数控车床行业市场深度分析及发展规划咨询

数控车床行业市场深度分析及发展规划咨询

机床行业下游应用广泛机床又称工业母机，是用来制造机器的机器，应用广泛，下游包括汽车、航天航空、船舶、磨具、发电等设备制造，在国民经济现代化的建设中起着重要作用。定义与分类：机床是指用来制造机器的机器，又被称为工作母机或工具机，在国民经济现代化的建设中起着重大作用；从分类上看，按照加工方式划分为金属切削机床、金属成形机床、木工机床，按照是否使用数控系统可以分为数控机床和非数控机床。机床行业产业链情况以数控机床为例，根据前瞻经济学人官方百家号信息，数控机床上游主要为数控机床所需的各类设备部件，包括数控系统、核心零部件、功能部件、电子元件等；下游应用领域广泛，主要包括汽车制造、航空航天设备制造、船舶制造、模具制造、发电设备制造、冶金设备制造和通信设备制造等。制造业投资整体处于筑底阶段，期待迎来向上修复，具体来看：1）作为经济先行指标之一的企（事）业单位中长期贷款9月、10月呈现同比上行趋势；2）同时2022年9月以来，关于制造业及其设备等投资的支持政策频频颁发。制造业投资整体处于筑底阶段，从结构上看，高新技术制造业投资热度较高。根据Wind数据：1）PMI：2022年11月，中国PMI/新订单PMI/产成品库存中国PMI/生产PMI为48．00%/46．40%/48．10%/47．80%，仍处于荣枯线（50%）之下。2）固定资产投资完成额：2022年11月，中国固定投资完成额累计同比情况分类来看，制造业/通用设备/高新技术制造业同比+9．30%/+14．50%/+23．00%；高新技术制造业投资热度较高。3）CPI-PPI：2022年11月，CPI减去PPI的值为2．90%。从信贷情况看，企（事）业单位中长期贷款9月、10月呈现同比上行趋势，制造业贷款需求2022年第三季度环比改善。根据Wind数据：1）企（事）业单位中长期贷款：企事业单位中长期贷款从2022年9月开始同比增速逐步上行，9月、10月单月同比分别为12．53%、12．63%，趋势有所上行。企事业单位中长期贷款同比增速趋势上行，印证下游融资需求逐步回暖。2）制造业贷款需求指数：2022年三季度制造业贷款需求指数为60．60%，qoq+0．90pct，yoy-6．80pct，呈现环比改善趋势。2022年9月以来，关于制造业及其设备等投资的支持政策频频颁发，支持政策的发布有望鼓励制造业投资，对企业购臵及更新设备产生正向影响。以《关于加大支持科技创新税前扣除力度的公告》为例，主要内容为：高新技术企业在2022年10月1日至2022年12月31日期间新购臵的设备、器具，允许当年一次性全额在计算应纳税所得额时扣除，并允许在税前实行100%加计扣除。回顾过去三十余年，中国机床投资周期大约为10年，与朱格拉周期较为相符，且每一轮的产量峰值均比上一轮峰值高，同时，疫情对新一轮机床投资周期开启有所制约，待影响逐步减弱，机床投资有望重回投资上行周期。以金属切削机床为例，通过观察其从1989年到2021年的产量情况，可以看到三十余年间金属切削机床产量经历过三个完整的周期，时间维度大约为9-11年，同时，这三轮中，每一轮的产量峰值均比上一轮峰值高，其中，2011年产量是最近一轮的峰值，为86．00万台。整体来看，作为重要的固定投资组成部分，机床投资周期与朱格拉周期（8-10年）较为相符。本轮机床周期大概率已约从2020年开启，但因疫情等经济影响因素，对机床投资有所制约，后疫情时代下，随着经济逐步复苏，中国机床投资有望重回投资上行周期。具体来看，机床约10年投资周期与使用寿命相关，由此带来更新周期；同时，每一轮投资周期中，景气上行周期、产量峰值等与机床存量、宏观经济景气度、主要下游发展情况、政策支持相关。一般机床更新周期约为10年，工作强度等会影响其使用年限。根据观研天下2022年10月19日发布的报告，机床是机械制造业中的耐用消费品，一般机床使用寿命约为10年，但在重型切削下长时间工作的机床寿命为7-8年；现阶段我国10年以上使用年限的机床占存量机床的30%。