精密加工廠家http://www.xjssy.cn/行業研究:高(gāo)端市(shì)場亟需替代,下遊需求有望觸底回升(shēng)
(報告出品方/作者:財通證券,佘煒超,劉俊奇)
1、數控係統(tǒng)是數控(kòng)機床最核心的部件(jiàn)之一,高檔數控係統(tǒng)為國家戰略級資源
1.1、數控係統是數控機床的大腦
機床(chuáng)是製造機器的機器,又被稱為工業母(mǔ)機。機床是現代製造業最(zuì)為重要的工具 之一,也是國家基礎製造能(néng)力的綜合體現。機床產品的性能決定著製造的質量, 特別是高檔的數控機床,其技術水平更是一個國家先(xiān)進工業化的體現。數控機床 加工全能,其可以把車、銑、螺紋(wén)加工等集中到一台機床上,使其具(jù)有多種工藝 手(shǒu)法,數控機(jī)床可以(yǐ)很(hěn)好(hǎo)地(dì)解決精(jīng)度高、複雜、小批量、多品種的零件加工問題, 提高產品質量,保證加工零(líng)件的精度。數控(kòng)機床是在普通(tōng)機床的基礎上發展起來, 由於數控機床具有良好的柔性、高加工(gōng)精(jīng)度和穩定(dìng)性、可加工複雜零件等一係列 優點(diǎn),目前(qián)在機械製造業(yè)中有著十分廣泛的應用。
數控機床相對(duì)傳統機床具有(yǒu)明顯的(de)加工優勢,正逐(zhú)步替代傳統機床產品。高檔數 控機床是能夠實現高精度、高複雜性、高效高動態加工的數控機床,具備明顯的 技術優勢。1)高精度:在同等機床檔次條件下,具備更高精度加工(gōng)能(néng)力,主要應 用於精密模具等零件加工;2)高複雜性(xìng):五軸聯動加工下才能夠完成具備形狀複 雜、多線型、異形曲麵等(děng)特點(diǎn)的零件;3)高效高動態:主要服務於航空航天、汽 車、軍工等重點(diǎn)領域,滿足零件加工對高動態特性、高速高節拍等特點(diǎn)的需求, 常見於航空航天(tiān)發動機(jī)葉(yè)輪、葉盤、葉片及飛機結構件等。由於數控(kòng)機(jī)床可以明 顯提升加工效率和加(jiā)工質(zhì)量,在現代生產之中,數控機床正逐步替代(dài)傳統的手動(dòng) 機床產品。
數控係統是機床的重要部件。從機床結構上看,數控機床由(yóu)機床主體、傳動係統 和數控(kòng)係統構(gòu)成,機床(chuáng)主體是機(jī)床(chuáng)的框架,包括床(chuáng)身(shēn)及底座(zuò)鑄件、主軸及變速箱 等(děng),傳動係統包括傳動機械、 輔助動力係統等,機床(chuáng)主體和(hé)傳動係統構成工件加 工的基礎,其剛度、抗震性等要求比較高。從成(chéng)本占比上看,2016H1 海天精工數 控機床主要(yào)成本構成為結構件、控製係統(tǒng)、傳動係統、驅動係統(tǒng)、刀庫及其他, 其中結構件占(zhàn) 35%,控製係統占 22%,傳動係統占 20%,驅動係統占 13%,總計 達(dá)到(dào) 90%。數控係統是數控機床的“大腦”,數控係統性(xìng)能的優劣直接(jiē)影響高端數 控機床的加工精度及效率,是最核心的部件之一。
數(shù)控係統是數字控製係統的簡稱,也被稱(chēng)為計算機數控(Computerized Numerical Control,CNC)。數控係統是根據計算機存儲器中存(cún)儲的控製程序,執行部分或 者(zhě)全部數值控(kòng)製功能(néng),並且配有接口電路和伺服驅動裝置的專用計算機係統,因 此數控(kòng)係統包(bāo)括控製係統、驅(qū)動係統和檢測係統三大部分。
數控係統中的(de)核心模 塊(kuài)為計算機數字控製器,即 CNC 控製(zhì)器。操作者將編程信息傳輸至 CNC 控製器, 隨後 CNC 控(kòng)製器將(jiāng)命令進行控製執行,操作(zuò)者可以在改變計算機數控係統軟件 的同時對數控機床的(de)主軸、電器、電(diàn)機等單(dān)元進行操作與控製。數控係統根據程 序內容發出指令,一方麵由伺服係統中的電動機通(tōng)過傳動裝置控製機床執行(háng)件的 運動,另一方(fāng)麵(miàn)控製(zhì)機床的其它輔助運動, 如主軸轉速、轉向選擇,冷卻(què)泵的開 停等(děng)。檢測係統可以檢測機床部(bù)件(jiàn)的(de)運動位置、速度,並反饋到控製係(xì)統和伺服 係統,用於(yú)修正控製指令。
