精密加工廠(chǎng)家http://www.dlzxxx.cn/行(háng)業(yè)研究:高端市場亟需替代,下遊需求有望觸底回升(shēng)
(報告出品方/作者:財通證券(quàn),佘煒超,劉俊奇)
1、數控係統是數控機床(chuáng)最核心的部件之一,高檔數控係統為國家戰略級資源
1.1、數控係統是數控(kòng)機床的大腦
機床是製(zhì)造機器的機器(qì),又被稱為工業母機。機床(chuáng)是現(xiàn)代製造業最為重要的工具(jù) 之一(yī),也(yě)是(shì)國(guó)家基礎製造(zào)能(néng)力的綜合體現。機(jī)床產品(pǐn)的(de)性能決(jué)定著製造的質量, 特別(bié)是高(gāo)檔的數控機床,其技術(shù)水(shuǐ)平更(gèng)是一個國家先進工業化的體現。數控機床 加工全能,其可以把車、銑、螺紋(wén)加工(gōng)等集中到一台機床上,使其具有多種工藝 手法,數控機床可(kě)以很好地解決精度高、複雜、小批量、多品種的零件加工(gōng)問題, 提高產品質量,保證加工零件的精度。數控機床是在普通機床的(de)基礎上發展起來, 由於(yú)數控機床(chuáng)具有(yǒu)良好的(de)柔性(xìng)、高加工精度和穩定性、可加工複雜零件等一係列 優點,目前在機械製造業中有著十分廣泛(fàn)的應用。
數(shù)控(kòng)機(jī)床相(xiàng)對傳統機床具有明顯的加工優勢,正逐步替代(dài)傳統機床產(chǎn)品。高檔(dàng)數 控機床是能夠(gòu)實現(xiàn)高精(jīng)度(dù)、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(dàng)次條件(jiàn)下,具備更高精度加工能力(lì),主要應 用於精密模具等零件加工;2)高複雜性:五軸聯動加工下才能夠(gòu)完成具備(bèi)形狀複 雜、多線型、異形曲麵等特點的零件;3)高效高動態:主要服務於航空航(háng)天、汽 車、軍工等重點領域,滿足零件加(jiā)工(gōng)對高動態特性、高速高節拍等特點的需求, 常見於(yú)航空航天發動機葉輪、葉盤(pán)、葉片及飛機結構件等(děng)。由於數(shù)控機床可以明 顯提升加工效率和加工質量,在現(xiàn)代生產之中,數控機床正逐步替代傳(chuán)統的手動 機床產品。
數控係(xì)統是機床的(de)重要部(bù)件。從機床結(jié)構上看,數控(kòng)機床由機床主體、傳動係統 和數控係統構成,機床主體是機床的框架,包括床身及底座鑄件、主軸及變速箱 等,傳動係統包括傳動機(jī)械、 輔助動力係統等,機床主(zhǔ)體和傳動係統構(gòu)成工件加 工的基礎,其剛度、抗震性等要求比較高。從成本占比上看,2016H1 海天精(jīng)工數 控機床主要成本構成為結構件、控製係統、傳動係統(tǒng)、驅動係統、刀庫及其他, 其中結構件占 35%,控(kòng)製係統占 22%,傳動係統占 20%,驅(qū)動係統占 13%,總計 達到 90%。數控係統是數控(kòng)機床的“大腦”,數控(kòng)係統性能的優劣(liè)直接影響高(gāo)端數 控機床的(de)加工精度及效率(lǜ),是最核心的部件之一。
數控係統是數字控製係統的簡稱,也被稱為計算機數(shù)控(Computerized Numerical Control,CNC)。數控係統是根據計算機存儲器中存儲的控製程序(xù),執行部分(fèn)或(huò) 者全部數值控製(zhì)功能,並且配有接口電路(lù)和伺服驅動裝置的專用計算機係統,因 此數控係統包括控製係統(tǒng)、驅動(dòng)係統和檢測係統三大部分。
