国产高端数控机床：从“能用”走向“好用”

随着科技的日新月异和制造业的蓬勃发展，数控机床作为现代工业的关键组成部分，不断地进行着演进和创新。


在“04专项”等国家重大科技专项推动下，国产高端机床、数控系统、核心零部件开始在军工、航空航天等高端制造业领域实现进口替代，实现了从无到有的突破。更多的企业“敢用”国产机床，加速国产高端机床从“能用”走向“好用”。


来自工信部中小企业发展促进中心的数据显示，2022年中国五轴加工中心技术水平相比欧、美、日等，技术差距正快速缩短。


国产高端数控机床：从“能用”走向“好用”，哪些企业突出重围？


近年来，全球制造和新兴成长领域的高速发展给数控机床行业带来了新的增量。


据Precedence Research研究机构数据显示，2022年全球数控机床的市场规模达到1015.4亿美元，预计到2030年将增长到1538亿美元，年复合增长率达到5.33%。


2023年我国数控机床市场规模有望超过4千亿元，同比增长6.9%，但是我国在高端数控机床领域的国产化率不足10%，尤其是技术门槛较高的五轴加工中心领域需要自主化突破。


高端数控机床对于智能制造具有重要意义，关乎我国制造业的全球竞争地位，国家相继出台多项政策以加快高端数控机床的发展，行业国产化替代空间十分广阔。

数控机床产业链


数控机床是智能制造装备行业的工业母机，主要负责为下游行业提供技术装备服务。


在数控机床的产业链中，上游主要包括机床机架、铸件、钣金件等零部件，以及丝杠、导轨、轴承、齿轮等传动系统，伺服电机、伺服系统等数控系统和刀具等消耗品的生产和供应。


中游则涵盖了金属切削机床、金属成型机床和特种加工机床等具体机床产品的制造和销售。


下游需求则主要来自于新能源车、军工、精密模具、半导体等领域，这些领域对数控机床的需求较大。


国产高端数控机床：从“能用”走向“好用”，哪些企业突出重围？

资料来源：前瞻产业研究院、行行查


数控机床成本结构方面，结构件、数控系统、伺服驱动系统和传动系统占据了较大的比例。其中，结构件的成本占总成本的约35%，数控系统的成本占总成本的约22%，传动系统的成本占总成本的约20%，伺服驱动系统的成本占总成本的约13%。


主体部分是机床的硬件，其中包括了机床的重要机械附件。这些附件主要包括铸件（如床身、底座等）、主轴及变速箱、导轨及滑台、油冷机、排屑机以及润滑系统等部分。


值得注意的是，数控系统在上游成本中的占比相对较高，特别是在中高端机床中，数控系统的成本占比更高。


民企入局 基金加持


政策助推下，二级市场“闻机起舞”。


来自数据宝的统计显示，Wind工业母机25只概念股5月以来涨势良好，平均涨幅4.97%，大幅跑赢同期沪指。八成概念股实现不同程度的涨幅。其中，长盈精密（300115.SZ）、昊志机电（300503.SZ）累计涨幅居前，均逾20%；华中数控（300161.SZ）、沈阳机床（000410.SZ）、秦川机床（000837.SZ）累计涨逾10%。


6月20日，华中数控回复投资者提问时表示，作为国内中高档数控系统的龙头企业，公司目前已拥有多轴联动的高档数控系统产品的完全自主知识产权，实现了控制装置、伺服驱动和伺服电机等相应核心组件的国产化自制，打破了国外的技术封锁。


在刚刚过去的一年，沈阳机床组建科研攻关小组35个，攻克高端数控机床设计制造等10多项核心关键技术，研发投入占到销售总收入的11.9%。在加工精度上，沈阳机床的龙门系列产品均成功跨越了0.01毫米这一行业门槛。


5月，秦川机床发布公告，拟定增募集资金不超过12.3亿元，用于高档工业母机创新基地项目（一期）、新能源汽车领域滚动功能部件研发与产业化建设项目、新能源乘用车零部件建设项目及复杂刀具产业链强链补链赋能提升技术改造项目建设。据悉，上述项目建成后，秦川机床预计高端五轴加工中心产能将达235台，新能源汽车零部件产量合计1344万只/年，各类高端复杂刀具产能19.47万件/年。


2023年第一季度，海天精工（601882.SH）、中航高科（600862）、弘元绿能（603185.SH）等6股净利润在1亿元以上，且多数实现同比增长。其中，海天精工净利润同比增长22.84%，幅度居前。


过去几年，受海外疫情影响，高端数控机床进口受限。海天精工等国内机床龙头的五轴联动机床等产品批量打入航空航天零部件产业供应链，展示了我国高端数控机床竞争力，同时加速了高端数控机床领域进口替代。


