精密加工廠家http://www.bebanxiaobai.cn/行業(yè)研究：高端市場(chǎng)亟需替代，下游需求有望觸底回升
（報(bào)告出品方/作者：財(cái)通證券，佘煒超，劉俊奇）
1、數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床最核心的部件之一，高檔數(shù)控系統(tǒng)為國(guó)家戰(zhàn)略級(jí)資源
1.1、數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的大腦
機(jī)床是制造機(jī)器的機(jī)器，又被稱為工業(yè)母機(jī)。機(jī)床是現(xiàn)代制造業(yè)最為重要的工具 之一，也是國(guó)家基礎(chǔ)制造能力的綜合體現(xiàn)。機(jī)床產(chǎn)品的性能決定著制造的質(zhì)量， 特別是高檔的數(shù)控機(jī)床，其技術(shù)水平更是一個(gè)國(guó)家先進(jìn)工業(yè)化的體現(xiàn)。數(shù)控機(jī)床 加工全能，其可以把車、銑、螺紋加工等集中到一臺(tái)機(jī)床上，使其具有多種工藝 手法，數(shù)控機(jī)床可以很好地解決精度高、復(fù)雜、小批量、多品種的零件加工問題， 提高產(chǎn)品質(zhì)量，保證加工零件的精度。數(shù)控機(jī)床是在普通機(jī)床的基礎(chǔ)上發(fā)展起來， 由于數(shù)控機(jī)床具有良好的柔性、高加工精度和穩(wěn)定性、可加工復(fù)雜零件等一系列 優(yōu)點(diǎn)，目前在機(jī)械制造業(yè)中有著十分廣泛的應(yīng)用。
數(shù)控機(jī)床相對(duì)傳統(tǒng)機(jī)床具有明顯的加工優(yōu)勢(shì)，正逐步替代傳統(tǒng)機(jī)床產(chǎn)品。高檔數(shù) 控機(jī)床是能夠?qū)崿F(xiàn)高精度、高復(fù)雜性、高效高動(dòng)態(tài)加工的數(shù)控機(jī)床，具備明顯的 技術(shù)優(yōu)勢(shì)。1）高精度：在同等機(jī)床檔次條件下，具備更高精度加工能力，主要應(yīng) 用于精密模具等零件加工；2）高復(fù)雜性：五軸聯(lián)動(dòng)加工下才能夠完成具備形狀復(fù) 雜、多線型、異形曲面等特點(diǎn)的零件；3）高效高動(dòng)態(tài)：主要服務(wù)于航空航天、汽 車、軍工等重點(diǎn)領(lǐng)域，滿足零件加工對(duì)高動(dòng)態(tài)特性、高速高節(jié)拍等特點(diǎn)的需求， 常見于航空航天發(fā)動(dòng)機(jī)葉輪、葉盤、葉片及飛機(jī)結(jié)構(gòu)件等。由于數(shù)控機(jī)床可以明 顯提升加工效率和加工質(zhì)量，在現(xiàn)代生產(chǎn)之中，數(shù)控機(jī)床正逐步替代傳統(tǒng)的手動(dòng) 機(jī)床產(chǎn)品。
數(shù)控系統(tǒng)是機(jī)床的重要部件。從機(jī)床結(jié)構(gòu)上看，數(shù)控機(jī)床由機(jī)床主體、傳動(dòng)系統(tǒng) 和數(shù)控系統(tǒng)構(gòu)成，機(jī)床主體是機(jī)床的框架，包括床身及底座鑄件、主軸及變速箱 等，傳動(dòng)系統(tǒng)包括傳動(dòng)機(jī)械、 輔助動(dòng)力系統(tǒng)等，機(jī)床主體和傳動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)成工件加 工的基礎(chǔ)，其剛度、抗震性等要求比較高。從成本占比上看，2016H1 海天精工數(shù) 控機(jī)床主要成本構(gòu)成為結(jié)構(gòu)件、控制系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、刀庫(kù)及其他， 其中結(jié)構(gòu)件占 35%，控制系統(tǒng)占 22%，傳動(dòng)系統(tǒng)占 20%，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)占 13%，總計(jì) 達(dá)到 90%。數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的“大腦”，數(shù)控系統(tǒng)性能的優(yōu)劣直接影響高端數(shù) 控機(jī)床的加工精度及效率，是最核心的部件之一。
數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)字控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱，也被稱為計(jì)算機(jī)數(shù)控（Computerized Numerical Control，CNC）。數(shù)控系統(tǒng)是根據(jù)計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的控制程序，執(zhí)行部分或 者全部數(shù)值控制功能，并且配有接口電路和伺服驅(qū)動(dòng)裝置的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，因 此數(shù)控系統(tǒng)包括控制系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和檢測(cè)系統(tǒng)三大部分。