數控(kòng)係統中的核心模 塊為計算機數字控製器,即 CNC 控製器。操作者將編(biān)程信息(xī)傳輸至 CNC 控(kòng)製器, 隨後 CNC 控製器將命令(lìng)進行(háng)控製執行,操作者可以在改變計(jì)算機數控係統軟件 的(de)同時對數控機床的主軸、電(diàn)器(qì)、電機等單元進(jìn)行操作(zuò)與控製(zhì)。數控係統根據程 序內容發出指令,一方(fāng)麵由伺服係統中的電動機通(tōng)過傳動裝置控製機床執行件的 運動,另一方麵(miàn)控製機床的其它輔助運(yùn)動, 如(rú)主軸轉(zhuǎn)速(sù)、轉向選擇,冷卻泵的開 停(tíng)等。檢測係統可以檢測機床部件的運動位置、速度,並(bìng)反饋到控製係(xì)統和伺服 係統,用於修正控製(zhì)指令。
數控係統通常(cháng)包括基(jī)本功能和選擇(zé)功能。基本功(gōng)能是(shì)數控係統必備的功能,包括 數(shù)控加工程序解釋、數據處理、進給軸控製和開關量控(kòng)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)擇的功能,不僅提高了數控加工(gōng)過(guò)程和操作的(de)方便 性和舒適性,而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(zhǔ)要包含以下功能:編程功能、圖形模擬功能和通信功(gōng)能。根據伺服係統控(kòng)製方式的不同,可以把數控係統分為開環、半閉環、閉環控製數 控(kòng)係統,高檔數控係(xì)統(tǒng)通常為閉環控製數控係統。
1)開(kāi)環控製數控係統:不帶(dài)檢測裝置,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經驅動電路進行功率(lǜ)放(fàng)大,轉(zhuǎn)換(huàn)為(wéi)控製步 進電動機各定子繞組(zǔ)依次通電/斷電的電流脈衝信號,驅動步進(jìn)電動機轉動,再經 機床傳動機構(齒輪箱、絲杠等)帶動(dòng)工(gōng)作台移動。這種方(fāng)式控製(zhì)簡單,價格比較低(dī) 廉,被廣泛應用於經濟型數控係(xì)統中。
2)半閉環(huán)控製數控係統:位置檢測元件被安裝在電動機軸(zhóu)端或(huò)絲杠軸端,通過角 位移的測量間接計算出機(jī)床工作台的實際運行位置(直線位移),並將其與(yǔ) CNC 裝 置計算出的指令位置(或位移(yí))相比較,用差值進行控製。由於閉環的環路(lù)內不包括 絲杠、螺母副及機(jī)床工作台這些大慣性(xìng)環節,由這些環節(jiē)造成的誤差不能(néng)由環路 所矯正(zhèng),其控製精度不如閉環控製數(shù)控係統,但(dàn)其調試方便,成本適中可以(yǐ)獲得 比較穩定(dìng)的控製特性,因此在實際應用中,這種方式被(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(shàng),用以檢測機床工作台 的實際運行位(wèi)置(直線(xiàn)位移),並將其與(yǔ) CNC 裝置計算出的指令位置(或位移)相比 較,用差值進行(háng)控製。這類控製方(fāng)式的位置控製精度很高,通常在高端數控機(jī)床 領域使用。由於閉環控製數控係統將絲杠、螺母副(fù)及機(jī)床工作(zuò)台這些大(dà)慣性環(huán)節 放在閉環內,整個係統連接的剛性變(biàn)差(chà),調(diào)試時其係統穩定(dìng)狀態很難達到。
根據數控係統的功能水平的不(bú)同,可以把數控係統分為經濟型、標準型和(hé)高檔型 數控係統,高檔數控係統是國家戰略級資源。高檔型數控係統的控製(zhì)類型、加工 速度、加工精(jīng)度等方麵會有(yǒu)明顯(xiǎn)的提升,並且西方發達國家目前(qián)正嚴格管(guǎn)控甚至 禁止對外出售高檔數控係統,或者對高(gāo)檔數控係(xì)統的部分功能進行限(xiàn)製。日本發 那科的五(wǔ)軸(zhóu)聯動數控係統並未對國(guó)內企業開放。美國機床企業會對用戶進行定時 核查,掌握其設備使用(yòng)情況。
