Il futuro dell'industria delle macchine utensili

La miscela della domanda con la trasformazione tecnologica
Oltre ai massicci effetti della pandemia di COVID-19, diversi effetti esterni e interni stanno portando a un calo della domanda nel mercato delle macchine utensili.La trasformazione dell'industria automobilistica dai motori a combustione interna alle trasmissioni elettriche rappresenta una sfida significativa per l'industria delle macchine utensili.Mentre un motore a combustione interna richiede molte parti metalliche altamente precise, lo stesso non vale per le trasmissioni elettriche, che hanno meno parti lavorate.A parte l'impatto della pandemia, questo è il motivo principale per cui gli ordini di macchinari per il taglio e la formatura dei metalli sono diminuiti in modo significativo negli ultimi 18 mesi.
Oltre a tutta l'incertezza economica, il settore è in una fase di grave perturbazione.Mai prima d'ora i costruttori di macchine utensili avevano sperimentato un cambiamento così importante nel loro settore come quello guidato dalla digitalizzazione e dalle nuove tecnologie.La tendenza verso una maggiore flessibilità nella produzione guida innovazioni di prodotto come il multitasking e la produzione additiva come alternative adeguate alle macchine utensili tradizionali.
Le innovazioni digitali e la connettività profonda rappresentano caratteristiche preziose.L'integrazione dei sensori, l'utilizzo dell'intelligenza artificiale (AI) e l'integrazione di sofisticate funzionalità di simulazione consentono progressi nelle prestazioni della macchina e nell'efficacia complessiva dell'apparecchiatura (OEE).Nuovi sensori e nuove modalità di comunicazione, controllo e monitoraggio consentono nuove opportunità per servizi intelligenti e nuovi modelli di business nel mercato delle macchine utensili.I servizi potenziati digitalmente stanno per entrare a far parte del portafoglio di ciascun OEM.La proposta di vendita unica (USP) si sta chiaramente spostando verso il valore aggiunto digitale.La pandemia di COVID-19 potrebbe ulteriormente accelerare questa tendenza.

Sfide attuali per i costruttori di macchine utensili
Le industrie dei beni strumentali sono sensibili alle recessioni economiche generali.Poiché le macchine utensili sono utilizzate principalmente per produrre altri beni strumentali, ciò vale soprattutto per l'industria delle macchine utensili, che la rende vulnerabile alle fluttuazioni economiche.La recente recessione economica innescata dalla pandemia e da altri effetti negativi è stata citata come la più grande sfida affrontata dalla maggior parte dei costruttori di macchine utensili.
Nel 2019, la crescente incertezza economica dovuta a eventi geopolitici come la guerra commerciale tra Stati Uniti e Cina e la Brexit ha portato a un rallentamento dell'economia globale.I dazi all'importazione su materie prime, componenti metallici e macchinari hanno colpito l'industria delle macchine utensili e l'esportazione di macchine utensili.Allo stesso tempo, il numero crescente di concorrenti nel segmento di bassa qualità, principalmente dalla Cina, ha sfidato il mercato.
Dal lato del cliente, il cambio di paradigma nell'industria automobilistica verso le trasmissioni elettriche ha provocato una crisi strutturale.Il corrispondente calo della domanda di auto alimentate da motori a combustione interna porta a un calo della domanda di molte tecnologie di produzione nella trasmissione automobilistica.Le case automobilistiche sono riluttanti a investire in nuovi asset di produzione a causa del futuro incerto dei motori convenzionali, mentre il ramp-up di nuove linee di produzione per le auto elettriche è ancora nelle fasi iniziali.Ciò riguarda principalmente i costruttori di macchine utensili che si concentrano su macchine utensili da taglio specializzate per l'industria automobilistica.
Tuttavia, è piuttosto improbabile che la domanda in calo di macchine utensili possa essere completamente sostituita dalle nuove linee di produzione poiché la produzione di auto elettriche richiede meno parti metalliche di alta precisione.Ma la diversificazione della trasmissione oltre i motori a combustione e alimentati a batteria richiederà nuove tecnologie di produzione nei prossimi anni.

