精密加工廠家http://www.dgszm.com/行業研究:高端市場亟需替代,下遊需求有望觸底回升
(報(bào)告出品方(fāng)/作者(zhě):財通證券,佘煒超,劉俊奇)
1、數控係統是數控機床最核心的部件之一,高檔數控係(xì)統(tǒng)為國(guó)家戰略級資源
1.1、數控係統是數(shù)控機床的大腦
機床是製造機器的機器,又被稱(chēng)為工業母機。機床是現代製造業最為重要的工具 之一(yī),也是國家基礎製造能力的綜(zōng)合體(tǐ)現(xiàn)。機床產品的性能決定著製造的質量, 特別是高檔(dàng)的數(shù)控機(jī)床,其技術水平更是一個國家先進工業化的體現(xiàn)。數控機床 加工全能(néng),其可以(yǐ)把車、銑、螺紋加工等集中到一台機床上(shàng),使其具(jù)有多種(zhǒng)工(gōng)藝 手法,數控機床可(kě)以(yǐ)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(gāo)產品質量(liàng),保證加工零件的精度。數控機床是在(zài)普通機床的基(jī)礎上發展起來, 由於數控機床具(jù)有良好的柔性、高加工精度和穩定(dìng)性、可加工複雜零件等一(yī)係列 優點(diǎn),目前在(zài)機械製造業中有著十分廣泛的應用(yòng)。
數控機床相(xiàng)對傳統機床具有明顯的加(jiā)工優勢,正逐步替代傳統(tǒng)機床產品。高檔數(shù) 控機床是能夠實現高精度、高複雜性(xìng)、高效(xiào)高動(dòng)態加工的數(shù)控機床,具備明(míng)顯的 技術優(yōu)勢。1)高精度:在(zài)同等機床檔次條件下,具備(bèi)更高精度加工能力,主要(yào)應 用(yòng)於精密模具等零件加工;2)高複雜性:五軸聯動加(jiā)工(gōng)下才能夠完成具備形狀複(fù) 雜、多線型、異形曲麵等特點的零件;3)高效高動態:主要服務於航空航天、汽 車、軍工等重點領域,滿足零件加工對高動態特性、高速高節拍等(děng)特點的需求(qiú), 常(cháng)見於航空航天(tiān)發動機葉輪、葉盤、葉片及飛機(jī)結構(gòu)件等。由於(yú)數控機床可以明 顯提升加工效率(lǜ)和加工質量,在現代生(shēng)產之中,數控機床正逐步替代傳統的(de)手動 機床產品。
數控係統是機床的(de)重要部件。從機床結構上看,數控機床由機床主體、傳動(dòng)係統 和數控係統構成,機(jī)床(chuáng)主體是機床的框架,包括(kuò)床身及底座(zuò)鑄(zhù)件(jiàn)、主軸及變速箱 等,傳動係統包括傳動機械、 輔助動力係統等(děng),機床主體(tǐ)和傳動係統構成工件加 工的基礎,其剛度、抗震(zhèn)性等要求比較高。從(cóng)成本占比上(shàng)看,2016H1 海天精工數 控機床主要成本構成為結構件、控製係統、傳動係(xì)統、驅動係統、刀庫及其他, 其中結構件占 35%,控製係統占(zhàn) 22%,傳(chuán)動係統占 20%,驅動係統占(zhàn) 13%,總計 達到(dào) 90%。數(shù)控係統(tǒng)是數控機床的“大(dà)腦”,數控係統性能的(de)優劣直接影響高端數 控機床的(de)加工精度及效率,是最核心的部件之(zhī)一(yī)。
數控係統(tǒng)是數字控製係統的簡稱,也被稱為計算機數控(kòng)(Computerized Numerical Control,CNC)。數控係統是根據計算機存儲器中存(cún)儲的(de)控製程序,執行(háng)部分或 者全部數值控製功能,並且配有(yǒu)接口電路和伺服驅動裝置的專用計算(suàn)機係(xì)統,因 此數控係統包括控製係統、驅動係統和檢測係統三大部分。