數控係統產業(yè)鏈正逐步實現國產化。數(shù)控係統產業上遊包括製造所需的工控機、 顯示屏、計算芯片(piàn)、功率模(mó)塊、伺服電機和其他部件,這些上遊產品(pǐn)一(yī)同構成了 數控係統的控製係統、測量係統(tǒng)和伺服驅動係統。國內(nèi)數控機床的計算芯(xīn)片和功 率模塊以進口為主,不(bú)過國(guó)內數控(kòng)係統(tǒng)製造商已經逐步采用國內芯片產品。部(bù)分 伺服驅動和(hé)電機市場已經國產化替代,但是產品性能與國外產品還有一些差距。 數控係統下遊是(shì)數控機床製(zhì)造商(shāng),後者廣泛應用於汽車船舶、航空航天、國防軍 工、機械(xiè)製造(zào)和石油化工等工業領域。
1.2、國內外數控係統發展(zhǎn)曆程
1952 年,美國麻省理工學院研製出第一台試驗(yàn)性數控係統,開創了世界數控係統 技(jì)術(shù)發展的先河。20 世紀 80 年代中期(qī),數控係統技術進入高速發展階段。1986 年,三菱(MITSUBISHI)推(tuī)出了采(cǎi)用 Motorola 32 位 68020 CPU 的數控係統,掀起 了(le) 32 位數控係(xì)統的熱潮(cháo)。1987 年,發那科(FANUC)公司(sī) 32 位多 CPU 係統—— ES-15 的問世,使係(xì)統內部各部(bù)分之間(jiān)的數據交換速度較原來的 16 位數(shù)控係統顯 著提高。90 年(nián)代以來,受計算機技術高速發展的(de)影響:利(lì)用 PC 豐(fēng)富的軟硬件資源,數(shù)控 係(xì)統朝著開放式體係(xì)結構方向發展。德、美(měi)、日等各(gè)國爭相開發新一代的高速數 控機床,加工中心的主軸轉速、工作台移動速度、換(huàn)刀時間分(fèn)別從 80 年代的 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(shì)紀(jì),數控係(xì)統技術在控製精度上取得了突破性進展(zhǎn)。2010 年國際(jì)製造 技術展覽會上,專業的數控係統(tǒng)製造商紛紛推出了提高控製精度的新舉措。 FANUC展(zhǎn)出的Series30i/31i/32i/35i-MODEL B數控係統推出了AI納米輪廓控製、 AI 納米高精度控製、納米平滑加(jiā)工 NURBS 插補等先進功能(néng),能夠提供以納米為 單位(wèi)的插補指令(lìng),大大提高了工件加工表(biǎo)麵的平滑性和(hé)光潔度。SIEMENS 展(zhǎn)出的 SINUMERIK 828D 數控係統所獨有的 80 位浮點計(jì)算精度,可充分保證插補中輪(lún) 廓控(kòng)製的精確性,從而獲得(dé)更高的(de)加(jiā)工精度(dù)。此外,MITSUBISHI 公司的 M700V 係(xì)列數(shù)控係統也可實現納米級插補。
經過持久研(yán)發和創新,德、美、日等國已基(jī)本掌(zhǎng)握了數控係統的領先技術。目 前,在數控技(jì)術研究(jiū)應用領域主要有兩大陣營:一個是以發那科(FANUC)、西門 子(SIEMENS)為代(dài)表的專業數控係統廠商;另一個是以山崎馬紮克(MAZAK)、 德瑪吉(DMG)為代表,自主開發數控係統的(de)大型機床製造商。
兩種陣營下的數控係統公司發展模式又分為了西門子(zǐ)模(mó)式、哈斯模式和馬紮克模(mó) 式,每種模式各有其優缺點。 1)西門(mén)子模式:數控係統廠專業生產(chǎn)各種規(guī)格的數控係統,提供(gòng)各種標準型的 功能模塊,為全世界的主機廠批量配套。 2)哈斯模式:主機(jī)廠獨(dú)立(lì)開發數控係統,並與其自產的數(shù)控機床(chuáng)配套銷售。如 美國的哈斯 (Haas) 公司、意大利的菲迪亞公司等,這(zhè)些公司創立之初是從數控 係統研發起步(bù)的(de),為了銷售數控係統,開始了數控機床的生產銷售。我國的科德 數控也是這種發展模式。 3)馬紮克模式:主機廠在數控係統廠提(tí)供(gòng)的開發平台(tái)上,研發自主品牌的數(shù)控 係統,並與其(qí)所生產的數控機床配套銷售。如日本馬(mǎ)紮克、森精機(jī)等公司,在三 菱.發那科提供的數控係統平台(tái)上,共同研發形成(chéng)馬紮克、森精機的數控係統品(pǐn) 牌。
