Tương lai ngành công nghiệp máy công cụ

Sự pha trộn của nhu cầu với chuyển đổi công nghệ
Bên cạnh những tác động to lớn từ đại dịch COVID-19, một số tác động bên ngoài và bên trong đang dẫn đến nhu cầu giảm trên thị trường máy công cụ.Sự chuyển đổi của ngành công nghiệp ô tô từ động cơ đốt trong sang hệ thống truyền động điện là một thách thức đáng kể đối với ngành công nghiệp máy công cụ.Mặc dù động cơ đốt trong yêu cầu nhiều bộ phận kim loại có độ chính xác cao, nhưng điều này không đúng đối với hệ thống truyền động điện, vốn có ít bộ phận công cụ hơn.Ngoài ảnh hưởng của dịch bệnh, đây là nguyên nhân chính khiến các đơn hàng máy cắt và tạo hình kim loại sụt giảm nghiêm trọng trong 18 tháng qua.
Bên cạnh tất cả những bất ổn về kinh tế, ngành này đang trong giai đoạn gián đoạn nghiêm trọng.Chưa bao giờ các nhà chế tạo máy công cụ lại trải qua một sự thay đổi lớn như vậy trong ngành của họ khi ngành của họ được thúc đẩy bởi quá trình số hóa và công nghệ mới.Xu hướng hướng tới tính linh hoạt cao hơn trong sản xuất thúc đẩy các đổi mới sản phẩm như sản xuất đa nhiệm và bồi đắp như những lựa chọn thay thế phù hợp cho máy công cụ truyền thống.
Đổi mới kỹ thuật số và kết nối sâu sắc đại diện cho các tính năng có giá trị.Tích hợp cảm biến, sử dụng trí tuệ nhân tạo (AI) và tích hợp các tính năng mô phỏng phức tạp cho phép nâng cao hiệu suất máy và hiệu quả tổng thể của thiết bị (OEE).Các cảm biến mới và các cách giao tiếp, kiểm soát và giám sát mới tạo ra các cơ hội mới cho các dịch vụ thông minh và mô hình kinh doanh mới trong thị trường máy công cụ.Các dịch vụ nâng cao kỹ thuật số sắp trở thành một phần trong danh mục đầu tư của mỗi OEM.Đề xuất bán hàng độc nhất (USP) rõ ràng đang chuyển sang giá trị gia tăng kỹ thuật số.Đại dịch COVID-19 có thể đẩy nhanh hơn nữa xu hướng này.

Những thách thức hiện tại đối với các nhà chế tạo máy công cụ
Các ngành công nghiệp hàng hóa vốn rất nhạy cảm với suy thoái kinh tế chung.Do máy công cụ chủ yếu được sử dụng để sản xuất các tư liệu sản xuất khác, nên điều này đặc biệt áp dụng cho ngành công cụ máy móc, khiến ngành này dễ bị ảnh hưởng bởi các biến động kinh tế.Suy thoái kinh tế gần đây do đại dịch gây ra và các tác động tiêu cực khác được coi là thách thức lớn nhất mà hầu hết các nhà chế tạo máy công cụ phải đối mặt.
Năm 2019, sự bất ổn kinh tế ngày càng tăng thông qua các sự kiện địa chính trị như chiến tranh thương mại giữa Hoa Kỳ và Brexit đã dẫn đến sự suy giảm của nền kinh tế toàn cầu.Thuế nhập khẩu đối với nguyên liệu thô, linh kiện kim loại và máy móc đã ảnh hưởng đến ngành công nghiệp máy công cụ và xuất khẩu máy công cụ.Đồng thời, ngày càng có nhiều đối thủ cạnh tranh trong phân khúc chất lượng thấp, chủ yếu đến từ Trung Quốc, đã thách thức thị trường.
Về phía khách hàng, sự thay đổi mô hình trong ngành công nghiệp ô tô đối với hệ thống truyền động điện đã dẫn đến một cuộc khủng hoảng cấu trúc.Nhu cầu đối với ô tô chạy bằng động cơ đốt trong giảm tương ứng dẫn đến nhu cầu đối với nhiều công nghệ sản xuất trong hệ thống truyền động ô tô cũng giảm theo.Các nhà sản xuất ô tô không muốn đầu tư vào các tài sản sản xuất mới do tương lai không chắc chắn của động cơ thông thường, trong khi việc mở rộng các dây chuyền sản xuất mới cho ô tô điện tử vẫn đang ở giai đoạn đầu.Điều này chủ yếu ảnh hưởng đến các nhà chế tạo máy công cụ tập trung vào các máy công cụ cắt chuyên dụng cho ngành công nghiệp ô tô.
Tuy nhiên, khó có khả năng nhu cầu máy công cụ giảm có thể được thay thế hoàn toàn bằng các dây chuyền sản xuất mới do việc sản xuất ô tô điện cần ít bộ phận kim loại có độ chính xác cao hơn.Nhưng việc đa dạng hóa hệ thống truyền động ngoài động cơ đốt trong và chạy bằng pin sẽ đòi hỏi các công nghệ sản xuất mới trong những năm tới.