數(shù)控系統(tǒng)中的核心模 塊為計(jì)算機(jī)數(shù)字控制器，即 CNC 控制器。操作者將編程信息傳輸至 CNC 控制器， 隨后 CNC 控制器將命令進(jìn)行控制執(zhí)行，操作者可以在改變計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)軟件 的同時(shí)對(duì)數(shù)控機(jī)床的主軸、電器、電機(jī)等單元進(jìn)行操作與控制。數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)程 序內(nèi)容發(fā)出指令，一方面由伺服系統(tǒng)中的電動(dòng)機(jī)通過傳動(dòng)裝置控制機(jī)床執(zhí)行件的 運(yùn)動(dòng)，另一方面控制機(jī)床的其它輔助運(yùn)動(dòng)， 如主軸轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向選擇，冷卻泵的開 停等。檢測(cè)系統(tǒng)可以檢測(cè)機(jī)床部件的運(yùn)動(dòng)位置、速度，并反饋到控制系統(tǒng)和伺服 系統(tǒng)，用于修正控制指令。
數(shù)控系統(tǒng)通常包括基本功能和選擇功能?；竟δ苁菙?shù)控系統(tǒng)必備的功能，包括 數(shù)控加工程序解釋、數(shù)據(jù)處理、進(jìn)給軸控制和開關(guān)量控制功能。選擇功能是供用 戶根據(jù)機(jī)床特點(diǎn)和用途進(jìn)行選擇的功能，不僅提高了數(shù)控加工過程和操作的方便 性和舒適性，而且拓寬了數(shù)控系統(tǒng)的適用范圍，使制造系統(tǒng)中制造單元的集成成 為可能。選擇功能包括主要包含以下功能：編程功能、圖形模擬功能和通信功能。根據(jù)伺服系統(tǒng)控制方式的不同，可以把數(shù)控系統(tǒng)分為開環(huán)、半閉環(huán)、閉環(huán)控制數(shù) 控系統(tǒng)，高檔數(shù)控系統(tǒng)通常為閉環(huán)控制數(shù)控系統(tǒng)。
1）開環(huán)控制數(shù)控系統(tǒng)：不帶檢測(cè)裝置，無反饋電路，以步進(jìn)電動(dòng)機(jī)為驅(qū)動(dòng)元件。 原理是 CNC 裝置輸出的指令進(jìn)給脈沖經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行功率放大，轉(zhuǎn)換為控制步 進(jìn)電動(dòng)機(jī)各定子繞組依次通電/斷電的電流脈沖信號(hào)，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，再經(jīng) 機(jī)床傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(齒輪箱、絲杠等)帶動(dòng)工作臺(tái)移動(dòng)。這種方式控制簡(jiǎn)單，價(jià)格比較低 廉，被廣泛應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)中。
2）半閉環(huán)控制數(shù)控系統(tǒng)：位置檢測(cè)元件被安裝在電動(dòng)機(jī)軸端或絲杠軸端，通過角 位移的測(cè)量間接計(jì)算出機(jī)床工作臺(tái)的實(shí)際運(yùn)行位置(直線位移)，并將其與 CNC 裝 置計(jì)算出的指令位置(或位移)相比較，用差值進(jìn)行控制。由于閉環(huán)的環(huán)路內(nèi)不包括 絲杠、螺母副及機(jī)床工作臺(tái)這些大慣性環(huán)節(jié)，由這些環(huán)節(jié)造成的誤差不能由環(huán)路 所矯正，其控制精度不如閉環(huán)控制數(shù)控系統(tǒng)，但其調(diào)試方便，成本適中可以獲得 比較穩(wěn)定的控制特性，因此在實(shí)際應(yīng)用中，這種方式被廣泛采用。
3）閉環(huán)控制數(shù)控系統(tǒng)：位置檢測(cè)裝置安裝在機(jī)床工作臺(tái)上，用以檢測(cè)機(jī)床工作臺(tái) 的實(shí)際運(yùn)行位置(直線位移)，并將其與 CNC 裝置計(jì)算出的指令位置(或位移)相比 較，用差值進(jìn)行控制。這類控制方式的位置控制精度很高，通常在高端數(shù)控機(jī)床 領(lǐng)域使用。由于閉環(huán)控制數(shù)控系統(tǒng)將絲杠、螺母副及機(jī)床工作臺(tái)這些大慣性環(huán)節(jié) 放在閉環(huán)內(nèi)，整個(gè)系統(tǒng)連接的剛性變差，調(diào)試時(shí)其系統(tǒng)穩(wěn)定狀態(tài)很難達(dá)到。
根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的功能水平的不同，可以把數(shù)控系統(tǒng)分為經(jīng)濟(jì)型、標(biāo)準(zhǔn)型和高檔型 數(shù)控系統(tǒng)，高檔數(shù)控系統(tǒng)是國(guó)家戰(zhàn)略級(jí)資源。高檔型數(shù)控系統(tǒng)的控制類型、加工 速度、加工精度等方面會(huì)有明顯的提升，并且西方發(fā)達(dá)國(guó)家目前正嚴(yán)格管控甚至 禁止對(duì)外出售高檔數(shù)控系統(tǒng)，或者對(duì)高檔數(shù)控系統(tǒng)的部分功能進(jìn)行限制。日本發(fā) 那科的五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)并未對(duì)國(guó)內(nèi)企業(yè)開放。美國(guó)機(jī)床企業(yè)會(huì)對(duì)用戶進(jìn)行定時(shí) 核查，掌握其設(shè)備使用情況。
