Бъдеще на индустрията за металорежещи машини

Комбинацията от търсене с технологична трансформация
Освен огромните ефекти от пандемията COVID-19, няколко външни и вътрешни ефекти водят до намаляващо търсене на пазара на металорежещи машини.Трансформацията на автомобилната индустрия от двигатели с вътрешно горене към електрически задвижвания представлява значително предизвикателство за индустрията за металорежещи машини.Докато един двигател с вътрешно горене изисква много високо прецизни метални части, същото не важи за електрическите задвижвания, които имат по-малко обработени части.Освен въздействието на пандемията, това е основната причина, поради която поръчките за машини за рязане и формоване на метал са намалели значително през последните 18 месеца.
Освен цялата икономическа несигурност, индустрията е във фаза на сериозен срив.Никога досега производителите на металорежещи машини не са изпитвали толкова голяма промяна в своята индустрия като тази, движена от цифровизацията и новите технологии.Тенденцията към по-голяма гъвкавост в производството води до продуктови иновации като многозадачност и адитивно производство като подходящи алтернативи на традиционните машинни инструменти.
Цифровите иновации и дълбоката свързаност представляват ценни характеристики.Интегрирането на сензори, използването на изкуствен интелект (AI) и интегрирането на усъвършенствани функции за симулация позволяват напредък в производителността на машината и общата ефективност на оборудването (OEE).Новите сензори и новите начини за комуникация, контрол и наблюдение позволяват нови възможности за интелигентни услуги и нови бизнес модели на пазара на металорежещи машини.Цифрово подобрените услуги са на път да станат част от портфолиото на всеки OEM.Уникалното предложение за продажба (USP) очевидно се измества към цифрова добавена стойност.Пандемията от COVID-19 може допълнително да ускори тази тенденция.

Актуални предизвикателства пред производителите на металорежещи машини
Индустриите за капиталови стоки са чувствителни към общи икономически спадове.Тъй като машинните инструменти се използват главно за производството на други капиталови стоки, това важи особено за индустрията за машинни инструменти, което я прави уязвима на икономическите колебания.Неотдавнашният икономически спад, предизвикан от пандемията и други негативни ефекти, беше споменат като най-голямото предизвикателство, пред което са изправени повечето производители на машини.
През 2019 г. нарастващата икономическа несигурност поради геополитически събития като търговската война между САЩ и Китай и Brexit доведе до забавяне на световната икономика.Вносните мита върху суровини, метални компоненти и машини засегнаха машиностроителната индустрия и износа на металорежещи машини.В същото време нарастващият брой конкуренти в нискокачествения сегмент, предимно от Китай, предизвикаха пазара.
От страна на клиентите, промяната на парадигмата в автомобилната индустрия към електрически задвижвания доведе до структурна криза.Съответният спад в търсенето на автомобили, задвижвани от двигатели с вътрешно горене, води до спад в търсенето на много производствени технологии в автомобилното задвижване.Производителите на автомобили не са склонни да инвестират в нови производствени активи поради несигурното бъдеще на конвенционалните двигатели, докато разгръщането на нови производствени линии за електронни автомобили все още е в ранен етап.Това засяга главно производителите на металорежещи машини, които се фокусират върху специализирани машини за рязане за автомобилната индустрия.
Малко вероятно е обаче намаляващото търсене на машинни инструменти да бъде напълно заменено от новите производствени линии, тъй като производството на електронни автомобили изисква по-малко високопрецизни метални части.Но диверсификацията на задвижването отвъд двигателите с вътрешно горене и захранваните с батерии ще изисква нови производствени технологии през следващите години.