Hậu quả của cuộc khủng hoảng COVID-19
Tác động to lớn của COVID-19 có thể cảm nhận được trong ngành máy công cụ cũng như hầu hết các ngành khác.Suy thoái kinh tế chung do đại dịch toàn cầu đã dẫn đến nhu cầu giảm mạnh trong hai quý đầu năm 2020. Việc đóng cửa nhà máy, chuỗi cung ứng bị gián đoạn, thiếu nguồn cung ứng phụ tùng, thách thức hậu cần và các vấn đề khác càng làm trầm trọng thêm tình hình.
Trong số các hậu quả bên trong, hai phần ba số công ty được khảo sát cho biết đã cắt giảm chi phí chung do tình hình hiện tại.Tùy thuộc vào sự tích hợp theo chiều dọc trong sản xuất, điều này dẫn đến thời gian làm việc ngắn hạn dài hơn hoặc thậm chí là sa thải nhân viên.
Hơn 50 phần trăm các công ty sắp suy nghĩ lại về chiến lược của họ liên quan đến hoàn cảnh mới của môi trường thị trường của họ.Đối với một phần ba số công ty, điều này dẫn đến những thay đổi về tổ chức và các hoạt động tái cấu trúc.Trong khi các doanh nghiệp vừa và nhỏ có xu hướng đáp ứng bằng những thay đổi triệt để hơn đối với hoạt động kinh doanh của họ, thì hầu hết các công ty lớn đều điều chỉnh cơ cấu và tổ chức hiện tại của họ để phù hợp hơn với tình hình mới.
Hậu quả lâu dài đối với ngành công nghiệp máy công cụ rất khó dự đoán, nhưng các yêu cầu về chuỗi cung ứng đang thay đổi và nhu cầu ngày càng tăng đối với các dịch vụ kỹ thuật số có thể sẽ trở thành vĩnh viễn.Vì các dịch vụ vẫn cần thiết để giữ cho các máy được lắp đặt hoạt động hiệu quả, nên các OEM và nhà cung cấp mở rộng danh mục dịch vụ của họ, tập trung vào các đổi mới dịch vụ nâng cao kỹ thuật số như các dịch vụ từ xa.Hoàn cảnh mới và sự xa cách xã hội dẫn đến nhu cầu ngày càng tăng đối với các dịch vụ kỹ thuật số tiên tiến.
Về phía khách hàng, những thay đổi lâu dài có thể nhìn thấy rõ ràng hơn.Ngành công nghiệp hàng không vũ trụ đang bị hạn chế đi lại trên toàn thế giới.Airbus và Boeing đã công bố kế hoạch giảm sản xuất trong vài năm tới.Điều tương tự cũng áp dụng cho ngành đóng tàu, nơi nhu cầu về tàu du lịch đã giảm xuống bằng không.Những cắt giảm sản xuất này cũng sẽ có tác động tiêu cực đến nhu cầu máy công cụ trong vài năm tới.

