航空業(yè)的市場(chǎng)趨勢(shì)及對(duì)機(jī)床制造商的要求
2023-10-18 來源：機(jī)床協(xié)會(huì) 作者：-
編者按：本文編譯整理自日本機(jī)床制造商協(xié)會(huì)編制的《日本機(jī)床工業(yè)愿景2030》，文章講述航空航天業(yè)發(fā)展趨勢(shì)及未來預(yù)測(cè)，提出機(jī)床裝備企業(yè)的應(yīng)對(duì)措施。經(jīng)兩協(xié)會(huì)友好商議，協(xié)會(huì)傳媒平臺(tái)組織編譯、整理、轉(zhuǎn)發(fā)此文，僅供業(yè)界交流、參考。版權(quán)歸原作者所有。
商用飛機(jī)一般在海拔約10000米的平流層中飛行，外界溫度約為-50攝氏度，時(shí)速約1000公里。此外，它是一種極其先進(jìn)的高性能產(chǎn)品，需要改進(jìn)燃油效率和先進(jìn)的隔音性能。所以，加工構(gòu)成飛機(jī)的各種零部件的機(jī)床，需要極高的技術(shù)水平，對(duì)機(jī)床很有促進(jìn)作用。
航空航天工業(yè)是支撐國(guó)防工業(yè)基礎(chǔ)的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)之一，可以說是技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)，采用新材料和新工藝，并運(yùn)用數(shù)字信息提高質(zhì)量管理，需要比其他產(chǎn)業(yè)更尖端的生產(chǎn)技術(shù)。
1. 全球商業(yè)航空公司運(yùn)輸績(jī)效的趨勢(shì)和預(yù)測(cè)
1999-2019年全球航空客運(yùn)量仍呈上升趨勢(shì)，平均年均增長(zhǎng)率為+5.5%（圖1）。
圖1 全球商業(yè)航空公司運(yùn)輸績(jī)效的趨勢(shì)和預(yù)測(cè)
（注）2024年和2030年的預(yù)測(cè)是IAT預(yù)測(cè)（截至2021年2月）
資料來源：瑞穗銀行產(chǎn)業(yè)研究部根據(jù)日本航空協(xié)會(huì)《航空統(tǒng)計(jì)手冊(cè)》、Flight global、IATA報(bào)告制作。
受新冠疫情影響，2020年全球航空客運(yùn)量同比下降75.6%，但隨著疫苗的普及和各國(guó)間旅行限制的解除，有望逐步恢復(fù)。預(yù)計(jì)2024年將達(dá)到2019年的歷史峰值。此外，到2030年，中國(guó)、印度和東南亞國(guó)家收入水平的提高預(yù)計(jì)將推動(dòng)未來航空客運(yùn)量的增長(zhǎng)，或?qū)⒋蟠蟪^過去的峰值。
截至目前，空客波音飛機(jī)積壓訂單量已達(dá)到約8.5年的年生產(chǎn)量，飛機(jī)新訂單數(shù)量將逐步增加至2025年左右恢復(fù)，并將保持穩(wěn)定水平至2030年，原因是預(yù)期未來航空客運(yùn)量增加導(dǎo)致新訂單增加，以及為提高燃油效率而對(duì)飛機(jī)升級(jí)進(jìn)行投資。
2. 針對(duì)航空業(yè)趨勢(shì)，機(jī)床制造商宜采取的措施
機(jī)床制造商為了增加飛機(jī)工業(yè)的訂單，需要根據(jù)到2030年飛機(jī)工業(yè)的趨勢(shì)以及這些趨勢(shì)對(duì)機(jī)床工業(yè)產(chǎn)生的影響來采取措施。
（1）明確航空工業(yè)的目標(biāo)用戶和加工對(duì)象
飛機(jī)尺寸在新冠疫情前主要為寬體飛機(jī)，漸漸轉(zhuǎn)向以中國(guó)和東南亞為中心的120-229座級(jí)的窄體機(jī)，在客運(yùn)需求增加的背景下有望向點(diǎn)到點(diǎn)航線轉(zhuǎn)移，預(yù)計(jì)對(duì)這些機(jī)型的零部件和材料的加工需求將增加（圖2）。
圖2 按尺寸和需求預(yù)測(cè)劃分的噴氣客機(jī)數(shù)量