Последици от кризата с COVID-19
Огромното въздействие на COVID-19 се усеща в индустрията за металорежещи машини, както и в повечето други отрасли.Общият икономически спад, дължащ се на глобалната пандемия, доведе до огромен спад в търсенето през първите две тримесечия на 2020 г. Спиране на фабрики, прекъсване на вериги за доставки, липса на части за снабдяване, логистични предизвикателства и други проблеми влошиха ситуацията.
Сред вътрешните последици две трети от анкетираните компании съобщават за общо съкращаване на разходите поради настоящата ситуация.В зависимост от вертикалната интеграция в производството, това доведе до по-дълги периоди на краткосрочна работа или дори съкращения.
Повече от 50% от компаниите са на път да преосмислят стратегията си спрямо новите обстоятелства на пазарната им среда.За една трета от компаниите това води до организационни промени и дейности по преструктуриране.Докато МСП са склонни да реагират с по-радикални промени в своя оперативен бизнес, повечето големи компании коригират съществуващата си структура и организация, за да се приспособят по-добре към новата ситуация.
Дългосрочните последици за индустрията за металорежещи машини са трудни за прогнозиране, но променящите се изисквания на веригата за доставки и нарастващото търсене на цифрови услуги вероятно ще станат постоянни.Тъй като услугите все още са необходими, за да поддържат инсталираните машини продуктивни, производителите на оригинално оборудване и доставчиците разширяват своето портфолио от услуги, фокусирани върху цифрово подобрени иновации в услугите като дистанционни услуги.Новите обстоятелства и социалното дистанциране водят до нарастващо търсене на модерни цифрови услуги.
От страна на клиента постоянните промени са по-ясно видими.Аерокосмическата индустрия страда от ограниченията за пътуване в световен мащаб.Airbus и Boeing обявиха планове за намаляване на производството си през следващите няколко години.Същото се отнася и за корабостроителната индустрия, където търсенето на круизни кораби е спаднало до нула.Тези производствени съкращения също ще имат отрицателно въздействие върху търсенето на машинни инструменти през следващите няколко години.

Потенциал на новите технологични тенденции
Промяна на изискванията на клиента
Масовото персонализиране, намаленото време до потребителя и градското производство са няколко тенденции, които изискват повишена гъвкавост на машината.Освен основни аспекти като цена, използваемост, дълготрайност, скорост на процеса и качество, по-голямата гъвкавост на машината става все по-важна като една от основните характеристики на новите машини.
Мениджърите на заводи и отговорните производствени мениджъри признават нарастващото значение на цифровите функции за подобряване на производителността и ефективността на техните активи.Сигурността на данните, отворените комуникационни интерфейси и най-новите информационни и комуникационни технологии (ИКТ) са от съществено значение за интегрирането на цифрови приложения и решения за по-висока степен на автоматизация и серийно производство.Днешният недостиг на цифрово ноу-хау и финансови ресурси, както и времевите ограничения възпрепятстват прилагането на цифрови подобрения и нови услуги за крайните потребители.Освен това, последователното проследяване и съхранение на данни за процеса става важно и задължително изискване в много клиентски индустрии.

Положителна перспектива за автомобилната индустрия
Въпреки някои насрещни ветрове, автомобилната индустрия изглежда ярка в световен мащаб.Според източници от индустрията глобалните производствени единици на леки автомобили са били забележителни и се очаква да продължат да растат.Очаква се APAC да регистрира най-високи темпове на растеж по отношение на производствените обеми, следвани от Северна Америка.Освен това продажбите и производството на електрически превозни средства се увеличават с рекордни темпове, което създава търсене на машинни инструменти и друго оборудване, свързано с производствения процес.Машинните инструменти имат широк спектър от приложения в автомобилната индустрия като CNC фрезоване (корпуси на скоростни кутии, корпуси на трансмисии, цилиндрови глави на двигатели и др.), струговане (спирачни барабани, ротори, маховик и др.), пробиване и т.н. с появата на напреднали технологии и автоматизация, търсенето на машини само ще се увеличи, за да се постигне производителност и прецизност.

Очаква се машинните инструменти с ЦПУ да доминират на пазара в световен мащаб
Компютърните машини за цифрово управление рационализират много оперативни процеси, като намаляват времето за производство и минимизират човешката грешка.Нарастващото търсене на автоматизирано производство в промишления сектор доведе до нарастващото използване на CNC машини.Освен това създаването на производствени мощности в Азиатско-Тихоокеанския регион стимулира използването на цифрово компютърно управление в сектора.
Силно конкурентният пазар принуди играчите да се съсредоточат върху ефективни производствени техники, опитвайки се да спечелят конкурентно предимство чрез препроектиране на своите съоръжения, които включват CNC машини.Отделно от това, интегрирането на 3D печат с CNC машини е уникално допълнение към някои от новите производствени единици, което се очаква да предложи по-добра способност за много материали, с малко загуба на ресурси.
Заедно с това, с нарастващите опасения за глобалното затопляне и изчерпването на енергийните резерви, CNC машините се използват активно в производството на електроенергия, тъй като този процес изисква широкомащабна автоматизация.

