آینده صنعت ماشین ابزار

ترکیب تقاضا با تحول فناوری
علاوه بر اثرات گسترده ناشی از همه گیری COVID-19، چندین اثر خارجی و داخلی منجر به کاهش تقاضا در بازار ماشین ابزار می شود.تبدیل صنعت خودرو از موتورهای احتراق داخلی به پیشرانه های الکتریکی چالشی مهم برای صنعت ماشین ابزار است.در حالی که یک موتور احتراق داخلی به قطعات فلزی بسیار دقیق نیاز دارد، این امر در مورد پیشرانه های الکتریکی که قطعات ابزار کمتری دارند صادق نیست.جدای از تاثیر همه‌گیری، این دلیل اصلی کاهش سفارشات برای ماشین‌آلات برش و شکل‌دهی فلزات در ۱۸ ماه گذشته است.
علاوه بر همه عدم اطمینان اقتصادی، صنعت در مرحله اختلال جدی قرار دارد.پیش از این هرگز سازندگان ماشین ابزار چنین تغییر عمده‌ای را در صنعت خود تجربه نکرده بودند که با دیجیتالی‌سازی و فناوری‌های جدید هدایت می‌شد.گرایش به سمت انعطاف‌پذیری بیشتر در تولید، نوآوری‌های محصول مانند تولید چندوظیفه‌ای و افزودنی را به عنوان جایگزین‌های مناسب برای ماشین‌ابزارهای سنتی هدایت می‌کند.
نوآوری های دیجیتال و اتصال عمیق نشان دهنده ویژگی های ارزشمند است.یکپارچه‌سازی حسگر، استفاده از هوش مصنوعی (AI) و ادغام ویژگی‌های شبیه‌سازی پیچیده، پیشرفت در عملکرد ماشین و اثربخشی کلی تجهیزات (OEE) را ممکن می‌سازد.حسگرهای جدید و روش‌های جدید ارتباط، کنترل و نظارت فرصت‌های جدیدی را برای خدمات هوشمند و مدل‌های تجاری جدید در بازار ماشین ابزار فراهم می‌کند.خدمات دیجیتالی پیشرفته در شرف تبدیل شدن به بخشی از مجموعه هر OEM است.پیشنهاد فروش منحصر به فرد (USP) به وضوح به سمت ارزش افزوده دیجیتال تغییر می کند.همه‌گیری COVID-19 ممکن است این روند را بیشتر تسریع کند.

چالش های فعلی برای سازندگان ماشین ابزار
صنایع کالاهای سرمایه ای نسبت به رکودهای عمومی اقتصادی حساس هستند.از آنجایی که ماشین ابزار عمدتاً برای تولید سایر کالاهای سرمایه ای استفاده می شود، این امر به ویژه برای صنعت ماشین ابزار صدق می کند و آن را در برابر نوسانات اقتصادی آسیب پذیر می کند.رکود اقتصادی اخیر ناشی از بیماری همه گیر و سایر اثرات منفی به عنوان بزرگترین چالشی که اکثر سازندگان ماشین ابزار با آن روبرو هستند ذکر شد.
در سال 2019، عدم اطمینان اقتصادی فزاینده از طریق رویدادهای ژئوپلیتیکی مانند جنگ تجاری آمریکا با چین و برگزیت منجر به کندی اقتصاد جهانی شد.عوارض واردات مواد خام، اجزای فلزی و ماشین آلات صنعت ماشین ابزار و صادرات ماشین ابزار را تحت تاثیر قرار داد.در همان زمان، تعداد فزاینده رقبا در بخش کیفیت پایین، عمدتاً از چین، بازار را به چالش کشید.
در سمت مشتری، تغییر پارادایم در صنعت خودرو به سمت پیشرانه های الکتریکی منجر به یک بحران ساختاری شده است.کاهش متناظر در تقاضا برای خودروهای مجهز به موتورهای احتراق داخلی منجر به کاهش تقاضا برای بسیاری از فناوری‌های تولیدی در پیشرانه خودرو می‌شود.تولیدکنندگان خودرو به دلیل آینده نامشخص موتورهای معمولی تمایلی به سرمایه گذاری در دارایی های تولید جدید ندارند، در حالی که افزایش خطوط تولید جدید برای خودروهای الکترونیکی هنوز در مراحل اولیه است.این به طور عمده بر سازندگان ماشین ابزار تأثیر می گذارد که بر روی ابزارهای برش تخصصی برای صنعت خودرو تمرکز می کنند.
با این حال، بعید است که تقاضای رو به کاهش برای ماشین ابزار را بتوان به طور کامل با خطوط تولید جدید جایگزین کرد، زیرا تولید خودروهای الکترونیکی به قطعات فلزی با دقت بالا کمتری نیاز دارد.اما تنوع بخشیدن به پیشرانه فراتر از موتورهای احتراقی و باتری دار به فناوری های جدید تولید در سال های آینده نیاز دارد.