经济景气度影响：通过观察发现，金属切削机床月度产量同比增速与PMI呈现较高的相关性、且波动较为同步，这意味着经济景气度对机床投资的传导速度较快。汽车、工程机械等主要下游月产量同比相较金属切削机床月产量同比有一定领先性。根据前瞻经济学人官方百家号信息，从机床行业下游应用分布来看，汽车/航空航天/模具/工程机械占比分别为40%/17%/13%/10%。结合数据可获取的情况，以汽车、工程机械等下游行业进行分析，由于汽车是机床最主要的下游行业，金属切削机床月产量同比与汽车月产量同比呈现高度相关性，且在部分时间呈现出汽车月产量同比领先4-8个月不等的现象；以挖掘机为代表的工程机械行业，金属切削机床月产量同比与挖掘机产量月度同比呈现较高关联性，且挖掘机产量月度同比相较金属切削机床月产量同比有一定领先性。2009年十大产业振兴规划拉动了制造业固定资产投资，其中《装备制造业调整和振兴规划实施细则》提出加快实施高档数控机床与基础制造装备科技重大专项、调整税收优惠政策等一系列政策措施对机床投资有较大拉动。①2009年通过十大产业调整振兴计划。根据中国政府网援引新华社报道（2009年2月26日），在国际金融危机对中国实体经济影响日益加深的背景下，2009年1月中旬以来，相继召开常务会议，审议并原则通过了汽车、钢铁、纺织、装备制造、船舶工业、电子信息、轻工、石化、有色金属产业和物流业等十大产业调整振兴规划；相关统计显示，除物流业之外，其他九大产业工业增加值占我国全部工业增加值的比重接近80%，占中国GDP总额的比重约为三分之一。②2010年1月《装备制造业调整和振兴规划实施细则》提出加快实施高档数控机床与基础制造装备科技重大专项，提出调整税收优惠政策等一系列政策措施。根据新闻办公室网站信息，整体来看，2022年汽车月度销量同比增速在4月触底达到-47．60%，5月同比下滑收窄，6月同比增速恢复至23．77%；2022年11月，汽车月度销量同比略下降7．92%，维持相对稳健。其中，新能源汽车4月销量同比增长44．94%，5-8月的月度销量同比增速保持100%以上，2022年11月销量同比增速为74．79%，延续高增长趋势。机床行业概况机床（英语名称：MachineTool），是将金属毛坯加工成机器零部件的机器，是制造机器的机器，所以又称为工业母机、工作母机或工具机，习惯上简称机床或机床工具。以切削加工为例，基本原理是利用刀具与工件之间的相对运动，去除工件上多余材料，使之达到图纸要求的形状及尺寸精度。机床的品种、质量和加工效率直接影响着其他机械产品的生产技术水平，因此，机床工业的现代化水平和规模是一个国家工业发达程度的重要标志之一。机床作为装备制造业的工业母机，机床行业为装备制造业提供生产设备。机床行业下游客户包括传统机械工业、模具行业、汽车工业、电力设备、铁路机车、船舶制造、航空航天工业、石油化工、工程机械、电子信息技术工业以及其它加工工业。我国机床行业历经多年发展，并伴随着国内工业整体实力的不断提升，已经初具规模。我国机床行从2000开始进入快速增长的阶段，2002年机床消费额达56．96亿美元，居世界第一，在2009年实现产值全球第一，并一直持续多年。2019年我国机床消费额达223亿美元，在全球需求市场中占据份额为27．2%，是排名第二的美国两倍以上，是名副其实的机床消费大国。同时2019年我国机床行业产值为194．2亿美元，在全球市场中占据份额为23．1%。机床工具中体量最大的分支为金属切削机床。根据其对加工件的加工方式差异，金属切削机床可分为车床、镗床、铣庆、钻床和磨床等。金属切削机床（英文简称：MetalCuttingMachineTool）是用切削、磨削或特种加工方法加工各种金属工件，使之获得所要求的几何形状、尺寸精度和表面质量的机床，主要分为车床、镗床、磨床、铣床等，是我国机床工具行业的重要组成部分。金属切削机床应用范围极其广泛，可以应用于航天航空、电力、船舶、新能源、电子、汽车等在国民经济发展中占据重要地位的行业，拥有广阔的市场和发展前景。