中航高科控股股东为中国航空工业集团，是我国机床行业大型骨干企业之一，也是国内摇臂铣床销量最大、出口最多的厂家之一。2023年一季报显示，该公司实现营收12.52亿元，同比增长8.36%；归母净利润3.34亿元，同比增长14.91%。


民营企业对国产机床尝试意愿明显提升，为国产高端机床带来了新的成长机会。


国海证券研报显示，在本土工业母机市场需求结构升级过程中，民营企业悄然崛起。部分民营机床企业抓住行业转型机遇，定位中高档数控机床产品，围绕汽车、消费电子、高端装备等下游行业需求进行产品开发，机床品质逐渐提升，与同等进口机床相比兼具价格优势，逐渐在市场竞争中崭露头角，成为本土机床行业的骨干企业。


“转台、刀塔、刀库三种工业母机重要功能部件，几年前还全部依赖进口，经过研发人员技术攻关，我们打破了相关技术的进口垄断。”江苏古田自动化股份有限公司总经理赵相雨表示。


昆山民营企业翘楚、国内高端轧辊磨床生产制造的领军企业华辰装备（300809.SZ）也于近日透露，通过长期的技术积累，公司在高精度数控轧辊磨床等领域屡次打破国外技术垄断，攻克多项“卡脖子”高精尖技术。


“要实现高端机床的国产替代，离不开产业链的成熟。展望后续政策、资金（工业母机股权投资基金等）支持，预计除高端机床外也将针对产业链中的一些难突破环节持续加码。数控系统由于其软硬件一体，技术壁垒和价值量占比最高，国产替代必要性最强，潜在的‘卡脖子’风险严重影响国防建设安全。”国金证券预测，“丝杠、导轨、轴承由于制造工艺难、产品的稳定性、可靠性验证周期长，单一企业难以短时间实现全面突破，需要较大的外力支持联合攻关，预计也将成为后续支持政策、资金关注的重点。”


最新信息显示，工业母机股权投资基金已于今年2月完成了基金业协会备案，目前正式开展投资，首期规模158亿元。后续，该股权投资基金将重点围绕高端机床、高端数控系统及关键零部件、先进检测设备与专用材料、专业软件和配套服务、解决方案和下游客户五大方向进行落地。


国产高端数控机床：从“能用”走向“好用”，哪些企业突出重围？


数控系统竞争格局及龙头梳理

数控系统是机床的“大脑”，直接影响机床的核心参数。


作为机床最重要的部件，数控系统由数控装置、伺服系统和测量系统组成。


数控系统分为驱动系统和控制及检测系统两部分，驱动系统包括高速主轴和各类型电机，控制及检测装置则包括CNC系统及一系列控制和检测模块；传动系统方面，包括刀具、传统机械（蜗杆副、直线导轨、滚珠丝杆等）以及辅助动力系统。


从硬线控制系统（NC）到计算机数控系统（CNC），数控系统的发展也影响着国家制造业的水平。


高端数控系统是“卡脖子”的核心资产，主要满足航空航天、汽车、船舶等重要关键零件机械加工装备的配套需求，一直是重要的战略资源，被各发达国家严格管控，禁止对外销售或完全开放功能。


目前我国高端数控系统国产化率不足10%，成为导致中国制造基础薄弱的“卡脖子”关键基础部件。


从主流厂商采购占比看，国外厂商在高端数控系统中市占率达到90%以上。


从市占率来看，发那科、西门子、三菱三家占到我国数控系统64%左右的份额，广数控占比约14%。


标准型及高档型数控系统由于技术难度大，功能、性能及可靠性要求高，国内生产企业相对较少，而经济型数控系统技术较为成熟，国内市场份额已基本被国产品牌占据。


经济型以广州数控为主，中高端数控系统领域主要国产厂商为华中数控和科德数控；苏州新代为台湾数控系统供应商新代科技在大陆设立的子公司。


当前中国数控机床市场的竞争格局比较分散，企业间的竞争相当激烈。不过，随着部分企业在高档数控机床领域开始布局，市场集中度正在逐步提高。


目前，整个行业呈现出外资企业、国有企业和民营企业三分天下的格局。全球排名前十的机床企业中，大部分都在中国直接投资或设立合资工厂，这些企业主要生产和销售高端数控机床，主要服务于航空航天、汽车、模具等行业。


中国的民营企业发展迅速，市场份额正在快速提升。部分民营企业因为具有较强的内生动力和市场适应性，能够快速调整经营思路，逐渐成为机床行业的主力军。


国内市场份额靠前的数控机床企业包括创世纪、海天精工、纽威数控、秦川机床、沈阳机床、浙海德曼等。随着国内品牌持续发力，我国数控机床厂商的整体份额有所提升。