پیامدهای بحران COVID-19
تأثیر عظیم COVID-19 در صنعت ماشین ابزار و همچنین در بیشتر صنایع دیگر احساس می شود.رکود اقتصادی عمومی به دلیل همه‌گیری جهانی منجر به کاهش شدید تقاضا در دو سه ماهه اول سال 2020 شد. تعطیلی کارخانه‌ها، قطع زنجیره تامین، کمبود تامین قطعات، چالش‌های لجستیکی و مشکلات دیگر وضعیت را تشدید کرد.
از میان پیامدهای داخلی، دو سوم شرکت های مورد بررسی کاهش هزینه های عمومی را به دلیل وضعیت فعلی گزارش کردند.بسته به ادغام عمودی در تولید، این منجر به دوره های طولانی مدت کار کوتاه مدت یا حتی اخراج شد.
بیش از 50 درصد از شرکت ها در حال تجدید نظر در استراتژی خود با توجه به شرایط جدید محیط بازار خود هستند.برای یک سوم از شرکت ها، این منجر به تغییرات سازمانی و فعالیت های تجدید ساختار می شود.در حالی که شرکت‌های کوچک و متوسط ​​تمایل دارند با تغییرات اساسی‌تری در کسب‌وکار عملیاتی خود واکنش نشان دهند، اکثر شرکت‌های بزرگ ساختار و سازمان موجود خود را برای همسویی بهتر با وضعیت جدید تنظیم می‌کنند.
پیش بینی عواقب بلند مدت برای صنعت ماشین ابزار دشوار است، اما تغییر الزامات زنجیره تامین و افزایش تقاضا برای خدمات دیجیتال احتمالا دائمی خواهد شد.از آنجایی که خدمات هنوز برای کارآمد نگه داشتن ماشین های نصب شده ضروری هستند، OEM ها و تامین کنندگان مجموعه خدمات خود را با تمرکز بر نوآوری های خدمات دیجیتالی پیشرفته مانند خدمات از راه دور گسترش می دهند.شرایط جدید و فاصله گذاری اجتماعی منجر به افزایش تقاضا برای خدمات دیجیتال پیشرفته می شود.
در سمت مشتری، تغییرات دائمی به وضوح قابل مشاهده است.صنعت هوافضا از محدودیت های سفر در سراسر جهان رنج می برد.ایرباس و بوئینگ اعلام کردند که قصد دارند تولید خود را برای چند سال آینده کاهش دهند.همین امر در مورد صنعت کشتی سازی نیز صدق می کند، جایی که تقاضا برای کشتی های کروز به صفر رسیده است.این کاهش تولید همچنین تأثیر منفی بر تقاضای ماشین ابزار در چند سال آینده خواهد داشت.