数控金属切削机床（英文简称：NumericalControlMetalCuttingMachineTool）是金属切削机床行业的细分领域，在金属切削机床行业占据着举足轻重的地位。数控（NumericalControl，简称：NC）技术是指用数字、文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制的技术。数控一般是采用通用或专用计算机实现数字程序控制，因此数控也称为计算机数控。它所控制的通常是位置、角度、速度等机械量和与机械能量流向有关的开关量。数控的产生依赖于数据载体和二进制形式数据运算的出现。数控机床是数字控制机床（Computernumericalcontrolmachinetools）的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。数控机床较好地解决了复杂、精密、小批量、多品种的零件加工问题，是一种柔性的、高效能的自动化机床，代表了现代机床控制技术的发展方向，是一种典型的机电一体化产品，在金属切削机床中占有非常重要的位置，近几十年来受到世界各国的高度重视，发展迅猛。车床（英语名称：TurningMachine）属于金属切削机床一个重要分支，是采取车削加工的机床。车削加工基本原理是加工件旋转，刀具固定，刀具与加工件之间做直线运动，从而完成加工件的加工。车削加工是轴类零件和盘类零件等旋转类加工件最基本的加工工艺。车床作为金属切削机床最重要的一大分类，在金属切削机床中占比约为20%-35%。数控车床，尤其是高端数控车床是非常重要的一类工业母机，是制造业发展不可或缺的基础装备。数控车床是汽车行业发动机、变速箱、底盘等零部件中轴、齿轮、轮毂等典型零件非常重要和关键的加工装备；工程机械的液压及操作系统、变矩器系统、底盘系统等关键零件加工都是典型的车削类加工工艺，对数控车床的精度和复合化水平均有较高要求；以电机、液压、气动阀、各类泵、阀门等为代表的通用设备行业里有大量的高精度阀芯、轴、端盖等需要用数控车床加工，这些行业的发展水平更是与数控车床的应用有着紧密的联系；随着数控车床精度水平的不断提高以及车铣复合化技术应用的不断深入，其在模具行业的特殊地位也越来越突出，成为该行业不可或缺的关键装备；在航空航天工业领域，数控车床的应用更是占据特殊地位，最突出的应用是以车代磨技术和车铣复合加工技术。随着以车代磨技术和车铣复合加工技术进一步突破，数控车床在航空航天工业的应用将越来越广泛，地位也越来越突出。总之，在金属加工领域各个行业都存在着大量的只需车削加工就可以完成的典型零件，数控车床所特有的高效率、高精度、操作和维修简便等优势是其他机床所不能替代的。机床行业发展历程我国机床产业经过了1949年前的萌芽阶段后，在一五期间奠基并快速发展；1958年第1台国产数控机床研制成功，由此开始了数控机床的发展历程，可以划分为：初始发展阶段、持续攻关和产业化发展阶段、高速发展和转型升级阶段。一五时期发展起来的十八罗汉部分改制、部分退出历史舞台。①一五时期，我国由苏联及东欧国家援建了156项重点工程项目，其中涉及机床工业的项目有：新建沈阳第一机床厂和武汉重型机床厂、改建沈阳第二机床厂（即中捷友谊厂），此外在苏联专家指导下，一机部按专业分工规划布局了被称为十八罗汉的一批骨干机床企业。在计划经济环境下，十八罗汉和七所一院快速建立了我国较完整的机床工具产业，支撑了建国后直至1978年改革开放前我国的工业化发展，并为改革开放后制造业的快速发展奠定基础。②近年来，十八罗汉经过多次改革，经营机制、管理体制、所有制结构都发生了很大变化，经过40多年发展变迁，曾经作为我国机床行业主力军的十八罗汉企业中，一部分改革创新稳定发展，如济南二机床已发展为世界三大数控冲压装备制造商之一，同时还生产大重型金属切削机床，成为中国名牌；一部分企业仍在改革调整之中，例如，沈阳机床、大连机床、齐二机床等已进入中国通用技术集团，并与集团下属的北京机床研究所、哈尔滨量具刃具公司、天津一机床等共同组成了先进制造与技术服务主业中的机床板块；少数企业已经破产不再经营，如长沙机床厂。