Tiềm năng của các xu hướng công nghệ mới
Thay đổi yêu cầu của khách hàng
Tùy chỉnh hàng loạt, giảm thời gian đến tay người tiêu dùng và sản xuất đô thị là một số xu hướng đòi hỏi tính linh hoạt của máy móc được nâng cao.Bên cạnh các khía cạnh cốt lõi như giá cả, khả năng sử dụng, tuổi thọ, tốc độ xử lý và chất lượng, tính linh hoạt cao hơn của máy trở nên quan trọng hơn với tư cách là một trong những đặc điểm chính của máy móc mới.
Các nhà quản lý nhà máy và giám đốc sản xuất có trách nhiệm nhận ra tầm quan trọng ngày càng tăng của các tính năng kỹ thuật số để cải thiện năng suất và hiệu quả của tài sản của họ.Bảo mật dữ liệu, giao diện liên lạc mở và công nghệ thông tin và liên lạc (ICT) mới nhất là điều cần thiết để tích hợp các ứng dụng và giải pháp kỹ thuật số nhằm đạt được mức độ tự động hóa và sản xuất hàng loạt cao hơn.Ngày nay, tình trạng thiếu bí quyết kỹ thuật số, nguồn tài chính và hạn chế về thời gian đã cản trở việc triển khai các cải tiến kỹ thuật số và dịch vụ mới cho người dùng cuối.Hơn nữa, việc theo dõi và lưu trữ dữ liệu quy trình nhất quán trở nên quan trọng và là yêu cầu bắt buộc trong nhiều ngành khách hàng.

Triển vọng tích cực cho ngành công nghiệp ô tô
Bất chấp một số cơn gió ngược, ngành công nghiệp ô tô có vẻ tươi sáng trên toàn cầu.Theo các nguồn tin trong ngành, các đơn vị sản xuất xe hạng nhẹ trên toàn cầu đã rất đáng chú ý và dự kiến ​​sẽ tiếp tục tăng trưởng.APAC dự kiến ​​sẽ ghi nhận tốc độ tăng trưởng cao nhất về khối lượng sản xuất, tiếp theo là Bắc Mỹ.Hơn nữa, doanh số bán và sản xuất Xe điện đang tăng với tốc độ kỷ lục, điều này tạo ra nhu cầu về máy công cụ và các thiết bị khác liên quan đến quy trình sản xuất.Máy công cụ có nhiều ứng dụng trong ngành công nghiệp ô tô như phay CNC (vỏ hộp số, vỏ truyền động, đầu xi lanh động cơ, v.v.), tiện (trống phanh, rôto, bánh đà, v.v.), khoan, v.v. công nghệ và tự động hóa, nhu cầu về máy móc sẽ chỉ tăng lên để đạt được năng suất và độ chính xác.

Máy công cụ CNC dự kiến ​​sẽ chiếm lĩnh thị trường toàn cầu
Máy tính điều khiển số máy hợp lý hóa nhiều quy trình hoạt động bằng cách giảm thời gian sản xuất và giảm thiểu lỗi của con người.Nhu cầu ngày càng tăng đối với sản xuất tự động trong lĩnh vực công nghiệp đã dẫn đến việc sử dụng máy CNC ngày càng nhiều.Ngoài ra, việc thành lập các cơ sở sản xuất ở Châu Á-Thái Bình Dương đã thúc đẩy việc sử dụng các điều khiển số máy tính trong lĩnh vực này.
Một thị trường cạnh tranh cao đã buộc các công ty phải tập trung vào các kỹ thuật sản xuất hiệu quả để cố gắng đạt được lợi thế cạnh tranh bằng cách thiết kế lại các cơ sở của họ, bao gồm các máy CNC.Ngoài ra, việc tích hợp in 3D với máy CNC là một bổ sung độc đáo cho một số đơn vị sản xuất mới, dự kiến ​​sẽ mang lại khả năng đa vật liệu tốt hơn mà ít lãng phí tài nguyên.
Cùng với đó, với những lo ngại ngày càng tăng về sự nóng lên toàn cầu và cạn kiệt nguồn dự trữ năng lượng, các máy CNC đang được sử dụng tích cực trong sản xuất điện, vì quá trình này đòi hỏi tự động hóa trên diện rộng.