數控係統通常包括基本(běn)功能和選擇功能。基本功能是數(shù)控係統必備的功能,包括(kuò) 數控加工程序解釋、數(shù)據處理、進(jìn)給軸控製和開關(guān)量控製功能。選擇功能是供(gòng)用 戶根據機床特點和用途進行選(xuǎn)擇的(de)功能,不僅提高了數控(kòng)加工過程和操作的方便 性和舒適(shì)性(xìng),而(ér)且拓寬了數控係統的適用範圍,使製造係統中製造單元的集成成 為可能。選擇功能包括主要包含以下功能:編程功能、圖形模擬功(gōng)能和通(tōng)信功能。根據伺服係統控製方式的不同,可(kě)以把數控係統分為開環、半閉(bì)環、閉環控(kòng)製數 控係統,高檔數控係統(tǒng)通常(cháng)為閉環控(kòng)製數控係統。
1)開環控製數控係統:不帶檢測裝置(zhì),無反饋電路,以步進電動機為驅(qū)動元件。 原理是 CNC 裝置輸出的指令進給脈衝(chōng)經驅動電路進行功率放大,轉換為控製步 進電(diàn)動機各定子繞(rào)組(zǔ)依(yī)次通電/斷電的電流脈衝信號,驅動步進電動機轉(zhuǎn)動,再經 機床傳(chuán)動機構(齒輪箱、絲杠等)帶動工(gōng)作台移動(dòng)。這種方式控製簡單,價格(gé)比較低 廉,被廣泛應用於經濟型數控係統中。
2)半閉環控製數控(kòng)係統:位(wèi)置檢測元件被安裝(zhuāng)在電動機(jī)軸端(duān)或絲杠軸端,通過角(jiǎo) 位(wèi)移的測量間接計算出機床工作台的實際運行位置(直線位移),並將其與(yǔ) CNC 裝 置(zhì)計算出的指令位置(或位移)相比(bǐ)較,用差值進行控製。由(yóu)於閉環的環路內不包括 絲(sī)杠、螺(luó)母副及機床工作台這些(xiē)大慣性環節,由(yóu)這些環節造成(chéng)的誤差不能由環路 所矯正,其控製(zhì)精度不如(rú)閉環控製數控係統,但其(qí)調試方便,成(chéng)本適中可以獲得 比較穩定的控製(zhì)特性,因此在實際應用中,這種(zhǒng)方式被(bèi)廣泛采用。
3)閉環控製數控係統:位置檢測裝置安裝在機床工作台上,用以檢測機床(chuáng)工(gōng)作台 的實際運行位置(直線位移),並將其(qí)與 CNC 裝置計(jì)算出的指令位置(或位移)相比 較,用差值進行控製(zhì)。這類控製方式(shì)的(de)位置控製精度很(hěn)高,通常在高端數控機床 領域(yù)使用。由於閉環控製(zhì)數控係統將絲杠、螺母副及機床工(gōng)作(zuò)台這(zhè)些大慣性環節 放在閉環內,整個係統連接的剛性變差,調試時其係統穩定狀態很(hěn)難達到。
根據數控係統的功能水平的不(bú)同,可以(yǐ)把數控係統分(fèn)為經濟型(xíng)、標準型和高檔型 數控係統,高檔數控係(xì)統是國家戰略級資源(yuán)。高檔型數控係(xì)統的控製類(lèi)型(xíng)、加工 速度、加工精度(dù)等方麵會有明顯的提升,並且西方發達(dá)國家目前正嚴格管控甚至 禁止對(duì)外出售高檔數控係統,或者對高檔數控係統的部分功能進行限(xiàn)製。日本發 那科的五(wǔ)軸聯動數控係統並(bìng)未對國內企業(yè)開放。美國機床(chuáng)企(qǐ)業會對用戶進行定(dìng)時 核查,掌握其(qí)設備使用情(qíng)況。
數控係統產業鏈(liàn)正逐步實現國產(chǎn)化。數控係統產業上遊包括製造所需的(de)工控機、 顯示屏、計算(suàn)芯片、功率模塊、伺服電(diàn)機(jī)和其他部件,這些上遊產品一同構成了 數控係統的控(kòng)製係統、測量係統和伺服驅(qū)動係統。國內(nèi)數(shù)控機床的計算芯片(piàn)和功 率模塊以進口為主,不過國內數控係統製造商已經(jīng)逐步采用國內芯片產品。部分 伺服驅動和電機(jī)市場已經國產化替代,但是產品性能與國外(wài)產品還有一些差距。 數控係統下遊是數控機床製造商,後者廣泛(fàn)應用於汽車船(chuán)舶、航空航(háng)天(tiān)、國防軍(jun1) 工、機械製造和(hé)石油化工等工業領域。
