航空業的市場趨勢及對(duì)機床製(zhì)造商的要求(qiú)
2023-10-18 來源:機床協會 作者:-
編(biān)者按:本文編譯整(zhěng)理(lǐ)自日(rì)本機床(chuáng)製造(zào)商協會編(biān)製的《日本機床工業願景2030》,文章講述航空(kōng)航天業發展趨勢及未來(lái)預測,提出機床裝備企業的應對措施。經兩協會友好商議,協會傳媒(méi)平台(tái)組織編譯、整理(lǐ)、轉發此文,僅供業界交流、參考。版權歸(guī)原作者所有。
商(shāng)用飛機一般在(zài)海拔約10000米的平流層(céng)中飛(fēi)行,外(wài)界溫度約為(wéi)-50攝氏度,時速約(yuē)1000公裏。此外,它是一種極其先進的高(gāo)性(xìng)能產品,需要(yào)改進(jìn)燃油(yóu)效率和先進的隔音性能。所以,加(jiā)工構成飛機的各種零部件的機床,需要(yào)極高的(de)技術水平(píng),對(duì)機床很有促進(jìn)作用。
航空航天工業是支撐國防工業(yè)基礎(chǔ)的戰略性產業之一,可以(yǐ)說是技術密集型產業,采用新材(cái)料和新工藝,並(bìng)運用數字(zì)信息提高質量管理,需(xū)要比其他產業更尖端的生產技術。
1. 全球商業航(háng)空公司運輸績效的趨勢和預測
1999-2019年(nián)全球航空客運量仍呈(chéng)上升趨勢,平均年均增長率為+5.5%(圖1)。
圖(tú)1 全(quán)球商業航空公司運輸績效的趨勢和預(yù)測
(注)2024年和2030年的預測是IAT預測(截至2021年2月)
資料來源:瑞穗銀行(háng)產業研究部根據日本航空協會《航空統計手冊》、Flight global、IATA報告(gào)製作。
受新冠疫情影響,2020年全球航空客運量同比下降75.6%,但隨著疫苗的普及和(hé)各國間旅行限製的解除,有望逐步恢複。預計2024年(nián)將達到2019年的曆史峰值。此(cǐ)外,到2030年,中國、印(yìn)度和東南亞國家收入水平的提高預計將推(tuī)動(dòng)未來航空客運量的增長,或將大大超(chāo)過過去的峰值(zhí)。
截至目前,空客波音飛機積壓訂(dìng)單量已達到(dào)約8.5年的年生產量,飛機新訂單(dān)數(shù)量將逐步增加至2025年左右恢複,並將保持穩定水平至(zhì)2030年,原因是預期(qī)未來航(háng)空客運量增加導致新(xīn)訂單增(zēng)加,以(yǐ)及為(wéi)提高燃油(yóu)效率而對飛機升級進行投資(zī)。
2. 針對航空業趨勢,機床製造商宜(yí)采取的措施
機床製造商為(wéi)了增加飛機工業的訂單,需要根據(jù)到2030年飛機工業的趨勢以及這些趨勢(shì)對機床工業產生(shēng)的影響來采取措施。
(1)明確航空工業(yè)的目標用戶和加工對象
飛機尺寸在新冠疫情前主要(yào)為寬體飛機,漸漸轉向(xiàng)以(yǐ)中國和東南亞(yà)為中心的120-229座級的窄體機,在客運需求(qiú)增加的背景下有望(wàng)向點到點(diǎn)航線轉移,預(yù)計對這些機型的零部(bù)件和材料的加工需求將增加(圖2)。
圖2 按尺寸和需求預測劃分的噴氣客機數量
資料來源:瑞穗銀行(háng)產業研究部根據日本航(háng)空協會《航空統計手冊》、Flight global、IATA報告製作。
由(yóu)此看出,機床製造商(shāng)需要根據窄體機需求的增加(jiā)確定目標用戶公司。
