całym świecie
Komputerowe maszyny sterowane numerycznie usprawniają wiele procesów operacyjnych, skracając czas produkcji i minimalizując błąd ludzki.Rosnące zapotrzebowanie na zautomatyzowaną produkcję w sektorze przemysłowym spowodowało wzrost wykorzystania maszyn CNC.Również utworzenie zakładów produkcyjnych w regionie Azji i Pacyfiku zachęciło do wykorzystania komputerowych kontroli numerycznych w tym sektorze.
Wysoce konkurencyjny rynek zmusił graczy do skupienia się na wydajnych technikach produkcji, próbując uzyskać przewagę konkurencyjną poprzez przeprojektowanie swoich obiektów, w tym maszyn CNC.Poza tym integracja druku 3D z maszynami CNC jest wyjątkowym dodatkiem do niektórych nowych jednostek produkcyjnych, który ma oferować lepsze możliwości wielu materiałów, przy niewielkim marnotrawstwie zasobów.
Oprócz tego, wraz z rosnącymi obawami dotyczącymi globalnego ocieplenia i wyczerpywania się rezerw energii, maszyny CNC są aktywnie wykorzystywane do wytwarzania energii, ponieważ proces ten wymaga automatyzacji na szeroką skalę.

Środowisko konkurencyjne
Rynek obrabiarek jest z natury dość rozdrobniony, z obecnością dużych globalnych graczy oraz małych i średnich lokalnych graczy, z kilkoma graczami, którzy zajmują udział w rynku.Główni konkurenci na światowych rynkach obrabiarek to Chiny, Niemcy, Japonia i Włochy.Dla Niemiec, oprócz kilkuset filii sprzedażowo-serwisowych lub oddziałów niemieckich producentów obrabiarek na całym świecie, istnieje obecnie prawdopodobnie mniej niż 20 niemieckich koncernów produkujących kompletne zespoły za granicą.
Wraz ze wzrostem preferencji dla automatyzacji, firmy koncentrują się na opracowywaniu bardziej zautomatyzowanych rozwiązań.Branża jest również świadkiem trendu konsolidacji z fuzjami i przejęciami.Strategie te pomagają firmom wchodzić na nowe obszary rynkowe i zdobywać nowych klientów.

Przyszłość obrabiarek
Postępy w sprzęcie i oprogramowaniu zmieniają branżę obrabiarek.Trendy branżowe w nadchodzących latach prawdopodobnie będą koncentrować się na tych postępach, zwłaszcza w odniesieniu do automatyzacji.
Oczekuje się, że przemysł obrabiarek odnotuje postęp w:
Włączenie inteligentnych funkcji i sieci
Zautomatyzowane i gotowe do IoT maszyny
Sztuczna inteligencja (AI)
ulepszenia oprogramowania CNC

Włączenie inteligentnych funkcji i sieci
Postępy w technologii sieciowej sprawiły, że łączenie inteligentnych urządzeń i budowanie sieci lokalnych stało się łatwiejsze niż kiedykolwiek.
Na przykład oczekuje się, że w nadchodzących latach wiele urządzeń i przemysłowych sieci przetwarzania brzegowego będzie używać jednoparowych kabli Ethernet (SPE).Technologia istnieje od lat, ale firmy zaczynają dostrzegać zalety, jakie zapewnia ona w budowaniu inteligentnych sieci.
Zdolny do jednoczesnego przesyłania mocy i danych, SPE doskonale nadaje się do łączenia inteligentnych czujników i urządzeń sieciowych z potężniejszymi komputerami sterującymi sieciami przemysłowymi.O połowę mniejszy od konwencjonalnego kabla Ethernet, można go zmieścić w większej liczbie miejsc, dodać więcej połączeń w tej samej przestrzeni i zamontować w istniejących sieciach kablowych.To sprawia, że ​​SPE jest logicznym wyborem do budowy inteligentnych sieci w środowiskach fabrycznych i magazynowych, które mogą nie być odpowiednie dla Wi-Fi obecnej generacji.
Sieci rozległe o niskim poborze mocy (LPWAN) umożliwiają bezprzewodowe przesyłanie danych do podłączonych urządzeń na większy zasięg niż poprzednie technologie.Nowsze iteracje nadajników LPWAN mogą pracować przez cały rok bez wymiany i przesyłać dane na odległość do 3 km.
Nawet Wi-Fi staje się coraz bardziej wydajne.Nowe standardy Wi-Fi opracowywane obecnie przez IEEE będą wykorzystywać częstotliwości bezprzewodowe 2,4 GHz i 5,0 GHz, zwiększając siłę i zasięg wykraczający poza możliwości obecnych sieci.
Zwiększony zasięg i wszechstronność zapewniana przez nową technologię przewodową i bezprzewodową umożliwia automatyzację na większą skalę niż wcześniej.Dzięki połączeniu zaawansowanych technologii sieciowych automatyzacja i inteligentne sieci staną się w niedalekiej przyszłości bardziej powszechne, od produkcji lotniczej po rolnictwo.