1.2、國內外數控係統發展曆程
1952 年,美國麻(má)省(shěng)理工學院研製出第(dì)一台試驗性數控(kòng)係統,開創了世界數控(kòng)係統 技術發展的先河。20 世紀 80 年代中期,數(shù)控係統技術進入(rù)高速發展階段。1986 年,三菱(MITSUBISHI)推出了采用 Motorola 32 位 68020 CPU 的數控係統,掀起 了 32 位數控係統(tǒng)的熱潮(cháo)。1987 年,發那科(FANUC)公司(sī) 32 位多(duō) CPU 係(xì)統—— ES-15 的問世,使係統內部各部分(fèn)之間的數據交換速(sù)度較(jiào)原來的 16 位數控係(xì)統顯 著(zhe)提高(gāo)。90 年代以來,受計算(suàn)機(jī)技術高速發展的影響:利用 PC 豐富的軟硬件資源,數控 係統朝(cháo)著(zhe)開放式體係結構方向發展。德、美、日等各國爭相開發新一代的(de)高速數 控機床,加工中心的主軸轉速、工作台移動速度、換刀時間分別從 80 年代的(de) 3000~4000r/min、10m/min 和 5~10 s 提高到 90 年代的 15000~ 50000r/min、 80~120m/min 和 1~3s。
進入 21 世紀,數控係統技術在控製精度上(shàng)取(qǔ)得(dé)了突破性進展。2010 年國(guó)際製造 技術展覽會上,專業的數控(kòng)係統(tǒng)製造商紛紛推出了提高控製(zhì)精度的新舉措。 FANUC展(zhǎn)出的Series30i/31i/32i/35i-MODEL B數控係統(tǒng)推出了AI納米輪廓控製、 AI 納米高精度控製、納米平(píng)滑加工(gōng) NURBS 插補等先(xiān)進功(gōng)能(néng),能夠提供以納米為 單位的插補指令,大大提高了工件加工表麵的平滑性和光潔度。SIEMENS 展出的 SINUMERIK 828D 數控係統所獨有的 80 位浮點計算精度,可充分保證插補中輪 廓控製的精確性,從而獲得更高的(de)加工精度。此外,MITSUBISHI 公司(sī)的 M700V 係列數控係統也可實現納米級插補。
經過持久研發和創新,德、美、日等國已基本掌握了數控係統的領先技術。目 前(qián),在數(shù)控技術研究應(yīng)用領域主要(yào)有兩大陣營(yíng):一個是以發那科(FANUC)、西門 子(SIEMENS)為代表的專業數控係統廠商;另一個(gè)是以山崎馬紮克(MAZAK)、 德瑪吉(DMG)為代表,自主開發數控係統的大型機床製造商。
兩種陣營下的數控係(xì)統公(gōng)司(sī)發展模式又分(fèn)為(wéi)了西門子模式、哈斯模式和馬紮克模 式,每種(zhǒng)模式各有其優缺點。 1)西(xī)門子模式:數控係統廠專業生產各種規格(gé)的數控係(xì)統,提供各種標準型的 功能模塊,為全世界的主機廠(chǎng)批量配套。 2)哈斯模式:主機廠獨立開發數控係統,並與其自產的數控機床配套銷售。如 美國的哈斯 (Haas) 公(gōng)司、意大利的菲(fēi)迪(dí)亞公司等,這些公司創(chuàng)立之初是從數控(kòng) 係統研(yán)發起步的,為了銷售數控係(xì)統,開始了數控機床的生產銷售。我國的科德 數(shù)控(kòng)也是這種發展模式(shì)。 3)馬紮克模式:主機廠在數控係統廠提供(gòng)的(de)開發平台上,研發自主品牌的數控 係統,並與其所生產的(de)數控(kòng)機床配套銷售。如日本馬紮克(kè)、森精機等公司,在三 菱.發那科提供的數控(kòng)係統平台上,共同研(yán)發形成馬紮克、森精機的(de)數控係統品 牌。