我國數控係統起步階段以政府為主導。1958 年我國出現第一(yī)台數控機床,1981 年(nián)我國開始引進發那科數控(kòng)技術(shù),隨(suí)後(hòu)開始引進 GE、西門子等數控係統。1996 年我國領先數控係統製造商開始(shǐ)模型學習,自助創新。2006 年以後,我國開始(shǐ) 研發高端數控係統。經過多年的發展,國內湧現處華中數控、廣州數控、北京凱(kǎi) 恩帝等具備一定市場競爭力的企業。
傳統數控係統不滿足現代(dài)製造業的生產需求,數控係統應當朝著智能化、網絡化 和開放化方向發展,在發展過程中,還(hái)需要解決網絡製造接口問題、跨平台(tái)運行(háng) 通訊機(jī)製以及先進控製(zhì)算法問題,以此促進數控(kòng)係統的全新發展(zhǎn),從根本上提升 現代製造業的發展水平。雖然國產高端數(shù)控係統與(yǔ)國外相比在功能性能和可靠性 方麵仍存在一定差距(jù),但近年來在多軸聯動(dòng)控製、功能複合化、網(wǎng)絡化、智能化 和開放性等領域也取得了一定成績(jì)。 1)高(gāo)速、高精(jīng)度、高可靠性:機床的高速化極大地提高加工效率、降低加工成本、 縮短生產周期和提高(gāo)市場競爭(zhēng)力;高精(jīng)度直接關係到產品的加工質量;可靠性是 數控係統綜合性能優(yōu)劣的直接體現,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的關鍵因素。
2)多軸聯動、複合化:多軸聯動數控係統集計算機控製(zhì)、高性能伺服驅動和精密 加工技術於一體,多軸聯動加工可利用刀(dāo)具的最佳幾何形狀進行切削,產品(pǐn)的加 工效率、加工質量和加工精度將大幅提升(shēng)。一般認為,2 至 3 台三軸機床的加工 效率僅能和 1 台五軸聯動機床(chuáng)的加工效率相(xiàng)媲美。隨(suí)著市場對於個性化需求日益 強烈,交貨日期不斷縮短,金屬(shǔ)加工行業愈來(lái)愈多地采用複合機床對複雜(zá)工件進 行綜合(hé)加工,數控係統在工(gōng)藝上的複合程度不斷提升,相(xiàng)較隻具備單一加工功能 的(de)數控係統,用戶更需(xū)要能夠提供車削銑削、鏜削、鑽削和(hé)磨削等工序的複合型 數控係統。
3)智(zhì)能化、柔(róu)性(xìng)化、網絡化:智能化體現在方方麵麵(miàn):智能控製加工質量(liàng)和效率, 如自適應控製加工過程、自動生成工(gōng)藝參數等(děng);智能提高驅動性能,如負載自動識別、電機參數自適應運算、前饋控製等;智能編程和操作(zuò),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的趨勢表現在兩個方(fāng)麵:一方麵是由點(數(shù) 控單機)、線(柔性生(shēng)產線)向麵(自動化車間)、體(CIMS)的方向(xiàng)發展;另一方麵是向 注重經濟(jì)性和實用性的方向發展。數控係統的網絡化主要是數控係統與外部控製 係統進行網絡連接與控製(zhì)。在網絡技術成熟發展過程中(zhōng),逐漸提出數字製(zhì)造概念, 已經成為機械製造企業的現代化標誌。
4)開放式、軟數控模式:開放式數控係統是指數控係統製造商可通過(guò)對數(shù)控係 統(tǒng)功能進行重(chóng)新組合、修改、添加或刪減(jiǎn),快速構建不同品種和檔次的數控係 統,並且可以針對不同廠家、用戶和行業需求,將其特殊應用和技術經(jīng)驗集成 到數控係統中,形成定製型數控係統。未來的數控係(xì)統能夠被用戶重新配置、修 改、擴充和改裝,並允許模(mó)塊化地集成傳感器、監視加工過程、實現網(wǎng)絡通信和 遠(yuǎn)程診斷等,而不必重(chóng)新設計(jì)軟硬件。
2、行業(yè)持(chí)續增長(zhǎng),外資占據中高端主要市場
2.1、低檔市場實現替(tì)代(dài),中高檔數控係統對外依賴度高
