공작 기계 산업의 미래

수요와 기술 혁신의 조화
COVID-19 대유행으로 인한 막대한 영향 외에도 몇 가지 외부 및 내부 영향으로 인해 공작 기계 시장의 수요가 감소하고 있습니다.자동차 산업이 내연 기관에서 전기 동력 전달 장치로 변모하는 것은 공작 기계 산업에 중요한 도전 과제입니다.내연 기관에는 고정밀 금속 부품이 많이 필요하지만 공구 부품이 적은 전기 구동계는 그렇지 않습니다.팬데믹의 영향을 차치하더라도 이것이 지난 18개월 동안 금속 절단 및 성형 기계 주문이 크게 감소한 주된 이유입니다.
모든 경제적 불확실성 외에도 업계는 심각한 혼란 단계에 있습니다.공작 기계 제작자가 디지털화와 신기술로 인해 업계에서 이처럼 큰 변화를 경험한 적이 없었습니다.제조의 더 큰 유연성을 향한 추세는 기존 공작 기계에 대한 적절한 대안으로 멀티태스킹 및 적층 제조와 같은 제품 혁신을 주도합니다.
디지털 혁신과 심오한 연결성은 가치 있는 기능을 나타냅니다.센서 통합, 인공 지능(AI) 활용 및 정교한 시뮬레이션 기능 통합을 통해 기계 성능과 전체 장비 효율성(OEE)을 향상할 수 있습니다.새로운 센서와 새로운 통신, 제어 및 모니터링 방식은 공작 기계 시장에서 스마트 서비스 및 새로운 비즈니스 모델을 위한 새로운 기회를 제공합니다.디지털 방식으로 향상된 서비스는 각 OEM 포트폴리오의 일부가 되려고 합니다.USP(Unique Selling Proposition)는 분명히 디지털 부가가치로 이동하고 있습니다.COVID-19 대유행은 이러한 추세를 더욱 가속화할 수 있습니다.

공작 기계 제조업체의 현재 과제
자본재 산업은 일반적인 경기 침체에 민감합니다.공작기계는 주로 다른 자본재 생산에 사용되기 때문에 특히 공작기계 산업에 해당되어 경기변동에 취약합니다.최근 대유행으로 촉발된 경기 침체 및 기타 부정적인 영향은 대부분의 공작 기계 제조업체가 직면한 가장 큰 과제로 언급되었습니다.
2019년에는 미·중 무역전쟁, 브렉시트 등 지정학적 이슈로 인한 경제 불확실성 확대로 글로벌 경제가 둔화되었습니다.원자재, 금속 부품 및 기계에 대한 수입 관세는 공작 기계 산업 및 공작 기계 수출에 영향을 미쳤습니다.동시에 중국을 중심으로 한 저품질 부문의 경쟁업체 수가 증가하면서 시장에 도전장을 내밀었습니다.
고객 측에서는 자동차 산업의 전기 구동계로의 패러다임 전환으로 인해 구조적 위기가 발생했습니다.내연기관으로 구동되는 자동차에 대한 수요 감소는 자동차 드라이브 트레인의 많은 제조 기술에 대한 수요 감소로 이어집니다.자동차 제조업체는 기존 엔진의 불확실한 미래로 인해 새로운 생산 자산에 대한 투자를 꺼리고 있으며, 전기 자동차를 위한 새로운 생산 라인의 램프 업은 아직 초기 단계에 있습니다.이것은 주로 자동차 산업을 위한 특수 절단 기계 도구에 중점을 둔 기계 도구 제조업체에 영향을 미칩니다.
그러나 e카 생산을 위해서는 고정밀 금속 부품이 적게 필요하기 때문에 감소하는 공작 기계 수요를 새로운 생산 라인으로 완전히 대체하기는 어려울 것입니다.그러나 연소 및 배터리 구동 엔진을 넘어서는 구동계의 다양화에는 향후 몇 년 동안 새로운 생산 기술이 필요할 것입니다.

