工作機械産業の未来

需要と技術変革の融合
COVID-19 パンデミックによる大規模な影響に加えて、いくつかの外部および内部の影響により、工作機械市場での需要が減少しています。内燃機関から電気ドライブトレインへの自動車産業の変革は、工作機械産業にとって大きな課題となっています。内燃エンジンには多くの高精度の金属部品が必要ですが、工具部品が少ない電動ドライブトレインには当てはまりません。パンデミックの影響は別として、これが金属切断および成形機械の注文が過去 18 か月で大幅に減少した主な理由です。
すべての経済的不確実性に加えて、業界は深刻な混乱段階にあります。工作機械メーカーは、デジタライゼーションと新技術によって引き起こされるような大きな変化を業界で経験したことはありません。製造の柔軟性が高まる傾向は、従来の工作機械に代わる適切な手段として、マルチタスクやアディティブ マニュファクチャリングなどの製品革新を推進しています。
デジタル イノベーションと深い接続性は、貴重な機能を表しています。センサーの統合、人工知能 (AI) の利用、高度なシミュレーション機能の統合により、機械の性能と総合設備効率 (OEE) を向上させることができます。新しいセンサーと通信、制御、監視の新しい方法により、工作機械市場におけるスマート サービスと新しいビジネス モデルの新しい機会が可能になります。デジタルで強化されたサービスは、各 OEM のポートフォリオの一部になろうとしています。ユニーク セリング プロポジション (USP) は明らかにデジタル付加価値に移行しています。COVID-19 のパンデミックは、この傾向をさらに加速させる可能性があります。

工作機械メーカーの現在の課題
資本財産業は、一般的な景気後退に敏感です。工作機械は主に他の資本財を生産するために使用されるため、特に工作機械産業は景気変動の影響を受けやすい産業です。パンデミックやその他の悪影響によって引き起こされた最近の景気後退は、ほとんどの工作機械メーカーが直面する最大の課題として挙げられました。
2019 年には、米中貿易戦争や英国の EU 離脱などの地政学的イベントを通じて経済の不確実性が高まり、世界経済の減速につながりました。原材料、金属部品、機械に対する輸入関税は、工作機械産業と工作機械の輸出に影響を与えました。同時に、主に中国からの低品質セグメントでの競合他社の数の増加が市場に挑戦しました。
顧客側では、自動車産業の電動ドライブトレインへのパラダイムシフトが構造的な危機をもたらしました。内燃機関を動力源とする自動車の需要の対応する減少は、自動車のドライブトレインにおける多くの製造技術の需要の減少につながります。自動車メーカーは、従来のエンジンの将来が不確実であるため、新しい生産資産への投資に消極的ですが、電気自動車の新しい生産ラインの立ち上げはまだ初期段階にあります。これは主に、自動車産業向けの特殊な切削工作機械に焦点を当てた工作機械メーカーに影響を与えます。
しかし、電気自動車の生産に必要な高精度の金属部品が少なくなるため、工作機械の需要の減少が新しい生産ラインに完全に置き換わることはほとんどありません。しかし、内燃エンジンやバッテリー駆動エンジンを超えたドライブトレインの多様化には、今後数年間で新しい生産技術が必要になります。