پتانسیل روندهای جدید فناوری
تغییر نیازهای مشتری
سفارشی سازی انبوه، کاهش زمان مصرف کننده، و تولید شهری چند روندی هستند که به انعطاف پذیری دستگاه نیاز دارند.علاوه بر جنبه های اصلی مانند قیمت، قابلیت استفاده، طول عمر، سرعت فرآیند و کیفیت، انعطاف پذیری بیشتر دستگاه به عنوان یکی از ویژگی های اصلی ماشین آلات جدید اهمیت بیشتری پیدا می کند.
مدیران کارخانه و مدیران تولید مسئول اهمیت فزاینده ویژگی های دیجیتال برای بهبود بهره وری و کارایی دارایی های خود را تشخیص می دهند.امنیت داده‌ها، رابط‌های ارتباطی باز، و جدیدترین فناوری اطلاعات و ارتباطات (ICT) برای یکپارچه‌سازی برنامه‌ها و راه‌حل‌های دیجیتال برای درجه بالاتری از اتوماسیون و تولید سریال ضروری هستند.کمبود دانش دیجیتال و منابع مالی و محدودیت های زمانی امروز مانع اجرای پیشرفت های دیجیتال و خدمات جدید برای کاربران نهایی می شود.علاوه بر این، ردیابی و ذخیره سازی مداوم داده های فرآیند در بسیاری از صنایع مشتری مهم و یک نیاز اجباری است.

چشم انداز مثبت برای صنعت خودرو
با وجود برخی بادهای مخالف، صنعت خودرو در سطح جهانی درخشان به نظر می رسد.به گفته منابع صنعتی، واحدهای تولید خودروهای سبک جهانی قابل توجه بوده اند و انتظار می رود به رشد خود ادامه دهند.انتظار می رود که APAC بالاترین نرخ رشد را از نظر حجم تولید به ثبت برساند و پس از آن آمریکای شمالی قرار گیرد.علاوه بر این، فروش و ساخت وسایل نقلیه الکتریکی با سرعتی بی سابقه در حال افزایش است که باعث ایجاد تقاضا برای ماشین ابزار و سایر تجهیزات مرتبط با فرآیند تولید می شود.ماشین‌آلات کاربردهای گسترده‌ای در صنعت خودروسازی دارند مانند فرز CNC (جعبه‌های گیربکس، محفظه‌های گیربکس، سرسیلندر موتور و غیره)، تراشکاری (درام ترمز، روتور، چرخ پرواز و غیره) حفاری و غیره با ظهور پیشرفته‌ترین. فن آوری ها و اتوماسیون، تقاضا برای ماشین فقط برای به دست آوردن بهره وری و دقت افزایش می یابد.

انتظار می رود ماشین ابزار CNC بر بازار جهانی تسلط یابد
ماشین های کنترل عددی کامپیوتری بسیاری از فرآیندهای عملیاتی را با کاهش زمان تولید و به حداقل رساندن خطای انسانی ساده می کنند.تقاضای رو به رشد برای تولید خودکار در بخش صنعتی منجر به افزایش استفاده از ماشین‌های CNC شده است.همچنین، ایجاد تأسیسات تولیدی در آسیا و اقیانوسیه، استفاده از کنترل‌های عددی رایانه‌ای را در این بخش تحریک کرده است.
بازار بسیار رقابتی، بازیکنان را وادار کرده است تا بر روی تکنیک‌های تولید کارآمد تمرکز کنند تا با طراحی مجدد امکانات خود، که شامل ماشین‌های CNC می‌شود، به مزیت رقابتی دست یابند.جدای از این، ادغام پرینت سه بعدی با ماشین‌های CNC افزودنی منحصربه‌فرد برای برخی از واحدهای تولیدی جدید است که انتظار می‌رود با اتلاف منابع، قابلیت چند ماده‌ای بهتری را ارائه دهد.
در کنار این، با افزایش نگرانی ها در مورد گرم شدن کره زمین و کاهش ذخایر انرژی، ماشین های CNC به طور فعال در تولید برق مورد استفاده قرار می گیرند، زیرا این فرآیند به اتوماسیون در مقیاس گسترده نیاز دارد.