Конкурентната среда
Пазарът на машинни инструменти е доста фрагментиран по природа с наличието на големи глобални играчи и малки и средни местни играчи с доста играчи, които заемат пазарния дял.Основните конкуренти на глобалните пазари на машинни инструменти включват Китай, Германия, Япония и Италия.За Германия, с изключение на няколкостотин дъщерни дружества за продажби и обслужване или клонове на немски производители на металорежещи машини по целия свят, в момента вероятно има по-малко от 20 немски корпорации, които произвеждат цели единици в чужбина.
С нарастващото предпочитание към автоматизацията, компаниите се фокусират върху разработването на по-автоматизирани решения.Индустрията също е свидетел на тенденцията на консолидация със сливания и придобивания.Тези стратегии помагат на компаниите да навлязат в нови пазарни области и да спечелят нови клиенти.

Бъдещето на машинните инструменти
Напредъкът в хардуера и софтуера променя индустрията на металорежещите машини.Тенденциите в индустрията през следващите години вероятно ще се съсредоточат върху тези постижения, особено що се отнася до автоматизацията.
От машиностроителната индустрия се очаква напредък в:
 Включване на интелигентни функции и мрежи
 Автоматизирани и готови за IoT машини
 Изкуствен интелект (AI)
 Подобрения в CNC софтуера

Включване на интелигентни функции и мрежи
Напредъкът в мрежовата технология направи свързването на смарт устройства и изграждането на локални мрежи по-лесно от всякога.
Например, много устройства и индустриални крайни изчислителни мрежи се очаква да използват Ethernet кабели с една двойка (SPE) през следващите години.Технологията съществува от години, но компаниите започват да виждат предимството, което предоставя при изграждането на интелигентни мрежи.
Способен да прехвърля енергия и данни едновременно, SPE е много подходящ за свързване на интелигентни сензори и мрежови устройства към по-мощните компютри, управляващи индустриални мрежи.Наполовина по-малък от конвенционалния Ethernet кабел, той може да се побере на повече места, да се използва за добавяне на повече връзки в едно и също пространство и да бъде преоборудван към съществуващи кабелни мрежи.Това прави SPE логичен избор за изграждане на интелигентни мрежи във фабрични и складови среди, които може да не са подходящи за настоящото поколение WiFi.
Широкообхватните мрежи с ниска мощност (LPWAN) позволяват безжично предаване на данни към свързани устройства в по-голям обхват от предишните технологии.По-новите итерации на LPWAN предавателите могат да работят цяла година без подмяна и да предават данни до 3 км.
Дори WiFi става все по-способен.Новите стандарти за WiFi, които в момента се разработват от IEEE, ще използват безжични честоти 2,4 GHz и 5,0 GHz, повишавайки силата и обхвата отвъд това, на което са способни настоящите мрежи.
Увеличеният обхват и гъвкавостта, осигурени от новата кабелна и безжична технология, правят автоматизацията възможна в по-голям мащаб от преди.Чрез комбиниране на усъвършенствани мрежови технологии, автоматизацията и интелигентните мрежи ще станат по-разпространени в близко бъдеще, от аерокосмическото производство до селското стопанство.

Автоматизирани и готови за IoT машини
Тъй като индустрията продължава да възприема повече цифрови технологии, ще видим производството на повече машини, създадени за автоматизация и индустриалния интернет на нещата (IIoT).Почти по същия начин, по който сме свидетели на нарастване на свързаните устройства – от смартфони до интелигентни термостати – светът на производството ще прегърне свързаната технология.
Интелигентните машинни инструменти и роботиката вероятно ще се справят с по-голям процент от работата в индустриални условия с напредването на технологиите.Особено в тези ситуации, когато работата е твърде опасна за извършване от хора, автоматизираните машинни инструменти ще станат по-широко използвани.
Тъй като все повече устройства, свързани с интернет, населяват фабричния етаж, киберсигурността ще се превръща в нарастваща загриженост.Индустриалното хакване доведе до няколко обезпокоителни пробиви на автоматизирани системи през годините, някои от които можеха да доведат до загуба на живот.Тъй като системите на IIoT стават все по-интегрирани, киберсигурността само ще нараства по важност.