Bối cảnh cạnh tranh
Thị trường máy công cụ về bản chất khá phân mảnh với sự hiện diện của những người chơi toàn cầu lớn và những người chơi địa phương vừa và nhỏ với khá nhiều người chơi chiếm thị phần.Các đối thủ cạnh tranh chính trên thị trường máy công cụ toàn cầu bao gồm Trung Quốc, Đức, Nhật Bản và Ý.Đối với Đức, ngoài hàng trăm công ty con bán hàng và dịch vụ hoặc văn phòng chi nhánh của các nhà sản xuất máy công cụ Đức trên khắp thế giới, hiện có ít hơn 20 tập đoàn Đức sản xuất các bộ phận hoàn chỉnh ở nước ngoài.
Với xu hướng tự động hóa ngày càng được ưa chuộng, các công ty đang tập trung phát triển các giải pháp tự động hóa hơn.Ngành cũng đang chứng kiến ​​xu hướng hợp nhất với mua bán và sáp nhập.Những chiến lược này giúp các công ty thâm nhập vào các khu vực thị trường mới và có được khách hàng mới.

Tương lai của máy công cụ
Những tiến bộ trong phần cứng và phần mềm đang thay đổi ngành công nghiệp máy công cụ.Xu hướng của ngành trong những năm tới có khả năng tập trung vào những tiến bộ này, đặc biệt là khi chúng liên quan đến tự động hóa.
Ngành công nghiệp máy công cụ dự kiến ​​sẽ chứng kiến ​​những tiến bộ trong:
Bao gồm các tính năng & mạng thông minh
Máy tự động và sẵn sàng cho IoT
 Trí tuệ nhân tạo (AI)
 Tiến bộ phần mềm CNC

Bao gồm các tính năng và mạng thông minh
Những tiến bộ trong công nghệ mạng đã giúp việc kết nối các thiết bị thông minh và xây dựng mạng cục bộ trở nên dễ dàng hơn bao giờ hết.
Ví dụ: nhiều thiết bị và mạng máy tính biên công nghiệp dự kiến ​​sẽ sử dụng cáp Ethernet một cặp (SPE) trong những năm tới.Công nghệ này đã xuất hiện trong nhiều năm, nhưng các công ty đang bắt đầu nhận thấy lợi thế mà nó mang lại trong việc xây dựng các mạng thông minh.
Có khả năng truyền năng lượng và dữ liệu đồng thời, SPE rất phù hợp để kết nối các cảm biến thông minh và thiết bị nối mạng với các máy tính mạnh hơn điều khiển mạng công nghiệp.Kích thước chỉ bằng một nửa so với cáp Ethernet thông thường, nó có thể phù hợp ở nhiều nơi hơn, được sử dụng để thêm nhiều kết nối hơn trong cùng một không gian và được trang bị thêm cho các mạng cáp hiện có.Điều này làm cho SPE trở thành một lựa chọn hợp lý để xây dựng mạng thông minh trong môi trường nhà máy và kho hàng có thể không phù hợp với thế hệ WiFi hiện tại.
Mạng diện rộng công suất thấp (LPWAN) cho phép dữ liệu được truyền không dây đến các thiết bị được kết nối trên một phạm vi rộng hơn so với các công nghệ trước đây.Các phiên bản mới hơn của bộ phát LPWAN có thể hoạt động cả năm mà không cần thay thế và truyền dữ liệu lên đến 3 km.
Ngay cả WiFi cũng đang trở nên có khả năng hơn.Các tiêu chuẩn mới cho WiFi hiện đang được IEEE phát triển sẽ sử dụng tần số không dây 2,4 GHz và 5,0 GHz, tăng cường sức mạnh và vươn xa hơn khả năng của các mạng hiện tại.
Phạm vi tiếp cận gia tăng và tính linh hoạt được cung cấp bởi công nghệ có dây và không dây mới giúp tự động hóa có thể thực hiện được trên quy mô lớn hơn trước đây.Bằng cách kết hợp các công nghệ mạng tiên tiến, tự động hóa và mạng thông minh sẽ trở nên phổ biến hơn trên diện rộng trong tương lai gần, từ sản xuất hàng không vũ trụ đến nông nghiệp.