چشم انداز رقابتی
بازار ابزارآلات ماشینی با حضور بازیگران بزرگ جهانی و بازیگران محلی کوچک و متوسط ​​با تعداد کمی از بازیگران که سهم بازار را در اختیار دارند، ماهیت نسبتاً پراکنده دارد.رقبای اصلی در بازارهای جهانی ماشین ابزار شامل چین، آلمان، ژاپن و ایتالیا هستند.برای آلمان، به غیر از صدها شعبه فروش و خدمات یا شعبه های تولید کنندگان ماشین ابزار آلمانی در سراسر جهان، احتمالاً کمتر از 20 شرکت آلمانی در حال حاضر واحدهای کاملی در خارج از کشور تولید می کنند.
با افزایش اولویت برای اتوماسیون، شرکت ها بر روی توسعه راه حل های خودکار بیشتر تمرکز می کنند.این صنعت نیز شاهد روند ادغام و ادغام است.این استراتژی ها به شرکت ها کمک می کند تا وارد بازارهای جدید شده و مشتریان جدیدی به دست آورند.

آینده ماشین ابزار
پیشرفت در سخت افزار و نرم افزار صنعت ماشین ابزار را تغییر می دهد.روندهای صنعت در سال های آینده احتمالاً بر روی این پیشرفت ها تمرکز خواهند کرد، به ویژه در مورد اتوماسیون.
انتظار می رود صنعت ماشین ابزار شاهد پیشرفت هایی در موارد زیر باشد:
شمول ویژگی ها و شبکه های هوشمند
دستگاه های خودکار و آماده اینترنت اشیا
هوش مصنوعی (AI)
پیشرفت های نرم افزاری CNC

گنجاندن ویژگی ها و شبکه های هوشمند
پیشرفت‌های فناوری شبکه، اتصال دستگاه‌های هوشمند و ایجاد شبکه‌های محلی را آسان‌تر از همیشه کرده است.
برای مثال، انتظار می‌رود بسیاری از دستگاه‌ها و شبکه‌های محاسباتی لبه‌ای صنعتی با استفاده از کابل‌های اترنت تک جفت (SPE) در سال‌های آینده استفاده کنند.این فناوری سال‌هاست که وجود دارد، اما شرکت‌ها در حال مشاهده مزیت آن در ساخت شبکه‌های هوشمند هستند.
SPE که قادر به انتقال نیرو و داده به طور همزمان است، برای اتصال حسگرهای هوشمند و دستگاه های شبکه به رایانه های قدرتمندتر که شبکه های صنعتی را هدایت می کنند، مناسب است.نصف اندازه کابل اترنت معمولی است، می تواند در مکان های بیشتری قرار گیرد، برای افزودن اتصالات بیشتر در همان فضا استفاده شود و به شبکه های کابلی موجود مجهز شود.این امر SPE را به یک انتخاب منطقی برای ساخت شبکه های هوشمند در محیط های کارخانه و انبار تبدیل می کند که ممکن است برای نسل فعلی WiFi مناسب نباشد.
شبکه های کم مصرف (LPWAN) اجازه می دهد تا داده ها به صورت بی سیم به دستگاه های متصل در محدوده بیشتری نسبت به فناوری های قبلی منتقل شوند.تکرارهای جدیدتر فرستنده های LPWAN می توانند یک سال کامل را بدون تعویض بگذرانند و داده ها را تا 3 کیلومتر انتقال دهند.
حتی وای فای نیز در حال افزایش است.استانداردهای جدید برای WiFi که در حال حاضر توسط IEEE در حال توسعه است، از فرکانس‌های بی‌سیم 2.4 گیگاهرتز و 5.0 گیگاهرتز استفاده می‌کند و قدرت و دسترسی فراتر از توانایی شبکه‌های فعلی را افزایش می‌دهد.
افزایش دسترسی و تطبیق پذیری ارائه شده توسط فناوری جدید سیمی و بی سیم، اتوماسیون را در مقیاس بزرگتر از قبل ممکن می سازد.با ترکیب فناوری‌های شبکه‌ای پیشرفته، اتوماسیون و شبکه‌های هوشمند در آینده نزدیک، از تولید هوافضا تا کشاورزی، رایج‌تر خواهند شد.