AI
Особено в широкомащабни индустриални условия, използването на AI за програмиране на машини ще се увеличи.Тъй като машините и машинните инструменти се автоматизират в по-голяма степен, програмите ще трябва да се пишат и изпълняват в реално време, за да управляват тези машини.Точно тук се намесва AI.
В контекста на машинните инструменти AI може да се използва за наблюдение на програмите, които машината използва за рязане на части, като се уверява, че те не се отклоняват от спецификациите.Ако нещо се обърка, AI може да изключи машината и да стартира диагностика, минимизирайки щетите.
AI може също така да помогне при поддръжката на машинния инструмент, за да минимизира и адресира проблемите, преди да се появят.Например, наскоро беше написана програма, която може да открие износване и разкъсване на сачмено-винтови задвижвания, нещо, което преди трябваше да се прави ръчно.Програми с изкуствен интелект като тази могат да помогнат за по-ефективното функциониране на машинния цех, като поддържат гладко и непрекъснато производство.

Напредък в CNC софтуера
Напредъкът в софтуера за компютърно подпомагано производство (CAM), използван при обработката с ЦПУ, позволява още по-голяма прецизност в производството.Софтуерът CAM вече позволява на машинистите да използват дигитално побратимяване - процес на симулиране на физически обект или процес в цифровия свят.
Преди частта да бъде физически произведена, могат да се извършат цифрови симулации на производствения процес.Могат да се тестват различни набори от инструменти и методи, за да се види какво е вероятно да доведе до оптимален резултат.Това намалява разходите чрез спестяване на материал и човекочасове, които иначе биха били използвани за усъвършенстване на производствения процес.
По-нови версии на софтуер за обработка като CAD и CAM също се използват за обучение на нови работници, като им показват 3D модели на частите, които правят, и на машината, с която работят, за да илюстрират концепции.Този софтуер също така улеснява по-високите скорости на обработка, което означава по-малко време за забавяне и по-бърза обратна връзка за операторите на машини, докато работят.
Многоосните машинни инструменти са по-ефективни, но също така са изложени на по-висок риск от сблъсък, тъй като множество части работят едновременно.Усъвършенстваният софтуер намалява този риск, като на свой ред намалява времето за престой и загубата на материали.

Машините работят по-интелигентно
Машинните инструменти на бъдещето са по-умни, по-лесно свързани в мрежа и по-малко податливи на грешки.С течение на времето автоматизацията ще става по-лесна и по-ефективна чрез използването на машинни инструменти, ръководени от AI и усъвършенстван софтуер.Операторите ще могат по-лесно да управляват своите машини чрез компютърен интерфейс и да правят части с по-малко грешки.Напредъкът в мрежата ще направи интелигентните фабрики и складове по-лесни за постигане.
Индустрия 4.0 също има способността да подобри използването на машинните инструменти в производствените операции чрез намаляване на времето на престой.Индустриалните изследвания показват, че машинните инструменти обикновено активно режат метал в по-малко от 40% от времето, което понякога достига до 25% от времето.Анализирането на данни, свързани с промени в инструментите, спиране на програми и т.н., помага на организациите да определят причината за времето на неактивност и да се справят с нея.Това води до по-ефективно използване на машинните инструменти.
Тъй като Индустрия 4.0 продължава да завладява целия свят на производството, машинните инструменти също стават част от интелигентната система.В Индия също концепцията, макар и в начален стадий, бавно набира сила, особено сред големите производители на машинни инструменти, които правят иновации в тази посока.Основно индустрията за машинни инструменти гледа към Индустрия 4.0, за да отговори на нарастващите изисквания на клиентите за подобрена производителност, намалено време на цикъл и по-добро качество.По този начин приемането на концепцията Industry 4.0 е в основата на постигането на амбициозната цел Индия да се превърне в глобален център за производство, дизайн и иновации и да се увеличи делът на производството в БВП от сегашните 17% на 25% до 2022 г.