數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)鏈正逐步實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)上游包括制造所需的工控機(jī)、 顯示屏、計(jì)算芯片、功率模塊、伺服電機(jī)和其他部件，這些上游產(chǎn)品一同構(gòu)成了 數(shù)控系統(tǒng)的控制系統(tǒng)、測(cè)量系統(tǒng)和伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。國(guó)內(nèi)數(shù)控機(jī)床的計(jì)算芯片和功 率模塊以進(jìn)口為主，不過國(guó)內(nèi)數(shù)控系統(tǒng)制造商已經(jīng)逐步采用國(guó)內(nèi)芯片產(chǎn)品。部分 伺服驅(qū)動(dòng)和電機(jī)市場(chǎng)已經(jīng)國(guó)產(chǎn)化替代，但是產(chǎn)品性能與國(guó)外產(chǎn)品還有一些差距。 數(shù)控系統(tǒng)下游是數(shù)控機(jī)床制造商，后者廣泛應(yīng)用于汽車船舶、航空航天、國(guó)防軍 工、機(jī)械制造和石油化工等工業(yè)領(lǐng)域。
1.2、國(guó)內(nèi)外數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展歷程
1952 年，美國(guó)麻省理工學(xué)院研制出第一臺(tái)試驗(yàn)性數(shù)控系統(tǒng)，開創(chuàng)了世界數(shù)控系統(tǒng) 技術(shù)發(fā)展的先河。20 世紀(jì) 80 年代中期，數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)進(jìn)入高速發(fā)展階段。1986 年，三菱(MITSUBISHI)推出了采用 Motorola 32 位 68020 CPU 的數(shù)控系統(tǒng)，掀起 了 32 位數(shù)控系統(tǒng)的熱潮。1987 年，發(fā)那科(FANUC)公司 32 位多 CPU 系統(tǒng)—— ES-15 的問世，使系統(tǒng)內(nèi)部各部分之間的數(shù)據(jù)交換速度較原來的 16 位數(shù)控系統(tǒng)顯 著提高。90 年代以來，受計(jì)算機(jī)技術(shù)高速發(fā)展的影響：利用 PC 豐富的軟硬件資源，數(shù)控 系統(tǒng)朝著開放式體系結(jié)構(gòu)方向發(fā)展。德、美、日等各國(guó)爭(zhēng)相開發(fā)新一代的高速數(shù) 控機(jī)床，加工中心的主軸轉(zhuǎn)速、工作臺(tái)移動(dòng)速度、換刀時(shí)間分別從 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(jìn)入 21 世紀(jì)，數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)在控制精度上取得了突破性進(jìn)展。2010 年國(guó)際制造 技術(shù)展覽會(huì)上，專業(yè)的數(shù)控系統(tǒng)制造商紛紛推出了提高控制精度的新舉措。 FANUC展出的Series30i/31i/32i/35i-MODEL B數(shù)控系統(tǒng)推出了AI納米輪廓控制、 AI 納米高精度控制、納米平滑加工 NURBS 插補(bǔ)等先進(jìn)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面的平滑性和光潔度。SIEMENS 展出的 SINUMERIK 828D 數(shù)控系統(tǒng)所獨(dú)有的 80 位浮點(diǎn)計(jì)算精度，可充分保證插補(bǔ)中輪 廓控制的精確性，從而獲得更高的加工精度。此外，MITSUBISHI 公司的 M700V 系列數(shù)控系統(tǒng)也可實(shí)現(xiàn)納米級(jí)插補(bǔ)。
經(jīng)過持久研發(fā)和創(chuàng)新，德、美、日等國(guó)已基本掌握了數(shù)控系統(tǒng)的領(lǐng)先技術(shù)。目 前，在數(shù)控技術(shù)研究應(yīng)用領(lǐng)域主要有兩大陣營(yíng)：一個(gè)是以發(fā)那科(FANUC)、西門 子(SIEMENS)為代表的專業(yè)數(shù)控系統(tǒng)廠商；另一個(gè)是以山崎馬扎克(MAZAK)、 德瑪吉(DMG)為代表，自主開發(fā)數(shù)控系統(tǒng)的大型機(jī)床制造商。
兩種陣營(yíng)下的數(shù)控系統(tǒng)公司發(fā)展模式又分為了西門子模式、哈斯模式和馬扎克模 式，每種模式各有其優(yōu)缺點(diǎn)。 1）西門子模式：數(shù)控系統(tǒng)廠專業(yè)生產(chǎn)各種規(guī)格的數(shù)控系統(tǒng)，提供各種標(biāo)準(zhǔn)型的 功能模塊，為全世界的主機(jī)廠批量配套。 2）哈斯模式：主機(jī)廠獨(dú)立開發(fā)數(shù)控系統(tǒng)，并與其自產(chǎn)的數(shù)控機(jī)床配套銷售。如 美國(guó)的哈斯 (Haas) 公司、意大利的菲迪亞公司等，這些公司創(chuàng)立之初是從數(shù)控 系統(tǒng)研發(fā)起步的，為了銷售數(shù)控系統(tǒng)，開始了數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)銷售。我國(guó)的科德 數(shù)控也是這種發(fā)展模式。 3）馬扎克模式：主機(jī)廠在數(shù)控系統(tǒng)廠提供的開發(fā)平臺(tái)上，研發(fā)自主品牌的數(shù)控 系統(tǒng)，并與其所生產(chǎn)的數(shù)控機(jī)床配套銷售。如日本馬扎克、森精機(jī)等公司，在三 菱.發(fā)那科提供的數(shù)控系統(tǒng)平臺(tái)上，共同研發(fā)形成馬扎克、森精機(jī)的數(shù)控系統(tǒng)品 牌。
