精密加工廠家http://zjfpm.cn/行業(yè)研究：高端市場亟需替代，下游需求有望觸底回升
（報告出品方/作者：財通證券，佘煒超，劉俊奇）
1、數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機床最核心的部件之一，高檔數(shù)控系統(tǒng)為國家戰(zhàn)略級資源
1.1、數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機床的大腦
機床是制造機器的機器，又被稱為工業(yè)母機。機床是現(xiàn)代制造業(yè)最為重要的工具 之一，也是國家基礎(chǔ)制造能力的綜合體現(xiàn)。機床產(chǎn)品的性能決定著制造的質(zhì)量， 特別是高檔的數(shù)控機床，其技術(shù)水平更是一個國家先進工業(yè)化的體現(xiàn)。數(shù)控機床 加工全能，其可以把車、銑、螺紋加工等集中到一臺機床上，使其具有多種工藝 手法，數(shù)控機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)控機床是在普通機床的基礎(chǔ)上發(fā)展起來， 由于數(shù)控機床具有良好的柔性、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，目前在機械制造業(yè)中有著十分廣泛的應(yīng)用。
數(shù)控機床相對傳統(tǒng)機床具有明顯的加工優(yōu)勢，正逐步替代傳統(tǒng)機床產(chǎn)品。高檔數(shù) 控機床是能夠?qū)崿F(xiàn)高精度、高復(fù)雜性、高效高動態(tài)加工的數(shù)控機床，具備明顯的 技術(shù)優(yōu)勢。1）高精度：在同等機床檔次條件下，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、異形曲面等特點的零件；3）高效高動態(tài)：主要服務(wù)于航空航天、汽 車、軍工等重點領(lǐng)域，滿足零件加工對高動態(tài)特性、高速高節(jié)拍等特點的需求， 常見于航空航天發(fā)動機葉輪、葉盤、葉片及飛機結(jié)構(gòu)件等。由于數(shù)控機床可以明 顯提升加工效率和加工質(zhì)量，在現(xiàn)代生產(chǎn)之中，數(shù)控機床正逐步替代傳統(tǒng)的手動 機床產(chǎn)品。
數(shù)控系統(tǒng)是機床的重要部件。從機床結(jié)構(gòu)上看，數(shù)控機床由機床主體、傳動系統(tǒng) 和數(shù)控系統(tǒng)構(gòu)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，傳動系統(tǒng)包括傳動機械、 輔助動力系統(tǒng)等，機床主體和傳動系統(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) 控機床主要成本構(gòu)成為結(jié)構(gòu)件、控制系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、刀庫及其他， 其中結(jié)構(gòu)件占 35%，控制系統(tǒng)占 22%，傳動系統(tǒng)占 20%，驅(qū)動系統(tǒng)占 13%，總計 達到 90%。數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機床的“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)的簡稱，也被稱為計算機數(shù)控（Computerized Numerical Control，CNC）。數(shù)控系統(tǒng)是根據(jù)計算機存儲器中存儲的控制程序，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)動裝置的專用計算機系統(tǒng)，因 此數(shù)控系統(tǒng)包括控制系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)和檢測系統(tǒng)三大部分。
數(shù)控系統(tǒng)中的核心模 塊為計算機數(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 控制器將命令進行控制執(zhí)行，操作者可以在改變計算機數(shù)控系統(tǒng)軟件 的同時對數(shù)控機床的主軸、電器、電機等單元進行操作與控制。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)中的電動機通過傳動裝置控制機床執(zhí)行件的 運動，另一方面控制機床的其它輔助運動， 如主軸轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向選擇，冷卻泵的開 停等。檢測系統(tǒng)可以檢測機床部件的運動位置、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)機床特點和用途進行選擇的功能，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沖經(jīng)驅(qū)動電路進行功率放大，轉(zhuǎn)換為控制步 進電動機各定子繞組依次通電/斷電的電流脈沖信號，驅(qū)動步進電動機轉(zhuǎn)動，再經(jīng) 機床傳動機構(gòu)(齒輪箱、絲杠等)帶動工作臺移動。這種方式控制簡單，價格比較低 廉，被廣泛應(yīng)用于經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)中。