數控係統中的核心(xīn)模 塊為計算機數字控製(zhì)器,即 CNC 控製器。操(cāo)作者將(jiāng)編程信息傳輸至 CNC 控製器, 隨後 CNC 控製器將命令進(jìn)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(jī)床的主軸(zhóu)、電器、電機等單元進行操作與控製。數控係(xì)統根據程 序內容發(fā)出(chū)指(zhǐ)令,一(yī)方麵由伺服係統(tǒng)中的電動機通過傳(chuán)動裝(zhuāng)置控製機床執行件的 運動,另一方麵控製機床的其它輔助運動, 如主軸轉速、轉向選擇,冷卻泵的開 停等。檢測係統(tǒng)可以檢測機床部件的運動位置、速度,並反饋到控製係統和伺服 係統,用於修正控製指令。
數控係統通常包括基本功能和選擇功能。基本功能是數控係統(tǒng)必備的(de)功(gōng)能,包括 數控加工程序解釋(shì)、數據處理(lǐ)、進給(gěi)軸控製和開關(guān)量控製功(gōng)能。選擇(zé)功能是供用 戶根據機(jī)床特點和用途(tú)進行選擇的功能,不僅(jǐn)提高了數控加工過程和操作的(de)方便 性和舒適性,而(ér)且拓寬了數控係統的適用範圍,使製造係統(tǒng)中製造單元的(de)集成成 為可能。選(xuǎn)擇功能包括(kuò)主要包含以下功能:編程功能、圖形模擬(nǐ)功能和通信功能。根據伺服係統控製方式(shì)的不同,可以把數控係統分為開環、半(bàn)閉環、閉環控製數 控係統,高檔數控係統通(tōng)常為閉環(huán)控製數控係統。
1)開環控製數控係統:不帶檢測裝置(zhì),無反饋電路,以步進電動機為驅動元件。 原理是 CNC 裝置輸出(chū)的指令進給脈衝經驅動電路進行功率放大,轉換為控製步 進電(diàn)動(dòng)機各定子繞組依次(cì)通電/斷電的電流脈衝(chōng)信號,驅(qū)動步進電動機轉動,再經 機床傳動機構(齒輪(lún)箱、絲杠等)帶動工作台移動。這種(zhǒng)方式控製簡單,價格比較低 廉(lián),被廣泛應用於經濟型數控係統中。
2)半閉環控製數控係統:位置檢(jiǎn)測元件被安裝在電動機軸端或絲杠軸端,通過角 位移(yí)的測量間接計算出機床工作台(tái)的實際運(yùn)行位置(直線位移),並將其與 CNC 裝 置計算出(chū)的(de)指令位置(或位移)相比較,用差值(zhí)進行控製。由於閉環的環(huán)路內不包括 絲杠(gàng)、螺母副及機床工(gōng)作台這些大慣性環(huán)節,由這些環節造成的誤差不能由環路 所矯正(zhèng),其控製精度不(bú)如閉環控製數控係統,但其調試(shì)方便,成本適中可以獲得 比較穩定的控製特性,因此在實際應用(yòng)中(zhōng),這種方式被廣泛采用(yòng)。
3)閉環控製數控係統:位置檢測裝置安裝在機(jī)床工作(zuò)台上,用(yòng)以檢測機床工(gōng)作台 的實(shí)際運行位置(zhì)(直線(xiàn)位移),並將(jiāng)其與 CNC 裝置計算出的指令位(wèi)置(zhì)(或位移)相比 較,用差值(zhí)進行(háng)控製。這類控製方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(yú)閉環控製數控係統將絲杠、螺母副及機床工作台這些大慣性(xìng)環節 放在閉環內,整個係統連接的剛性變差,調試時其係(xì)統穩定狀態很難達到。
根據數控係統的功(gōng)能水平的(de)不同,可以把數控(kòng)係(xì)統分為經濟型、標準型和高檔型 數(shù)控係統,高檔數控係統是(shì)國家戰略級資源。高檔型數控係統的控製類型、加工(gōng) 速度、加工精度等方(fāng)麵會有明顯的提升,並且西方發達國家目前正嚴格管控甚至 禁止對外(wài)出售高檔數控係統,或者對高檔數控係統的部分功能(néng)進行限製。日本發 那科的五軸聯動數控係統並未對國內企業開放。美國機床企(qǐ)業(yè)會對用戶進行定時 核查,掌握其設備使用情況。
數控係統產業鏈正(zhèng)逐步實現國產化。數控係統產業上遊包括製(zhì)造所需的工控機、 顯示(shì)屏、計(jì)算芯片、功(gōng)率模(mó)塊、伺服電(diàn)機和其他(tā)部件,這些上遊產品一同構成了 數控係統的控製係統、測量係統和伺服驅(qū)動係統。國內數控機床的計算芯片和功(gōng) 率模塊以進口為主,不過國內數控係統製造商已經逐步采用(yòng)國內芯片產品。部分(fèn) 伺服驅動和(hé)電機市場(chǎng)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(shù)控機床製造商,後者廣泛應用於汽車船舶、航空(kōng)航天、國防軍 工、機械製造和(hé)石油化工(gōng)等工業領域(yù)。