機床(chuáng)數控化提升將持續帶動行業增長,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 2.4 萬台,按照金屬切削機床和金屬成形數控係統單價分別為 10 萬元和4.15 萬元計算(suàn),2021 年(nián)國內數控係統市場規模約為 280 億元。國內機床數控(kòng)化率 低於 50%,海外發(fā)達國家數控化率在 80%左右,國內數控機床和數控係統還有較 大的成長空間,考(kǎo)慮到機床行(háng)業(yè)的增長和(hé)數控化率的持續提升,數控係統市(shì)場規 模有望向千億規模邁(mài)進。
根據數控係統的技術實力,數控係統參與者可以分為國外頂尖、國(guó)外一流、中國 台灣、中國大陸高端(duān)和中國大陸普適五大類別。國外頂尖級別主要以西門子(zǐ)、海 德漢為代表,產品性能(néng)優越,國內高端(duān)五軸聯動(dòng)數控係統應用較多。國外一流企(qǐ) 業包括發那科、三菱等(děng),其性能優越的同時性價比也更高。中國台灣企業包括新 代、億圖、寶元等,此類(lèi)企業正逐步(bù)被國內優秀企業替代。中國大陸(lù)高端企業包 括華中數控、廣州數控、光洋等企業。
外資占據國內主要市(shì)場份額,中(zhōng)高檔數控係(xì)統基本被壟斷。根據(jù)華經產業研究院 統計數據,2020 發那科(kē)占我國數控係統市場份額為 34%,三菱數控為 21%,廣州 數控為 15%,西門子(zǐ)為 10%,前三大外資(zī)企業(yè)市占率約 65%。低端型國產替代難 度低,目前國內企業(yè)已占據主要市場。中端型對穩定性要求高,目前市場競爭(zhēng)激 烈,外資企業主要為日本發那科、三菱(líng),國內公司如華中數控、科德數控(kòng)、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(guó)產公司 替代難度(dù)較大。在國(guó)家政策的支持下,國內湧現了一小批研製(zhì)高檔數控係統的企 業並實現了(le)部分國產化,但市占(zhàn)率仍不(bú)足 10%。
根據 2018 年前瞻產業研究(jiū)院數據(jù),華中數控在中高檔數(shù)控(kòng)係(xì)統具有一定優勢,該 公司在我(wǒ)國中檔數控係統的占有率約為 30%,高檔數控係統市占率也是國內最高。 北京凱迪恩和大連大森在我國中檔數控係統市占(zhàn)率(lǜ)分別為 22%和 14%。高檔(dàng)數控係統研發發力中,國(guó)內(nèi)優(yōu)秀企業持續追趕。經過國內企(qǐ)業的(de)不斷努力, 我(wǒ)國高端(duān)數控係統逐漸得到(dào)突破。華中數控研製的“華中 8 型係列高檔數控係統” 已實現與國際龍頭高檔產品的對標,並有數千台套係統已用於高檔數控機床中。 科德數控的(de) GNC60 高檔數控係統實現了與(yǔ)德國西門子 840D 型高檔數控係統的功(gōng) 能對標。從(cóng)產品性能上看我國部分產品已經優於國際水平。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指標上優於國外產品,並且(qiě)還有 價(jià)格優勢,具有開拓市場的能力。
自主化(huà)能力提升明顯,高端市場開始突破。根據科德數(shù)控(kòng)招股書,國內華(huá)中數控、 科德數控已經掌(zhǎng)握伺服(fú)驅動、電機等技術,從產品自製率上看已經不遜於海(hǎi)外龍 頭企業。2017 年,“高檔數控(kòng)機床與基礎製造裝備”科(kē)技重大(dà)專項結束,我國高檔 數控係統(tǒng)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)始突(tū)破。