2）半閉環(huán)控制數(shù)控系統(tǒng)：位置檢測元件被安裝在電動機軸端或絲杠軸端，通過角 位移的測量間接計算出機床工作臺的實際運行位置(直線位移)，并將其與 CNC 裝 置計算出的指令位置(或位移)相比較，用差值進行控制。由于閉環(huán)的環(huán)路內(nèi)不包括 絲杠、螺母副及機床工作臺這些大慣性環(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)：位置檢測裝置安裝在機床工作臺上，用以檢測機床工作臺 的實際運行位置(直線位移)，并將其與 CNC 裝置計算出的指令位置(或位移)相比 較，用差值進行控制。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、螺母副及機床工作臺這些大慣性環(huán)節(jié) 放在閉環(huán)內(nèi)，整個系統(tǒng)連接的剛性變差，調(diào)試時其系統(tǒng)穩(wěn)定狀態(tài)很難達到。
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)濟型、標準型和高檔型 數(shù)控系統(tǒng)，高檔數(shù)控系統(tǒng)是國家戰(zhàn)略級資源。高檔型數(shù)控系統(tǒng)的控制類型、加工 速度、加工精度等方面會有明顯的提升，并且西方發(fā)達國家目前正嚴格管控甚至 禁止對外出售高檔數(shù)控系統(tǒng)，或者對高檔數(shù)控系統(tǒng)的部分功能進行限制。日本發(fā) 那科的五軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)并未對國內(nèi)企業(yè)開放。美國機床企業(yè)會對用戶進行定時 核查，掌握其設(shè)備使用情況。
數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)鏈正逐步實現(xiàn)國產(chǎn)化。數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)上游包括制造所需的工控機、 顯示屏、計算芯片、功率模塊、伺服電機和其他部件，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)、測量系統(tǒng)和伺服驅(qū)動系統(tǒng)。國內(nèi)數(shù)控機床的計算芯片和功 率模塊以進口為主，不過國內(nèi)數(shù)控系統(tǒng)制造商已經(jīng)逐步采用國內(nèi)芯片產(chǎn)品。部分 伺服驅(qū)動和電機市場已經(jīng)國產(chǎn)化替代，但是產(chǎn)品性能與國外產(chǎn)品還有一些差距。 數(shù)控系統(tǒng)下游是數(shù)控機床制造商，后者廣泛應(yīng)用于汽車船舶、航空航天、國防軍 工、機械制造和石油化工等工業(yè)領(lǐng)域。
1.2、國內(nèi)外數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展歷程
1952 年，美國麻省理工學(xué)院研制出第一臺試驗性數(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 80 年代中期，數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)進入高速發(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，受計算機技術(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、日等各國爭相開發(fā)新一代的高速數(shù) 控機床，加工中心的主軸轉(zhuǎn)速、工作臺移動速度、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 15000~ 50000r/min、 80~120m/min 和 1~3s。
進入 21 世紀，數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)在控制精度上取得了突破性進展。2010 年國際制造 技術(shù)展覽會上，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 插補等先進功能，能夠提供以納米為 單位的插補指令，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)所獨有的 80 位浮點計算精度，可充分保證插補中輪 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)也可實現(xiàn)納米級插補。
經(jīng)過持久研發(fā)和創(chuàng)新，德、美、日等國已基本掌握了數(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：一個是以發(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)的大型機床制造商。