COVID-19 위기의 결과
COVID-19의 막대한 영향은 공작 기계 산업뿐만 아니라 대부분의 다른 산업에서도 감지됩니다.세계적인 유행병으로 인한 전반적인 경기 침체는 2020년 첫 2분기에 수요가 크게 감소했습니다. 공장 폐쇄, 공급망 중단, 소싱 부품 부족, 물류 문제 및 기타 문제로 인해 상황이 악화되었습니다.
내부 결과 중 조사 대상 기업의 2/3가 현재 상황으로 인한 일반적인 비용 절감을 보고했습니다.제조업의 수직계열화에 따라 단시간 근무가 길어지거나 정리해고가 발생하기도 했다.
50% 이상의 기업이 시장 환경의 새로운 상황에 대해 전략을 재고하려고 합니다.회사의 1/3은 조직 변화 및 구조 조정 활동을 초래합니다.중소기업은 운영 비즈니스에 보다 급진적인 변화로 대응하는 경향이 있는 반면, 대부분의 대기업은 새로운 상황에 더 잘 부합하도록 기존 구조와 조직을 조정합니다.
공작 기계 산업에 대한 장기적인 결과는 예측하기 어렵지만 변화하는 공급망 요구 사항과 디지털 서비스에 대한 수요 증가는 영구적일 가능성이 높습니다.설치된 기계의 생산성을 유지하려면 서비스가 여전히 필요하기 때문에 OEM과 공급업체는 원격 서비스와 같이 디지털 방식으로 향상된 서비스 혁신에 초점을 맞춘 서비스 포트폴리오를 확장합니다.새로운 환경과 사회적 거리두기로 인해 고급 디지털 서비스에 대한 수요가 증가하고 있습니다.
고객 측에서는 영구적인 변경 사항을 보다 명확하게 볼 수 있습니다.항공우주 산업은 전 세계적인 여행 제한으로 어려움을 겪고 있습니다.에어버스와 보잉은 향후 몇 년간 생산량을 줄일 계획을 발표했습니다.크루즈선 수요가 0으로 떨어진 조선업도 마찬가지다.이러한 생산 축소는 향후 몇 년 동안 공작 기계 수요에 부정적인 영향을 미칠 것입니다.

새로운 기술 트렌드의 잠재력
고객 요구 사항 변경
대량 맞춤화, 소비자에게 도달하는 시간 단축, 도시형 생산은 향상된 기계 유연성을 요구하는 몇 가지 추세입니다.가격, 유용성, 수명, 프로세스 속도 및 품질과 같은 핵심 측면 외에도 새로운 기계의 주요 특성 중 하나로 더 큰 기계 유연성이 더욱 중요해지고 있습니다.
공장 관리자와 책임 있는 제조 관리자는 자산의 생산성과 효율성을 개선하기 위해 디지털 기능의 중요성이 증가하고 있음을 인식하고 있습니다.데이터 보안, 개방형 통신 인터페이스 및 최신 정보 통신 기술(ICT)은 높은 수준의 자동화 및 연속 생산을 위해 디지털 애플리케이션과 솔루션을 통합하는 데 필수적입니다.오늘날의 디지털 노하우와 재정 자원의 부족과 시간 제약은 최종 사용자를 위한 디지털 향상 및 새로운 서비스의 구현을 방해합니다.또한 프로세스 데이터의 일관된 추적 및 저장은 많은 고객 산업에서 중요하고 필수 요구 사항이 되었습니다.