我國數控係(xì)統起步階段以政府(fǔ)為主(zhǔ)導。1958 年我國出現第一台數控機床,1981 年我國(guó)開始引進發那科數控技術,隨(suí)後開始引(yǐn)進 GE、西門子(zǐ)等數控係統。1996 年我國領先數控係統製造商(shāng)開始(shǐ)模型學習,自助創(chuàng)新。2006 年以後,我(wǒ)國開始(shǐ) 研發高端數控係統。經過多年的(de)發展,國內湧現處華中數控(kòng)、廣州數控、北京凱 恩帝(dì)等具備一定市場競爭力的企業。
傳統數控係統不滿足現代製造業的生產需求,數(shù)控(kòng)係統應當朝著智能化、網絡化 和開(kāi)放(fàng)化方向(xiàng)發展,在發展過程中,還需要解決網絡製造接口問題(tí)、跨平台運行 通訊機製以及先進控製算法問題,以此促進數控(kòng)係統的全新發(fā)展,從根本上提(tí)升(shēng) 現代製(zhì)造業(yè)的發(fā)展水平。雖(suī)然國產高端數控係(xì)統與國外相比在功(gōng)能性能和可(kě)靠(kào)性 方麵(miàn)仍存在一定差距,但近年來在多軸聯動控製、功能複合化(huà)、網絡化(huà)、智能化 和開放性等領域也取(qǔ)得了一定成績。 1)高速、高精度、高可靠性:機床的高速化極大地提高加工效率、降低加工成(chéng)本、 縮短生產周期和提高市場競(jìng)爭(zhēng)力;高精度直接關係到(dào)產(chǎn)品的加工質量;可(kě)靠(kào)性是 數控係統綜合性(xìng)能優(yōu)劣的(de)直接(jiē)體現,能否在可靠性方麵縮短與國外數控係統的差 距是關係到國產數控係(xì)統及其裝備能否占領市場(chǎng)的(de)關鍵因素。
2)多軸聯(lián)動、複(fù)合化:多軸聯動數控係統集計算機控製、高性能(néng)伺服驅動和精密 加工技術於一體,多軸聯(lián)動加工可利用刀具的最佳幾何形狀進行切削,產(chǎn)品的加 工效率、加工質量和加工精度將大幅提升。一般認為,2 至 3 台三軸機床的加工 效率(lǜ)僅能和 1 台五軸聯動(dòng)機床的加工效率相媲美。隨著市場對(duì)於個性化需求日(rì)益 強(qiáng)烈,交貨日期(qī)不斷縮短,金屬加工行業愈來愈多地(dì)采用複合機床對複雜工件進 行綜合加工(gōng),數(shù)控係統在(zài)工藝上的複合程度不斷提升,相較隻具備單(dān)一加工功能 的數控係統,用戶更需(xū)要能(néng)夠提供車削銑削、鏜(táng)削、鑽削和磨削等工序的複合型 數控係統。
3)智能化、柔性化、網絡化(huà):智(zhì)能化體現在方方麵麵:智能控製(zhì)加工質量和效率, 如自適應控製加工過(guò)程、自動生成工藝參數等;智能提高驅動性能,如負(fù)載自動識別、電機參數(shù)自適應運算、前饋控製等;智能編程和操作,如自動編程和(hé)智能 化的人機界麵。數控係統向柔性化發展(zhǎn)的趨勢表現在兩個方麵(miàn):一方麵(miàn)是由點(數 控單機)、線(柔性生(shēng)產線)向麵(自動化車間)、體(CIMS)的(de)方向發展;另一方麵是向 注重經濟性和實用性的方向發(fā)展。數控係統的網絡(luò)化主要是數控係統與(yǔ)外部控製 係(xì)統進(jìn)行(háng)網絡連接與(yǔ)控製。在網絡技術成熟發展過程中,逐漸提(tí)出數字製造概念, 已經成為機械製造企業的現代化標誌。
4)開(kāi)放(fàng)式、軟數控模式:開放式(shì)數控係統是(shì)指(zhǐ)數(shù)控係統製造(zào)商可通過對數控係 統功能進(jìn)行重新組合、修改、添加或刪減,快速(sù)構建不同品種和檔次的數(shù)控(kòng)係 統,並且可以針對不同廠家、用戶和(hé)行業需求,將其特殊(shū)應用和技術經(jīng)驗集成 到數控(kòng)係統(tǒng)中,形成定(dìng)製型數(shù)控係統。未來的數控係統能夠被用戶重新配置、修 改、擴充和(hé)改裝,並允許模塊化地集(jí)成傳感器、監(jiān)視加工過(guò)程、實現網絡通信和 遠程診斷等,而不必重新(xīn)設計軟(ruǎn)硬件。
2、行(háng)業持續增長,外資占據(jù)中高端主要市場(chǎng)