兩種陣營下的數(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。 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：主機廠獨立開發(fā)數(shù)控系統(tǒng)，并與其自產(chǎn)的數(shù)控機床配套銷售。如 美國的哈斯 (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)控機床的生產(chǎn)銷售。我國的科德 數(shù)控也是這種發(fā)展模式。 3）馬扎克模式：主機廠在數(shù)控系統(tǒng)廠提供的開發(fā)平臺上，研發(fā)自主品牌的數(shù)控 系統(tǒng)，并與其所生產(chǎn)的數(shù)控機床配套銷售。如日本馬扎克、森精機等公司，在三 菱.發(fā)那科提供的數(shù)控系統(tǒng)平臺上，共同研發(fā)形成馬扎克、森精機的數(shù)控系統(tǒng)品 牌。
我國數(shù)控系統(tǒng)起步階段以政府為主導(dǎo)。1958 年我國出現(xiàn)第一臺數(shù)控機床，1981 年我國開始引進發(fā)那科數(shù)控技術(shù)，隨后開始引進 GE、西門子等數(shù)控系統(tǒng)。1996 年我國領(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，我國開始 研發(fā)高端數(shù)控系統(tǒng)。經(jīng)過多年的發(fā)展，國內(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競爭力的企業(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、跨平臺運行 通訊機制以及先進控制算法問題，以此促進數(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。雖然國產(chǎn)高端數(shù)控系統(tǒng)與國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。 1）高速、高精度、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(chǎn)周期和提高市場競爭力；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外數(shù)控系統(tǒng)的差 距是關(guān)系到國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)及其裝備能否占領(lǐng)市場的關(guān)鍵因素。
2）多軸聯(lián)動、復(fù)合化：多軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)集計算機控制、高性能伺服驅(qū)動和精密 加工技術(shù)于一體，多軸聯(lián)動加工可利用刀具的最佳幾何形狀進行切削，產(chǎn)品的加 工效率、加工質(zhì)量和加工精度將大幅提升。一般認為，2 至 3 臺三軸機床的加工 效率僅能和 1 臺五軸聯(lián)動機床的加工效率相媲美。隨著市場對于個性化需求日益 強烈，交貨日期不斷縮短，金屬加工行業(yè)愈來愈多地采用復(fù)合機床對復(fù)雜工件進 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、自動生成工藝參數(shù)等；智能提高驅(qū)動性能，如負載自動識別、電機參數(shù)自適應(yīng)運算、前饋控制等；智能編程和操作，如自動編程和智能 化的人機界面。數(shù)控系統(tǒng)向柔性化發(fā)展的趨勢表現(xiàn)在兩個方面：一方面是由點(數(shù) 控單機)、線(柔性生產(chǎn)線)向面(自動化車間)、體(CIMS)的方向發(fā)展；另一方面是向 注重經(jīng)濟性和實用性的方向發(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)成為機械制造企業(yè)的現(xiàn)代化標志。
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)制造商可通過對數(shù)控系 統(tǒng)功能進行重新組合、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、擴充和改裝，并允許模塊化地集成傳感器、監(jiān)視加工過程、實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信和 遠程診斷等，而不必重新設(shè)計軟硬件。
2、行業(yè)持續(xù)增長，外資占據(jù)中高端主要市場
2.1、低檔市場實現(xiàn)替代，中高檔數(shù)控系統(tǒng)對外依賴度高
