数控机床产业分析.pdf

目录目录 第一章 数控机床简介 2 第二章 宏观经济及政策 3 第三章 数控机床产业的现状 问题及发展趋势 3 第一节 数控机床产业的现状 3 第二节 我国数控机床产业问题 4 第三节 数控机床产业的发展趋势 4 第四章 数控机床市场分析 6 第一节 全国数控机床年产量 6 第二节 2001 年及 2008 年数控机床行业产量区域分布 7 第三节 全国数控机床的进口 8 第五章 数控机床行业竞争分析 9 第一节 中国数控机床竞争能力 9 第二节 中国数控机床与国际先进机床比较 10 第三节 盈利能力分析 11 第四节 数控机床行业主要的竞争力量 11 第六章 数控机床企业的商业模式 12 第七章 关于沈阳机床并购德国希斯案例的思考 13 参考文献 14 数控机床产业分析数控机床产业分析 摘要 摘要 论文通过对数控机床产业的 TPBS 分析 中外数控机床产业现状对比 得出中国数控 机床产业的问题 市场前景和发展趋势 文章分析了数控机床企业的商业模式 为数控机床 未来发展给出了战略性建议 针对沈阳机床收购德国希斯案例探讨中国数控机床产业未来发 展思路 关键词 关键词 数控机床 产业 现状 趋势 行文逻辑 从数控机床产业供应链切入 上游是钢铁铸件和原材料 中游是低 中 高档数控机床 下游是各种装备制造业 下游的需求 决定了数控机床产业的巨大市场 制造业近几年的低迷也造成了数控 机床产业的行业低谷 就中国而言 数控机床有以下几个特点 1 市场前景广阔 文章有数据支持 周期性产业会走出行业低谷 2 低档数控机床占比过高 中高档数控机床依赖进口 技术方面 1 刀具问题 中国目前不具备生产高端刀具的技术 2 精度问题 刀具和数控系统限制精度提升 3 柔性生产 机床未来发展方向 解决问题的方法 1 学习沈阳机床并购德国希斯模式 获得先进技术 2 学习日本数控机床产业模式 先主攻中档数控机床占领市场 第一章第一章 数控机床简介数控机床简介 数控机床是数字控制机床的简称 是一种装有程序控制系统的自动化机床 该控制系统 能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序 并将其译码 从而使机床动作并 加工零件 简单来说 数控机床利用数字信息化对机械运动及加工过程进行控制 图一 数控机床工作原理 第二章第二章 宏观经济及政策宏观经济及政策 国家中长期科学和技术发展规划纲要 2006 2020 年 明确将 高档数控机床与基础 制造装备 列为国家列为国家 16 个科技重大专项之一 高档数控机床与基础制造装备 科技重大专项重点开发航空航天 船舶 汽车制造 发电设备制造等行业 十二五期间继续 投入 且力度加大 每年重大专项将带动资金投资 100 亿以上 第三章第三章 数控机床产业的现状 问题及发展趋势数控机床产业的现状 问题及发展趋势 第一节第一节 数控机床产业的现状数控机床产业的现状 以低价位普及型数控机床引导市场的发展 目前国内电火花机床市场相当大的一块 是个体和中 小私营企业 他们过去曾是我们 HWEDM 手动 EDM 的主要用户 经过一段 时间艰苦创业 现在手中有了资本 希望买到具有一定性能价格比的低价位数控机床 当前 具有较高性能价格比的 NCEDM 以 32 规格为例 LWEDM 以 25 规格为例 其工艺水平明 显高于 HWEDM 售价都为 20 万元 台 是数控机床值得注意的发展方面 中档普及型数控机床应是当前发展的重点 中档数控机床国内已生产多年 但市场占有 率还是较低 一台机床的水平不单单是体现在数控化的问题 还应提高整体水平 特别是工 艺水平的提高 目前我们有的数控机床的工艺水平与手动机床相比提高不多 没有上一个档 次 影响了数控机床的市场占有率 苏州沙迪克三光机电有限公司开发的 DK7632LWEDM 注意工艺水平的提高 打开了国内数控电火花机床市场 克服低水平重复生产 发展改进型 是我国的发明创造 目前产 量已达 10 000 台 年 是电火花数控机床的主力产品 目前存在的问题是 低水平重复生 产现象比较严重 一些低价倾销的不全格产品充斥市场 一些有远见的企业 在提高产品质 量 产品改进 创新上下工夫 第二节第二节 我国数控机床产业问题我国数控机床产业问题 中国於 1958 年研制出第一台数控机床 