자동차 산업에 대한 긍정적인 전망
약간의 역풍에도 불구하고 자동차 산업은 전 세계적으로 밝아 보입니다.업계 소식통에 따르면 전 세계 경차 생산 단위는 눈에 띄며 계속 성장할 것으로 예상됩니다.APAC는 북미 다음으로 생산량 측면에서 가장 높은 성장률을 기록할 것으로 예상됩니다.또한 전기 자동차 판매 및 제조가 기록적인 속도로 증가하고 있어 제조 공정과 관련된 공작 기계 및 기타 장비에 대한 수요가 발생합니다.공작 기계는 CNC 밀링(기어박스 케이스, 트랜스미션 하우징, 엔진 실린더 헤드 등), 터닝(브레이크 드럼, 로터, 플라이 휠 등) 드릴링 등과 같은 자동차 산업에서 첨단 기술의 출현으로 광범위한 응용 분야를 보유하고 있습니다. 기술과 자동화로 인해 기계에 대한 수요는 생산성과 정밀도를 얻기 위해 증가할 것입니다.

CNC 공작 기계는 전 세계적으로 시장을 지배할 것으로 예상됩니다.
컴퓨터 수치 제어 기계는 생산 시간을 줄이고 인적 오류를 최소화하여 많은 운영 프로세스를 간소화합니다.산업 부문에서 자동화된 제조에 대한 수요가 증가함에 따라 CNC 기계의 사용이 증가했습니다.또한 아시아 태평양 지역에 제조 시설을 설립하여 해당 부문에서 컴퓨터 수치 제어 사용에 박차를 가했습니다.
경쟁이 치열한 시장으로 인해 플레이어는 CNC 기계를 포함한 시설을 재설계하여 경쟁 우위를 확보하려는 효율적인 제조 기술에 집중해야 합니다.이 외에도 3D 프린팅과 CNC 기계의 통합은 자원 낭비가 거의 없이 더 나은 다중 재료 기능을 제공할 것으로 예상되는 일부 새로운 생산 장치에 고유하게 추가된 것입니다.
이와 함께 지구 온난화에 대한 우려가 높아지고 에너지 비축량의 고갈로 인해 CNC 기계는 대규모 자동화가 필요한 공정으로 발전에 활발히 사용되고 있습니다.

경쟁 구도
공작 기계 시장은 대규모 글로벌 플레이어와 시장 점유율을 차지하는 적지 않은 플레이어가 있는 중소 규모의 로컬 플레이어가 존재하는 특성상 상당히 세분화되어 있습니다.글로벌 공작 기계 시장의 주요 경쟁자는 중국, 독일, 일본 및 이탈리아입니다.독일의 경우 전 세계에 있는 독일 공작 기계 제조업체의 수백 개의 판매 및 서비스 자회사 또는 지사를 제외하고 현재 해외에서 완제품을 생산하는 독일 기업은 20개 미만일 것입니다.
자동화에 대한 선호도가 높아짐에 따라 회사는 보다 자동화된 솔루션을 개발하는 데 주력하고 있습니다.업계에서도 인수합병(M&A)을 통한 합병 추세를 목격하고 있습니다.이러한 전략은 회사가 새로운 시장 영역에 진입하고 새로운 고객을 확보하는 데 도움이 됩니다.

공작 기계의 미래
하드웨어 및 소프트웨어의 발전은 공작 기계 산업을 변화시키고 있습니다.향후 몇 년 동안의 산업 동향은 특히 자동화와 관련된 이러한 발전에 초점을 맞출 것입니다.
공작 기계 산업은 다음과 같은 발전을 기대할 수 있습니다.
스마트 기능 및 네트워크 포함
 자동화 및 IoT 지원 기계
인공지능(AI)
CNC 소프트웨어 발전