“十二(èr)五(wǔ)”、“十三五”期(qī)間,國產(chǎn)數控(kòng)係統在功能、性能和可靠(kào)性方麵取得了(le) 巨大進步,打破了我國在航(háng)空、航天等領(lǐng)域高檔數控係統被國外壟斷的局麵,但 是與國外產品相比仍有差距,需要進一步提升。存在的差距主要體現在兩個方麵: 1)技術成熟度(dù)差距明(míng)顯,缺乏(fá)長期應用驗證:數控係統的技術難點是對可靠性要 求高(gāo)、多學科技術交叉性高、配套機械設備品種多。自主研製幾台高檔數控係(xì)統 並在試驗室和實際(jì)生產中完成各種測試驗證並不難,難的是如何(hé)實現國產數控係(xì) 統(tǒng)的大批量、長期應用驗證。海外龍頭企業經曆過長(zhǎng)期、大批量的(de)驗(yàn)證迭代,具 有豐富(fù)的應用經驗,技術成熟度高;國產數控係統公司起步較慢,在技(jì)術成熟度 上仍有差距。
2)市場認可度不夠:以日本發那科(kē)、德國西門子等為代表(biǎo)的國外企業,在數控係 統領域均發展了近 60 年,積(jī)累了大量的先進技(jì)術,已(yǐ)在全球範圍內建立起技術壁 壘和確立了市場優勢地位。在我(wǒ)國市(shì)場,這些國外企(qǐ)業(yè)也已經耕耘了 40 多年憑借 產品在技術上、性能上的優勢,這(zhè)些國外企業已擁有(yǒu)很好(hǎo)的市場品牌與客戶美譽 度,大多數客戶已經習慣(guàn)於使用他們的產品,形(xíng)成了一個“市場生態圈”。
2.2、海外龍頭簡析
(1)發那科 發那科(FANUC)創建於 1956 年,其公司名稱是富士自動化數控(Fuji Automatic NUmerical Control)的英文縮寫,主(zhǔ)要由日本發那科公司和美(měi)國密(mì)歇根州羅切(qiē)斯特 山(shān)的美國發那科公司以及盧森(sēn)堡的(de)歐洲發那科公司組成,最早期是富士通開發的 早期數字控製(NC)和(hé)伺服係統的一部分(fèn),是一間提供如機器人和電(diàn)腦數控機床 等自動化產品服務的公司。發那科 1959 年首先推(tuī)出了電液步(bù)進電動機,在後(hòu)來的 若幹年中逐步發展並完善了以硬件(jiàn)為主的(de)開環數控係統;1976 年研(yán)製成功采用直 流伺服電機的數控係統 5,1985 年推出了數控係統 0,1987 年研製成(chéng)功數控係統 15,被稱(chēng)為劃時代(dài)的(de)人工智能型數控係統。
(2)西門子 西門(mén)子是全球領先的數控係(xì)統製造商,目前公司 808、828、840 以及 MC 等類型 具有廣泛(fàn)應用。SINUMERIK 808 是(shì)適用於普通機床的理想預配置數控係統,適(shì)合 入門級機床操作者(zhě);SINUMERIK 828 是適用於標準機床、銑床和磨床的緊湊型數 控係統,擁有緊湊(còu)級係統的(de)優(yōu)異可擴展性;SINUMERIK 840 是適用於模塊化機床 設計(jì)的開放式(shì)數控係統,滿足最為寬泛的工藝需求;SINUMERIK MC 是適用於定 製化加工機(jī)床的開放式數控係統,具有優化(huà)的運動控製(zhì)、高性能自動化和集成的 Windows 10 操作係統。
(3)海德漢 海德漢(HEIDENHAIN)公司主要(yào)產品包括光柵尺、角度(dù)編碼器、選擇(zé)編碼器、 數(shù)顯裝(zhuāng)置和數控係統(tǒng),其(qí)產品被廣泛應用於機(jī)床、自動(dòng)化機器,尤其是半導體和 電子製造業等領域。從簡單的三(sān)軸數(shù)控(kòng)機床到多達 23 軸的高(gāo)度複雜的加工(gōng)中心,海德漢為所有常見類型的銑床和車(chē)床(chuáng)提供全係列的數控係統(tǒng)。公司現(xiàn)有數控係統 主要產品包括 TNC 620/640/7 係列。
(4)三菱電機(jī) 三菱電(diàn)機(Mitsubishi Electric)數控係統以(yǐ)“加工控製技術”、“質量和數量的高可 靠性”、“網絡”三大(dà)理念,為世界用戶提供與世界工藝相適應的優質產品。公司現 有數控係統主要產品包(bāo)括 M800/M80/E80 係列以及(jí)最新(xīn)的 M800V/M80V 係列。 2021 財年公司總營收 41914.33 億日元,其中工業機電一體化(Industrial Mechatronics)業務(wù)營收 12702 億日元。