发展过程大致可分为两大阶段 在 1958 1979 年间为第一阶段 从 1979 年至今为第二阶段 第一阶段中对数控机床特点 发展条件缺乏 认识 在人员素质差 基础薄弱 配套件不过关的情况下 一哄而上又一哄而下 曾三起三 落 终因表现欠佳 无法用於生产而停顿 主要存在的问题是盲目性大 缺乏实事求是的科 学精神 在第二阶段从日 德 美 西班牙先後引进数控系统技术 从日 美 德 意 英 法 瑞士 匈 奥 韩国 台湾省共 11 国 地区 引进数控机床先进技术和合作 合资生产 解决了可靠性 稳定性问题 数控机床开始正式生产和使用 并逐步向前发展 在 20 余年间 数控机床的设计和制造技术有较大提高 主要表现在三大方面 培训一 批设计 制造 使用和维护的人才 通过合作生产先进数控机床 使设计 制造 使用水平 大大提高 缩小了与世界先进技术的差距 通过利用国外先进元部件 数控系统配套 开始 能自行设计及制造高速 高性能 五面或五轴联动加工的数控机床 供应国内市场的需求 但对关键技术的试验 消化 掌握及创新却较差 至今许多重要功能部件 自动化刀具 数控系统依靠国外技术支撑 不能独立发展 基本上处於从仿制走向自行开发阶段 与日本 数控机床的水平差距很大 存在的主要问题包括 缺乏象日本 机电法 机信法 那样的 指引 严重缺乏各方面专家人才和熟练技术工人 缺少深入系统的科研工作 元部件和数控 系统不配套 企业和专业间缺乏合作 基本上孤军作战 虽然厂多人众 但形成不了合力 我们总结的主要的几点问题是 市场大但技术不强 数控系统和功能部件发展滞后 高 档数控机床关键技术仍有较大差距 产品质量稳定性仍需进一步提高 制造服务业尚未形成 行业整体经济效益偏低 第三节第三节 数控机床产业的发展趋势数控机床产业的发展趋势 为了满足市场和科学技术发展的需要 为了达到现代制造技术对数控技术提出的更高的 要求 当前 世界数控技术及其装备发展趋势主要体现在以下几个方面 高速 高效 机床向高速化方向发展 可充分发挥现代刀具材料的性能 不但可大幅度提高加工效率 降低加工成本 而且还可提高零件的表面加工质量和精度 超高速加工技术对制造业实现高 效 优质 低成本生产有广泛的适用性 新一代数控机床 含加工中心 只有通过高速化大幅 度缩短切削工时才可能进一步提高其生产率 超高速加工特别是超高速铣削与新一代高速数 控机床特别是高速加工中心的开发应用紧密相关 90 年代以来 欧 美 日各国争相开发 应用新一代高速数控机床 加快机床高速化发展步伐 高速主轴单元 电主轴 转速 15000 100000r min 高速且高加 减速度的进给运动部件 快移速度 60 120m min 切削进给 速度高达 60m min 高性能数控和伺服系统以及数控工具系统都出现了新的突破 达到了 新的技术水平 随着超高速切削机理 超硬耐磨长寿命刀具材料和磨料磨具 大功率高速电 主轴 高加 减速度直线电机驱动进给部件以及高性能控制系统 含监控系统 和防护装置等一 系列技术领域中关键技术的解决 应不失时机地开发应用新一代高速数控机床 高精度 从精密加工发展到超精密加工 特高精度加工 是世界各工业强国致力发展的方向 其 精度从微米级到亚微米级 乃至纳米级 10nm 其应用范围日趋广泛 超精密加工主要包 括超精密切削 车 铣 超精密磨削 超精密研磨抛光以及超精密特种加工 三束加工及微细 电火花加工 微细电解加工和各种复合加工等 随着现代科学技术的发展 对超精密加工 技术不断提出了新的要求 新材料及新零件的出现 更高精度要求的提出等都需要超精密加 工工艺 发展新型超精密加工机床 完善现代超精密加工技术 以适应现代科技的发展 当前 机械加工高精度的要求如下 普通的加工精度提高了一倍 达到 5 微米 精密加工精 度提高了两个数量级 超精密加工精度进入纳米级 0 001 微米 主轴回转精度要求达到 0 01 0 05 微米 加工圆度为 0 1 微米 加工表面粗糙度 Ra 0 003 微米等 精密化是为了适应高新技术发展的需要 也是为了提高普通机电产品的性能 质量和可 靠性 减少其装配时的工作量从而提高装配效率的需要 随着高新技术的发展和对机电产品 性能与质量要求的提高 机床用户对机床加工精度的要求也越来越高 为了满足用户的需要 近 10 多年来 普通级数控机床的加工精度已由 10 m 提高到 5 