스마트 기능 및 네트워크 포함
네트워킹 기술의 발전으로 스마트 장치를 연결하고 로컬 네트워크를 구축하는 것이 그 어느 때보다 쉬워졌습니다.
예를 들어, 많은 장치와 산업용 에지 컴퓨팅 네트워크는 향후 SPE(단일 쌍 이더넷) 케이블을 사용할 것으로 예상됩니다.이 기술은 수년 동안 사용되어 왔지만 기업은 스마트 네트워크 구축에서 이 기술이 제공하는 이점을 보기 시작했습니다.
전력과 데이터를 동시에 전송할 수 있는 SPE는 스마트 센서와 네트워크 장치를 산업용 네트워크를 구동하는 더 강력한 컴퓨터에 연결하는 데 매우 적합합니다.기존 이더넷 케이블의 절반 크기로 더 많은 장소에 설치할 수 있고 같은 공간에 더 많은 연결을 추가하는 데 사용할 수 있으며 기존 케이블 네트워크에 개조할 수 있습니다.따라서 SPE는 현재 세대 WiFi에 적합하지 않을 수 있는 공장 및 창고 환경에서 스마트 네트워크를 구축하기 위한 논리적 선택입니다.
저전력 광역 통신망(LPWAN)을 사용하면 이전 기술보다 더 넓은 범위에서 무선으로 연결된 장치에 데이터를 전송할 수 있습니다.LPWAN 송신기의 최신 반복은 교체 없이 1년 동안 사용할 수 있으며 최대 3km까지 데이터를 전송할 수 있습니다.
WiFi도 점점 더 강력해지고 있습니다.IEEE에서 현재 개발 중인 WiFi에 대한 새로운 표준은 2.4GHz 및 5.0GHz 무선 주파수를 사용하여 현재 네트워크가 할 수 있는 것 이상으로 강도와 도달 범위를 높일 것입니다.
새로운 유선 및 무선 기술이 제공하는 확장된 범위와 다용성은 이전보다 더 큰 규모의 자동화를 가능하게 합니다.고급 네트워킹 기술을 결합함으로써 자동화 및 스마트 네트워크는 가까운 미래에 항공우주 제조에서 농업에 이르기까지 전반적으로 더욱 보편화될 것입니다.

자동화 및 IoT 지원 기계
업계에서 계속해서 더 많은 디지털 기술을 채택함에 따라 자동화 및 산업용 사물 인터넷(IIoT)을 위해 제작된 더 많은 기계가 제조되는 것을 보게 될 것입니다.스마트폰에서 스마트 온도 조절기에 이르기까지 연결된 장치가 증가하는 것과 거의 같은 방식으로 제조 업계는 연결된 기술을 수용할 것입니다.
기술이 발전함에 따라 스마트 공작 기계와 로봇이 산업 환경에서 더 많은 작업을 처리하게 될 것입니다.특히 사람이 하기에는 너무 위험한 작업의 경우 자동화된 공작 기계가 더욱 널리 사용될 것입니다.
더 많은 인터넷 연결 장치가 공장 현장을 채울수록 사이버 보안에 대한 우려가 높아질 것입니다.산업 해킹으로 인해 수년에 걸쳐 자동화 시스템에 대한 몇 가지 걱정스러운 위반이 발생했으며 그 중 일부는 인명 손실을 초래할 수 있었습니다.IIoT 시스템이 더욱 통합됨에 따라 사이버 보안의 중요성은 더욱 커질 것입니다.

AI
특히 대규모 산업 환경에서 기계를 프로그래밍하기 위한 AI의 사용이 증가할 것입니다.기계와 공작 기계가 더 많이 자동화됨에 따라 이러한 기계를 관리하기 위해 프로그램을 실시간으로 작성하고 실행해야 합니다.AI가 들어오는 곳입니다.
공작 기계의 맥락에서 AI는 기계가 부품을 절단하는 데 사용하는 프로그램을 모니터링하여 사양에서 벗어나지 않도록 할 수 있습니다.문제가 발생하면 AI가 기계를 끄고 진단을 실행하여 손상을 최소화할 수 있습니다.
AI는 또한 공작 기계 유지 관리를 지원하여 문제가 발생하기 전에 문제를 최소화하고 해결할 수 있습니다.예를 들어, 이전에는 수동으로 수행해야 했던 볼 스크류 드라이브의 마모를 감지할 수 있는 프로그램이 최근에 작성되었습니다.이와 같은 AI 프로그램은 기계 공장을 보다 효율적으로 운영하고 생산을 원활하고 중단 없이 유지하는 데 도움이 될 수 있습니다.