我國(guó)數(shù)控系統(tǒng)起步階段以政府為主導(dǎo)。1958 年我國(guó)出現(xiàn)第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床，1981 年我國(guó)開始引進(jìn)發(fā)那科數(shù)控技術(shù)，隨后開始引進(jìn) GE、西門子等數(shù)控系統(tǒng)。1996 年我國(guó)領(lǐng)先數(shù)控系統(tǒng)制造商開始模型學(xué)習(xí)，自助創(chuàng)新。2006 年以后，我國(guó)開始 研發(fā)高端數(shù)控系統(tǒng)。經(jīng)過多年的發(fā)展，國(guó)內(nèi)涌現(xiàn)處華中數(shù)控、廣州數(shù)控、北京凱 恩帝等具備一定市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的企業(yè)。
傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)不滿足現(xiàn)代制造業(yè)的生產(chǎn)需求，數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)朝著智能化、網(wǎng)絡(luò)化 和開放化方向發(fā)展，在發(fā)展過程中，還需要解決網(wǎng)絡(luò)制造接口問題、跨平臺(tái)運(yùn)行 通訊機(jī)制以及先進(jìn)控制算法問題，以此促進(jìn)數(shù)控系統(tǒng)的全新發(fā)展，從根本上提升 現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展水平。雖然國(guó)產(chǎn)高端數(shù)控系統(tǒng)與國(guó)外相比在功能性能和可靠性 方面仍存在一定差距，但近年來在多軸聯(lián)動(dòng)控制、功能復(fù)合化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化 和開放性等領(lǐng)域也取得了一定成績(jī)。 1）高速、高精度、高可靠性：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(chǎn)周期和提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力；高精度直接關(guān)系到產(chǎn)品的加工質(zhì)量；可靠性是 數(shù)控系統(tǒng)綜合性能優(yōu)劣的直接體現(xiàn)，能否在可靠性方面縮短與國(guó)外數(shù)控系統(tǒng)的差 距是關(guān)系到國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)及其裝備能否占領(lǐng)市場(chǎng)的關(guān)鍵因素。
2）多軸聯(lián)動(dòng)、復(fù)合化：多軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)集計(jì)算機(jī)控制、高性能伺服驅(qū)動(dòng)和精密 加工技術(shù)于一體，多軸聯(lián)動(dòng)加工可利用刀具的最佳幾何形狀進(jìn)行切削，產(chǎn)品的加 工效率、加工質(zhì)量和加工精度將大幅提升。一般認(rèn)為，2 至 3 臺(tái)三軸機(jī)床的加工 效率僅能和 1 臺(tái)五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的加工效率相媲美。隨著市場(chǎng)對(duì)于個(gè)性化需求日益 強(qiáng)烈，交貨日期不斷縮短，金屬加工行業(yè)愈來愈多地采用復(fù)合機(jī)床對(duì)復(fù)雜工件進(jìn) 行綜合加工，數(shù)控系統(tǒng)在工藝上的復(fù)合程度不斷提升，相較只具備單一加工功能 的數(shù)控系統(tǒng)，用戶更需要能夠提供車削銑削、鏜削、鉆削和磨削等工序的復(fù)合型 數(shù)控系統(tǒng)。
3）智能化、柔性化、網(wǎng)絡(luò)化：智能化體現(xiàn)在方方面面：智能控制加工質(zhì)量和效率， 如自適應(yīng)控制加工過程、自動(dòng)生成工藝參數(shù)等；智能提高驅(qū)動(dòng)性能，如負(fù)載自動(dòng)識(shí)別、電機(jī)參數(shù)自適應(yīng)運(yùn)算、前饋控制等；智能編程和操作，如自動(dòng)編程和智能 化的人機(jī)界面。數(shù)控系統(tǒng)向柔性化發(fā)展的趨勢(shì)表現(xiàn)在兩個(gè)方面：一方面是由點(diǎn)(數(shù) 控單機(jī))、線(柔性生產(chǎn)線)向面(自動(dòng)化車間)、體(CIMS)的方向發(fā)展；另一方面是向 注重經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性的方向發(fā)展。數(shù)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化主要是數(shù)控系統(tǒng)與外部控制 系統(tǒng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接與控制。在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)成熟發(fā)展過程中，逐漸提出數(shù)字制造概念， 已經(jīng)成為機(jī)械制造企業(yè)的現(xiàn)代化標(biāo)志。
4）開放式、軟數(shù)控模式：開放式數(shù)控系統(tǒng)是指數(shù)控系統(tǒng)制造商可通過對(duì)數(shù)控系 統(tǒng)功能進(jìn)行重新組合、修改、添加或刪減，快速構(gòu)建不同品種和檔次的數(shù)控系 統(tǒng)，并且可以針對(duì)不同廠家、用戶和行業(yè)需求，將其特殊應(yīng)用和技術(shù)經(jīng)驗(yàn)集成 到數(shù)控系統(tǒng)中，形成定制型數(shù)控系統(tǒng)。未來的數(shù)控系統(tǒng)能夠被用戶重新配置、修 改、擴(kuò)充和改裝，并允許模塊化地集成傳感器、監(jiān)視加工過程、實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信和 遠(yuǎn)程診斷等，而不必重新設(shè)計(jì)軟硬件。