2.1、低檔市場實現替代,中高檔(dàng)數控係統對外依賴度高
機床數控化提升將(jiāng)持續帶動行業(yè)增長,行業市場空間有望接近千億。根據機床工 具協會數據,2021 年我國數控金屬切削機床和數控金屬成形機床的產量分別為 27 萬台和(hé) 2.4 萬台,按照金屬切削機床和金屬成(chéng)形數(shù)控係統單價分別為 10 萬元和4.15 萬元計算,2021 年國內數控係統市場規模約(yuē)為 280 億元。國內機床(chuáng)數控化率 低於 50%,海外發達國家(jiā)數控化率在 80%左右,國內數控機床和數(shù)控係統還有較 大的成長空間,考(kǎo)慮到機床行業的增長(zhǎng)和數控化率的持續提升,數控係統市場規 模有望向千億(yì)規模邁進(jìn)。
根據數控係統的技術實力,數控係統(tǒng)參與者可(kě)以分為國外頂(dǐng)尖(jiān)、國外一(yī)流、中國(guó) 台灣(wān)、中國大陸高端和中國大陸普適五大類別。國外頂尖級(jí)別主要以西門子、海 德漢為代表,產品性能優越,國內高端五軸聯動數控係統應用較多。國外一流企 業包(bāo)括發那科、三菱等,其性能優越的同時(shí)性價比也更高。中國台灣企業包括新 代、億(yì)圖、寶元等,此類企業正逐(zhú)步被國內優秀企業替(tì)代。中國大陸高端企業包 括華中數控(kòng)、廣州數控、光洋等企(qǐ)業。
外資占據(jù)國內主要市場份額,中高(gāo)檔數(shù)控係統(tǒng)基本被壟斷。根據華經產業研究院 統計數據,2020 發那科占我國數控係統市場份額為 34%,三菱數控(kòng)為 21%,廣州 數控為 15%,西門子為 10%,前三大外資企業市占率約 65%。低端(duān)型國產替代難 度低,目前國內企業已占據主要市場。中端型對穩定性要求高,目前市場競爭激 烈,外(wài)資企業主要(yào)為日本發那科、三菱,國內公司如華中(zhōng)數控、科德數控、凱恩 帝已逐漸滲入突破市場。由於高端數控係統對技術要求高,附加值高,國產公司 替(tì)代難度較大。在(zài)國家政策的支持下,國(guó)內湧現了一小批研製高檔(dàng)數(shù)控係統(tǒng)的企(qǐ) 業並實現了部分國產化,但市占率仍不足 10%。
根據 2018 年前瞻產業研究院數據,華中數控在(zài)中高檔數控係統具有一定(dìng)優(yōu)勢,該 公司在我國中檔數(shù)控係統的占有率約(yuē)為 30%,高檔數控(kòng)係統市占率也是國內最高。 北京凱迪(dí)恩和大連大森在我國中檔(dàng)數控係統市占率分別為 22%和 14%。高檔數控係統(tǒng)研發(fā)發力中,國內(nèi)優秀企業持續追趕。經過國內企業的不斷努(nǔ)力, 我國高端數控係統(tǒng)逐漸得到突破。華中數控研製的“華中 8 型係列(liè)高檔數控係統” 已實現與國際龍頭高檔產品的對標(biāo),並有(yǒu)數(shù)千台套係統已用於高(gāo)檔數控機床中。 科德數控(kòng)的 GNC60 高檔數控係統(tǒng)實現了與德國西門子 840D 型高檔數控係統(tǒng)的功 能對標。從產品性能上看我國部分產品已經(jīng)優於國際(jì)水平。對比科德數控與西門 子等外資的產品可(kě)以看出,我國產品在部分性能(néng)指標上優於(yú)國外產品,並且(qiě)還有 價格優勢,具有開拓市場的能力。
自主化能力提升明顯,高端市場開始突破。根據科德數控(kòng)招股書,國內華中數控(kòng)、 科德數控已經掌握伺服驅動、電機等技(jì)術,從(cóng)產(chǎn)品自製率上看(kàn)已經不遜(xùn)於海外(wài)龍 頭企業。2017 年,“高檔(dàng)數(shù)控機床與基礎製造裝備”科技重大專項結束,我國(guó)高檔 數控係統國產(chǎn)化率從 1%提升至 5%,國內高檔數控係(xì)統國產化替代開(kāi)始(shǐ)突破。