COVID-19 危機の影響
COVID-19 の多大な影響は、工作機械業界だけでなく、他のほとんどの業界でも感じられます。世界的なパンデミックによる全体的な景気後退により、2020 年の最初の 2 四半期で需要が大幅に減少しました。工場の閉鎖、サプライ チェーンの中断、部品の調達不足、物流の課題、およびその他の問題が状況を悪化させました。
内部的な影響のうち、調査対象の企業の 3 分の 2 が、現在の状況による一般的なコスト削減を報告しました。製造業の垂直統合によっては、短時間勤務の期間が長くなったり、解雇されたりすることさえありました。
50% 以上の企業が、市場環境の新しい状況に関して戦略を再考しようとしています。企業の 3 分の 1 では、これにより組織の変更とリストラ活動が発生します。中小企業は事業の根本的な変化に対応する傾向がありますが、ほとんどの大企業は既存の構造と組織を新しい状況に合わせて調整します。
工作機械業界への長期的な影響を予測することは困難ですが、サプライ チェーンの要件の変化とデジタル サービスに対する需要の増加は永続的なものになる可能性があります。インストールされたマシンの生産性を維持するためにサービスが依然として必要であるため、OEM とサプライヤーは、リモート サービスなどのデジタル的に強化されたサービス イノベーションに焦点を当てたサービス ポートフォリオを拡大しています。新しい状況とソーシャル ディスタンスにより、高度なデジタル サービスに対する需要が高まっています。
顧客側では、永続的な変更がより明確に表示されます。航空宇宙産業は、世界的な旅行制限に苦しんでいます。エアバスとボーイングは、今後数年間、生産を削減する計画を発表しました。同じことは、クルーズ船の需要がゼロになった造船業界にも当てはまります。これらの生産削減は、今後数年間の工作機械の需要にも悪影響を及ぼします。

新しい技術トレンドの可能性
顧客の要求の変化
マスカスタマイゼーション、消費までの時間の短縮、および都市生産は、機械の柔軟性の向上を必要とするいくつかの傾向です。価格、使いやすさ、寿命、プロセス速度、品質などの主要な側面に加えて、新しい機械の主な特徴の 1 つとして、機械の柔軟性の向上がますます重要になっています。
工場管理者と責任ある製造管理者は、資産の生産性と効率を向上させるためのデジタル機能の重要性が増していることを認識しています。高度な自動化と連続生産のためのデジタル アプリケーションとソリューションを統合するには、データ セキュリティ、オープンな通信インターフェイス、最新の情報通信技術 (ICT) が不可欠です。今日のデジタル ノウハウと財源の不足、および時間の制約により、エンド ユーザー向けのデジタル機能強化と新しいサービスの実装が妨げられています。さらに、プロセス データの一貫した追跡と保存が重要になり、多くの顧客業界で必須の要件となっています。

自動車産業の前向きな見通し
多少の逆風にもかかわらず、自動車業界は世界的に明るく見えます。業界筋によると、世界のライトビークルの生産台数は注目に値するものであり、今後も成長し続けると予想されています。アジア太平洋地域は、北米がそれに続く生産量の点で最高の成長率を記録すると予想されます。さらに、電気自動車の販売と製造は記録的なペースで増加しており、製造プロセスに関連する工作機械やその他の機器の需要が生まれています。工作機械は、CNC フライス加工 (ギアボックス ケース、トランスミッション ハウジング、エンジン シリンダー ヘッドなど)、旋削加工 (ブレーキ ドラム、ローター、フライ ホイールなど) のような自動車産業で幅広い用途を持っています。技術と自動化により、機械の需要は生産性と精度を向上させるために増加する一方です。

CNC工作機械は、世界の市場を支配すると予想されています
コンピュータ数値制御マシンは、生産時間を短縮し、人的ミスを最小限に抑えることで、多くの運用プロセスを合理化します。産業部門での自動化された製造に対する需要の高まりにより、CNC マシンの使用が増加しています。また、アジア太平洋地域での製造施設の設立により、この分野でのコンピュータ数値制御の使用が促進されました。
競争の激しい市場では、CNC マシンを含む施設を再設計することで競争上の優位性を獲得しようとする効率的な製造技術に焦点を当てることがプレーヤーに強いられています。これとは別に、CNC マシンと 3D プリントの統合は、リソースの浪費をほとんどせずに、より優れたマルチマテリアル機能を提供することが期待されている新しい生産ユニットのいくつかへのユニークな追加です。
これに伴い、地球温暖化やエネルギー資源の枯渇に対する懸念が高まる中、発電には大規模な自動化が必要なため、CNC マシンが積極的に使用されています。