优质民营数控机床企业加快发展，在国内外市场产生重要影响，同时，国内刀具等配套产业链已逐步完善，这将为中国机床产业的发展奠定重要基础。①近10年来，一批民营数控机床企业异军突起，在国内外市场产生重要影响，如北京精雕、四川普什宁江、大连光洋／科德、上海拓璞、纽威数控（苏州）、宁波海天精工、武汉华中数控、广州数控等，它们是在数控机床行业国内外市场竞争中崛起的后起之秀，成为中国数控机床产业发展新的有生力量。②以市场和用户需求为导向，东部沿海地区形成数控机床产业聚集区，如山东滕州中小机床之都、江苏泰州特种加工机床基地、浙江温岭工量具机床名城、浙江玉环经济型数控车床之都、浙江宁波模具之都、安徽博望刃具之乡等，它们为数控机床市场繁荣带来了新鲜的活力和特色。中国机床公司部分已初具规模，但由于市占率整体处于较低水平，有较大提升空间；同时，海外机床产业链公司已有具有较大的营收规模，部分仅机床核心部件销售业务能实现不错的收入水平。中国市场作为全球最大的机床消费/生产国（2021年数据），在机床产业链日趋完善的环境下，未来有望孕育出具有全球竞争力的机床及核心部件公司。现阶段，我国已涌现一批优质机床公司，例如海天精工、纽威数控、国盛智科、创世纪、科德数控等公司，机床类业务收入已具备一定规模，但市占率仍处于较低水平，2021年海天精工、纽威数控、国盛智科、创世纪、合锻智能、亚威股份、秦川机床、科德数控、ST沈机合计国内市占率为9．98%，仍有较大提升空间。海外龙头机床公司规模较大，2019年全球TOP10机床公司营收规模合计275．6亿美元，其中前五位山崎马扎克/通快/德玛吉森精机/马格/天田2019年营收均为30亿美元以上，分别为52．8/42．4/38．2/32．6/31．1亿美元，远高于中国机床公司；同时，海外公司拥有完善的核心部件配套能力，比如发那科数控系统2021年财年营收为76．09亿元，上银科技的滚珠螺杆、线性滑轨2021财年营收分别为13．10、39．81亿元。中国机床公司在两个方面还有较大提升空间：一是营收规模，中国是2021年全球最大的机床消费量/产量国，巨大的市场规模有孕育规模较大的机床公司；二是核心部件能力，在数控系统等核心部件能力上仍有较多研制路需要走。机床行业发展趋势作为工业母机，提高数控车床本身切削精度是其发展的核心目标。通过不断提高数控车床的加工精度，一方面可以实现高精度加工，改变传统工艺模式，比如通过硬车实现以车代磨，以此提高效率和精度；另一方面，通过高精度加工提高单个零部件精度的稳定性，从而无需再实施传统的分组装配模式，使得装配效率大幅度提高。复合化加工技术可以实现复杂零部件的高精度加工，为其他工业领域创新产品提供了前提。通过复合化加工技术可以实现工艺集约，缩短物流线，减少物资等待时间。通过数控车床复合加工，可以进行同一类工艺方法或不同类工艺方法的多工序自动化加工，完成一个复杂形状零部件的车、铣、钻、镗、磨等多种加工工序的复合加工。一是通过数控车床复合化提高加工精度和加工效率，节省占地面积和缩短工件的加工周期；二是数控车床复合化使得无人化加工更加简单，使得更多的加工零部件可以实现无人化加工，生产系统的可靠性也将大幅度提高；三是数控车床复合化简化了产品的结构设计，通过复合化加工可以实现需多个零配件进行装配组合实现的功能直接使用一个零件来实现，简化了系统的结构设计，减少了系统的零件数量，系统功能更加强大，可靠性更加提高，成本更加节约。复合化是数控车床行业的重要创新方向。随着复合化加工技术向纵深发展和展开，其应用领域和场合会越来越普及，这将导致部分传统的数控车床被复合化车床替代。未来，复合化数控车床必将成为数控车床需求市场的主流方向。智能网络化是高端数控车床适应现代制造业信息化和智能化的前提。数控车床的智能网络化主要包括以下几个方面：一是将数控车床变成标准的网络终端，能够上传和接收相关结点的信息，实现远程通讯服务等功能；二是加工过程智能化。