高端数控机床：国产替代加速，核心产业链梳理

高端数控机床：国产替代加速，核心产业链梳理

机床作为工业母机，是工业生产最重要工具之一。参考智研咨询披露，国外发达经济体机床数控化率高，日本机床数控化率维持在80%以上，美国和德国机床数控化率超过70%。根据日本机床工业数据显示，2021年日本机床产量6.76万台，其中数控机床产量5.63万台，机床数控化率83.3%，2022年1-5月机床产量3.11万台，其中数控机床2.66万台，机床数控化率85.6%。


2021年中国金属切削机床产量60.2万台，数控金属切削机床产量27万台，金属切削机床数控化率为43.3%；金属成型机床产量21万台，数控金属成型机床2.4万台，金属成型机床数控化率11.4%，二者合计近30万台。


机床是指制造机器的机器，也被称作工业母机，常被用于切削、锻造、焊接、冲压、挤压等加工工序，凡是对加工精度要求较高，表面粗糙度要求较细的零部件都需要通过机床加工，因此机床在下游制造业和国民经济发展中具有举足轻重的地位。国资委会议中将工业母机位于首位，排序在高端芯片、新材料、新能源汽车之前，体现出其重要地位。


工业母机直接决定一个国家的制造业水平

高端数控机床：国产替代加速，核心产业链梳理
高端数控机床，作为整个工业体系的基石和摇篮，直接决定着一个国家或地区的工业发展水平和综合竞争力。高端数控机床是精密加工制造的重要手段，对功能、性能和可靠性等有着高标准的要求，核心技术的研发和产业化能力的形成难度大，行业壁垒高。


进入工业时代以来，以英、法、德、美、日为首的西方科技发达国家，一直把数控机床系统作为重要的战略物资，实行了出口许可证制度，特别是上世纪60至90年代，对中国、苏联、古巴、越南、老挝等国家实行封锁禁运。


业内的朋友一定知道“东芝事件”：在上个世纪末，日本东芝公司向前苏联提供了几台五轴联动数控机床，前苏联向日本东芝公司购买的五轴联动数控车床用于制造潜水艇的螺旋桨推进器，结果让前苏联的潜水艇螺旋桨推进器上了好几个档次，美国间谍船的声纳难以监听出前苏联的潜水艇螺旋桨的声音。后来根据美国调查得知日本东芝公司向前苏联提供了五轴联动数控车床违反了战略物资禁运政策，美国政府提出让日本政府严惩日本东芝数控车床公司。


五轴数控机床对一个国家的重要性，代表制造水平最高的数控机床是五轴联动数控机床系统，从某种意义来讲这反应着一个国家制造业水平的状况。


多轴联动控制技术是数控机床控制的核心技术之一。数控机床各进给轴（包括直线坐标进给轴和回转坐标进给轴）在数控装置控制下按照程序指令同时运动称为多轴联动控制。高档数控机床一般都具有３轴或３轴以上联动控制功能，多为４轴联动或５轴联动，各个进给坐标轴的运动一般由电动机在伺服驱动器控制下实现，因此，高性能的坐标轴进给伺服装置构成了实现多轴联动控制的物理基础。


五轴厂商第一梯队是以GROB和DMG MORI为代表的欧美系厂商，产品性能强精度高，稳定性强；第二梯队是北京精雕和科德数控为代表内资厂商，在系统软件研发和整机技术上渐渐成熟；第三梯队为中国台湾厂商，如QUICKJET、WELE、KEN等，五轴非其主要业务，出货量小。


国内市场中，国产五轴机床销量上多于进口，而销售额则不敌进口，处于“量大价廉”状态。产品类型上，国内五轴出货以立式为主，立式厂商集中度低于卧式厂商；产品结构上，以转台结构为主，其次是双摆头和一摆一转。


数控机床产业链
高端数控机床：国产替代加速，核心产业链梳理

从产业链解度来看，数控机床的上游行业主要为机床主体零部件、功能部件、电气元件和数控系统等，原材料约占主营业务成本比重较高，故上游材料价格的波动对行业具有较强的关联性。数控机床下游应用广泛，不但可以应用于国防军工、石油化工、船舶等领域，还可以应用于新能源、纺织、电子、汽车等行业的自动化设备，这些下游行业均是中国国民经济发展的重点行业，得到国家政策的大力支持。


数控机床通常由控制系统、伺服系统、传动系统、检测系统、机床本体及其他辅助系统组成。


主传动系统是实现机床主运动的传动系统，其功能是将电动机的原动力转换成可供主轴上刀具切削加工的切削力矩和切削速度。为适应不同的工件和工艺，主传动系统应具有较大的调速范围、较高的精度及刚度，并尽可能降低噪声，从而获得最佳的加工效率和加工精度。金属和塑料是生产环节中最为基础的两种材料，而每件产品背后的生产母机就是CNC机床和注塑机，工业机器人在其中完成搬运、打磨、喷涂等工作，起到辅助生产的作用。