3、行業發展向好,國內數控係統(tǒng)成長可期
3.1、數控化率提升與機床國產化替代賦予行業成長基礎
我國機床(chuáng)數控化率仍處於較(jiào)低水平,數控係(xì)統成長空(kōng)間巨大。2021 年(nián)我國金屬(shǔ)切 削機床產(chǎn)量為 60.2 萬(wàn)台,其中數控金屬切削機床為 27 萬台(tái),金屬成形機床產(chǎn)量(liàng) 為 21 萬台,其(qí)中數控金屬成形機床產量為 2.4 萬(wàn)台(tái),因此從產量上看,我國金屬 切削機床(chuáng)和金屬成形機床的(de)數(shù)控化率為 45%/11%,而金屬(shǔ)加工機床的數控(kòng)化率合 計為 36%。雖然(rán)近年(nián)來我國機床數控化率持續上升,但是仍然明顯低(dī)於全球水平, 而全球發達國家數控化率更是在 80%以(yǐ)上。遠期(qī)來看,我國機床數控化率(lǜ)有望有 一倍以上的提升(shēng)空(kōng)間,考(kǎo)慮機床下遊需求(qiú)的持續增長,數控(kòng)係統(tǒng)長期成長空間巨(jù)大。《中國製造 2025》明確提出到 2025 年關鍵工序數控化率將提升到 64%,十 四五期間我(wǒ)國數控機床和數控係統均有(yǒu)較好的(de)發展(zhǎn)環境(jìng)。
我國(guó)中高檔機床仍然被(bèi)外資大量占據。我國機床行業分為三大梯隊,第一梯隊是 占據我國(guó)高端市場的外資企業,第二梯隊是國內的優(yōu)質機(jī)床企業(yè),第(dì)三(sān)梯隊是國 內其他規模(mó)較小,競爭力較弱的企業。根據前瞻產業(yè)研究(jiū)院數據,2018 年,我(wǒ)國 低檔數控機床、中檔數控(kòng)機床、高檔數控機床的(de)國產化率分別為(wéi) 82%、65%和 6%。 從進出口數據上看,我(wǒ)國 2022 年金屬切削(xuē)機床(chuáng)進口(kǒu)金額約為 56.1 億美元,約 385 億元人民幣,占據我(wǒ)國數控金切機床較大份額,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對外資的依賴度仍然較高。
全球疫情爆發促使國內(nèi)機床替代加速。2020 年新冠疫(yì)情開始在(zài)全球範圍出現,國 外(wài)機床企業的生產和交付受到影響,由於國內疫情控製較好,製造業仍然保持較 好(hǎo)增長,國內需求旺盛,內需與外部供應出現“剪刀叉”,國內機床企業迎來成 長契機。日本金屬切削機(jī)床訂單從 2020 年 2 月開始降幅擴大,一直持續到 4 季度才開始同比轉正;國內金(jīn)屬切削機床產量從(cóng) 2020 年 4 月開始轉正,國內機床企業 訂單旺盛,行業呈現“供不應求”的態勢,機床國產(chǎn)化替代趨(qū)勢得到加速。
政策持續推動(dòng),高端機床持續替代進口。近年來我國政府十分重視機床行業(yè)的發 展(zhǎn),並且不斷推出相關政策法規推動行(háng)業(yè)健康成長,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,要把科(kē)技創新擺(bǎi)在更加突出的位置,推 動中央企業主動融入國家基礎研究、應用基礎研究創新體(tǐ)係,針對工業母機、高(gāo) 端芯(xīn)片、新材料、新能源汽(qì)車等加強關(guān)鍵核心技術攻關,努力打造原創技術“策源(yuán) 地”,將工業母機的戰略地位(wèi)提到了(le)較高的位置。2021 年 12 月,《“十四五”智能(néng) 製造發展規劃》指出,到 2025 年,智能製造裝備的市場滿足(zú)率要到達 70%,並且 提出需要研發智能立/臥式五軸加工中心、車銑複合加工中心、高精(jīng)度數控磨床(chuáng)等 高端工作母機。