競争環境
工作機械市場は本質的にかなり細分化されており、大規模なグローバルプレーヤーと、市場シェアを占めるかなりの数のプレーヤーを持つ中小のローカルプレーヤーが存在します。世界の工作機械市場における主要な競合相手には、中国、ドイツ、日本、イタリアが含まれます。ドイツの場合、世界中にあるドイツの工作機械メーカーの数百の販売およびサービスの子会社または支店を除けば、現在海外で完全なユニットを製造しているドイツ企業はおそらく 20 未満です。
自動化への関心が高まる中、企業はより自動化されたソリューションの開発に注力しています。業界では、合併や買収による統合の傾向も見られます。これらの戦略は、企業が新しい市場領域に参入し、新しい顧客を獲得するのに役立ちます。

工作機械の未来
ハードウェアとソフトウェアの進歩は、工作機械業界を変えています。今後数年間の業界の傾向は、特に自動化に関連するため、これらの進歩に焦点を当てる可能性があります。
工作機械業界では、次のような進歩が期待されています。
スマート機能とネットワークの組み込み
自動化された IoT 対応マシン
人工知能（AI）
CNC ソフトウェアの進歩

スマート機能とネットワークの組み込み
ネットワーク技術の進歩により、スマート デバイスの接続とローカル ネットワークの構築がかつてないほど簡単になりました。
たとえば、今後数年間で、多くのデバイスと産業用エッジ コンピューティング ネットワークがシングル ペア イーサネット (SPE) ケーブルを使用することが予想されます。このテクノロジーは何年も前から存在していますが、企業はスマート ネットワークの構築にこのテクノロジーがもたらす利点を認識し始めています。
電力とデータを同時に転送できる SPE は、産業用ネットワークを駆動するより強力なコンピューターにスマート センサーとネットワーク デバイスを接続するのに適しています。従来のイーサネット ケーブルの半分のサイズで、より多くの場所に収まり、同じスペースでより多くの接続を追加するために使用でき、既存のケーブル ネットワークに後付けできます。これにより、SPE は、現世代の WiFi には適していない可能性がある工場や倉庫環境でスマート ネットワークを構築するための論理的な選択肢となります。
低電力広域ネットワーク (LPWAN) により、以前のテクノロジよりも広い範囲で、接続されたデバイスにデータをワイヤレスで送信できます。LPWAN 送信機の新しい反復は、交換なしで 1 年間使用でき、最大 3 km のデータを送信できます。
WiFiでさえ、より高性能になりつつあります。IEEE が現在開発中の WiFi の新しい規格は、2.4 GHz および 5.0 GHz の無線周波数を使用し、強度を高め、現在のネットワークの能力を超えて到達します。
新しい有線および無線技術によって提供される範囲と汎用性の向上により、以前よりも大規模な自動化が可能になります。高度なネットワーキング テクノロジーを組み合わせることで、自動化とスマート ネットワークは近い将来、航空宇宙製造から農業まで、あらゆる分野でより一般的になるでしょう。

自動化された IoT 対応マシン
業界がより多くのデジタル技術を採用し続けるにつれて、自動化と産業用モノのインターネット (IIoT) 用に構築された機械の製造が増えるでしょう。スマートフォンからスマート サーモスタットに至るまで、コネクテッド デバイスが増加したのとほぼ同じように、製造業はコネクテッド テクノロジーを受け入れるようになるでしょう。
技術が進歩するにつれて、スマート工作機械とロボット工学は、産業環境でより多くの作業を処理する可能性があります。特に人間が行うには危険すぎる作業では、自動化された工作機械がより広く使用されるようになります。
工場のフロアにインターネットに接続されたデバイスが増えるにつれて、サイバーセキュリティへの懸念が高まるでしょう。産業用ハッキングは、何年にもわたって自動化されたシステムのいくつかの心配すべき侵害をもたらしました。IIoT システムの統合が進むにつれて、サイバーセキュリティの重要性は増すばかりです。