資料來源：瑞穗銀行產(chǎn)業(yè)研究部根據(jù)日本航空協(xié)會(huì)《航空統(tǒng)計(jì)手冊(cè)》、Flight global、IATA報(bào)告制作。
由此看出，機(jī)床制造商需要根據(jù)窄體機(jī)需求的增加確定目標(biāo)用戶公司。
此外，在國(guó)際民航組織排放法規(guī)日趨嚴(yán)格和航空公司競(jìng)爭(zhēng)加劇的背景下，航空公司正在尋求引進(jìn)更清潔、更省油的電動(dòng)飛機(jī)和氫飛機(jī)。如果開發(fā)取得進(jìn)展，將需要開發(fā)和制造電氣系統(tǒng)、液化氫罐、氫發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室等相關(guān)零部件，這將是機(jī)床制造商捕捉新加工需求的機(jī)會(huì)。近期，以歐美為主的風(fēng)險(xiǎn)投資公司紛紛進(jìn)入電動(dòng)飛機(jī)和氫燃料飛機(jī)的研發(fā)領(lǐng)域，備受關(guān)注（表1）。例如，美國(guó)的UniversalHydrogen正在研發(fā)和演示一款40至60座的氫支線飛機(jī)，而斯洛文尼亞的Pipistreld則研發(fā)了一款兩人座全電動(dòng)小型飛機(jī)，并首次獲得EASA型號(hào)批準(zhǔn)。然而，除了制造質(zhì)量要求高以外，飛機(jī)行業(yè)還需要符合認(rèn)證要求以及面向航空公司的銷售和服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，并且通常具有較高的進(jìn)入壁壘。因此，上述企業(yè)正在與空中客車、波音、通用電氣和勞斯萊斯等主要飛機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)制造商共同開發(fā)，以彌補(bǔ)不足。鑒于這些因素，機(jī)床制造商繼續(xù)關(guān)注主要飛機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)制造商及其供應(yīng)商將是有效的。
表1 氫燃料飛機(jī)和電動(dòng)飛機(jī)領(lǐng)域的飛機(jī)風(fēng)險(xiǎn)企業(yè)發(fā)展趨勢(shì)
資料來源：瑞穗銀行產(chǎn)業(yè)研究部根據(jù)各種公開資料制作。
（2）應(yīng)對(duì)飛機(jī)所用材料的變化
飛機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)制造商根據(jù)飛機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)的整體安全性、機(jī)艙舒適性、輕量化、成本、可維護(hù)性和可成形性等因素來確定各個(gè)部件的材料。
目前，重點(diǎn)是輕量化和降成本，以及鈦合金和鎂合金、Ti基復(fù)合材料、C/C復(fù)合材料、SiC基陶瓷復(fù)合材料等金屬材料的采用和開發(fā)（表2）。機(jī)床制造商密切關(guān)注各廠商材料的發(fā)展動(dòng)向，積極提出新材料的加工方法以贏得訂單將是非常重要的。
表2 飛機(jī)工業(yè)材料發(fā)展趨勢(shì)
資料來源：瑞穗銀行工業(yè)研究部根據(jù)日本航空航天工業(yè)協(xié)會(huì)“日本航空航天工業(yè)”制作。
（3）響應(yīng)用戶公司提高生產(chǎn)率的需求
未來，窄體飛機(jī)/發(fā)動(dòng)機(jī)制造商和供應(yīng)商將面臨月產(chǎn)量較大的窄體飛機(jī)的需求增加，此外，制造商之間的競(jìng)爭(zhēng)加劇和飛機(jī)及發(fā)動(dòng)機(jī)本身的開發(fā)負(fù)擔(dān)的增加，預(yù)計(jì)將進(jìn)一步對(duì)制造商在未來提高生產(chǎn)力方面有更高需求。機(jī)床制造商將比以往任何時(shí)候都更需要提出有助于提高用戶公司生產(chǎn)率的流程整合和自動(dòng)化的有效方案。