通过自适应控制，减少加工过程中的不平衡因素影响，如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负载，以提高驱动特性的稳定性；三是操作智能化。提供会话式编程，加入人工智能，建立友好人机界面。此外，智能网络化能提供自动选定模式、自整定等功能以提高链接的智能化。配置智能诊断、智能监控，方便系统的诊断及维修。目前，虚拟设计、虚拟制造等高端智能技术也越来越多在数控车床行业得到应用。随着智能技术的发展，基于智能化的自动化加工单元必将成为智能制造的基础装备，成为当代数控车床智能化发展的重点方向。自动化是数控车床的基本特征之一。实现智能制造的前提首先要实现制造过程自动化。随着客户实施企业结构转型和技术升级工作的深入开展，数控车床的需求模式正在发生深刻变化。单机需求逐渐减少，自动化加工相关的需求明显增多，实现从毛坏到成品的全过程自动化加工成为数控车床新的发展方向。自动化生产线不仅仅是加工过程自动化，更重要的是对加工过程的各项要素进行优化和集约，实现高效率、高精度、高柔性的自动化加工。适应自动化要求的数控车床必须配置与自动化过程中各个要素相适应的各种功能，包括冷却、防护、断屑、检测、物流、过程控制软件及其他软件接口和硬件接口。实现效率和柔性的均衡是数控车床自动化发展的重要课题之一，目前国内的自动化加工正处于发展阶段，各种模式不断涌现，这为数控车床行业的发展提供了新的开拓方向。环保化是数控车床发展的重要方向。其主要内容包括降低能源消耗，减少环境污染，提高设备与环境的协调性。比如，不断丰富待机功能，减少数控车床的无为消耗；采用高效储存技术，减少电池风扇及易耗品的使用；采用全封闭耐高压设计杜绝数控车床润滑油的渗漏；采用油污收集和油水分离技术，减少切削液对环境的污染；采用高压油雾冷却技术或者干式切削技术减少甚至杜绝切削液的使用。发展智能化技术使得数控车床变得容易操作和更加宜人化，而通过设计的环保化，能实现生产制造过程中材料的节约，污染物的减少，噪音的降低，从而提高产品使用周期和寿命，从源头实现了绿色环保化的目标。制造业升级推动机床行业高端市场扩容高端需求引领制造业转型升级。根据iFind数据显示，高技术制造业PMI高于制造业PMI，从固定资产投资完成额来看，高技术制造业固定资产投资完成额累计同比增速也高于制造业固定资产投资额。以上均说明我国对高技术制造业重视程度提升，高端需求增长引领我国制造业转型升级，制造业加工需求提升。制造业的升级发展需求高效高精的数控机床，中高档数控机床以加工中心及数控车床等产品为主。高档数控机床是能够实现高精度、高复杂性、高效高动态加工的数控机床，具备明显的技术优势，多应用于航空、航天、核、电子、船舶、兵器、能源、汽车、模具、刀具等高端制造领域。我国机床数控化率提升，但与发达国家相比仍有较高提升空间。根据中国工信产业网数据，2021年我国金属切削机床数控化率已达到44．9%，呈现上升趋势。然而根据ResearchinChina的数据，2018年日本、德国、美国的机床数控化率最低已达到75%，我国机床数控化率仍有较高的提升空间。日本对中国机床出口订单高位，高端数控机床需求依旧。受开工及疫情影响，去年我国金切机床产量同比下滑，根据iFind统计数据，2022年我国金属切削机床产量累计同比下滑13．1%。但从日本机床工业协会（JMTBA）公布数据来看，2022年日本对中国出口订单总计3770亿日元，在去年高位基础上同比增长5%，显示我国高端数控机床需求依旧。机床行业行业竞争格局近年来数控机床行业集中度提升，但竞争格局仍分散。根据机床行业主要上市公司披露的2020、2021年机床业务收入为依据，以VDW公布的中国机床行业消费额为基础，计算主要机床上市企业的市占率。从计算数据可看出，选取的12家主要机床上市公司2020年总市占为9%，2021年上升至10．7%，一年间市占率总计提升1．7pct。我国机床行业集中度提升，但各企业在行业中的市占仍较小，机床行业竞争格局仍然分散。中高端机床国产化率提升空间较大2021年全球机床产值为709亿欧元，yoy+20%。