機床國產化背景下,看好數控係統國產化替代加速。數控係統是(shì)數控機床的(de)核心 部(bù)件,關(guān)係到數控(kòng)機床的功能和性能(néng),下遊機床客戶在選用的時候(hòu)通常十(shí)分謹慎, 疊加(jiā)用戶使用習慣的問題,目前中高端機床仍然偏向於使用國外品牌。但是目前 國內多家上市公司及眾多非上市公司(sī)已經開始(shǐ)使用國內數控係(xì)統或者與國內領先 企業開(kāi)始合作研發,未來數控係統有望在國內機床企業中得到大量應用,隨著國 內機床的國產化持續替代,數控係統國產(chǎn)化替代進程也有望加速。
3.2、數控機床(chuáng)有望恢複上行周期,新興行業與(yǔ)出(chū)口需求提供新動力
通用設備行業(yè)景氣度有望恢複,機(jī)床上行周期將延續(xù)。分析國(guó)內機床產量曆史數 據可(kě)知,機床行業具有一定(dìng)的(de)周(zhōu)期(qī)性,通常(cháng)每輪周期在 6~12 年不(bú)等,並且 2011 年以前行業上行期時間通常會長於(yú)行業下行的時間,2012~2019 年行業總體呈現 下滑趨勢,行業從 2020 年開始恢複增長。近幾(jǐ)年疫情對行業產生巨大影(yǐng)響,2022 年底國內疫情防控政策有所變動,國內規模以上金屬加工機床產量約為 75.5 萬台, 同比 21 年出現兩位(wèi)數下滑。但是我們認為機床的上行周期並未結束,疫情影(yǐng)響修 複後行(háng)業上行周期有望持續。國內企業端中長期貸款從22年(nián)8月開始恢複增長,2023 年 1 月企(事)業單位中長期貸款為 35000 億元(yuán),增(zēng)長 66.67%,並且 1 月(yuè)份 新增人(rén)民幣貸款 4.9 萬億元,同比增(zēng)長 23.1%,延續(xù) 12 月份增長態勢(shì),通用設備(bèi) 行業有望(wàng)恢複增長。
機床(chuáng)出口需求增長,數控係統有望走出(chū)國門。俄烏衝突帶來了一定海外轉單需求, 2020 和 2021 年俄羅斯外貿額中歐盟分別占到 33.8%和 35.9%,然而 2022 年 2 月 24 日俄烏衝突正式爆發後,歐盟已經對(duì)俄羅斯進行了八輪製(zhì)裁。俄羅斯是全球機(jī) 床消費主(zhǔ)要國家之一,2014 年俄羅斯機床消(xiāo)費約 20.3 億美(měi)元,位居全球第 7 位, 但俄羅斯(sī)機床以進口為主,而德國和中國是其進口前兩大國家(jiā)。根據中國機床工 具協(xié)會數據,2022 年我國機床工具進出口總額 333.6 億美元,同比增長 0.9%,其 中出口金額為 209.5 億(yì)美元,同比增(zēng)長(zhǎng) 9.0%,金切(qiē)機床、數控(kòng)裝置出口增速(sù)更是 超過 20%,機床和數控裝置出口數據突出,數控係統有望逐步走出國門。
新興行業(yè)發展迅速,行(háng)業迸發新(xīn)動力(lì)。國內新能源、半導體、5G 等行業發展迅速, 紐威數控、創世紀、國盛智科等(děng)相(xiàng)關機床企業有望(wàng)持續保持增長。在新能源汽車領域,優化後的機床產品可以高效加工一體化壓鑄汽車(chē)零部件(jiàn)、電(diàn)池外殼(ké)等。風 電(diàn)行(háng)業有較多大型零部(bù)件,以及箱體類產品(pǐn),重型龍門加(jiā)工中(zhōng)心、銑鏜床等機床(chuáng) 產品應用需求較大。在 5G 領域,5G 基站規模(mó)更大,並且有(yǒu)較多散熱器殼體、濾(lǜ) 波器等部件,同時 5G 的使用也將帶動應用設備的逐步增(zēng)長,對加工需求也有明 顯的提升作用。新興行業(yè)直(zhí)接促進(jìn)了機床需求的增長(zhǎng),同時新(xīn)興行業發展也通常(cháng) 會有更多的(de)定製化(huà)需求,國產數控係統通常在本地化服務上更具備優勢,有望實 現更好的成長。
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精選報(bào)告來源:【未來智(zhì)庫】