“十二五”、“十三(sān)五”期間,國產(chǎn)數控係(xì)統在功能、性(xìng)能和可靠性方麵取得了(le) 巨大進步(bù),打破了我國在航空、航天等領域高(gāo)檔數控係統被國外壟斷的局麵,但 是與國外(wài)產品相比仍有差距(jù),需要進一步提升(shēng)。存在(zài)的差距主要(yào)體現在兩個方麵: 1)技術成熟度差距明顯,缺乏長期應用驗證(zhèng):數控係(xì)統的技(jì)術難點是對可靠性要 求高、多(duō)學科技術交叉性高、配套機械(xiè)設備品種多(duō)。自主研(yán)製幾台高檔數控係統 並在試驗室和(hé)實際生產中完成各種測試驗證並不難,難的是(shì)如何實現國產數控係 統的大(dà)批量、長期應用驗(yàn)證。海外龍頭企業經曆過長期、大批量的驗證迭(dié)代,具 有豐富的應用經(jīng)驗,技(jì)術成熟度高;國產數控係統公司起步較(jiào)慢,在技(jì)術成熟度(dù) 上仍有差距。
2)市場認可度不夠:以日本發那(nà)科、德國西(xī)門(mén)子等為代表的國外企業,在數控係 統領域均發展(zhǎn)了近 60 年,積累了大量的先進技術,已(yǐ)在(zài)全球範(fàn)圍內建立起技術壁 壘和確立了(le)市場優勢地位。在我國市場,這些國外企業也已經耕耘(yún)了 40 多年憑借 產品在技術(shù)上、性能(néng)上的優勢,這些國外企業已擁有很好的市場品牌與客戶美譽 度,大多(duō)數客戶(hù)已經(jīng)習慣(guàn)於使用他們的產品,形成了一個“市場生態(tài)圈”。
2.2、海外龍頭(tóu)簡析
(1)發那科 發那科(FANUC)創(chuàng)建(jiàn)於 1956 年,其公司(sī)名稱是富士自動化數控(Fuji Automatic NUmerical Control)的英文縮寫,主要由日本發那科公司和美國密歇根州羅切斯特 山的美(měi)國發那科公司以及盧森堡(bǎo)的歐洲發那科公司組成,最早期是(shì)富(fù)士通開發的 早期數(shù)字控製(NC)和伺服係統的一部(bù)分,是一間(jiān)提供如機器人和(hé)電(diàn)腦數(shù)控機(jī)床 等自動化產品服務的公司(sī)。發那科 1959 年首先推出了電液步進電動機,在後來的 若幹年中逐步發展並完善了以(yǐ)硬件為主(zhǔ)的(de)開環(huán)數控係統;1976 年研製成(chéng)功采用直 流伺服電機的數控係統 5,1985 年推出了(le)數控係統 0,1987 年研製成功數控係統 15,被稱(chēng)為劃時代(dài)的人工(gōng)智能型數控係統。
(2)西門子 西門子是(shì)全(quán)球(qiú)領先的數控係統製(zhì)造商,目前公司 808、828、840 以及 MC 等類型 具有廣泛應(yīng)用。SINUMERIK 808 是適用於普通機床的理想預配置數控係統,適合 入門級(jí)機床操作者;SINUMERIK 828 是適用於標準機(jī)床、銑床和(hé)磨床的緊湊型數 控係統,擁有緊湊級係統的優異可擴展性;SINUMERIK 840 是適用於模塊化(huà)機床 設計的開放式數控係統,滿足最為寬泛的工藝需求;SINUMERIK MC 是適用於(yú)定 製化加工機床的(de)開放式數控係統,具有優化的運動控製、高(gāo)性能(néng)自動化(huà)和集成的 Windows 10 操作係統。
(3)海德漢 海(hǎi)德(dé)漢(HEIDENHAIN)公司主要產品包括光柵尺(chǐ)、角(jiǎo)度編碼器、選擇編碼器、 數顯裝置(zhì)和數控係統,其產品被廣泛應用於機床、自動化機器,尤其是半(bàn)導體和 電子製造業等領域。從簡單的(de)三(sān)軸數控機床(chuáng)到多達 23 軸的高度複雜的加工(gōng)中心,海德漢為所有常見類型的銑床和車床提供全係列的數控係統。公司現有數控係統 主要產(chǎn)品包括(kuò) TNC 620/640/7 係列。
(4)三菱電機 三菱電機(Mitsubishi Electric)數控(kòng)係統以“加工控製技術”、“質量(liàng)和數量的高可 靠性”、“網絡”三(sān)大理(lǐ)念,為世界(jiè)用戶提(tí)供與世界工藝(yì)相適應的優質產品。公司現 有數控係統(tǒng)主要(yào)產品包括 M800/M80/E80 係列以及最新的 M800V/M80V 係列。 2021 財(cái)年公司總營收 41914.33 億日元,其中(zhōng)工業機電一體化(Industrial Mechatronics)業務營收 12702 億(yì)日元。