（4）加強(qiáng)價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力也很重要
用戶企業(yè)，尤其是設(shè)備和零部件供應(yīng)商之間的合并和聯(lián)盟有望進(jìn)一步推進(jìn)，機(jī)床制造商可能會(huì)面臨越來越大的用戶企業(yè)要求降低制造設(shè)備采購(gòu)成本的壓力。由于自身研發(fā)負(fù)擔(dān)的增加，飛機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)制造商正在加快舉措，與供應(yīng)商分享部分研發(fā)成果，分散風(fēng)險(xiǎn)。供應(yīng)商通過并購(gòu)等方式擴(kuò)大企業(yè)規(guī)模、投資資源、訂單和采購(gòu)議價(jià)能力，積極承接此類開發(fā)合同（表3）。近期，以裝備領(lǐng)域?yàn)橹鞯囊恍┐笮凸?yīng)商擴(kuò)大了業(yè)務(wù)規(guī)模，與航空公司建立直接聯(lián)系，不通過飛機(jī)制造商直接向航空公司銷售（表4）。這一趨勢(shì)未來不會(huì)改變，可以想象，供應(yīng)商并購(gòu)將進(jìn)一步推進(jìn)，價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力將成為機(jī)床制造商贏得訂單的更重要的競(jìng)爭(zhēng)核心。
表3 主要設(shè)備制造商的主要并購(gòu)趨勢(shì)
資料來源：瑞穗銀行工業(yè)研究部根據(jù)日本航空航天工業(yè)協(xié)會(huì)“日本航空航天工業(yè)”制作。
表4 成品機(jī)與設(shè)備廠商銷量對(duì)比（2018年）
（注）“民航”指民用機(jī)航空部門。
資料來源：瑞穗銀行產(chǎn)業(yè)研究部根據(jù)日本航空航天工業(yè)協(xié)會(huì)“日本的航空航天工業(yè)”制作。
（5）加強(qiáng)用戶公司減少CO2排放量的措施
在飛機(jī)生產(chǎn)供應(yīng)鏈中，減少二氧化碳排放的努力也在加速進(jìn)行。為響應(yīng)全球機(jī)構(gòu)投資者和航空公司的要求，波音、空中客車、通用電氣和勞斯萊斯等制造商不僅在自身內(nèi)部，也在包括供應(yīng)商在內(nèi)的整個(gè)供應(yīng)鏈中努力減少二氧化碳排放。對(duì)此，機(jī)床制造商將提高機(jī)床的環(huán)境性能，例如減少空轉(zhuǎn)時(shí)間和切削油更換頻率，以及加強(qiáng)通過整合流程來減少物流的措施，包括應(yīng)對(duì)自身的碳中和等。
基于以上需求，機(jī)床制造商可采取戰(zhàn)略方向建議如下：
①?gòu)某跗陔A段參與下一代飛機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)開發(fā)計(jì)劃。比如，從開發(fā)程序的初始階段開始，即向用戶企業(yè)提出顫振抑制技術(shù)、增材制造技術(shù)、超聲波加工、攪拌摩擦焊接技術(shù)等新加工技術(shù)。
②加強(qiáng)工程建議。例如，提出工程方案，負(fù)責(zé)用戶生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)、制作、安裝等。機(jī)床制造商加強(qiáng)與加工相關(guān)的工程建議將很重要，不僅包括他們自己的設(shè)備，還包括其他公司制造的外圍設(shè)備。此外，在提出工程提案時(shí)，可以通過創(chuàng)建各種利用數(shù)據(jù)的服務(wù)來提出更高效和有效的方案。例如，在用戶企業(yè)生產(chǎn)準(zhǔn)備過程中的設(shè)備啟動(dòng)、運(yùn)行保障、培訓(xùn)服務(wù)等服務(wù)，以及在制造執(zhí)行過程中的全線運(yùn)行監(jiān)控、節(jié)能運(yùn)行支持等服務(wù)，預(yù)防性維護(hù)，測(cè)量結(jié)果的處理控制等等。還可以設(shè)想在用戶公司的多個(gè)生產(chǎn)過程中創(chuàng)建各種服務(wù)，例如在維護(hù)過程中提供反饋以支持質(zhì)量保證和改進(jìn)的服務(wù)等，并向用戶推薦出合適的服務(wù)公司（圖3）。