Máy sẵn sàng tự động và IoT
Khi ngành công nghiệp tiếp tục áp dụng nhiều công nghệ kỹ thuật số hơn, chúng ta sẽ thấy việc sản xuất nhiều máy móc hơn được chế tạo để tự động hóa và internet vạn vật (IIoT) công nghiệp.Cũng giống như cách chúng ta chứng kiến ​​sự gia tăng của các thiết bị được kết nối — từ điện thoại thông minh đến máy điều nhiệt thông minh — thế giới sản xuất sẽ đón nhận công nghệ được kết nối.
Máy công cụ và người máy thông minh có thể sẽ xử lý phần trăm công việc lớn hơn trong môi trường công nghiệp khi công nghệ tiến bộ.Đặc biệt là trong những tình huống mà công việc quá nguy hiểm đối với con người để thực hiện, các công cụ máy móc tự động sẽ được sử dụng rộng rãi hơn.
Khi ngày càng có nhiều thiết bị kết nối internet xuất hiện trong nhà máy, an ninh mạng sẽ trở thành mối quan tâm ngày càng tăng.Hack công nghiệp đã dẫn đến một số vi phạm hệ thống tự động đáng lo ngại trong những năm qua, một số trong số đó có thể dẫn đến thiệt hại về người.Khi các hệ thống IIoT trở nên tích hợp hơn, an ninh mạng sẽ ngày càng trở nên quan trọng hơn.

AI
Đặc biệt là trong các môi trường công nghiệp quy mô lớn, việc sử dụng AI để lập trình máy móc sẽ tăng lên.Khi máy móc và công cụ máy móc trở nên tự động hóa ở mức độ cao hơn, các chương trình sẽ cần được viết và thực thi trong thời gian thực để quản lý các máy móc đó.Đó là nơi AI xuất hiện.
Trong ngữ cảnh của máy công cụ, AI có thể được sử dụng để giám sát các chương trình mà máy đang sử dụng để cắt các bộ phận, đảm bảo chúng không sai lệch so với thông số kỹ thuật.Nếu xảy ra sự cố, AI có thể tắt máy và chạy chẩn đoán, giảm thiểu thiệt hại.
AI cũng có thể hỗ trợ bảo trì máy công cụ để giảm thiểu và giải quyết các sự cố trước khi chúng xảy ra.Ví dụ, một chương trình được viết gần đây có thể phát hiện sự hao mòn trong truyền động vít bi, một việc mà trước đây phải thực hiện thủ công.Các chương trình AI như thế này có thể giúp cửa hàng máy móc hoạt động hiệu quả hơn, giúp quá trình sản xuất diễn ra suôn sẻ và không bị gián đoạn.