Conseguenze della crisi COVID-19
L'enorme impatto del COVID-19 si fa sentire nell'industria delle macchine utensili così come nella maggior parte degli altri settori.La recessione economica generale dovuta alla pandemia globale ha portato a un massiccio calo della domanda nei primi due trimestri del 2020. Chiusure di fabbriche, catene di approvvigionamento interrotte, mancanza di approvvigionamento di parti, sfide logistiche e altri problemi hanno aggravato la situazione.
Tra le conseguenze interne, due terzi delle aziende intervistate hanno segnalato un taglio generale dei costi dovuto alla situazione attuale.A seconda dell'integrazione verticale nella produzione, ciò ha comportato periodi più lunghi di lavoro a orario ridotto o addirittura licenziamenti.
Oltre il 50% delle aziende sta per ripensare la propria strategia in relazione alle nuove circostanze del proprio contesto di mercato.Per un terzo delle aziende, ciò si traduce in cambiamenti organizzativi e attività di ristrutturazione.Mentre le PMI tendono a rispondere con cambiamenti più radicali alla propria attività operativa, la maggior parte delle grandi aziende adegua la struttura e l'organizzazione esistenti per allinearsi meglio alla nuova situazione.
Le conseguenze a lungo termine per l'industria delle macchine utensili sono difficili da prevedere, ma è probabile che i mutevoli requisiti della catena di approvvigionamento e la crescente domanda di servizi digitali diventino permanenti.Poiché i servizi sono ancora necessari per mantenere produttive le macchine installate, gli OEM e i fornitori ampliano il proprio portafoglio di servizi concentrandosi su innovazioni di servizi potenziati digitalmente come i servizi remoti.Le nuove circostanze e il distanziamento sociale portano a una crescente domanda di servizi digitali avanzati.
Dal lato del cliente, le modifiche permanenti sono più chiaramente visibili.L'industria aerospaziale soffre di restrizioni di viaggio in tutto il mondo.Airbus e Boeing hanno annunciato l'intenzione di ridurre la loro produzione per i prossimi anni.Lo stesso vale per la cantieristica navale, dove la domanda di navi da crociera è scesa a zero.Questi tagli alla produzione avranno anche un impatto negativo sulla domanda di macchine utensili nei prossimi due anni.

Potenziale delle nuove tendenze tecnologiche
Modifica dei requisiti del cliente
La personalizzazione di massa, il time-to-consumer ridotto e la produzione urbana sono alcune delle tendenze che richiedono una maggiore flessibilità delle macchine.Oltre ad aspetti fondamentali come prezzo, usabilità, longevità, velocità di processo e qualità, una maggiore flessibilità della macchina diventa più importante come una delle caratteristiche principali dei nuovi macchinari.
I responsabili di stabilimento e i responsabili della produzione riconoscono la crescente importanza delle funzionalità digitali per migliorare la produttività e l'efficienza delle loro risorse.La sicurezza dei dati, le interfacce di comunicazione aperte e le più recenti tecnologie dell'informazione e della comunicazione (ICT) sono essenziali per integrare applicazioni e soluzioni digitali per un grado più elevato di automazione e produzione in serie.L'odierna carenza di know-how digitale, risorse finanziarie e vincoli di tempo ostacolano l'implementazione di miglioramenti digitali e nuovi servizi per gli utenti finali.Inoltre, il monitoraggio e l'archiviazione coerenti dei dati di processo diventano importanti e un requisito obbligatorio in molti settori dei clienti.

Prospettive positive per l'industria automobilistica
Nonostante alcuni venti contrari, l'industria automobilistica sembra brillante, a livello globale.Secondo fonti del settore, le unità di produzione globale di veicoli leggeri sono state notevoli e si prevede che continueranno a crescere.Si prevede che l'APAC registrerà i tassi di crescita più elevati in termini di volumi di produzione, seguita dal Nord America.Inoltre, le vendite e la produzione di veicoli elettrici stanno aumentando a un ritmo record, il che crea una domanda di macchine utensili e altre attrezzature associate al processo di produzione.Le macchine utensili hanno un'ampia gamma di applicazioni nell'industria automobilistica come la fresatura CNC (scatole del cambio, alloggiamenti della trasmissione, teste dei cilindri del motore, ecc.), la tornitura (tamburi dei freni, rotori, volano, ecc.), la foratura, ecc. con l'avvento dell'avanzato tecnologie e automazione, la domanda di macchine non farà che aumentare per ottenere produttività e precisione.

Si prevede che le macchine utensili CNC domineranno il mercato a livello globale
Le macchine a controllo numerico computerizzato semplificano molti processi operativi riducendo i tempi di produzione e riducendo al minimo l'errore umano.La crescente domanda di produzione automatizzata nel settore industriale ha portato al crescente utilizzo di macchine CNC.Inoltre, la creazione di impianti di produzione in Asia-Pacifico ha stimolato l'utilizzo di controlli numerici computerizzati nel settore.
Un mercato altamente competitivo ha costretto i giocatori a concentrarsi su tecniche di produzione efficienti cercando di ottenere un vantaggio competitivo riprogettando le loro strutture, che includono macchine CNC.A parte questo, l'integrazione della stampa 3D con le macchine CNC è un'aggiunta unica ad alcune delle nuove unità di produzione, che dovrebbero offrire una migliore capacità multi-materiale, con un piccolo spreco di risorse.
Insieme a questo, con le crescenti preoccupazioni per il riscaldamento globale e l'esaurimento delle riserve energetiche, le macchine a controllo numerico vengono utilizzate attivamente nella generazione di energia, poiché questo processo richiede un'automazione su larga scala.