ماشین های خودکار و آماده اینترنت اشیا
همانطور که صنعت به استفاده از فناوری های دیجیتال بیشتر ادامه می دهد، ما شاهد ساخت ماشین های بیشتری خواهیم بود که برای اتوماسیون و اینترنت صنعتی اشیا (IIoT) ساخته شده اند.تقریباً به همان شکلی که شاهد افزایش دستگاه‌های متصل - از تلفن‌های هوشمند گرفته تا ترموستات‌های هوشمند بودیم-، دنیای تولید از فناوری متصل استقبال خواهد کرد.
ماشین ابزارهای هوشمند و روباتیک احتمالاً با پیشرفت فناوری درصد بیشتری از کار را در محیط های صنعتی انجام می دهند.به خصوص در شرایطی که انجام کار برای انسان بسیار خطرناک است، ماشین‌ابزارهای خودکار به طور گسترده‌تری مورد استفاده قرار می‌گیرند.
با افزایش تعداد دستگاه های متصل به اینترنت در کارخانه، امنیت سایبری به یک نگرانی فزاینده تبدیل خواهد شد.هک صنعتی منجر به چندین نقض نگران کننده سیستم های خودکار در طول سال ها شده است که برخی از آنها می تواند منجر به از دست دادن جان افراد شود.همانطور که سیستم های IIoT یکپارچه تر می شوند، امنیت سایبری اهمیت بیشتری پیدا می کند.

AI
به خصوص در محیط های صنعتی در مقیاس بزرگ، استفاده از هوش مصنوعی برای برنامه ریزی ماشین ها افزایش خواهد یافت.همانطور که ماشین‌ها و ماشین‌ابزارها به میزان بیشتری خودکار می‌شوند، برنامه‌ها باید در زمان واقعی نوشته و اجرا شوند تا آن ماشین‌ها را مدیریت کنند.اینجاست که هوش مصنوعی وارد می شود.
در زمینه ماشین ابزار، هوش مصنوعی را می توان برای نظارت بر برنامه هایی که دستگاه برای برش قطعات استفاده می کند، استفاده کرد، و مطمئن شد که آنها از مشخصات منحرف نمی شوند.اگر مشکلی پیش بیاید، هوش مصنوعی می‌تواند دستگاه را خاموش کند و عیب‌یابی را اجرا کند و آسیب را به حداقل برساند.
هوش مصنوعی همچنین می‌تواند به تعمیر و نگهداری ماشین ابزار کمک کند تا مشکلات را قبل از وقوع به حداقل برساند و برطرف کند.به عنوان مثال، اخیراً برنامه ای نوشته شده است که می تواند ساییدگی و پارگی درایوهای بال اسکرو را تشخیص دهد، کاری که قبلاً باید به صورت دستی انجام می شد.برنامه‌های هوش مصنوعی مانند این می‌توانند به کارآمدتر کارکردن ماشین‌آلات کمک کنند و تولید را روان و بدون وقفه نگه دارند.