機床數(shù)控化提升將持續(xù)帶動行業(yè)增長，行業(yè)市場空間有望接近千億。根據(jù)機床工 具協(xié)會數(shù)據(jù)，2021 年我國數(shù)控金屬切削機床和數(shù)控金屬成形機床的產(chǎn)量分別為 27 萬臺和 2.4 萬臺，按照金屬切削機床和金屬成形數(shù)控系統(tǒng)單價分別為 10 萬元和4.15 萬元計算，2021 年國內(nèi)數(shù)控系統(tǒng)市場規(guī)模約為 280 億元。國內(nèi)機床數(shù)控化率 低于 50%，海外發(fā)達國家數(shù)控化率在 80%左右，國內(nèi)數(shù)控機床和數(shù)控系統(tǒng)還有較 大的成長空間，考慮到機床行業(yè)的增長和數(shù)控化率的持續(xù)提升，數(shù)控系統(tǒng)市場規(guī) 模有望向千億規(guī)模邁進。
根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的技術(shù)實力，數(shù)控系統(tǒng)參與者可以分為國外頂尖、國外一流、中國 臺灣、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(chǎn)品性能優(yōu)越，國內(nèi)高端五軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)用較多。國外一流企 業(yè)包括發(fā)那科、三菱等，其性能優(yōu)越的同時性價比也更高。中國臺灣企業(yè)包括新 代、億圖、寶元等，此類企業(yè)正逐步被國內(nèi)優(yōu)秀企業(yè)替代。中國大陸高端企業(yè)包 括華中數(shù)控、廣州數(shù)控、光洋等企業(yè)。
外資占據(jù)國內(nèi)主要市場份額，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)計數(shù)據(jù)，2020 發(fā)那科占我國數(shù)控系統(tǒng)市場份額為 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%。低端型國產(chǎn)替代難 度低，目前國內(nèi)企業(yè)已占據(jù)主要市場。中端型對穩(wěn)定性要求高，目前市場競爭激 烈，外資企業(yè)主要為日本發(fā)那科、三菱，國內(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。由于高端數(shù)控系統(tǒng)對技術(shù)要求高，附加值高，國產(chǎn)公司 替代難度較大。在國家政策的支持下，國內(nèi)涌現(xiàn)了一小批研制高檔數(shù)控系統(tǒng)的企 業(yè)并實現(xiàn)了部分國產(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，該 公司在我國中檔數(shù)控系統(tǒng)的占有率約為 30%，高檔數(shù)控系統(tǒng)市占率也是國內(nèi)最高。 北京凱迪恩和大連大森在我國中檔數(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，國內(nèi)優(yōu)秀企業(yè)持續(xù)追趕。經(jīng)過國內(nèi)企業(yè)的不斷努力， 我國高端數(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)” 已實現(xiàn)與國際龍頭高檔產(chǎn)品的對標，并有數(shù)千臺套系統(tǒng)已用于高檔數(shù)控機床中。 科德數(shù)控的 GNC60 高檔數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)了與德國西門子 840D 型高檔數(shù)控系統(tǒng)的功 能對標。從產(chǎn)品性能上看我國部分產(chǎn)品已經(jīng)優(yōu)于國際水平。對比科德數(shù)控與西門 子等外資的產(chǎn)品可以看出，我國產(chǎn)品在部分性能指標上優(yōu)于國外產(chǎn)品，并且還有 價格優(yōu)勢，具有開拓市場的能力。
自主化能力提升明顯，高端市場開始突破。根據(jù)科德數(shù)控招股書，國內(nèi)華中數(shù)控、 科德數(shù)控已經(jīng)掌握伺服驅(qū)動、電機等技術(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)控機床與基礎(chǔ)制造裝備”科技重大專項結(jié)束，我國高檔 數(shù)控系統(tǒng)國產(chǎn)化率從 1%提升至 5%，國內(nèi)高檔數(shù)控系統(tǒng)國產(chǎn)化替代開始突破。
“十二五”、“十三五”期間，國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)在功能、性能和可靠性方面取得了 巨大進步，打破了我國在航空、航天等領(lǐng)域高檔數(shù)控系統(tǒng)被國外壟斷的局面，但 是與國外產(chǎn)品相比仍有差距，需要進一步提升。存在的差距主要體現(xiàn)在兩個方面： 1）技術(shù)成熟度差距明顯，缺乏長期應(yīng)用驗證：數(shù)控系統(tǒng)的技術(shù)難點是對可靠性要 求高、多學(xué)科技術(shù)交叉性高、配套機械設(shè)備品種多。自主研制幾臺高檔數(shù)控系統(tǒng) 并在試驗室和實際生產(chǎn)中完成各種測試驗證并不難，難的是如何實現(xiàn)國產(chǎn)數(shù)控系 統(tǒng)的大批量、長期應(yīng)用驗證。