Panorama competitivo
Il mercato delle macchine utensili è di natura abbastanza frammentato con la presenza di grandi player globali e player locali di piccole e medie dimensioni con un numero piuttosto ridotto di player che occupano la quota di mercato.I principali concorrenti nei mercati globali delle macchine utensili includono Cina, Germania, Giappone e Italia.Per la Germania, a parte diverse centinaia di filiali di vendita e assistenza o filiali di produttori tedeschi di macchine utensili in tutto il mondo, ci sono probabilmente meno di 20 società tedesche che producono attualmente unità complete all'estero.
Con la crescente preferenza per l'automazione, le aziende si stanno concentrando sullo sviluppo di soluzioni più automatizzate.Il settore sta inoltre assistendo alla tendenza al consolidamento con fusioni e acquisizioni.Queste strategie aiutano le aziende ad entrare in nuove aree di mercato e acquisire nuovi clienti.

Il futuro delle macchine utensili
I progressi nell'hardware e nel software stanno cambiando il settore delle macchine utensili.È probabile che le tendenze del settore nei prossimi anni si concentreranno su questi progressi, soprattutto per quanto riguarda l'automazione.
Si prevede che l'industria delle macchine utensili vedrà progressi in:
Inclusione di funzionalità e reti intelligenti
Macchine automatizzate e pronte per l'IoT
Intelligenza artificiale (AI)
Avanzamenti del software CNC

Inclusione di funzionalità e reti intelligenti
I progressi nella tecnologia di rete hanno reso più semplice che mai la connessione di dispositivi intelligenti e la creazione di reti locali.
Ad esempio, molti dispositivi e reti di edge computing industriale dovrebbero utilizzare cavi Ethernet a coppia singola (SPE) nei prossimi anni.La tecnologia esiste da anni, ma le aziende stanno iniziando a vedere il vantaggio che offre nella creazione di reti intelligenti.
In grado di trasferire alimentazione e dati contemporaneamente, SPE è adatto a collegare sensori intelligenti e dispositivi in ​​rete ai computer più potenti che guidano le reti industriali.La metà delle dimensioni del cavo Ethernet convenzionale, può stare in più posti, essere utilizzato per aggiungere più connessioni nello stesso spazio ed essere adattato alle reti via cavo esistenti.Ciò rende SPE una scelta logica per la creazione di reti intelligenti in ambienti di fabbrica e magazzino che potrebbero non essere adatti per il WiFi di generazione attuale.
Le reti LPWAN (Low Power Wide Area Network) consentono la trasmissione dei dati in modalità wireless ai dispositivi connessi su una portata maggiore rispetto alle tecnologie precedenti.Le iterazioni più recenti dei trasmettitori LPWAN possono durare un anno intero senza sostituzione e trasmettere dati fino a 3 km.
Anche il WiFi sta diventando più potente.I nuovi standard per il WiFi attualmente in fase di sviluppo da parte dell'IEEE utilizzeranno frequenze wireless a 2,4 GHz e 5,0 GHz, aumentando la forza e raggiungendo oltre ciò di cui sono capaci le reti attuali.
La maggiore portata e versatilità fornite dalla nuova tecnologia cablata e wireless rendono possibile l'automazione su scala più ampia rispetto a prima.Grazie alla combinazione di tecnologie di rete avanzate, l'automazione e le reti intelligenti diventeranno più comuni su tutta la linea nel prossimo futuro, dalla produzione aerospaziale all'agricoltura.

Macchine automatizzate e pronte per l'IoT
Man mano che l'industria continua ad adottare sempre più tecnologie digitali, assisteremo alla produzione di più macchine costruite per l'automazione e l'Internet delle cose industriale (IIoT).Più o meno allo stesso modo in cui abbiamo assistito a un aumento dei dispositivi connessi, dagli smartphone ai termostati intelligenti, il mondo manifatturiero abbraccerà la tecnologia connessa.
Le macchine utensili intelligenti e la robotica gestiranno probabilmente una percentuale maggiore del lavoro in ambienti industriali man mano che la tecnologia avanza.Soprattutto in quelle situazioni in cui il lavoro è troppo pericoloso per gli esseri umani, le macchine utensili automatizzate diventeranno più ampiamente utilizzate.
Man mano che sempre più dispositivi connessi a Internet popolano la fabbrica, la sicurezza informatica diventerà una preoccupazione crescente.Nel corso degli anni, l'hacking industriale ha portato a diverse preoccupanti violazioni dei sistemi automatizzati, alcune delle quali avrebbero potuto causare la perdita di vite umane.Man mano che i sistemi IIoT diventano più integrati, la sicurezza informatica non farà che aumentare di importanza.