根据德国机床制造商协会（VDW）数据：2021年以欧元计算的全球机床产量增加了20%，达到709亿欧元。中国机床消费量、产量2021年均排全球首位，但生产/出口机床偏低端，整体呈现大而不强特点，中高端市场仍有较大的成长空间。2021年中国是全球最大的机床产量国与消费国。具体来看，根据德国机床制造商协会（VDW）数据，2021年中国机床消费量达236亿欧元，同比增长26．74%，全球规模占比为34%；机床产量达218亿欧元，同比增长28．70%，全球规模占比达31%；可以看到，中国是2021年全球最大的机床产量国与消费国；分类型来看，2021年中国金属切削机床产值141亿欧元，金属成形机床产值77亿欧元，产值均处于全球首位。中国机床生产偏低端，中高端市场仍有较大的成长空间。具体表现为：中国机床出口价格远低于进口价格、中高端数控机床国产化率仍偏低。①出口价格趋势改善，但仍远低于进口价格。2022年11月，中国机床月度出口金额为8．17亿美元，出口数量为162万台；月度进口金额为5．49亿美元，进口数量为0．56万台；从均价上看，2022年11月中国机床出口均价、进口均价分别为505美元、98275美元，出口价格远低于进口价格。从中国出口价格趋势上看，2022年11月中国机床出口均价为505美元，相比2022年1月均价335美元有所提升。②中国机床行业综合国产化率较高，但中高端机床国产化率仍有较高的提升空间。根据德国机床制造商协会（VDW）数据，2021年中国机床消费额为236亿欧元，进口规模为63亿元，进口依赖度为26．63%，国产化率为73．37%，处于较高水平；但从国产化率结构上看，中高端机床国产化率仍有较高的提升空间，以数控机床为例，2018年中国低/中/高档数控机床国产化率分别为82%/65%/6%，处于趋势上行，相比2014年分别提升17pct/20pct/4pct，可以看到，我国中高端数控机床国产化率仍有较大的提升空间。机床是由数控系统、传动系统部件、功能部件等核心部件构成，机床是一个复杂的系统；以数控系统为代表的核心部件仍以进口为主，国产化具有较大空间。整体来看：1）机床核心部件涵盖范围：数控机床生产所需的核心部件主要包括铸件、传动系统部件、数控系统、功能部件、钣焊件等。2）对机床生产与工作的影响：核心部件是机床结构的重要组成部分，或在其工作过程中发挥重要作用，能够一定程度上影响数控机床速度、精度、效率、稳定性、智能化、多轴化、复合化、安全性、环保性等关键性能与功能的部件。3）国产化进度：部分核心部件仍以进口为主，以数控系统为例，我国大型机床生产商多从日本、德国等技术成熟国家外购数控装臵，中高档数控机床较为常用数控系统品牌包括日本发那科、德国西门子、日本三菱、德国海德汉等。机床成本主要由结构件、控制系统、传动系统、驱动系统和刀库、刀塔组件及其他零部件等组成，以2021年中国机床消费量为口径，中国机床主要部件市场规模为146亿欧元，区分部件来看，结构件/控制系统/传动系统/驱动系统/刀库、刀塔及组件/其他市场规模约为51．25/32．22/29．29/19．04/7．32/7．32亿欧元。机床产品主要结构包括结构件、控制系统、传动系统、驱动系统和刀库、刀塔组件及其他零部件，成本占比分别为35%、22%、20%、13%、5%及5%，其中控制系统、传统系统、驱动系统三部分合计成本占比达55%。机床行业发展趋势根据中国机床工具工业协会的统计数据，2021年是十四五开局之年，我国疫情防控和经济发展全球领先，经济保持稳步恢复，发展质量进一步提高，全年国内生产总值同比增长8．1%，两年平均增长5．1%。货物进出口同比增长21．4%。规模以上工业增加值同比增长9．6%，两年平均增长6．1%。其中装备制造业增加值比上年增长12．9%。在良好的宏观经济条件下，2021年机床工具行业延续2020年下半年以来恢复性增长态势，市场需求持续改善，进出口大幅度增长。机床工具行业运行继续保持向好趋势。（一）机床行业营业收入普遍大幅提升中国机床工具工