2、行業(yè)持續(xù)增長(zhǎng)，外資占據(jù)中高端主要市場(chǎng)
2.1、低檔市場(chǎng)實(shí)現(xiàn)替代，中高檔數(shù)控系統(tǒng)對(duì)外依賴度高
機(jī)床數(shù)控化提升將持續(xù)帶動(dòng)行業(yè)增長(zhǎng)，行業(yè)市場(chǎng)空間有望接近千億。根據(jù)機(jī)床工 具協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)，2021 年我國(guó)數(shù)控金屬切削機(jī)床和數(shù)控金屬成形機(jī)床的產(chǎn)量分別為 27 萬臺(tái)和 2.4 萬臺(tái)，按照金屬切削機(jī)床和金屬成形數(shù)控系統(tǒng)單價(jià)分別為 10 萬元和4.15 萬元計(jì)算，2021 年國(guó)內(nèi)數(shù)控系統(tǒng)市場(chǎng)規(guī)模約為 280 億元。國(guó)內(nèi)機(jī)床數(shù)控化率 低于 50%，海外發(fā)達(dá)國(guó)家數(shù)控化率在 80%左右，國(guó)內(nèi)數(shù)控機(jī)床和數(shù)控系統(tǒng)還有較 大的成長(zhǎng)空間，考慮到機(jī)床行業(yè)的增長(zhǎng)和數(shù)控化率的持續(xù)提升，數(shù)控系統(tǒng)市場(chǎng)規(guī) 模有望向千億規(guī)模邁進(jìn)。
根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的技術(shù)實(shí)力，數(shù)控系統(tǒng)參與者可以分為國(guó)外頂尖、國(guó)外一流、中國(guó) 臺(tái)灣、中國(guó)大陸高端和中國(guó)大陸普適五大類別。國(guó)外頂尖級(jí)別主要以西門子、海 德漢為代表，產(chǎn)品性能優(yōu)越，國(guó)內(nèi)高端五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)用較多。國(guó)外一流企 業(yè)包括發(fā)那科、三菱等，其性能優(yōu)越的同時(shí)性價(jià)比也更高。中國(guó)臺(tái)灣企業(yè)包括新 代、億圖、寶元等，此類企業(yè)正逐步被國(guó)內(nèi)優(yōu)秀企業(yè)替代。中國(guó)大陸高端企業(yè)包 括華中數(shù)控、廣州數(shù)控、光洋等企業(yè)。
外資占據(jù)國(guó)內(nèi)主要市場(chǎng)份額，中高檔數(shù)控系統(tǒng)基本被壟斷。根據(jù)華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院 統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2020 發(fā)那科占我國(guó)數(shù)控系統(tǒng)市場(chǎng)份額為 34%，三菱數(shù)控為 21%，廣州 數(shù)控為 15%，西門子為 10%，前三大外資企業(yè)市占率約 65%。低端型國(guó)產(chǎn)替代難 度低，目前國(guó)內(nèi)企業(yè)已占據(jù)主要市場(chǎng)。中端型對(duì)穩(wěn)定性要求高，目前市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激 烈，外資企業(yè)主要為日本發(fā)那科、三菱，國(guó)內(nèi)公司如華中數(shù)控、科德數(shù)控、凱恩 帝已逐漸滲入突破市場(chǎng)。由于高端數(shù)控系統(tǒng)對(duì)技術(shù)要求高，附加值高，國(guó)產(chǎn)公司 替代難度較大。在國(guó)家政策的支持下，國(guó)內(nèi)涌現(xiàn)了一小批研制高檔數(shù)控系統(tǒng)的企 業(yè)并實(shí)現(xiàn)了部分國(guó)產(chǎn)化，但市占率仍不足 10%。
根據(jù) 2018 年前瞻產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)，華中數(shù)控在中高檔數(shù)控系統(tǒng)具有一定優(yōu)勢(shì)，該 公司在我國(guó)中檔數(shù)控系統(tǒng)的占有率約為 30%，高檔數(shù)控系統(tǒng)市占率也是國(guó)內(nèi)最高。 北京凱迪恩和大連大森在我國(guó)中檔數(shù)控系統(tǒng)市占率分別為 22%和 14%。高檔數(shù)控系統(tǒng)研發(fā)發(fā)力中，國(guó)內(nèi)優(yōu)秀企業(yè)持續(xù)追趕。經(jīng)過國(guó)內(nèi)企業(yè)的不斷努力， 我國(guó)高端數(shù)控系統(tǒng)逐漸得到突破。華中數(shù)控研制的“華中 8 型系列高檔數(shù)控系統(tǒng)” 已實(shí)現(xiàn)與國(guó)際龍頭高檔產(chǎn)品的對(duì)標(biāo)，并有數(shù)千臺(tái)套系統(tǒng)已用于高檔數(shù)控機(jī)床中。 科德數(shù)控的 GNC60 高檔數(shù)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了與德國(guó)西門子 840D 型高檔數(shù)控系統(tǒng)的功 能對(duì)標(biāo)。從產(chǎn)品性能上看我國(guó)部分產(chǎn)品已經(jīng)優(yōu)于國(guó)際水平。對(duì)比科德數(shù)控與西門 子等外資的產(chǎn)品可以看出，我國(guó)產(chǎn)品在部分性能指標(biāo)上優(yōu)于國(guó)外產(chǎn)品，并且還有 價(jià)格優(yōu)勢(shì)，具有開拓市場(chǎng)的能力。