此外,在國際民航組織排放法規日趨嚴格和航空公司競爭加劇的背景下,航空公司正在尋(xún)求引進更清潔、更省油的電動飛機和氫飛機。如果開發取得進展,將需要開發和製造(zào)電氣係統、液化氫罐、氫發動機燃燒室等相關零部件,這將(jiāng)是機床製造商捕(bǔ)捉新(xīn)加(jiā)工需求的機會(huì)。近期,以歐美(měi)為主的風險投資(zī)公司紛紛進入電動飛機(jī)和氫燃料飛機的研發領域,備受關注(表1)。例如,美國的(de)UniversalHydrogen正在研發和演(yǎn)示一款40至60座的氫支線飛機,而(ér)斯洛文(wén)尼(ní)亞的Pipistreld則(zé)研發了一款兩人座全電動小型飛機,並首次獲得EASA型號(hào)批準。然而,除了製造質量要求(qiú)高以(yǐ)外(wài),飛機行業還需要符合(hé)認證(zhèng)要求以及麵向(xiàng)航空公(gōng)司的銷售和服務網絡,並且通常具有較高的進入壁壘。因此,上述企業正在與空中客(kè)車、波音、通用電氣和勞斯萊斯等主要(yào)飛機和發(fā)動機製造商共同開發,以彌補不足(zú)。鑒於這些(xiē)因素,機床製(zhì)造商繼續關注主要飛機和發動機(jī)製造商及(jí)其供應商(shāng)將是有效的。
表1 氫燃料飛機和電動飛(fēi)機領域的飛機風險企業發展趨勢(shì)
資料來源:瑞穗銀行產業研究部根據(jù)各(gè)種公開資料製作。
(2)應對飛機(jī)所用材(cái)料的(de)變(biàn)化
飛(fēi)機和發動機製造商根據飛機和發動機的整體安全性、機艙舒適性、輕量化、成本(běn)、可維護性和可成形性等因(yīn)素來確定各個部(bù)件的材(cái)料。
目前,重點是輕量化和降成本,以及鈦(tài)合金和鎂合金、Ti基複合材料、C/C複合材料、SiC基陶瓷複合材料等金屬材料的采用和開發(表2)。機床(chuáng)製造商密切關注各廠(chǎng)商材料的發展動向,積極提出新材(cái)料的加工方法以贏得訂單將是非常重(chóng)要的。
表2 飛機工業材料發(fā)展趨勢
資料來源:瑞穗銀行工業研究部根據日本航空航天工業協(xié)會“日(rì)本航空航天工業”製(zhì)作。
(3)響應用戶公司提高生產率的需求
未來,窄(zhǎi)體飛機/發動機製造(zào)商和供應商將麵臨月產量較大的窄體飛機的需求增加(jiā),此外,製造商之間的競爭加劇和(hé)飛機及發動機本身的開發(fā)負擔的(de)增加(jiā),預計將進一步對製造商在未來提高(gāo)生產力方麵有更高需求。機床製造商將比以往任何時候都更需要提出有助於提高用戶公司生產率的流程整合(hé)和自動化的有效方案。
(4)加強價格競爭力也很重要(yào)
用戶企業,尤其是設備和零部件供應(yīng)商之間的合並和聯盟(méng)有望進一步推進,機床製造(zào)商可能(néng)會麵臨越(yuè)來越大的用戶企業要求降低製造設備采購成本的壓力(lì)。由於自身研發負擔的增加,飛機和發動(dòng)機製造商正在加快舉措,與供應商分(fèn)享部分研發成果,分散(sàn)風險(xiǎn)。供應商通過並(bìng)購等方式擴大企業規模、投資資源、訂單和采購議價能力,積極承接此類開發合(hé)同(表3)。近期,以裝備領域為主的一些大型供應商擴大了業(yè)務規模(mó),與航空公司建立直接聯係,不通過飛機製造商直接向航空公司銷售(表4)。這一趨勢未來不會改變,可以(yǐ)想象,供應商並購將進一(yī)步(bù)推進,價格(gé)競爭力將成為機床製造商贏得訂單的更重要的競爭核心。
表3 主要設備製造商的主(zhǔ)要並(bìng)購趨勢
資料來源:瑞穗銀行工業研究(jiū)部根據日本(běn)航空(kōng)航天工業協會“日(rì)本航空航天工業”製作。
表4 成品機與(yǔ)設備(bèi)廠商銷量(liàng)對比(2018年)
(注)“民航”指(zhǐ)民用機航空部門。
資料來源:瑞穗銀(yín)行產業研究部(bù)根(gēn)據日(rì)本航空航天工業協會“日本的航空航天(tiān)工業”製作。
(5)加強(qiáng)用戶公司減少CO2排放量的措施(shī)
在飛機生產供應鏈中,減少二氧化碳排放的(de)努力也在加速進行。為響應全球(qiú)機構投(tóu)資者和航空公司的要求(qiú),波音、空中客車、通(tōng)用電氣和勞斯萊斯(sī)等製造(zào)商不僅在自身內部,也在包括(kuò)供應商在內的整個供應鏈中努力減(jiǎn)少二氧化碳排放。對此,機床製造(zào)商將提高機床的環境性能,例如減少(shǎo)空轉時間和切削油更換頻率,以及加強通過整合(hé)流程來減少物流的措(cuò)施,包(bāo)括應對自身的碳中和等。
基於以上需求,機床製造商可采取戰略方向建議(yì)如下:
①從初期階段參與下一代飛機和發動機開發計劃。比如,從開發程序的初(chū)始(shǐ)階(jiē)段開始,即向用戶企業提出顫振抑製技術、增材製造技術、超聲波(bō)加工、攪拌摩擦焊接技術等新加工技(jì)術。
②加強工程建議。例如,提出工程方案,負責用戶生產線的設計、製作、安裝等(děng)。機床製造商加(jiā)強與加工相(xiàng)關的工程建議將很重要,不僅包括他們自己的設備,還包(bāo)括其(qí)他公(gōng)司製造的外圍設備。此外,在提(tí)出(chū)工程提案時(shí),可以通過創建各種利用數(shù)據的服務來提出(chū)更高效和有(yǒu)效的方案。例如,在(zài)用戶(hù)企業生產準備過程中的設備啟動(dòng)、運行保障(zhàng)、培訓服務等服務,以及在製造執行過程中的(de)全線運行(háng)監控、節能運行支持等(děng)服務,預防性維護,測量結果的處理控製等等。還可以設想在用戶公司(sī)的多個生產過程中創建各(gè)種(zhǒng)服務,例如在(zài)維護過程(chéng)中(zhōng)提供反饋(kuì)以支持質量保證和改進的服務等,並向用戶推薦出合適的服務公司(圖3)。
圖3 基於各種信息的新服務
資料來源:瑞穗銀行(háng)製作。
③緊鄰目標用戶公司的開發和生產基地,建立公司(sī)自己的銷(xiāo)售(shòu)、生產和服務體係。此舉(jǔ)非常重要。通過構建這樣的係(xì)統,可以不斷把握當地用戶企業的發展動向,提前提出建議,並應對全線的(de)價(jià)格競爭力和細節(jiē)維護,這(zhè)在工程建議時(shí)也(yě)很有幫助。
④提高公司的碳中和響應和機床的環(huán)境性能。機床製造商(shāng)在收到用戶公司的新訂單時,可能會有更多機(jī)會響應(yīng)碳中和。即使是現在(zài),機床製造商中(zhōng)的用戶公司也有(yǒu)很多(duō)說他們接受了產品(pǐn)的碳中和程度和環境影響的調查。此外(wài),還需要提高(gāo)機床的環保性(xìng)能。例(lì)如,可以通過(guò)支持設備電源、減少加工廢料和熱控製來減少(shǎo)CO2 排放等。
3. 機床製造商還(hái)應關(guān)注(zhù)航天工業的(de)未來趨勢
全球航天工業傳統上以公眾需求為中心,例如NASA(美國國家(jiā)航空航天局)和ESA(歐洲航(háng)天局)等政府機構的太空(kōng)探索和氣象衛星發射(shè)。近期,各國與太空相關的(de)國(guó)防預算呈上升趨勢,公眾需求(qiú)預計(jì)將保持堅挺。
另一方麵,近年來航天工業的私人(rén)需求增長顯著。私(sī)人需求是指(zhǐ)私(sī)人公司對太空的商業(yè)利用,例如衛星通信、使(shǐ)用衛星的遙感(從太空收集地球信息等)和太空旅行(háng)。為了進一步發展私人需求,波音和空中客車等大公(gōng)司以及SpaceX和Planet Lab等眾多企業都在發展太空業務。根據摩根士丹利的一份研究報告,全球私營部(bù)門對(duì)太空的需求預計將從2016年的36.9萬億日元增長(zhǎng)到2040年的120.2萬億日元(來源:摩根士丹利“太空:最終前沿(yán)的投資影響”,2017年10月(yuè))。
這樣,航天工業有望繼續增長,以(yǐ)私營部門的(de)需求為中心。對於機床製造商來說,小型衛(wèi)星(xīng)和火箭的零件懸架加工需求將會(huì)增加,尤(yóu)其是民營企業。相信(xìn),這也將是機床(chuáng)製造商(shāng)接單的契機。
在衛星和火箭零件的加工中,比如推進係統閥門和推進器、微處理器(MPU)、專用集成電路(ASIC)、FPGA(Field-Programmable GateArray)等,機床用戶需要具有高水平(píng)的加工(gōng)知識和認證。這(zhè)將有(yǒu)助於公司的(de)發展並創造獲得機(jī)床訂單的機會。
來源:日本機床製造商協(xié)會(作者 吉田樹矢、阪口喜啟瑞穗銀行產業研(yán)究(jiū)部) 編譯:協會傳媒平台
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