m 精密级加工中心的 加工精度则从 3 5 m 提高到 1 1 5 m 高可靠性 数控系统的可靠性要高于被控设备的可靠性在一个数量级以上 但也不是可靠性越高越 好 仍然是适度可靠 因为是商品 受性能价格比的约束 对于每天工作两班的无人工厂而 言 如果要求在 16 小时内连续正常工作 无故障率 P t 99 以上的话 则数控机床的平 均无故障运行时间 MTBF 就必须大于 3000 小时 MTBF 大于 3000 小时 对于由不同数量 的数控机床构成的无人化工厂差别就大多了 我们只对一台数控机床而言 如主机与数控系 统的失效率之比为 10 1 的话 数控的可靠比主机高一个数量级 此时数控系统的 MTBF 就 要大于 33333 3 小时 而其中的数控装置 主轴及驱动等的 MTBF 就必须大于 10 万小时 当 前国外数控装置的 MTBF 值已达 6000 小时以上 驱动装置达 30000 小时以上 模块化 专门化与个性化 机床结构模块化 数控功能专门化 机床性能价格比显著提高并加快优化 为了适应数 控机床多品种 小批量的特点 机床结构模块化 数控功能专门化 机床性能价格比显著提 高并加快优化 个性化是近几年来特别明显的发展趋势 智能化 智能化的内容包括在数控系统中的各个方面 1 为追求加工效率和加工质量方面的智能化 如自适应控制 工艺参数自动生成 2 为提高驱动性能及使用连接方便方面的智能化 如前馈控制 电机参数的自适应运算 自动识别负载自动选定模型 自整定等 3 简化编程 简化操作方面的智能化 如智能化的自动编程 智能化的人机界面等 4 智能诊断 智能监控方面的内容 方便系统的诊断及维修等 柔性化和集成化 数控机床向柔性自动化系统发展的趋势是 从点 数控单机 加工中心和数控复合加工 机床 线 FMC FMS FTL FML 向面 工段车间独立制造岛 FA 体 CIMS 分布式网 络集成制造系统 的方向发展 另一方面向注重应用性和经济性方向发展 柔性自动化技术 是制造业适应动态市场需求及产品迅速更新的主要手段 是各国制造业发展的主流趋势 是 先进制造领域的基础技术 其重点是以提高系统的可靠性 实用化为前提 以易于联网和集 成为目标 注重加强单元技术的开拓 完善 CNC 单机向高精度 高速度和高柔性方向发 展 数控机床及其构成柔性制造系统能方便地与 CAD CAM CAPP MTS 联结 向信息 集成方向发展 网络系统向开放 集成和智能化方向发展 第四章第四章 数控机床市场分析数控机床市场分析 第一节第一节 全国数控机床年产量全国数控机床年产量 据国家统计局统计 2012 年中国机械工业累计实现工业总产值和销售产值 18 41 万亿元 18 04 万亿元 同比分别增长 12 64 和 12 54 与上年 25 以上的增速相比明显回落 行 业发展步入中速发展期 2012 年中国机械产品的市场需求疲软 120 种主要机械产品中 多 数品种的产量保持增长 但产量实现增长的产品数较上年减少 其中数控机床产量为 20 57 万台 同比下降 16 19 与中国机械全行业的形势相比 机床行业去年的形势变化和面临的矛盾都更为突出 来 自中国机械工业联合会的数据显示 十五 和 十一五 的 10 年中 中国机床行业实现了 持续超高速发展 一直到 2011 年上半年 需求仍很旺盛 绝大多数机床企业都处于产销两 旺的亢奋状态之中 但是从 2012 下半年开始 需求增势明显趋缓 新增订单剧烈下滑 经 济效益状况逐渐趋于严峻 利润率持续下降 尽管有上半年的高速增长垫底 去年全年中国 机床工业总产值增速仍由年初的近 39 回落到年末的 32 5 实现利润增速由年初的 57 5 剧降至年末的 29 8 可见 去年中国机床行业的形势变化剧烈 十年来 数据机床产量增 长的速率也有降低的趋势 另有报道高端数控机床生产在向高端数控机床市场进军 表明我 们低端市场趋于饱和 利润率下降 高端数控机床将是未来新一轮的赢利点 图二 2001 2012 年全国数控机床年产量 第二节第二节 2001 年及年及 2008 年数控机床行业产量区域分布年数控机床行业产量区域分布 根据中机系 北京 信息技术研究院和中国机电数据网的联合数据 如下图所示 2008 年华东地区生产份额比 2001 年减少了 16 83 个百分点 而东北地区增长了 17 69 