自主化能力提升明顯，高端市場(chǎng)開始突破。根據(jù)科德數(shù)控招股書，國(guó)內(nèi)華中數(shù)控、 科德數(shù)控已經(jīng)掌握伺服驅(qū)動(dòng)、電機(jī)等技術(shù)，從產(chǎn)品自制率上看已經(jīng)不遜于海外龍 頭企業(yè)。2017 年，“高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備”科技重大專項(xiàng)結(jié)束，我國(guó)高檔 數(shù)控系統(tǒng)國(guó)產(chǎn)化率從 1%提升至 5%，國(guó)內(nèi)高檔數(shù)控系統(tǒng)國(guó)產(chǎn)化替代開始突破。
“十二五”、“十三五”期間，國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)在功能、性能和可靠性方面取得了 巨大進(jìn)步，打破了我國(guó)在航空、航天等領(lǐng)域高檔數(shù)控系統(tǒng)被國(guó)外壟斷的局面，但 是與國(guó)外產(chǎn)品相比仍有差距，需要進(jìn)一步提升。存在的差距主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面： 1）技術(shù)成熟度差距明顯，缺乏長(zhǎng)期應(yīng)用驗(yàn)證：數(shù)控系統(tǒng)的技術(shù)難點(diǎn)是對(duì)可靠性要 求高、多學(xué)科技術(shù)交叉性高、配套機(jī)械設(shè)備品種多。自主研制幾臺(tái)高檔數(shù)控系統(tǒng) 并在試驗(yàn)室和實(shí)際生產(chǎn)中完成各種測(cè)試驗(yàn)證并不難，難的是如何實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)數(shù)控系 統(tǒng)的大批量、長(zhǎng)期應(yīng)用驗(yàn)證。海外龍頭企業(yè)經(jīng)歷過長(zhǎng)期、大批量的驗(yàn)證迭代，具 有豐富的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，技術(shù)成熟度高；國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)公司起步較慢，在技術(shù)成熟度 上仍有差距。
2）市場(chǎng)認(rèn)可度不夠：以日本發(fā)那科、德國(guó)西門子等為代表的國(guó)外企業(yè)，在數(shù)控系 統(tǒng)領(lǐng)域均發(fā)展了近 60 年，積累了大量的先進(jìn)技術(shù)，已在全球范圍內(nèi)建立起技術(shù)壁 壘和確立了市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)地位。在我國(guó)市場(chǎng)，這些國(guó)外企業(yè)也已經(jīng)耕耘了 40 多年憑借 產(chǎn)品在技術(shù)上、性能上的優(yōu)勢(shì)，這些國(guó)外企業(yè)已擁有很好的市場(chǎng)品牌與客戶美譽(yù) 度，大多數(shù)客戶已經(jīng)習(xí)慣于使用他們的產(chǎn)品，形成了一個(gè)“市場(chǎng)生態(tài)圈”。
2.2、海外龍頭簡(jiǎn)析
（1）發(fā)那科 發(fā)那科（FANUC）創(chuàng)建于 1956 年，其公司名稱是富士自動(dòng)化數(shù)控（Fuji Automatic NUmerical Control）的英文縮寫，主要由日本發(fā)那科公司和美國(guó)密歇根州羅切斯特 山的美國(guó)發(fā)那科公司以及盧森堡的歐洲發(fā)那科公司組成，最早期是富士通開發(fā)的 早期數(shù)字控制（NC）和伺服系統(tǒng)的一部分，是一間提供如機(jī)器人和電腦數(shù)控機(jī)床 等自動(dòng)化產(chǎn)品服務(wù)的公司。發(fā)那科 1959 年首先推出了電液步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，在后來的 若干年中逐步發(fā)展并完善了以硬件為主的開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)；1976 年研制成功采用直 流伺服電機(jī)的數(shù)控系統(tǒng) 5，1985 年推出了數(shù)控系統(tǒng) 0，1987 年研制成功數(shù)控系統(tǒng) 15，被稱為劃時(shí)代的人工智能型數(shù)控系統(tǒng)。
（2）西門子 西門子是全球領(lǐng)先的數(shù)控系統(tǒng)制造商，目前公司 808、828、840 以及 MC 等類型 具有廣泛應(yīng)用。SINUMERIK 808 是適用于普通機(jī)床的理想預(yù)配置數(shù)控系統(tǒng)，適合 入門級(jí)機(jī)床操作者；SINUMERIK 828 是適用于標(biāo)準(zhǔn)機(jī)床、銑床和磨床的緊湊型數(shù) 控系統(tǒng)，擁有緊湊級(jí)系統(tǒng)的優(yōu)異可擴(kuò)展性；SINUMERIK 840 是適用于模塊化機(jī)床 設(shè)計(jì)的開放式數(shù)控系統(tǒng)，滿足最為寬泛的工藝需求；SINUMERIK MC 是適用于定 制化加工機(jī)床的開放式數(shù)控系統(tǒng)，具有優(yōu)化的運(yùn)動(dòng)控制、高性能自動(dòng)化和集成的 Windows 10 操作系統(tǒng)。
（3）海德漢 海德漢（HEIDENHAIN）公司主要產(chǎn)品包括光柵尺、角度編碼器、選擇編碼器、 數(shù)顯裝置和數(shù)控系統(tǒng)，其產(chǎn)品被廣泛應(yīng)用于機(jī)床、自動(dòng)化機(jī)器，尤其是半導(dǎo)體和 電子制造業(yè)等領(lǐng)域。從簡(jiǎn)單的三軸數(shù)控機(jī)床到多達(dá) 23 軸的高度復(fù)雜的加工中心，海德漢為所有常見類型的銑床和車床提供全系列的數(shù)控系統(tǒng)。公司現(xiàn)有數(shù)控系統(tǒng) 主要產(chǎn)品包括 TNC 620/640/7 系列。