海外龍頭企業(yè)經(jīng)歷過長期、大批量的驗證迭代，具 有豐富的應(yīng)用經(jīng)驗，技術(shù)成熟度高；國產(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）市場認可度不夠：以日本發(fā)那科、德國西門子等為代表的國外企業(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 壘和確立了市場優(yōu)勢地位。在我國市場，這些國外企業(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，這些國外企業(yè)已擁有很好的市場品牌與客戶美譽 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“市場生態(tài)圈”。
2.2、海外龍頭簡析
（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)那科公司和美國密歇根州羅切斯特 山的美國發(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，是一間提供如機器人和電腦數(shù)控機床 等自動化產(chǎn)品服務(wù)的公司。發(fā)那科 1959 年首先推出了電液步進電動機，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 是適用于普通機床的理想預(yù)配置數(shù)控系統(tǒng)，適合 入門級機床操作者；SINUMERIK 828 是適用于標準機床、銑床和磨床的緊湊型數(shù) 控系統(tǒng)，擁有緊湊級系統(tǒng)的優(yōu)異可擴展性；SINUMERIK 840 是適用于模塊化機床 設(shè)計的開放式數(shù)控系統(tǒng)，滿足最為寬泛的工藝需求；SINUMERIK MC 是適用于定 制化加工機床的開放式數(shù)控系統(tǒng)，具有優(yōu)化的運動控制、高性能自動化和集成的 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)用于機床、自動化機器，尤其是半導(dǎo)體和 電子制造業(yè)等領(lǐng)域。從簡單的三軸數(shù)控機床到多達 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 三菱電機（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 財年公司總營收 41914.33 億日元，其中工業(yè)機電一體化（Industrial Mechatronics）業(yè)務(wù)營收 12702 億日元。
3、行業(yè)發(fā)展向好，國內(nèi)數(shù)控系統(tǒng)成長可期
3.1、數(shù)控化率提升與機床國產(chǎn)化替代賦予行業(yè)成長基礎(chǔ)
我國機床數(shù)控化率仍處于較低水平，數(shù)控系統(tǒng)成長空間巨大。2021 年我國金屬切 削機床產(chǎn)量為 60.2 萬臺，其中數(shù)控金屬切削機床為 27 萬臺，金屬成形機床產(chǎn)量 為 21 萬臺，其中數(shù)控金屬成形機床產(chǎn)量為 2.4 萬臺，因此從產(chǎn)量上看，我國金屬 切削機床和金屬成形機床的數(shù)控化率為 45%/11%，而金屬加工機床的數(shù)控化率合 計為 36%。雖然近年來我國機床數(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)達國家數(shù)控化率更是在 80%以上。遠期來看，我國機床數(shù)控化率有望有 一倍以上的提升空間，考慮機床下游需求的持續(xù)增長，數(shù)控系統(tǒng)長期成長空間巨大?！吨袊圃?2025》明確提出到 2025 年關(guān)鍵工序數(shù)控化率將提升到 64%，十 四五期間我國數(shù)控機床和數(shù)控系統(tǒng)均有較好的發(fā)展環(huán)境。
我國中高檔機床仍然被外資大量占據(jù)。我國機床行業(yè)分為三大梯隊，第一梯隊是 占據(jù)我國高端市場的外資企業(yè)，第二梯隊是國內(nèi)的優(yōu)質(zhì)機床企業(yè)，第三梯隊是國 內(nèi)其他規(guī)模較小，競爭力較弱的企業(yè)。根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)，2018 年，我國 低檔數(shù)控機床、中檔數(shù)控機床、高檔數(shù)控機床的國產(chǎn)化率分別為 82%、65%和 6%。 從進出口數(shù)據(jù)上看，我國 2022 年金屬切削機床進口金額約為 56.1 億美元，約 385 億元人民幣，占據(jù)我國數(shù)控金切機床較大份額，同時國內(nèi)還有部分外資企業(yè)的產(chǎn) 能，總體來看我國中高檔數(shù)控機床對外資的依賴度仍然較高。