3、行業發展向好,國內數控係(xì)統成(chéng)長可期
3.1、數(shù)控化率提升與機床國產化替代賦予行業成長基礎
我國(guó)機床數控化率仍處於較低水平,數控(kòng)係統成長空間巨大。2021 年我國(guó)金屬切 削機床產量為 60.2 萬台,其中數控金屬切削機床(chuáng)為 27 萬台,金屬成形機床產量 為 21 萬台,其中數控金屬成形機床產量為 2.4 萬台,因此從產量上看,我國金屬 切削機床和金屬成形機床的數控化率為(wéi) 45%/11%,而金屬加工機(jī)床的數控化率(lǜ)合(hé) 計為 36%。雖然近年來我國機床數控化率持續上升,但(dàn)是仍然明(míng)顯低於全(quán)球水平, 而全球發(fā)達國家數控化率更是在 80%以上。遠期來看,我國(guó)機床數控化率有望有 一(yī)倍以上的提升空間,考慮機床下遊需求的持(chí)續增(zēng)長,數控係統長期成長空間巨大。《中國製造 2025》明確提出到 2025 年(nián)關鍵工序數控化率將提升到 64%,十 四五(wǔ)期間我國(guó)數控機床和數控係統均有較好的發展環境。
我(wǒ)國中高檔機床仍然被外資(zī)大量占據。我國機床行業分為三大梯隊,第一梯隊是 占據我國高端市場的外資(zī)企業,第二梯隊是國內的優(yōu)質機床(chuáng)企業,第三梯隊是國 內其他規(guī)模(mó)較小,競爭(zhēng)力較弱的(de)企業。根據前瞻產業研究院數據,2018 年,我國 低檔(dàng)數控(kòng)機床、中檔數控機床、高檔數控機床(chuáng)的國產(chǎn)化(huà)率分(fèn)別為 82%、65%和 6%。 從進(jìn)出口數據上看,我國 2022 年金屬切削機床進口金額約為 56.1 億美元(yuán),約 385 億元人民幣,占據我國數(shù)控(kòng)金(jīn)切機(jī)床(chuáng)較大份額,同時國內還有部分外資企業的產 能,總體來看我國中高檔數控機床(chuáng)對外資的依賴度仍然較高(gāo)。
全球疫情爆發促使國(guó)內(nèi)機床替代加速。2020 年新冠疫(yì)情開始在全球範圍出現,國 外機床企業的生產和交付受(shòu)到影響,由於國內疫情控(kòng)製較好,製造業仍然保(bǎo)持較(jiào) 好增長,國內需求旺盛,內需與外部(bù)供應出(chū)現“剪刀叉”,國內機床企業迎來成 長契機。日本金屬切削機床訂單從 2020 年 2 月開(kāi)始降幅擴大,一直持續到 4 季度才開始同比轉正;國內金屬切削機床產量從 2020 年 4 月開始轉正,國內(nèi)機床(chuáng)企業 訂單旺盛,行業呈現“供不應(yīng)求”的態勢(shì),機床國產化替代趨勢得到加速。
政策持(chí)續推動,高端機床持續(xù)替代進口。近年來我國政府十分重視機床行業的發 展,並且不斷推出相(xiàng)關(guān)政策法規推動行業健康(kāng)成(chéng)長,尤其重視高端機床的發展。 2021 年 8 月,國資委黨委召開會議指出,要把(bǎ)科技創新擺(bǎi)在更加突(tū)出的位置,推(tuī) 動中央企(qǐ)業主動(dòng)融入國家基礎研究、應用基礎研究創新體係,針對工業母機、高 端芯(xīn)片、新材料、新能源汽車等加強關鍵核心技術攻關,努力(lì)打造原(yuán)創技術“策源 地”,將工業母機的戰略地位提到了較高的位置。2021 年 12 月,《“十四五”智能 製造發展規劃》指出,到 2025 年,智能(néng)製(zhì)造裝備的市(shì)場滿足率要到(dào)達 70%,並且 提出需要研發智能立/臥式五軸加工中(zhōng)心、車銑複合加工(gōng)中心(xīn)、高精度數控磨床等 高端工作(zuò)母機。