Những tiến bộ của phần mềm CNC
Những tiến bộ trong phần mềm sản xuất có sự hỗ trợ của máy tính (CAM) được sử dụng trong gia công CNC cho phép sản xuất có độ chính xác cao hơn nữa.Phần mềm CAM hiện cho phép các thợ máy sử dụng kết nghĩa kỹ thuật số — quá trình mô phỏng một đối tượng hoặc quy trình vật lý trong thế giới kỹ thuật số.
Trước khi một bộ phận được sản xuất thực tế, các mô phỏng kỹ thuật số của quy trình sản xuất có thể được chạy.Các bộ công cụ và phương pháp khác nhau có thể được thử nghiệm để xem điều gì có khả năng tạo ra kết quả tối ưu.Điều đó làm giảm chi phí bằng cách tiết kiệm vật liệu và thời gian làm việc mà có thể đã được sử dụng để tinh chỉnh quy trình sản xuất.
Các phiên bản mới hơn của phần mềm gia công như CAD và CAM cũng đang được sử dụng để đào tạo công nhân mới, hiển thị cho họ mô hình 3D của các bộ phận họ đang chế tạo và máy mà họ đang làm việc để minh họa các khái niệm.Phần mềm này cũng tạo điều kiện cho tốc độ xử lý nhanh hơn, nghĩa là thời gian trễ ít hơn và phản hồi nhanh hơn cho người vận hành máy khi họ làm việc.
Máy công cụ nhiều trục hiệu quả hơn, nhưng chúng cũng có nguy cơ va chạm cao hơn do nhiều bộ phận hoạt động cùng một lúc.Phần mềm tiên tiến cắt giảm rủi ro này, lần lượt cắt giảm thời gian chết và vật liệu bị mất.

Máy móc hoạt động thông minh hơn
Máy công cụ của tương lai thông minh hơn, dễ dàng kết nối mạng hơn và ít bị lỗi hơn.Theo thời gian, tự động hóa sẽ trở nên dễ dàng và hiệu quả hơn thông qua việc sử dụng các công cụ máy móc được hướng dẫn bởi AI và phần mềm tiên tiến.Người vận hành sẽ có thể điều khiển máy của họ thông qua giao diện máy tính dễ dàng hơn và tạo ra các bộ phận ít lỗi hơn.Những tiến bộ về mạng sẽ làm cho các nhà máy và kho hàng thông minh trở nên dễ dàng hơn.
Công nghiệp 4.0 cũng có khả năng cải thiện việc sử dụng máy công cụ trong hoạt động sản xuất bằng cách cắt giảm thời gian nhàn rỗi.Nghiên cứu trong ngành đã chỉ ra rằng máy công cụ thường chủ động cắt kim loại dưới 40% thời gian, đôi khi giảm xuống mức thấp nhất là 25% thời gian.Phân tích dữ liệu liên quan đến thay đổi công cụ, dừng chương trình, v.v., giúp các tổ chức xác định nguyên nhân của thời gian nhàn rỗi và giải quyết nó.Điều này dẫn đến việc sử dụng máy công cụ hiệu quả hơn.
Khi Công nghiệp 4.0 tiếp tục chiếm lĩnh toàn bộ thế giới sản xuất như một cơn bão, máy công cụ cũng đang trở thành một phần của hệ thống thông minh.Ở Ấn Độ cũng vậy, khái niệm này, mặc dù ở giai đoạn sơ khai, đang dần thu hút được sự chú ý, đặc biệt là trong số những người chơi máy công cụ lớn đang đổi mới theo hướng này.Về cơ bản, ngành công nghiệp máy công cụ đang xem xét Công nghiệp 4.0 để đáp ứng yêu cầu ngày càng tăng của khách hàng về năng suất được cải thiện, thời gian chu kỳ giảm và chất lượng cao hơn.Do đó, việc áp dụng khái niệm Công nghiệp 4.0 là mấu chốt để đạt được mục tiêu đầy tham vọng là biến Ấn Độ trở thành trung tâm toàn cầu về sản xuất, thiết kế và đổi mới, đồng thời tăng tỷ trọng sản xuất trong GDP từ 17% hiện tại lên 25% vào năm 2022.