数控机床产品按工艺用途，主要可以分为数控金属切削机床、数控金属成形机床和数控特种加工机床三类。三种细分产品中，数控金属切削机床的占比最大，比重为53.8%，其次为数控金属成形机床，占比为28.5%，数控特种加工机床的占比为16.8%。


数控系统作为数控机床的“大脑”，是决定机床性能、功能、可靠性的关键因素，也是数控机床功能部件中的核心部件。数控系统一般由控制系统、伺服系统和检测系统三部分有机结合，组成完整的闭环控制的数控系统，对应的技术复杂，将直接影响数控机床的精度、动态特性等重要参数，一般占数控机床成本20-30%左右。


我国数控系统市场规模随数控机床行业波动，机床行业上行周期+数控化率提升，预计市场规模将稳步增长。根据MIR睿工业的数据，发那科、西门子、三菱三大龙头2020年合计市场份额达65%，同比+8pct，市场集中度进一步提升；排名第五的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，亦为外资属性。国产厂商广州数控和华中数控凭借在中低端车床数控系统领域的拓展跻身国内市场前列。


随着我国工业结构的优化升级，我国正在经历从高速发展向高质量发展的重要阶段，对作为工业母机的机床的加工精度、效率、稳定性等精细化指标要求逐渐提升，中高端产品的需求日益增加。


在此大背景下，我国机床市场的结构升级将向自动化成套、客户定制化和普遍的换档升级方向发展，产品由普通机床向数控机床、由低档数控机床向中高档数控机床升级。在我国机床市场的转型升级过程中，国产高端机床的市场潜力巨大，进入了重要机遇期。


国产替代势在必行

高端数控机床：国产替代加速，核心产业链梳理
机床强国依靠强势的下游产业带动，其产品特征也非常契合下游需求，比如德国、日本的汽车产业成就了其机床的通用性和效率，瑞士的钟表产业孕育了一批超高精度的机床公司。


需要关注的是，中国是全球第一大机床产销国，2021年消费额约1704亿元，全球占比33.6%；产值约1574亿元，全球占比30.8%。中国由于机床行业发展较晚，目前呈现为大而不强的产业格局。在金属切削机床领域，2021年进口额约312亿人民币，进口依赖度约为35.3%，高档数控机床依赖进口。根据前瞻研究院统计数据，2018年我国高档数控机床国产化率仅约6%。国内机床生产企业规模偏小，行业集中度有待提高，2020年金属切削机床上市公司CR5不足9%。


数控机床的更新周期约为10年，中国机床消费的上一轮高峰期为2010~2014年。以10年为更新周期计算，中国机床消费已在2020年前后进入更新替换周期，2021年中国机床消费约1704亿人民币，同比大幅增长22.6%。从工业库存周期来看，我国或将于2023年下半年进入主动补库存阶段，将拉动机床等生产设备投资增长。


此外，新能源汽车、风电等新兴行业的发展壮大，将持续带动数控机床的新增需求。据测算，仅一体化压铸工艺即可带来机床年均新增需求22.4亿元。因此，在更新与新增需求共振下，未来3年机床行业仍将保持较高景气度。西南证券指出，党的二十大报告两度强调保障产业链供应链安全，机床作为工业母机，在高端领域加快国产替代更显迫切，或将迎来增量政策支持。


思进智能：公司是国内冷镦成形装备制造龙头，被认定为专精特新“小巨人”企业。冷镦成形装备在常温下将金属材料依次经过多个模具冲压变形，获得一定形状的零件，应用于机械、基建、汽车、建筑、航空、军工等多种领域。公司主业突出，冷镦成形装备收入占比90%以上。在国内中高端冷镦成形装备市场，公司竞争对手较少，相对于内资和外资同行业公司，思进智能规模优势显著，市场份额有望进一步提升。


秦川机床：公司主要竞争对手三菱机床被收购后调整期，带来千载难逢的外部机遇。需求上，法士特2025年营收翻倍的规划带来潜在机床需求1500台。通用机床：宝鸡机床基本盘稳固，持续高端化，跟随行业增长。精密部件：沃克齿轮绑定法士特有望大幅超额完成业绩承诺；RV减速器需求爆发、供给国产化趋势，公司具备6万/年产能，放量在即。


凯格精机：公司是LED固晶设备后起之秀。根据Global info Research数据，2021年我国固晶机市场规模达50.5亿元。伴随Mini/Micro LED等加速商用，客户对固晶设备将提出更高需求，LED固晶设备需求有望快速打开。在LED固晶设备上，公司同时掌握Pick&Place和刺晶两大技术路线，技术实力不弱于国际领先同行，在Mini/Micro LED带动的新一轮需求中，公司市占率有望快速提升。


日发精机：随着现代航空技术的飞速发展，新一代航空产品追求新材料、新结构，减轻装备重量降低装备制造成本，提高装备性能。公司依托机床研制和生产能力，拓展航空制造服务业务，在复合材料加工方面能力突出，获得客户充分认可。目前，我国国防建设进入加速补短板阶段，先进武器装备加速放量，公司航空制造服务订单有望增加，收入体量和利润率水平有望提升。