CNC 소프트웨어 발전
CNC 가공에 사용되는 CAM(Computer-Aided Manufacturing) 소프트웨어의 발전으로 제조의 정밀도가 더욱 높아졌습니다.이제 CAM 소프트웨어를 통해 기계 기술자는 디지털 트위닝(디지털 세계에서 물리적 개체 또는 프로세스를 시뮬레이션하는 프로세스)을 사용할 수 있습니다.
부품을 물리적으로 제조하기 전에 제조 프로세스의 디지털 시뮬레이션을 실행할 수 있습니다.다양한 도구 세트와 방법을 테스트하여 최적의 결과를 얻을 수 있는 방법을 확인할 수 있습니다.이렇게 하면 제조 공정을 개선하는 데 사용될 수 있는 재료와 인력을 절약하여 비용을 절감할 수 있습니다.
CAD 및 CAM과 같은 최신 버전의 기계 가공 소프트웨어는 새로운 작업자를 교육하는 데에도 사용되고 있으며, 개념을 설명하기 위해 작업 중인 부품과 작업 중인 기계의 3D 모델을 보여줍니다.이 소프트웨어는 또한 더 빠른 처리 속도를 촉진하여 기계 작업자가 작업하는 동안 지연 시간을 줄이고 더 빠른 피드백을 제공합니다.
다축 공작 기계는 더 효율적이지만 동시에 여러 부품이 작동하기 때문에 충돌 위험이 더 높습니다.고급 소프트웨어는 이러한 위험을 줄여 가동 중지 시간과 재료 손실을 줄입니다.

더 스마트하게 작동하는 기계
미래의 공작 기계는 더 스마트하고 네트워크 연결이 더 쉬우며 오류가 덜 발생합니다.시간이 지남에 따라 AI 및 고급 소프트웨어가 안내하는 공작 기계를 사용하여 자동화가 더 쉽고 효율적이 될 것입니다.작업자는 컴퓨터 인터페이스를 통해 기계를 보다 쉽게 ​​제어하고 오류가 적은 부품을 만들 수 있습니다.네트워킹의 발전으로 스마트 공장과 창고를 보다 쉽게 ​​달성할 수 있습니다.
인더스트리 4.0은 또한 유휴 시간을 단축하여 제조 작업에서 공작 기계의 활용도를 향상시킬 수 있습니다.산업 연구에 따르면 공작 기계는 일반적으로 시간의 40% 미만으로 금속을 능동적으로 절단하며 때로는 25%까지 낮습니다.도구 변경, 프로그램 중지 등과 관련된 데이터를 분석하면 조직에서 유휴 시간의 원인을 파악하고 해결하는 데 도움이 됩니다.그 결과 공작 기계를 보다 효율적으로 사용할 수 있습니다.
인더스트리 4.0이 계속해서 전체 제조 세계를 강타함에 따라 공작 기계도 스마트 시스템의 일부가 되고 있습니다.인도에서도 이 개념은 초기 단계이지만 특히 이 방향으로 혁신하고 있는 대형 공작 기계 업체 사이에서 서서히 힘을 얻고 있습니다.주로 공작 기계 산업은 생산성 향상, 주기 시간 단축 및 품질 향상에 대한 증가하는 고객 요구 사항을 충족하기 위해 Industry 4.0을 고려하고 있습니다.따라서 인더스트리 4.0 개념을 채택하는 것은 인도를 제조, 설계 및 혁신의 글로벌 허브로 만들고 2022년까지 GDP에서 제조가 차지하는 비중을 현재 17%에서 25%로 늘리는 야심 찬 목표를 달성하는 핵심입니다.