（4）三菱電機(jī) 三菱電機(jī)（Mitsubishi Electric）數(shù)控系統(tǒng)以“加工控制技術(shù)”、“質(zhì)量和數(shù)量的高可 靠性”、“網(wǎng)絡(luò)”三大理念，為世界用戶提供與世界工藝相適應(yīng)的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。公司現(xiàn) 有數(shù)控系統(tǒng)主要產(chǎn)品包括 M800/M80/E80 系列以及最新的 M800V/M80V 系列。 2021 財(cái)年公司總營(yíng)收 41914.33 億日元，其中工業(yè)機(jī)電一體化（Industrial Mechatronics）業(yè)務(wù)營(yíng)收 12702 億日元。
3、行業(yè)發(fā)展向好，國(guó)內(nèi)數(shù)控系統(tǒng)成長(zhǎng)可期
3.1、數(shù)控化率提升與機(jī)床國(guó)產(chǎn)化替代賦予行業(yè)成長(zhǎng)基礎(chǔ)
我國(guó)機(jī)床數(shù)控化率仍處于較低水平，數(shù)控系統(tǒng)成長(zhǎng)空間巨大。2021 年我國(guó)金屬切 削機(jī)床產(chǎn)量為 60.2 萬臺(tái)，其中數(shù)控金屬切削機(jī)床為 27 萬臺(tái)，金屬成形機(jī)床產(chǎn)量 為 21 萬臺(tái)，其中數(shù)控金屬成形機(jī)床產(chǎn)量為 2.4 萬臺(tái)，因此從產(chǎn)量上看，我國(guó)金屬 切削機(jī)床和金屬成形機(jī)床的數(shù)控化率為 45%/11%，而金屬加工機(jī)床的數(shù)控化率合 計(jì)為 36%。雖然近年來我國(guó)機(jī)床數(shù)控化率持續(xù)上升，但是仍然明顯低于全球水平， 而全球發(fā)達(dá)國(guó)家數(shù)控化率更是在 80%以上。遠(yuǎn)期來看，我國(guó)機(jī)床數(shù)控化率有望有 一倍以上的提升空間，考慮機(jī)床下游需求的持續(xù)增長(zhǎng)，數(shù)控系統(tǒng)長(zhǎng)期成長(zhǎng)空間巨大?！吨袊?guó)制造 2025》明確提出到 2025 年關(guān)鍵工序數(shù)控化率將提升到 64%，十 四五期間我國(guó)數(shù)控機(jī)床和數(shù)控系統(tǒng)均有較好的發(fā)展環(huán)境。
我國(guó)中高檔機(jī)床仍然被外資大量占據(jù)。我國(guó)機(jī)床行業(yè)分為三大梯隊(duì)，第一梯隊(duì)是 占據(jù)我國(guó)高端市場(chǎng)的外資企業(yè)，第二梯隊(duì)是國(guó)內(nèi)的優(yōu)質(zhì)機(jī)床企業(yè)，第三梯隊(duì)是國(guó) 內(nèi)其他規(guī)模較小，競(jìng)爭(zhēng)力較弱的企業(yè)。根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)，2018 年，我國(guó) 低檔數(shù)控機(jī)床、中檔數(shù)控機(jī)床、高檔數(shù)控機(jī)床的國(guó)產(chǎn)化率分別為 82%、65%和 6%。 從進(jìn)出口數(shù)據(jù)上看，我國(guó) 2022 年金屬切削機(jī)床進(jìn)口金額約為 56.1 億美元，約 385 億元人民幣，占據(jù)我國(guó)數(shù)控金切機(jī)床較大份額，同時(shí)國(guó)內(nèi)還有部分外資企業(yè)的產(chǎn) 能，總體來看我國(guó)中高檔數(shù)控機(jī)床對(duì)外資的依賴度仍然較高。
全球疫情爆發(fā)促使國(guó)內(nèi)機(jī)床替代加速。2020 年新冠疫情開始在全球范圍出現(xiàn)，國(guó) 外機(jī)床企業(yè)的生產(chǎn)和交付受到影響，由于國(guó)內(nèi)疫情控制較好，制造業(yè)仍然保持較 好增長(zhǎng)，國(guó)內(nèi)需求旺盛，內(nèi)需與外部供應(yīng)出現(xiàn)“剪刀叉”，國(guó)內(nèi)機(jī)床企業(yè)迎來成 長(zhǎng)契機(jī)。日本金屬切削機(jī)床訂單從 2020 年 2 月開始降幅擴(kuò)大，一直持續(xù)到 4 季度才開始同比轉(zhuǎn)正；國(guó)內(nèi)金屬切削機(jī)床產(chǎn)量從 2020 年 4 月開始轉(zhuǎn)正，國(guó)內(nèi)機(jī)床企業(yè) 訂單旺盛，行業(yè)呈現(xiàn)“供不應(yīng)求”的態(tài)勢(shì)，機(jī)床國(guó)產(chǎn)化替代趨勢(shì)得到加速。
政策持續(xù)推動(dòng)，高端機(jī)床持續(xù)替代進(jìn)口。近年來我國(guó)政府十分重視機(jī)床行業(yè)的發(fā) 展，并且不斷推出相關(guān)政策法規(guī)推動(dòng)行業(yè)健康成長(zhǎng)，尤其重視高端機(jī)床的發(fā)展。 2021 年 8 月，國(guó)資委黨委召開會(huì)議指出，要把科技創(chuàng)新擺在更加突出的位置，推 動(dòng)中央企業(yè)主動(dòng)融入國(guó)家基礎(chǔ)研究、應(yīng)用基礎(chǔ)研究創(chuàng)新體系，針對(duì)工業(yè)母機(jī)、高 端芯片、新材料、新能源汽車等加強(qiáng)關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)，努力打造原創(chuàng)技術(shù)“策源 地”，將工業(yè)母機(jī)的戰(zhàn)略地位提到了較高的位置。2021 年 12 月，《“十四五”智能 制造發(fā)展規(guī)劃》指出，到 2025 年，智能制造裝備的市場(chǎng)滿足率要到達(dá) 70%，并且 提出需要研發(fā)智能立/臥式五軸加工中心、車銑復(fù)合加工中心、高精度數(shù)控磨床等 高端工作母機(jī)。