个百分点 可明显看出我国机械工业区域重心向东北老工业基地移动的迹象 另外 华南地区也有一定 增长 20 0 20 40 60 80 100 5 0 5 10 15 20 25 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 年产量 万台 增长率 图三 2001 年及 2008 年数控机床行业产量区域分布 第三节第三节 全国数控机床全国数控机床的的进进口口 从 2000 年到 2012 年全国数控机床进口量整体维持波动中 不下图 近几年来进口量明 显下降 呈现出总量下降 平均单价上升的趋势 进口的高端机床越来越多 图四 2000 年到 2012 年全国数控机床进口量 2012 年 1 12 月 我国数控机床进口额为 45 60 亿美元 同比减少 11 6 进口量为 1 56 万台 同比减少 29 8 进口平均价格为 29 29 万美元 台 同比增长 26 0 12 月当月 我 国数控机床进口额为 3 51 亿美元 同比减少 32 7 环比减少 14 1 进口量为 1266 00 台 同比减少 26 9 环比减少 15 8 进口平均价格为 27 75 万美元 台 同比减少 8 0 环比 增长 2 1 按进口金额计算 日本 德国和中国台湾是我国数控机床进口来源的前 3 位 排名第 4 30 10 10 30 50 70 90 9 000 4 000 1 000 6 000 11 000 16 000 21 000 26 000 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 年进口量 台 增长率 至第 10 位的进口来源国家和地区依次为意大利 韩国 美国 瑞士 西班牙 英国和奥地 利 2012 年 1 12 月 我国自日本进口 14 03 亿美元 同比减少 8 2 从德国进口 11 41 亿美元 同比减少 18 4 自中国台湾进口 5 02 亿美元 同比减少 14 9 我国从前 10 位 进口来源国家和地区进口数控机床合计 42 94 亿美元 占 1 12 月我国全部数控机床进口额 的 94 2 图五 我国数控机床主要进口来源份额 排行排行 进口来源国家进口来源国家 地区地区 2012 年年 1 12 月 月 2011 年年 1 12 月 月 1 日本 30 8 29 6 2 德国 25 0 27 1 3 中国台湾 11 0 11 4 4 意大利 7 4 6 4 5 韩国 6 1 4 8 6 美国 4 5 3 5 7 瑞士 4 1 5 8 8 西班牙 2 0 1 0 9 英国 1 7 1 1 10 奥地利 1 6 3 6 2012 年国内进口高峰期出现在 3 月份和 5 月份 跟往年情况大体相同 如今整个数控 机床行业处于持续低潮期 上半年整个行业利润总额同比下降 19 85 1 4 月份下降 22 77 相比较能看出整个 行业目前已经出现些许的暖意 今年 7 月份出现了行业销售量的最低潮 对照往年销售情况 数控机床主要产品线销量情况基本符合往年销售规律 从行业产品线来看 龙门式数控切割 机 便携式数控切割机 台式数控切割机的销售总量下降比较明显 相比手动设备销售总量 与往年的差别不是很大 第第五章五章 数控机床数控机床行业竞争分析行业竞争分析 第一节第一节 中国数控机床竞争能力中国数控机床竞争能力 首先 在市场占用率方面 国产金属加工机床产值市场占有率继续提高 达到了 70 1 国产数控机床产值市场占有率也从 2005 年的 30 4 上升至 2012 年的 62 在中国机械工业 中 机床行业位居 工具母机 的特殊地位 其需求订单的大部分来源于机械工业的各类企 业 同时 其水平也对机械工业中各行各业的升级具有特殊重要的意义 其次 在高端产品方面 中国在大型数控机床方面获得了新突破 2011 年底 齐齐哈 尔重工研发的高端产品 SMVTM1600 30 250L NC 数控单柱移动立式车铣床通过德国客户 验收准备发往欧洲 标志着齐重数控在高端重型装备进军欧美等发达国家市场取得新的突破 该数控机床最大加工直径达 16 米 最大加工高度 3 米 最大工件重量 250 吨 为国内机床 企业出口国外的规格最大的机床产品之一 而济南二机床集团承担的两个国家重大专项课题 高速龙门五轴加工中心 