AI
特に大規模な産業環境では、機械をプログラミングするための AI の使用が増加します。機械や工作機械の自動化が進むにつれ、これらの機械を管理するためにプログラムを作成し、リアルタイムで実行する必要があります。そこで登場するのがAIです。
工作機械のコンテキストでは、AI を使用して、機械が部品を切断するために使用するプログラムを監視し、仕様から逸脱していないことを確認できます。何か問題が発生した場合、AI がマシンを停止して診断を実行し、被害を最小限に抑えることができます。
また、AI は工作機械のメンテナンスを支援して、問題が発生する前に最小限に抑えて対処することもできます。たとえば、以前は手動で行う必要があった、ボール スクリュー ドライブの磨耗を検出できるプログラムが最近作成されました。このような AI プログラムは、機械工場をより効率的に稼働させ、生産をスムーズかつ中断なく維持するのに役立ちます。

CNC ソフトウェアの進歩
CNC 機械加工で使用されるコンピュータ支援製造 (CAM) ソフトウェアの進歩により、製造の精度がさらに向上しています。CAM ソフトウェアにより、機械工はデジタル ツイニングを使用できるようになりました。これは、デジタルの世界で物理的なオブジェクトまたはプロセスをシミュレートするプロセスです。
部品が物理的に製造される前に、製造プロセスのデジタル シミュレーションを実行できます。さまざまなツールセットと方法をテストして、何が最適な結果を生み出す可能性があるかを確認できます。これにより、製造プロセスを改善するために使用されていた可能性のある材料と工数を節約することで、コストを削減できます。
CAD や CAM などの新しいバージョンの機械加工ソフトウェアも、新しい作業員のトレーニングに使用されており、作成中の部品の 3D モデルと作業中の機械を見せて概念を説明しています。このソフトウェアはまた、処理速度の高速化を促進します。つまり、作業中のマシン オペレーターへのラグ タイムの短縮と迅速なフィードバックを意味します。
多軸工作機械はより効率的ですが、複数の部品が同時に動作するため、衝突のリスクも高くなります。高度なソフトウェアはこのリスクを軽減し、ダウンタイムと材料の損失を削減します。

よりスマートに働く機械
未来の工作機械は、よりスマートになり、ネットワーク化が容易になり、エラーが発生しにくくなります。時間が経つにつれて、自動化は、AI と高度なソフトウェアによって導かれる工作機械を使用することで、より簡単かつ効率的になるでしょう。オペレーターは、コンピューター インターフェイスを介してマシンをより簡単に制御し、エラーの少ない部品を製造できるようになります。ネットワーキングの進歩により、スマート ファクトリーやスマート ウェアハウスの実現が容易になります。
インダストリー 4.0 には、アイドル時間を削減することで、製造工程における工作機械の使用率を向上させる機能もあります。業界の調査によると、工作機械が積極的に金属を切削している時間は通常 40% 未満であり、時には 25% にまで低下することもあります。ツールの変更、プログラムの停止などに関連するデータを分析することは、組織がアイドル時間の原因を特定し、それに対処するのに役立ちます。これにより、工作機械をより効率的に使用できます。
インダストリー 4.0 が製造業界全体を席巻し続ける中、工作機械もスマート システムの一部になりつつあります。インドでも、このコンセプトは初期段階ではありますが、特にこの方向に革新している大規模な工作機械メーカーの間で、ゆっくりと勢いを増しています。主に、工作機械業界はインダストリー 4.0 に目を向け、生産性の向上、サイクル時間の短縮、品質の向上に対する顧客の要求の高まりに対応しています。したがって、インダストリー 4.0 のコンセプトを採用することは、インドを製造、設計、イノベーションのグローバル ハブにし、GDP における製造のシェアを現在の 17% から 2022 年までに 25% に拡大するという野心的な目標を達成する上で重要です。