圖3 基于各種信息的新服務(wù)
資料來源：瑞穗銀行制作。
③緊鄰目標(biāo)用戶公司的開發(fā)和生產(chǎn)基地，建立公司自己的銷售、生產(chǎn)和服務(wù)體系。此舉非常重要。通過構(gòu)建這樣的系統(tǒng)，可以不斷把握當(dāng)?shù)赜脩羝髽I(yè)的發(fā)展動(dòng)向，提前提出建議，并應(yīng)對(duì)全線的價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力和細(xì)節(jié)維護(hù)，這在工程建議時(shí)也很有幫助。
④提高公司的碳中和響應(yīng)和機(jī)床的環(huán)境性能。機(jī)床制造商在收到用戶公司的新訂單時(shí)，可能會(huì)有更多機(jī)會(huì)響應(yīng)碳中和。即使是現(xiàn)在，機(jī)床制造商中的用戶公司也有很多說他們接受了產(chǎn)品的碳中和程度和環(huán)境影響的調(diào)查。此外，還需要提高機(jī)床的環(huán)保性能。例如，可以通過支持設(shè)備電源、減少加工廢料和熱控制來減少CO2 排放等。
3. 機(jī)床制造商還應(yīng)關(guān)注航天工業(yè)的未來趨勢(shì)
全球航天工業(yè)傳統(tǒng)上以公眾需求為中心，例如NASA（美國(guó)國(guó)家航空航天局）和ESA（歐洲航天局）等政府機(jī)構(gòu)的太空探索和氣象衛(wèi)星發(fā)射。近期，各國(guó)與太空相關(guān)的國(guó)防預(yù)算呈上升趨勢(shì)，公眾需求預(yù)計(jì)將保持堅(jiān)挺。
另一方面，近年來航天工業(yè)的私人需求增長(zhǎng)顯著。私人需求是指私人公司對(duì)太空的商業(yè)利用，例如衛(wèi)星通信、使用衛(wèi)星的遙感（從太空收集地球信息等）和太空旅行。為了進(jìn)一步發(fā)展私人需求，波音和空中客車等大公司以及SpaceX和Planet Lab等眾多企業(yè)都在發(fā)展太空業(yè)務(wù)。根據(jù)摩根士丹利的一份研究報(bào)告，全球私營(yíng)部門對(duì)太空的需求預(yù)計(jì)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：最終前沿的投資影響”，2017年10月）。
這樣，航天工業(yè)有望繼續(xù)增長(zhǎng)，以私營(yíng)部門的需求為中心。對(duì)于機(jī)床制造商來說，小型衛(wèi)星和火箭的零件懸架加工需求將會(huì)增加，尤其是民營(yíng)企業(yè)。相信，這也將是機(jī)床制造商接單的契機(jī)。
在衛(wèi)星和火箭零件的加工中，比如推進(jìn)系統(tǒng)閥門和推進(jìn)器、微處理器（MPU）、專用集成電路（ASIC）、FPGA（Field-Programmable GateArray）等，機(jī)床用戶需要具有高水平的加工知識(shí)和認(rèn)證。這將有助于公司的發(fā)展并創(chuàng)造獲得機(jī)床訂單的機(jī)會(huì)。
來源：日本機(jī)床制造商協(xié)會(huì)（作者 吉田樹矢、坂口喜啟瑞穗銀行產(chǎn)業(yè)研究部） 編譯：協(xié)會(huì)傳媒平臺(tái)
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