1.2、國內外數控係統發展曆(lì)程
1952 年,美國麻省理工(gōng)學院研製出第一台試驗性數控係統,開創了世界數控係統 技術發展的(de)先河。20 世紀(jì) 80 年代中期(qī),數控係統技術進入高(gāo)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 位數控係統的(de)熱潮。1987 年,發(fā)那(nà)科(FANUC)公司 32 位多 CPU 係統—— ES-15 的問世,使係統內部各部(bù)分之間(jiān)的數(shù)據(jù)交換(huàn)速度較原來的 16 位數控係(xì)統顯 著提高。90 年代以來(lái),受計算機技術高速發展(zhǎn)的影(yǐng)響:利用 PC 豐富的軟(ruǎn)硬件資源,數控 係統朝著開放式體(tǐ)係結構方(fāng)向發展。德、美、日等各國爭相開發新一代的高速(sù)數(shù) 控機床,加工中心的主(zhǔ)軸轉(zhuǎn)速、工作台移動速度、換刀時間分別從 80 年代的 3000~4000r/min、10m/min 和 5~10 s 提高到 90 年代的(de) 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取得了突破性(xìng)進展。2010 年國際製(zhì)造 技術展覽會上,專業的數控係統製造商紛紛推出了提高控製精度的新舉措。 FANUC展出的Series30i/31i/32i/35i-MODEL B數控係統推(tuī)出了AI納(nà)米輪廓控製、 AI 納(nà)米高精(jīng)度控製、納米平滑(huá)加工 NURBS 插(chā)補等先(xiān)進功能,能夠提供以納米為 單位的插補(bǔ)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(kòng)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(jīng)確性,從而獲得更高的加工精度。此外,MITSUBISHI 公司的 M700V 係列數控係統也可實現(xiàn)納米級插補(bǔ)。
經(jīng)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(lǐng)先技術。目 前,在數控技術研(yán)究應用領域主要有兩大陣營:一個是以(yǐ)發那(nà)科(FANUC)、西門 子(SIEMENS)為代表的專業數控係統廠商(shāng);另一個是以山崎馬紮克(MAZAK)、 德瑪吉(DMG)為代表,自主開(kāi)發數控係統的大(dà)型機床製造商。
兩種陣營下的數控係統(tǒng)公司發展模式(shì)又分為了西門子模式、哈斯模式和(hé)馬(mǎ)紮克模 式,每種模式各有其(qí)優缺點。 1)西門子模式:數控係統(tǒng)廠專業生產各種規(guī)格的數控係統,提供各種標準型的 功能模(mó)塊,為全世界的主機廠批量配套。 2)哈斯(sī)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) 公司、意大利的菲迪(dí)亞公(gōng)司等,這些公(gōng)司(sī)創立之初是從(cóng)數控 係統研發起步的,為了銷售數控(kòng)係統,開始了數控機床(chuáng)的生產銷售。我國的(de)科(kē)德 數控也是這(zhè)種發展模式。 3)馬紮克模(mó)式:主機廠在數(shù)控係統廠提供的開發平台上,研發自主品牌的數控 係統,並(bìng)與其所生產的數控機床配套銷售(shòu)。如日本馬(mǎ)紮克、森精機等公司(sī),在三 菱(líng).發那科(kē)提供的數控係統平台上,共同(tóng)研發形成馬紮(zhā)克、森精機(jī)的數控係(xì)統品(pǐn) 牌。