Maszyny zautomatyzowane i gotowe do IoT
Ponieważ branża nadal przyjmuje coraz więcej technologii cyfrowych, będziemy świadkami produkcji większej liczby maszyn zbudowanych z myślą o automatyzacji i przemysłowym Internecie rzeczy (IIoT).W podobny sposób obserwowaliśmy wzrost liczby połączonych urządzeń — od smartfonów po inteligentne termostaty — świat produkcyjny obejmie połączoną technologię.
Inteligentne obrabiarki i roboty będą prawdopodobnie wykonywać większy procent pracy w warunkach przemysłowych wraz z postępem technologicznym.Szczególnie w sytuacjach, w których praca jest zbyt niebezpieczna dla ludzi, zautomatyzowane obrabiarki będą coraz szerzej stosowane.
Ponieważ coraz więcej urządzeń podłączonych do Internetu zapełnia halę produkcyjną, bezpieczeństwo cybernetyczne stanie się coraz większym problemem.Hakerstwo przemysłowe doprowadziło na przestrzeni lat do kilku niepokojących naruszeń zautomatyzowanych systemów, z których niektóre mogły spowodować utratę życia.W miarę jak systemy IIoT stają się coraz bardziej zintegrowane, znaczenie cyberbezpieczeństwa będzie tylko rosło.

AI
Szczególnie w wielkoskalowych środowiskach przemysłowych wzrośnie wykorzystanie sztucznej inteligencji do programowania maszyn.Ponieważ maszyny i obrabiarki stają się coraz bardziej zautomatyzowane, konieczne będzie pisanie i wykonywanie programów w czasie rzeczywistym, aby zarządzać tymi maszynami.I tu wkracza sztuczna inteligencja.
W kontekście obrabiarek sztuczna inteligencja może być wykorzystywana do monitorowania programów używanych przez maszynę do cięcia części, upewniając się, że nie odbiegają one od specyfikacji.Jeśli coś pójdzie nie tak, sztuczna inteligencja może wyłączyć maszynę i przeprowadzić diagnostykę, minimalizując uszkodzenia.
Sztuczna inteligencja może również pomóc w konserwacji obrabiarek, aby zminimalizować i rozwiązać problemy, zanim one wystąpią.Na przykład niedawno napisano program, który może wykrywać zużycie napędów śrub kulowych, co wcześniej musiało być wykonywane ręcznie.Programy sztucznej inteligencji, takie jak ten, mogą pomóc w utrzymaniu wydajniejszej pracy warsztatu mechanicznego, zapewniając płynną i nieprzerwaną produkcję.

Postęp w oprogramowaniu CNC
Postęp w oprogramowaniu komputerowego wspomagania produkcji (CAM) stosowanym w obróbce CNC pozwala na jeszcze większą precyzję produkcji.Oprogramowanie CAM umożliwia teraz operatorom maszyn korzystanie z cyfrowego bliźniactwa — procesu symulacji fizycznego obiektu lub procesu w cyfrowym świecie.
Zanim część zostanie fizycznie wyprodukowana, można przeprowadzić cyfrowe symulacje procesu produkcyjnego.Można przetestować różne zestawy narzędzi i metody, aby zobaczyć, co prawdopodobnie da optymalny wynik.Zmniejsza to koszty, oszczędzając materiał i roboczogodziny, które w przeciwnym razie mogłyby zostać wykorzystane do udoskonalenia procesu produkcyjnego.
Nowsze wersje oprogramowania do obróbki, takie jak CAD i CAM, są również wykorzystywane do szkolenia nowych pracowników, pokazując im modele 3D wytwarzanych przez nich części i maszyn, na których pracują, aby zilustrować koncepcje.To oprogramowanie umożliwia również szybsze przetwarzanie, co oznacza mniejsze opóźnienia i szybsze informacje zwrotne dla operatorów maszyn podczas pracy.
Obrabiarki wieloosiowe są bardziej wydajne, ale są również bardziej narażone na kolizje, ponieważ wiele części pracuje jednocześnie.Zaawansowane oprogramowanie zmniejsza to ryzyko, zmniejszając z kolei przestoje i straty materiałów.

Maszyny pracujące inteligentniej
Obrabiarki przyszłości są inteligentniejsze, łatwiejsze do połączenia w sieć i mniej podatne na błędy.Z biegiem czasu automatyzacja stanie się łatwiejsza i bardziej wydajna dzięki wykorzystaniu obrabiarek kierowanych przez sztuczną inteligencję i zaawansowane oprogramowanie.Operatorzy będą mogli łatwiej sterować swoimi maszynami za pomocą interfejsu komputerowego i wytwarzać części z mniejszą liczbą błędów.Rozwój sieci ułatwi tworzenie inteligentnych fabryk i magazynów.
Przemysł 4.0 ma również możliwość poprawy wykorzystania obrabiarek w operacjach produkcyjnych poprzez skrócenie czasu przestoju.Badania branżowe wykazały, że obrabiarki zazwyczaj aktywnie tną metal przez mniej niż 40% czasu, a czasem nawet przez 25%.Analiza danych związanych ze zmianami narzędzi, zatrzymaniem programu itp. pomaga organizacjom określić przyczynę przestojów i zająć się nią.Powoduje to bardziej efektywne wykorzystanie obrabiarek.
W miarę jak Przemysł 4.0 szturmem podbija cały świat wytwórczy, częścią inteligentnego systemu stają się również obrabiarki.Również w Indiach koncepcja ta, choć dopiero się rozwija, powoli zyskuje na popularności, zwłaszcza wśród dużych producentów obrabiarek, którzy wprowadzają innowacje w tym kierunku.Przede wszystkim przemysł obrabiarek patrzy na Przemysł 4.0, aby sprostać rosnącym wymaganiom klientów w zakresie zwiększonej produktywności, skrócenia czasu cyklu i wyższej jakości.Tak więc przyjęcie koncepcji Przemysłu 4.0 leży u podstaw osiągnięcia ambitnego celu, jakim jest uczynienie z Indii globalnego centrum produkcji, projektowania i innowacji oraz zwiększenie udziału produkcji w PKB z obecnych 17% do 25% do 2022 r.