機(jī)床國(guó)產(chǎn)化背景下，看好數(shù)控系統(tǒng)國(guó)產(chǎn)化替代加速。數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的核心 部件，關(guān)系到數(shù)控機(jī)床的功能和性能，下游機(jī)床客戶在選用的時(shí)候通常十分謹(jǐn)慎， 疊加用戶使用習(xí)慣的問題，目前中高端機(jī)床仍然偏向于使用國(guó)外品牌。但是目前 國(guó)內(nèi)多家上市公司及眾多非上市公司已經(jīng)開始使用國(guó)內(nèi)數(shù)控系統(tǒng)或者與國(guó)內(nèi)領(lǐng)先 企業(yè)開始合作研發(fā)，未來數(shù)控系統(tǒng)有望在國(guó)內(nèi)機(jī)床企業(yè)中得到大量應(yīng)用，隨著國(guó) 內(nèi)機(jī)床的國(guó)產(chǎn)化持續(xù)替代，數(shù)控系統(tǒng)國(guó)產(chǎn)化替代進(jìn)程也有望加速。
3.2、數(shù)控機(jī)床有望恢復(fù)上行周期，新興行業(yè)與出口需求提供新動(dòng)力
通用設(shè)備行業(yè)景氣度有望恢復(fù)，機(jī)床上行周期將延續(xù)。分析國(guó)內(nèi)機(jī)床產(chǎn)量歷史數(shù) 據(jù)可知，機(jī)床行業(yè)具有一定的周期性，通常每輪周期在 6~12 年不等，并且 2011 年以前行業(yè)上行期時(shí)間通常會(huì)長(zhǎng)于行業(yè)下行的時(shí)間，2012~2019 年行業(yè)總體呈現(xiàn) 下滑趨勢(shì)，行業(yè)從 2020 年開始恢復(fù)增長(zhǎng)。近幾年疫情對(duì)行業(yè)產(chǎn)生巨大影響，2022 年底國(guó)內(nèi)疫情防控政策有所變動(dòng)，國(guó)內(nèi)規(guī)模以上金屬加工機(jī)床產(chǎn)量約為 75.5 萬臺(tái)， 同比 21 年出現(xiàn)兩位數(shù)下滑。但是我們認(rèn)為機(jī)床的上行周期并未結(jié)束，疫情影響修 復(fù)后行業(yè)上行周期有望持續(xù)。國(guó)內(nèi)企業(yè)端中長(zhǎng)期貸款從22年8月開始恢復(fù)增長(zhǎng)，2023 年 1 月企（事）業(yè)單位中長(zhǎng)期貸款為 35000 億元，增長(zhǎng) 66.67%，并且 1 月份 新增人民幣貸款 4.9 萬億元，同比增長(zhǎng) 23.1%，延續(xù) 12 月份增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，通用設(shè)備 行業(yè)有望恢復(fù)增長(zhǎng)。
機(jī)床出口需求增長(zhǎng)，數(shù)控系統(tǒng)有望走出國(guó)門。俄烏沖突帶來了一定海外轉(zhuǎn)單需求， 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 日俄烏沖突正式爆發(fā)后，歐盟已經(jīng)對(duì)俄羅斯進(jìn)行了八輪制裁。俄羅斯是全球機(jī) 床消費(fèi)主要國(guó)家之一，2014 年俄羅斯機(jī)床消費(fèi)約 20.3 億美元，位居全球第 7 位， 但俄羅斯機(jī)床以進(jìn)口為主，而德國(guó)和中國(guó)是其進(jìn)口前兩大國(guó)家。根據(jù)中國(guó)機(jī)床工 具協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)，2022 年我國(guó)機(jī)床工具進(jìn)出口總額 333.6 億美元，同比增長(zhǎng) 0.9%，其 中出口金額為 209.5 億美元，同比增長(zhǎng) 9.0%，金切機(jī)床、數(shù)控裝置出口增速更是 超過 20%，機(jī)床和數(shù)控裝置出口數(shù)據(jù)突出，數(shù)控系統(tǒng)有望逐步走出國(guó)門。
新興行業(yè)發(fā)展迅速，行業(yè)迸發(fā)新動(dòng)力。國(guó)內(nèi)新能源、半導(dǎo)體、5G 等行業(yè)發(fā)展迅速， 紐威數(shù)控、創(chuàng)世紀(jì)、國(guó)盛智科等相關(guān)機(jī)床企業(yè)有望持續(xù)保持增長(zhǎng)。在新能源汽車領(lǐng)域，優(yōu)化后的機(jī)床產(chǎn)品可以高效加工一體化壓鑄汽車零部件、電池外殼等。風(fēng) 電行業(yè)有較多大型零部件，以及箱體類產(chǎn)品，重型龍門加工中心、銑鏜床等機(jī)床 產(chǎn)品應(yīng)用需求較大。在 5G 領(lǐng)域，5G 基站規(guī)模更大，并且有較多散熱器殼體、濾 波器等部件，同時(shí) 5G 的使用也將帶動(dòng)應(yīng)用設(shè)備的逐步增長(zhǎng)，對(duì)加工需求也有明 顯的提升作用。新興行業(yè)直接促進(jìn)了機(jī)床需求的增長(zhǎng)，同時(shí)新興行業(yè)發(fā)展也通常 會(huì)有更多的定制化需求，國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)通常在本地化服務(wù)上更具備優(yōu)勢(shì)，有望實(shí) 現(xiàn)更好的成長(zhǎng)。
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精選報(bào)告來源：【未來智庫(kù)】