我國數控(kòng)係統起步階段以政府為主導。1958 年我國(guó)出現第一台數控機床,1981 年我(wǒ)國開始引進發那科(kē)數控技術,隨後開始引(yǐn)進 GE、西門子等數控係統。1996 年(nián)我國領先數(shù)控係統製造商開始模型學習,自助創新。2006 年以後,我國開始 研發高端數控係統。經過多年(nián)的發展,國內湧現處(chù)華中數控、廣州數控(kòng)、北京凱 恩帝等具備一定市場競爭力的企業。
傳統數(shù)控係統不滿足(zú)現代(dài)製造業的生產需求,數控係統應當朝(cháo)著智(zhì)能化、網絡化 和開(kāi)放化方向(xiàng)發展,在發展過(guò)程中,還需要解決網絡製造(zào)接口問題、跨平台運行 通(tōng)訊機製以及先(xiān)進控製算法問題,以此(cǐ)促(cù)進數控係統的全新發展,從根本上提升 現代製造業的發展水平。雖然國產高端數控係統與國外相比在功能性能和可靠性 方麵仍存在一定差距,但近年來在多軸聯動控製、功能複合化、網絡(luò)化、智能化 和開放性(xìng)等領域也取得了一定成績。 1)高速、高精(jīng)度、高(gāo)可靠性:機(jī)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市場競(jìng)爭力;高精度直接關係到(dào)產品的加(jiā)工質量;可靠性(xìng)是 數控係統綜合性能優劣的直接(jiē)體現,能否在可靠性方麵(miàn)縮短(duǎn)與國外數控係統的差 距是關係到國產數(shù)控係統及其裝備能否(fǒu)占領市場的關鍵因素。
2)多軸聯動、複合化:多軸(zhóu)聯動數控係統集(jí)計算機控製、高性能(néng)伺服(fú)驅(qū)動和精密 加(jiā)工技術於一體,多軸聯動加工可利(lì)用刀具的最佳幾何形狀進行切削,產品的加 工效率、加(jiā)工質量和加工精度將大幅提升。一般認為,2 至 3 台(tái)三軸機床的加工 效率僅能(néng)和 1 台五軸聯動機床的加工效率相媲美。隨著市場對於個性化需求日益 強烈,交(jiāo)貨日期不斷縮(suō)短,金(jīn)屬加工行業愈來愈多(duō)地采用複合機床對複(fù)雜工件進 行綜合加工,數控係統在工藝上(shàng)的複(fù)合程度不(bú)斷提升,相較隻具備單一加工功能 的數控(kòng)係統,用戶更需要能夠(gòu)提供車削銑削、鏜削、鑽削和(hé)磨削等工序的複(fù)合型(xíng) 數控係統。
3)智能化、柔性化、網絡化:智能化體現在方方麵麵:智能控製加工質(zhì)量和(hé)效率, 如自適應控製加工過程、自動生成工藝參數等;智能提高(gāo)驅動性能,如負載自動識別、電(diàn)機參(cān)數自適應運算、前饋控製等(děng);智能編程和操作,如自動編程和智能 化的人機界(jiè)麵(miàn)。數控係統向柔性(xìng)化發展(zhǎn)的趨勢表現在兩(liǎng)個方麵:一方麵是由點(數 控單機)、線(柔性生產線)向麵(自動化車間)、體(CIMS)的方向發展;另一(yī)方麵是向 注重經(jīng)濟(jì)性和實用性的方向發(fā)展。數(shù)控係統的網絡化主要(yào)是數控係統與外(wài)部(bù)控製 係統(tǒng)進行(háng)網絡連接與控(kòng)製。在網絡技術成熟(shú)發(fā)展過(guò)程中,逐漸提(tí)出數字製造概念(niàn), 已經成為機械製造企業的(de)現代化標誌。
4)開放式、軟數控模(mó)式:開放(fàng)式數控係統是指數控係統製造商可通過對數控係 統功能進行重新組合、修改、添加或刪減,快(kuài)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(xū)求,將其特殊應用和技術經驗(yàn)集成 到(dào)數控係統中,形成定製型數控(kòng)係統。未來的數控係統能夠被用戶重新配置、修 改、擴充和改裝,並(bìng)允許模塊化地(dì)集成傳感器、監視加工(gōng)過程、實現網絡通信和 遠程診斷等,而不必重新設計軟硬件。
2、行業持續增長(zhǎng),外資占據中高端主要市場(chǎng)