全球疫情爆發(fā)促使國內(nèi)機床替代加速。2020 年新冠疫情開始在全球范圍出現(xiàn)，國 外機床企業(yè)的生產(chǎn)和交付受到影響，由于國內(nèi)疫情控制較好，制造業(yè)仍然保持較 好增長，國內(nèi)需求旺盛，內(nèi)需與外部供應(yīng)出現(xiàn)“剪刀叉”，國內(nèi)機床企業(yè)迎來成 長契機。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(xù)到 4 季度才開始同比轉(zhuǎn)正；國內(nèi)金屬切削機床產(chǎn)量從 2020 年 4 月開始轉(zhuǎn)正，國內(nèi)機床企業(yè) 訂單旺盛，行業(yè)呈現(xiàn)“供不應(yīng)求”的態(tài)勢，機床國產(chǎn)化替代趨勢得到加速。
政策持續(xù)推動，高端機床持續(xù)替代進口。近年來我國政府十分重視機床行業(yè)的發(fā) 展，并且不斷推出相關(guān)政策法規(guī)推動行業(yè)健康成長，尤其重視高端機床的發(fā)展。 2021 年 8 月，國資委黨委召開會議指出，要把科技創(chuàng)新擺在更加突出的位置，推 動中央企業(yè)主動融入國家基礎(chǔ)研究、應(yīng)用基礎(chǔ)研究創(chuàng)新體系，針對工業(yè)母機、高 端芯片、新材料、新能源汽車等加強關(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滿足率要到達 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。
機床國產(chǎn)化背景下，看好數(shù)控系統(tǒng)國產(chǎn)化替代加速。數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機床的核心 部件，關(guān)系到數(shù)控機床的功能和性能，下游機床客戶在選用的時候通常十分謹慎， 疊加用戶使用習(xí)慣的問題，目前中高端機床仍然偏向于使用國外品牌。但是目前 國內(nèi)多家上市公司及眾多非上市公司已經(jīng)開始使用國內(nèi)數(shù)控系統(tǒng)或者與國內(nèi)領(lǐng)先 企業(yè)開始合作研發(fā)，未來數(shù)控系統(tǒng)有望在國內(nèi)機床企業(yè)中得到大量應(yīng)用，隨著國 內(nèi)機床的國產(chǎn)化持續(xù)替代，數(shù)控系統(tǒng)國產(chǎn)化替代進程也有望加速。
3.2、數(shù)控機床有望恢復(fù)上行周期，新興行業(yè)與出口需求提供新動力
通用設(shè)備行業(yè)景氣度有望恢復(fù)，機床上行周期將延續(xù)。分析國內(nèi)機床產(chǎn)量歷史數(shù) 據(jù)可知，機床行業(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)上行期時間通常會長于行業(yè)下行的時間，2012~2019 年行業(yè)總體呈現(xiàn) 下滑趨勢，行業(yè)從 2020 年開始恢復(fù)增長。近幾年疫情對行業(yè)產(chǎn)生巨大影響，2022 年底國內(nèi)疫情防控政策有所變動，國內(nèi)規(guī)模以上金屬加工機床產(chǎn)量約為 75.5 萬臺， 同比 21 年出現(xiàn)兩位數(shù)下滑。但是我們認為機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)。國內(nèi)企業(yè)端中長期貸款從22年8月開始恢復(fù)增長，2023 年 1 月企（事）業(yè)單位中長期貸款為 35000 億元，增長 66.67%，并且 1 月份 新增人民幣貸款 4.9 萬億元，同比增長 23.1%，延續(xù) 12 月份增長態(tài)勢，通用設(shè)備 行業(yè)有望恢復(fù)增長。
機床出口需求增長，數(shù)控系統(tǒng)有望走出國門。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)對俄羅斯進行了八輪制裁。俄羅斯是全球機 床消費主要國家之一，2014 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(jù)中國機床工 具協(xié)會數(shù)據(jù)，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 億美元，同比增長 9.0%，金切機床、數(shù)控裝置出口增速更是 超過 20%，機床和數(shù)控裝置出口數(shù)據(jù)突出，數(shù)控系統(tǒng)有望逐步走出國門。
新興行業(yè)發(fā)展迅速，行業(yè)迸發(fā)新動力。國內(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、國盛智科等相關(guān)機床企業(yè)有望持續(xù)保持增長。在新能源汽車領(lǐng)域，優(yōu)化后的機床產(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 5G 的使用也將帶動應(yīng)用設(shè)備的逐步增長，對加工需求也有明 顯的提升作用。新興行業(yè)直接促進了機床需求的增長，同時新興行業(yè)發(fā)展也通常 會有更多的定制化需求，國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)通常在本地化服務(wù)上更具備優(yōu)勢，有望實 現(xiàn)更好的成長。
（本文僅供參考，不代表我們的任何投資建議。如需使用相關(guān)信息，請參閱報告原文。）
精選報告來源：【未來智庫】