AI
Soprattutto negli ambienti industriali su larga scala, aumenterà l'uso dell'intelligenza artificiale per programmare le macchine.Man mano che le macchine e le macchine utensili diventano sempre più automatizzate, i programmi dovranno essere scritti ed eseguiti in tempo reale per gestire tali macchine.È qui che entra in gioco l'IA.
Nel contesto delle macchine utensili, l'intelligenza artificiale può essere utilizzata per monitorare i programmi utilizzati dalla macchina per tagliare i pezzi, assicurandosi che non si discostino dalle specifiche.Se qualcosa va storto, l'intelligenza artificiale potrebbe spegnere la macchina ed eseguire la diagnostica, riducendo al minimo i danni.
L'intelligenza artificiale può anche aiutare nella manutenzione delle macchine utensili per ridurre al minimo e affrontare i problemi prima che si verifichino.Ad esempio, recentemente è stato scritto un programma in grado di rilevare l'usura delle viti a ricircolo di sfere, cosa che prima doveva essere eseguita manualmente.Programmi di intelligenza artificiale come questo possono aiutare a mantenere un'officina meccanica più efficiente, mantenendo la produzione regolare e senza interruzioni.

Avanzamenti del software CNC
I progressi nel software di produzione assistita da computer (CAM) utilizzato nella lavorazione CNC consentono un'ulteriore precisione nella produzione.Il software CAM ora consente ai macchinisti di utilizzare il gemellaggio digitale, il processo di simulazione di un oggetto fisico o di un processo nel mondo digitale.
Prima che una parte venga prodotta fisicamente, è possibile eseguire simulazioni digitali del processo di produzione.Diversi set di strumenti e metodi possono essere testati per vedere cosa è probabile che produca il risultato ottimale.Ciò riduce i costi risparmiando materiale e ore di manodopera che altrimenti sarebbero stati utilizzati per perfezionare il processo di produzione.
Versioni più recenti di software di lavorazione come CAD e CAM vengono utilizzate anche per formare nuovi lavoratori, mostrando loro modelli 3D delle parti che stanno realizzando e della macchina con cui stanno lavorando per illustrare i concetti.Questo software facilita anche velocità di elaborazione più elevate, il che significa meno tempo di ritardo e feedback più rapido per gli operatori della macchina mentre lavorano.
Le macchine utensili multiasse sono più efficienti, ma presentano anche un rischio maggiore di collisione poiché più parti lavorano contemporaneamente.Il software avanzato riduce questo rischio, riducendo a sua volta i tempi di inattività e la perdita di materiali.

Macchine che lavorano in modo più intelligente
Le macchine utensili del futuro sono più intelligenti, più facilmente collegate in rete e meno soggette a errori.Col passare del tempo, l'automazione diventerà più semplice ed efficiente attraverso l'uso di macchine utensili guidate dall'intelligenza artificiale e da software avanzati.Gli operatori saranno in grado di controllare più facilmente le proprie macchine tramite l'interfaccia del computer e realizzare parti con meno errori.I progressi nel networking renderanno le fabbriche e i magazzini intelligenti più facili da raggiungere.
Industria 4.0 ha anche la capacità di migliorare l'utilizzo delle macchine utensili nelle operazioni di produzione riducendo i tempi morti.La ricerca del settore ha indicato che le macchine utensili in genere tagliano attivamente il metallo per meno del 40% delle volte, che a volte arrivano fino al 25% delle volte.L'analisi dei dati relativi a modifiche degli strumenti, arresti del programma, ecc., aiuta le organizzazioni a determinare la causa del tempo di inattività e ad affrontarla.Ciò si traduce in un uso più efficiente delle macchine utensili.
Mentre l'Industria 4.0 continua a prendere d'assalto l'intero mondo manifatturiero, anche le macchine utensili stanno diventando parte del sistema intelligente.Anche in India il concetto, seppur in fase nascente, sta lentamente prendendo piede, soprattutto tra i grandi player della macchina utensile che stanno innovando in questa direzione.In primo luogo, l'industria delle macchine utensili guarda all'Industria 4.0 per soddisfare le crescenti esigenze dei clienti in termini di maggiore produttività, tempi di ciclo ridotti e maggiore qualità.Pertanto, l'adozione del concetto di Industria 4.0 è fondamentale per raggiungere l'ambizioso obiettivo di rendere l'India un hub globale per la produzione, il design e l'innovazione e aumentare la quota della produzione nel PIL dall'attuale 17% al 25% entro il 2022.