2.1、低檔市場實現替(tì)代,中高檔數控係統對外依賴度(dù)高
機床數控化提升將持續帶動行(háng)業(yè)增長,行業市場空(kōng)間有(yǒu)望接近千億。根據機床工 具協會數據(jù),2021 年我國數控金屬切削機床和(hé)數控金(jīn)屬成形機床的產量分別為 27 萬台和 2.4 萬台(tái),按照金屬(shǔ)切削(xuē)機床和金屬成形數控(kòng)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(tǒng)市場規(guī)模約為 280 億元(yuán)。國內機床(chuáng)數控化率 低於 50%,海外發達國家數(shù)控化(huà)率在 80%左右,國內(nèi)數控機床和(hé)數控係統還有較 大的成長空間,考(kǎo)慮到機(jī)床行業的增(zēng)長和數控化率的持續提升,數控係統市場(chǎng)規 模有望向千億(yì)規(guī)模邁(mài)進(jìn)。
根據數控係(xì)統的技術實力,數控係統參與者可以(yǐ)分為(wéi)國外頂尖、國外一流、中國 台灣、中國大陸高端和中國大陸普適五大類別。國外頂尖級別主要以西門子、海 德漢為代表,產品性能優越,國內高端五軸聯動數控(kòng)係統應用較多。國外一流企 業包括發那科、三菱等,其性能優越的同時性價比也更高。中(zhōng)國台灣企業包括(kuò)新 代、億圖、寶元等,此類企業正逐步被國內優秀企業替代。中(zhōng)國大陸高端企業包 括華中數控、廣州數控、光洋等企業。
外資占(zhàn)據(jù)國內(nèi)主要市場份額,中高檔數控係統基本被壟斷(duàn)。根據華經產業研究院 統計數據,2020 發那科占我國數控(kòng)係統市場份(fèn)額為 34%,三菱數控為 21%,廣州 數控為 15%,西門子(zǐ)為 10%,前三大外資企(qǐ)業市占率約 65%。低端型國(guó)產替代難 度低,目前國內企業已占據主要市場。中(zhōng)端型對穩定性要求高(gāo),目前市場競爭激 烈(liè),外資企(qǐ)業(yè)主要為日本發那科、三菱,國內(nèi)公(gōng)司如華中數控、科德數控、凱恩 帝已逐(zhú)漸滲入突破市場。由於高端數控係統(tǒng)對技術要求高,附加值(zhí)高,國產公司 替代難度較大。在國家政策的支持下,國(guó)內湧現了一小批研製高檔數控係統的企 業並實現了部分國產化,但市占率仍(réng)不足 10%。
根據 2018 年前(qián)瞻產業研究院數據,華中數控在中高檔數控係統具有一定優勢,該 公司在我國(guó)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(běi)京凱迪恩和大連大森在我國中檔數(shù)控係統市占率(lǜ)分別為 22%和 14%。高檔數控係統研發發力中,國內優秀企業持續追趕。經過(guò)國內企業的不斷努力, 我國高端(duān)數控係統逐漸(jiàn)得到突破。華中數控研製的“華中 8 型係列高檔數控係統” 已實現(xiàn)與國際龍頭高檔(dàng)產品的對標,並有數千台套係統已用於高檔(dàng)數控機床中。 科(kē)德數控的(de) GNC60 高檔數控係統實現了與德國西門子 840D 型高檔數控係統的功 能對標。從產品性能(néng)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 子等外資的產品可以看出,我國產品在部分(fèn)性能指標上優於國外產品(pǐn),並且還有 價格(gé)優勢,具有開拓市場的能力。
自主(zhǔ)化能力提升明顯,高端市場(chǎng)開始突破。根據科德數控招股(gǔ)書,國內(nèi)華中數控、 科德數控已經掌握伺服驅(qū)動、電機等技術,從產品自(zì)製率(lǜ)上看(kàn)已經不遜於海外(wài)龍 頭企業。2017 年,“高檔數控機床與基礎製造裝備”科技重大專項結束(shù),我國高檔 數控係統國產化率從 1%提升至 5%,國內(nèi)高檔(dàng)數控係統國產化替代開始突破。