پیشرفت های نرم افزار CNC
پیشرفت‌ها در نرم‌افزار تولید به کمک کامپیوتر (CAM) که در ماشین‌کاری CNC استفاده می‌شود، امکان دقت بیشتر در تولید را فراهم می‌کند.نرم‌افزار CAM اکنون به ماشین‌کاران اجازه می‌دهد تا از دوقلوی دیجیتالی استفاده کنند - فرآیند شبیه‌سازی یک شی یا فرآیند فیزیکی در دنیای دیجیتال.
قبل از اینکه یک قطعه به صورت فیزیکی تولید شود، می توان شبیه سازی دیجیتالی فرآیند ساخت را اجرا کرد.مجموعه ابزارها و روش‌های مختلف را می‌توان آزمایش کرد تا ببینیم چه چیزی احتمالاً نتیجه مطلوب را ایجاد می‌کند.این امر با صرفه جویی در مواد و ساعت کاری که ممکن است برای اصلاح فرآیند تولید استفاده می شود، هزینه را کاهش می دهد.
نسخه‌های جدیدتر نرم‌افزار ماشین‌کاری مانند CAD و CAM نیز برای آموزش کارگران جدید مورد استفاده قرار می‌گیرند و مدل‌های سه‌بعدی قطعاتی را که می‌سازند و ماشینی را که با آن کار می‌کنند نشان می‌دهند تا مفاهیم را نشان دهند.این نرم افزار همچنین سرعت پردازش سریعتر را تسهیل می کند، یعنی زمان تاخیر کمتر و بازخورد سریعتر برای اپراتورهای ماشین در حین کار.
ماشین‌ابزارهای چند محوره کارآمدتر هستند، اما به دلیل کار همزمان چند قطعه، در معرض خطر بیشتری برای برخورد قرار دارند.نرم‌افزارهای پیشرفته این خطر را کاهش می‌دهند و در نتیجه زمان خرابی و مواد از دست رفته را کاهش می‌دهند.

ماشین‌ها هوشمندتر کار می‌کنند
ماشین‌ابزارهای آینده هوشمندتر هستند، راحت‌تر به شبکه متصل می‌شوند و کمتر مستعد خطا هستند.با گذشت زمان، اتوماسیون با استفاده از ابزارهای ماشینی که توسط هوش مصنوعی و نرم افزارهای پیشرفته هدایت می شوند، آسان تر و کارآمدتر می شود.اپراتورها می توانند ماشین های خود را از طریق رابط کامپیوتری راحت تر کنترل کنند و قطعات با خطاهای کمتری بسازند.پیشرفت های شبکه، دستیابی به کارخانه ها و انبارهای هوشمند را آسان تر می کند.
Industry 4.0 همچنین توانایی بهبود استفاده از ماشین ابزار در عملیات تولید را با کاهش زمان بیکاری دارد.تحقیقات صنعتی نشان داده است که ماشین ابزارها معمولاً در کمتر از 40٪ مواقع به طور فعال فلز را برش می دهند که گاهی اوقات تا 25٪ مواقع می رسد.تجزیه و تحلیل داده های مربوط به تغییرات ابزار، توقف برنامه و غیره، به سازمان ها کمک می کند تا علت زمان بیکاری را تعیین کنند و به آن رسیدگی کنند.این منجر به استفاده کارآمدتر از ماشین ابزار می شود.
از آنجایی که صنعت 4.0 همچنان کل دنیای تولید را تحت تاثیر خود قرار می دهد، ماشین ابزارها نیز بخشی از سیستم هوشمند می شوند.در هند نیز، این مفهوم، اگرچه در مراحل اولیه است، به آرامی در حال افزایش است، به ویژه در میان بازیکنان بزرگ ماشین ابزار که در این مسیر نوآوری می کنند.در درجه اول، صنعت ماشین ابزار به صنعت 4.0 نگاه می کند تا نیازهای فزاینده مشتری برای بهبود بهره وری، کاهش زمان چرخه و کیفیت بیشتر را برآورده کند.بنابراین، اتخاذ مفهوم Industry 4.0 در مرکز دستیابی به هدف بلندپروازانه مبنی بر تبدیل هند به یک قطب جهانی برای تولید، طراحی و نوآوری و افزایش سهم تولید در تولید ناخالص داخلی از 17٪ فعلی به 25٪ تا سال 2022 است.