機床國產(chǎn)化背景下,看好數控係統國產化替代加速。數控係統是數(shù)控機床的核心 部件,關係到數控機床的功(gōng)能和性能(néng),下遊機床(chuáng)客戶在選用的時候通常十(shí)分謹慎(shèn), 疊加用戶使用習(xí)慣的問題,目前中高端機床仍然偏向於使用國外品牌。但是(shì)目前 國(guó)內多家上市公司及眾多非上(shàng)市公司已經開始使用國內數控係統或者與國內領先 企業開始合作研發(fā),未來數控係統有望在(zài)國內機床(chuáng)企(qǐ)業(yè)中得到大量應用,隨著國 內機床的國產化(huà)持續替代,數控係統國產化替代進程也有望加速。
3.2、數控機床有望(wàng)恢複上行周期,新興行業與出口需求提(tí)供新動力
通用設備行業景(jǐng)氣度有望恢複,機床上行周期將延續。分析國內機床產量(liàng)曆史數 據(jù)可(kě)知,機床行業具有一定的周期性(xìng),通常每(měi)輪(lún)周期在 6~12 年不等,並且 2011 年(nián)以前行業(yè)上行期時間通常會長於行業下行的時間,2012~2019 年行業總體呈現 下滑趨勢,行業從(cóng) 2020 年開始恢複增(zēng)長。近幾年疫情對行業產(chǎn)生巨大影響,2022 年底國內疫情防控政策有所變動,國(guó)內規模(mó)以上金屬加工機床產(chǎn)量(liàng)約為 75.5 萬台, 同比 21 年出現(xiàn)兩位數下(xià)滑。但是我(wǒ)們認為機床的上行周期並未結束,疫情影響修 複後行業(yè)上行周期有望持續。國內企業端(duān)中長期貸款從(cóng)22年8月開始恢複(fù)增長,2023 年 1 月企(事)業單位中(zhōng)長期(qī)貸(dài)款為 35000 億元,增(zēng)長 66.67%,並且 1 月份 新增(zēng)人民(mín)幣貸款 4.9 萬億元,同比增長 23.1%,延續(xù) 12 月份增長態勢,通用設備 行業有望恢複增(zēng)長。
機床出口需求增長,數控係統有望走出國門。俄烏衝突帶來了一定海外轉單需(xū)求, 2020 和 2021 年俄羅斯外貿(mào)額中歐盟分別占到 33.8%和 35.9%,然而 2022 年 2 月 24 日俄烏衝突正式爆(bào)發後,歐盟(méng)已經對俄羅斯進行了八輪(lún)製(zhì)裁。俄羅(luó)斯是全球機 床消(xiāo)費主要國家之(zhī)一,2014 年俄羅斯機床消費約 20.3 億美元(yuán),位居全球(qiú)第 7 位, 但俄羅斯機床以進口為主,而德國和中國是其進口前兩大國家。根據中國機床工 具協會(huì)數據,2022 年我國機床工具進出口總額 333.6 億美元,同(tóng)比(bǐ)增長 0.9%,其(qí) 中出口金額為 209.5 億美元,同比增長 9.0%,金切機床、數(shù)控(kòng)裝置出口增速更(gèng)是 超過(guò) 20%,機床和數控裝(zhuāng)置出口數據突出,數控(kòng)係(xì)統有望逐步走出國門。
新興行(háng)業(yè)發展(zhǎn)迅速,行業迸發(fā)新動力(lì)。國內新能源、半導體(tǐ)、5G 等行業發展迅速, 紐威數控、創世紀、國盛智科等相關機(jī)床(chuáng)企業(yè)有望(wàng)持續保持增長。在新(xīn)能源汽車領(lǐng)域(yù),優(yōu)化後的機(jī)床產品可以高效加工(gōng)一體化壓鑄(zhù)汽車零部件、電池外殼等。風 電行業有較多大型零部件,以及箱體類產品,重型龍門加工中心、銑(xǐ)鏜床等機床 產品應用需求(qiú)較大。在 5G 領域,5G 基站(zhàn)規模更大,並且有較(jiào)多散熱器殼(ké)體、濾 波器等部件,同時 5G 的使用也將帶(dài)動應(yīng)用設備的逐步增長,對加工需求也有明 顯的提升作用。新興行業直接促進了機床需求的增長,同時新興行業發展也通常 會有更多的定製化需求,國產數控係(xì)統(tǒng)通常在本地化服務上更(gèng)具備優勢,有望實 現更好的成長。
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精選(xuǎn)報告來源:【未來(lái)智庫】