“十二(èr)五(wǔ)”、“十三五”期間,國產數控係統在功能(néng)、性能和(hé)可靠性方麵取得了 巨大進步,打破了我國在航空、航天等(děng)領域高檔數控係統被國外壟斷的局麵,但 是(shì)與國外產品相比仍有(yǒu)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(shù)成熟度差距明(míng)顯,缺乏長期應用(yòng)驗證:數控係統的技術難(nán)點是對可靠性要 求高、多學科技術交叉性(xìng)高、配套機械設備品種多。自(zì)主研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(zhèng)並(bìng)不難,難的是如何實現國產數控係 統(tǒng)的大批量、長期應用驗證。海外龍頭企業經曆過長(zhǎng)期、大批量的驗證迭代,具 有豐富的應用經(jīng)驗,技術(shù)成熟度高;國產數控係統公司起(qǐ)步較慢,在技術(shù)成熟度 上仍有差距。
2)市(shì)場認可度不夠:以日本發那科、德國西門子等為代表的國外(wài)企(qǐ)業,在數控(kòng)係 統領域(yù)均發展了近 60 年,積累了大量的先進技術,已在全球範圍內建立起(qǐ)技術壁 壘和確立了(le)市場優勢地位。在我國市場(chǎng),這些國外企業也已經耕耘了 40 多年憑借 產品在技術上、性能上的優勢,這些國外企業已擁(yōng)有很好的市場品牌與(yǔ)客戶美譽 度,大多數客戶已經習慣於使用(yòng)他們的產品,形成了一個“市場生態(tài)圈”。
2.2、海外龍(lóng)頭(tóu)簡析
(1)發那(nà)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,主要由日本發那科公司和美國密歇根州羅切斯特 山的美國發(fā)那科公司以及盧森(sēn)堡的歐(ōu)洲發那科公司組成,最早期(qī)是(shì)富士通開(kāi)發(fā)的 早期數字(zì)控製(NC)和伺服係(xì)統的一部分,是一間提供如機器人和電腦數控機床 等自動化產品服(fú)務的公司。發那科 1959 年首(shǒu)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硬件(jiàn)為(wéi)主的開環數控係(xì)統;1976 年研(yán)製成功采用直 流伺服(fú)電機(jī)的數控(kòng)係統 5,1985 年推出了數控係統 0,1987 年研(yán)製成功數控係(xì)統 15,被稱為劃時代的人工智(zhì)能型數控係(xì)統。
(2)西門子 西門子是全球領先的數控係統製造商,目前公司 808、828、840 以及 MC 等類型 具有廣泛應用。SINUMERIK 808 是適用於普(pǔ)通機床的理想預配置數控係統,適合 入門級機(jī)床操作者;SINUMERIK 828 是適(shì)用於標準機床、銑床和磨床的緊湊型數 控係統,擁有緊湊級係統的優異可(kě)擴展性;SINUMERIK 840 是適用於模塊化機床 設計的開放式數控係統,滿足最為(wéi)寬泛(fàn)的工藝需(xū)求;SINUMERIK MC 是適用於定 製化加工機床的開(kāi)放式數控係統,具(jù)有優化的運動控製、高性能自(zì)動化和集(jí)成的 Windows 10 操作係統。
(3)海德漢 海德漢(HEIDENHAIN)公司主要產品包括光柵尺(chǐ)、角度編碼器、選擇編碼器、 數顯裝置和數控係統,其產品被廣泛應用(yòng)於機床(chuáng)、自動化機器,尤其是半導體和 電子製造(zào)業等領域。從簡單(dān)的三軸數控機床到多達 23 軸的(de)高度複雜的(de)加工(gōng)中(zhōng)心,海德漢為所有常見類型的銑床和車床提(tí)供全(quán)係列的數控係統。公司現有數控係統 主要產品(pǐn)包括 TNC 620/640/7 係列。
(4)三菱電機 三菱電(diàn)機(jī)(Mitsubishi Electric)數(shù)控係統(tǒng)以“加工控製技術”、“質量和數(shù)量(liàng)的高可 靠性”、“網絡”三大理念(niàn),為世界用戶提供(gòng)與世界工藝相適(shì)應的優質產品。公司現 有數(shù)控(kòng)係統主要產品(pǐn)包括 M800/M80/E80 係列以及最新的 M800V/M80V 係列。 2021 財年公司總營收 41914.33 億日元,其中工業機電一(yī)體化(Industrial Mechatronics)業務營收 12702 億日元。