和 双摆角数控万能铣头 由工业和信息化部牵头组织的验收 组专家一致认为 这两项重大技术专项装备技术达到国际先进水平 最后 在自主研发能力方面 中国数控机床在朝着 高速 复合 精密 智能 环保 这一世界机床发展趋势中表现出的进步 国内机床业界一致认为 这一进步得益于行业自主 创新能力的明显提高 近年来 在国家政策的指导下 我国数控机床企业在引进 消化 吸 收国外先进技术基础上 有效推进 开放式自主创新 瞄准国际一流水平 强化科研与产 品开发 重视产学研用相结合 形成了以市场为导向的自主创新模式 推动着整个行业快速 发展 以沈阳机床集团 济南二机床集团 齐二机床集团等为代表的一批老国有企业 大力 推进管理创新 持续深化改革 积极实施技术改造 不断加大科研投入力度 完成了老产品 的更新换代和新产品的定型设计 为老机床企业的发展注入了巨大活力 沈阳机床集团董事 长陈惠仁总结说 自主创新为沈阳机床带来三大变化 一是企业自主研发能力显著增强 二 是产品迈向高端 三是创造了集成创新的 沈机模式 从以上三个方面来看 中国数控机床产业的竞争力在不断提升 第二节第二节 中国数控机床与国际先进机床比较中国数控机床与国际先进机床比较 虽然我国的机床行业尤其是数控机床在 2003 年获得了很大的提高 但与国际先进程度 之间还存在着较大差距 次要表现在 在技术程度方面 由于在下国机床制造企业的自主创新才能不强 在产品设计程度 质 量 精度 功能等方面与国外先进程度相比落后了 5 10 年 较高技术程度的产品大局部要 依托引进技术或合资消费 在高 精 尖技术方面的差距则到达了 10 15 年 同时在下国 在使用技术及技术集成方面的才能也还比拟低 相关的技术标准和规范的研讨制定绝对滞后 国产的数控机床还没无形成品牌效应 以上这些要素都严重地影响了国产数控机床市场占有 率的进一步进步 在产业化消费方面 目前在下国国产数控机床的市场占有率还很低 数量 50 价值 量 30 左右 构成一定规模的消费企业不多 功用部件的专业化消费及社会化配套才能不 高 少量功用部件依托出口使得在下国消费数控机床的本钱增高 特别是数控零碎 种类和 功用少 牢靠性不高 不断是在下国数控机床消费中的单薄环节 严重影响了在下国数控机 床的市场信誉 同时 在下国的数控机床产业目前还短少完善的技术培训 效劳网络等支撑 体系 市场营销才能和运营管理程度也不高 这些都极大的影响了在下国数控机床产业化的 开展 在人才方面 由于数控零碎是一种专门化水平极高的计算机使用迷信 它触及到许多经 历的积聚 在人才成绩上 在下国不但人员数量缺乏 而且现有人员的软件开发才能也不够 强 这是由于普通地道设计软件的人并不能很好地做零碎 数控零碎的开发必需和机床的使 用相结合 需求的是能将软件设计和加工理论相结合的复合型人才 多年来 在下国也培育 了不少这样的人才 但生硬的机制以及鼓励制度的不完善形成了人才的少量外流 这就愈加 拉大了俺们与国内在开发才能上的差距 第三节第三节 盈利能力分析盈利能力分析 中国数控机床的盈利能力从2002年到2009年在不断提升 利润率从1 95 上升至5 88 但之后利润率开始下滑 主要是竞争加剧 很多细分市场都依靠价格竞争 现在应重点发展 盈利能力强的中高端数控产品 第四节第四节 数控机床行业主要的竞争力量数控机床行业主要的竞争力量 数控机床的各个细分市场中 汽车 船舶和一般机械市场占据了 60 这三个细分市 场增长率也是最快的 如下图 中国未来数控机床还将有更大的市场空间 这些细分市场在 竞争中的话语权会更大 图六 2010 年数控机床各细分市场需求占比 图七 数控机床各细分市场应用及规模变化趋势 年均增长率 我国机床行业集中度低 低端混战高端失守 关键的配套零部件产品技术落后是数控机 床发展落后的重要原因 据调查数据显示 2007 年我国所产数控机床中经济型 中档与高 档之比约为 70 29 1 国产中档数控系统市场占有率约 20 高档数控系统占有率仅不到 5 严重依赖进口 图八 中外数控机床情况对比 国家国家 2007 年机床存量年机床存量 低端 中端 高端低端 中端 高端 2007 年机床产量年机床产量 低端 中端 高端低端 中端 高端 中国中国 60 万台 50 48 2 12 3 万台 70 29 1 美国美国 60 万台 0 50