3、行(háng)業發展向(xiàng)好,國內數控係統成長可期
3.1、數控化率提升(shēng)與(yǔ)機床國產化替代賦予(yǔ)行業成長基(jī)礎(chǔ)
我國機床數控化率仍處於較低水平,數控係統成長空間巨大。2021 年(nián)我國金屬(shǔ)切 削機床產量為 60.2 萬台,其中(zhōng)數控金屬(shǔ)切削機床為 27 萬台,金屬成形(xíng)機床產量 為 21 萬台,其中數控金屬成形機床產量為(wéi) 2.4 萬台,因此從產量上看(kàn),我(wǒ)國金屬 切削機床和金屬成形機床的數控化率(lǜ)為 45%/11%,而金屬加工機床的數控(kòng)化率合 計為 36%。雖然近年來我國機床數控化率(lǜ)持續上升,但是仍然明顯低於全球水平, 而全球發達國家數控化率更是在 80%以上。遠期(qī)來看,我國機床數控化率有(yǒu)望有 一倍以上的提升空間,考慮機床下遊需求的持續增長(zhǎng),數控係統(tǒng)長期成長空間巨大。《中國製造 2025》明確提出到(dào) 2025 年(nián)關鍵工序數控化率將提升到 64%,十(shí) 四五期間(jiān)我國數控機床和數控係統(tǒng)均有較好的發展環境。
我國(guó)中高檔機(jī)床(chuáng)仍然被(bèi)外(wài)資大量占據。我國機床行(háng)業分為三大梯隊,第一梯隊是 占據我(wǒ)國高端市場的外資企業,第二梯(tī)隊(duì)是國內的優質機床企業,第三梯隊是國 內其他規模較小,競(jìng)爭力較弱的企業。根據前瞻產業研究院數據(jù),2018 年,我國 低檔數控機床、中檔(dàng)數控機床、高檔數控機床的國產(chǎn)化(huà)率分別為 82%、65%和 6%。 從進出口數據上看,我國 2022 年金屬切削機床(chuáng)進口金額約為 56.1 億美(měi)元,約 385 億元人民幣(bì),占據我國數控金切機床較大份額,同(tóng)時(shí)國內還有部分(fèn)外資企業的產 能,總體來看我國中高檔(dàng)數控機床(chuáng)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(tì)代加速。2020 年新冠疫情開始在全球範圍出現,國 外機床企(qǐ)業的生產和交付受到影響,由於國內疫(yì)情控製較好,製造業仍然保持較 好增長,國(guó)內(nèi)需求旺盛,內需與外(wài)部(bù)供應(yīng)出現“剪刀叉(chā)”,國內機床企(qǐ)業迎來成 長(zhǎng)契機。日本金屬切削機床訂單從 2020 年 2 月開始降幅擴大,一直持續到 4 季度才開(kāi)始同比轉正;國內金屬切削機床(chuáng)產量從 2020 年 4 月開始轉(zhuǎn)正,國內機(jī)床企業 訂單旺盛,行業呈現“供不應求”的態勢,機床國產化替代趨勢得到加速。
政策持續推(tuī)動,高端機(jī)床持續替(tì)代進口(kǒu)。近(jìn)年來我國政(zhèng)府(fǔ)十(shí)分重視(shì)機床(chuáng)行業的發 展,並且(qiě)不斷推(tuī)出相關政(zhèng)策法規推動行業健康成長,尤其重視高端機床的發展。 2021 年 8 月,國資委黨委(wěi)召開會(huì)議指出,要把科技創新擺(bǎi)在更加突出的位置,推 動中央企業主動融(róng)入國(guó)家基礎研究、應用基礎(chǔ)研究創新體係,針對工(gōng)業母機、高 端芯片、新(xīn)材料、新能源汽車(chē)等加強關鍵核心技術攻關(guān),努力打(dǎ)造原創技(jì)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,智能製造裝(zhuāng)備的市場滿足率要(yào)到達 70%,並且 提出需要研發(fā)智能立/臥式五軸加工(gōng)中心、車銑複合加工中心、高精度數控磨床等 高端工作母機。
機床國產化背景(jǐng)下,看(kàn)好(hǎo)數控係統國產化替代加(jiā)速。數控(kòng)係統是數控機床的(de)核(hé)心 部件,關係到數控機床的功能和性(xìng)能,下遊機床客戶在選用的時候通常十分謹慎, 疊加用戶使用習慣的問題,目前中(zhōng)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已經開始使用國內數控係統或者與國內領先 企業開始(shǐ)合作研發,未來數控係統有望在國內機(jī)床企業中得到大量應用,隨著(zhe)國 內機床的國產化持續替代,數控係統國產化替(tì)代進程也有望加速。
3.2、數控機床(chuáng)有望恢複上行周(zhōu)期,新興行業與出口需求提(tí)供新動力
通用設備行業景氣度有望恢複,機床上行周期將延續(xù)。分析(xī)國內機床產(chǎn)量曆史數 據可知,機床行業具有一定的周期性,通常每輪周期在 6~12 年不等,並且(qiě) 2011 年以前行業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(xià)滑趨勢,行業從 2020 年開始恢複增(zēng)長。近幾年疫(yì)情對行業產生巨大影響,2022 年(nián)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 年出現兩位數下滑。但是我們(men)認為機床的上行周期並未結束,疫情影響修 複後行業上行(háng)周期有望持續。國內企業端(duān)中長期貸款從22年8月開(kāi)始恢複增長,2023 年 1 月企(事)業單位中長期貸款為 35000 億元,增長 66.67%,並且 1 月份 新(xīn)增人民幣貸款 4.9 萬億元(yuán),同比增長(zhǎng) 23.1%,延續(xù) 12 月份增長態勢,通(tōng)用設備 行業有望恢複增長。
機(jī)床出口需求增長,數控係統有望走出國門。俄烏衝突帶來(lái)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(dào) 33.8%和 35.9%,然而 2022 年 2 月 24 日俄烏衝突正式爆發後,歐盟已經對俄羅(luó)斯進行了(le)八輪製裁。俄羅斯是(shì)全球機 床消費主要(yào)國家之一,2014 年俄羅斯機床消費約 20.3 億美元,位居全球第 7 位, 但(dàn)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 具協會數據,2022 年我國機(jī)床工(gōng)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 億美元,同(tóng)比增(zēng)長 9.0%,金切機床、數控裝置出口增速更是 超過 20%,機床(chuáng)和數控裝置出口數據突出,數控係統有望逐步走出國門。
新(xīn)興行業發展迅速,行業迸發(fā)新動力。國內新能源、半導體、5G 等(děng)行業發展迅速, 紐威數控、創世紀、國盛智科(kē)等相關機床企業有望持續保持增長。在新能源汽(qì)車領域,優化後的機床產品可(kě)以(yǐ)高效加工一體化壓鑄汽車零部件、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、銑鏜床等(děng)機床 產品應用需(xū)求較大。在 5G 領(lǐng)域,5G 基站規模更大,並(bìng)且(qiě)有較多散熱器殼體、濾 波(bō)器(qì)等部件,同時 5G 的使用也將帶(dài)動應用設備(bèi)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(jiē)促進了機床需求的(de)增長,同時新興行業(yè)發展也通常 會有更多的定製化需求,國產(chǎn)數控係統通常在本(běn)地化服務上更具備優勢,有望實 現更好的成長。
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精(jīng)選報告來源:【未來(lái)智庫】
