機(jī)床作為工業(yè)母機(jī)，是工業(yè)生產(chǎn)最重要工具之一。

參考智研咨詢披露，國外發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體機(jī)床數(shù)控化率高，日本機(jī)床數(shù)控化率維持在80%以上，美國和德國機(jī)床數(shù)控化率超過70%。

根據(jù)日本機(jī)床工業(yè)數(shù)據(jù)顯示，2021年日本機(jī)床產(chǎn)量6.76萬臺(tái)，其中數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量5.63萬臺(tái)，機(jī)床數(shù)控化率83.3%，2022年1-5月機(jī)床產(chǎn)量3.11萬臺(tái)，其中數(shù)控機(jī)床2.66萬臺(tái)，機(jī)床數(shù)控化率85.6%。

【資料圖】

2021年中國金屬切削機(jī)床產(chǎn)量60.2萬臺(tái)，數(shù)控金屬切削機(jī)床產(chǎn)量27萬臺(tái)，金屬切削機(jī)床數(shù)控化率為43.3%；金屬成型機(jī)床產(chǎn)量21萬臺(tái)，數(shù)控金屬成型機(jī)床2.4萬臺(tái)，金屬成型機(jī)床數(shù)控化率11.4%，二者合計(jì)近30萬臺(tái)。#機(jī)床##數(shù)控機(jī)床##國產(chǎn)替代#

參考日本數(shù)控化率，我國機(jī)床數(shù)控化率有望持續(xù)提升，帶動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)需求持續(xù)增長。

根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院《中國數(shù)控機(jī)床行業(yè)市場需求預(yù)測與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報(bào)告》預(yù)測，我國數(shù)控機(jī)床市場規(guī)模未來將穩(wěn)定較快增長，到2024年將達(dá)到5728億元，2022-2024年復(fù)合增長率約為7.8%。其中，高端數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域國產(chǎn)替代空間廣闊，以五軸聯(lián)動(dòng)加工技術(shù)為代表的高端數(shù)控技術(shù)裝備的推廣及普及是行業(yè)大勢所趨。

資料來源：前瞻研究院、德邦研究

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數(shù)控機(jī)床行業(yè)概覽

機(jī)床種類繁多，不同加工中心的材料成型方式不同。按照材料成形方式可以分為金屬切削機(jī)床、金屬成形機(jī)床、特種加工機(jī)床和測量繪圖類機(jī)床。

與普通機(jī)床相比，數(shù)控機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)眾多，具體來看：1）高度柔性。在數(shù)控機(jī)床上加工零件，主要取決于加工程序，因此其適用于所加工的零件頻繁更換的場合，能較大程度縮短生產(chǎn)周期并節(jié)省費(fèi)用。2）加工精度高。數(shù)控機(jī)床是按數(shù)字信號形式控制的，加工精度更高。3）加工質(zhì)量穩(wěn)定、可靠。4）生產(chǎn)率高。數(shù)控機(jī)床可有效地減少零件的加工時(shí)間和輔助時(shí)間。

高端數(shù)控機(jī)床正廣泛應(yīng)用于大制造領(lǐng)域。

數(shù)控機(jī)床升級歷史經(jīng)歷幾個(gè)階段：

60年代初，集成電路和大規(guī)模集成電路電子計(jì)算機(jī)出現(xiàn)計(jì)算機(jī)在運(yùn)算處理能力、小型化和可靠性方面的突破性進(jìn)展，由基于分立元件的數(shù)字控制（NC）走向了的計(jì)算機(jī)數(shù)字控制（CNC），數(shù)控機(jī)床也開始進(jìn)入實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用。

80年IBM推出PC電腦，由過去專用廠商開發(fā)數(shù)控裝置（包括硬件和軟件）走向采用通用的PC化計(jì)算機(jī)數(shù)控，同時(shí)開放式結(jié)構(gòu)的CNC系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，推動(dòng)數(shù)控技術(shù)向更高層次的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展，高速機(jī)床、虛擬軸機(jī)床、復(fù)合加工機(jī)床等新技術(shù)快速迭代并應(yīng)用.

21世紀(jì)開始，智能化趨勢。

從專利總數(shù)來看，我國已經(jīng)成為最大的專利產(chǎn)出國。截止到2019 年12 月，數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域全球申請量達(dá)到10708 件。從申請趨勢來看，自2006 年后呈現(xiàn)爆發(fā)式的增長，并在2012 年前后達(dá)到高峰。中國、日本、美國和德國是數(shù)控機(jī)床專利的主要產(chǎn)出地，四國的專利產(chǎn)出量超過專利總量的85%。其中，中國成為了最大專利產(chǎn)出國，專利產(chǎn)出量為6586 件，約占總申請量的60%。

從專利的國際競爭力來看，雖然我國專利產(chǎn)出量巨大，但對外輸出量少。只有26 件，技術(shù)的國際競爭力弱。相比之下，日本專利對外輸出高達(dá)1121 件，其中向中國輸出82 件，占輸出總量4.06%，向美國輸出247 件，占輸出總量12.24%，向德國輸出224 件先輸出總量11.10%，國際競爭力較強(qiáng)。此外，美國和德國數(shù)控機(jī)床專利輸出量也比較大，分別是506 件和220 件，也展示了較強(qiáng)的國際競爭力。

數(shù)控系統(tǒng)

數(shù)控系統(tǒng)（CNC系統(tǒng)）是數(shù)控機(jī)床的重要部分，有數(shù)控程序、輸入輸出設(shè)備、CNC裝備（核心）、可編程控制器（plc）、主軸驅(qū)動(dòng)單元和給進(jìn)驅(qū)動(dòng)單元（包括檢測裝備）等組成。數(shù)控系統(tǒng)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而進(jìn)步：

NC硬件系統(tǒng)：即由硬件電路來完成插補(bǔ)的數(shù)控系統(tǒng)，出現(xiàn)在1952-1965；

CNC計(jì)算機(jī)數(shù)字系統(tǒng)：由硬件和軟件共同完成數(shù)控的功能，具有柔性，出現(xiàn)在1974年以后。CNC裝置由硬件和軟件組成，硬件一般是計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)，還有數(shù)控機(jī)床特有功能的功能模塊與接口單元，軟件有管理軟件和控制軟件。

數(shù)控系統(tǒng)部件構(gòu)成：

數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)壁壘高，核心技術(shù)包括軌跡控制、速度控制、誤差補(bǔ)償?shù)龋瑖馄髽I(yè)已經(jīng)過大量長期的驗(yàn)證和迭代，技術(shù)成熟度和市場優(yōu)勢十分明顯。

發(fā)那科、西門子、三菱三大龍頭合計(jì)市場份額達(dá)65%，排名第五的蘇州新代為臺(tái)灣數(shù)控系統(tǒng)供應(yīng)商新代科技在大陸設(shè)立的子公司。

對比而言，國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)起步較晚，在國家政策的支持與引導(dǎo)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(shí)現(xiàn)部分國產(chǎn)化，但市場占有率不足10%。

從性能指標(biāo)看僅有華中數(shù)控、廣州數(shù)控、科德數(shù)控（光洋）等少數(shù)幾家企業(yè)能達(dá)到國內(nèi)中高端標(biāo)準(zhǔn)。

國內(nèi)外各檔次代表性數(shù)控系統(tǒng)功能及性能表：

資料來源：《中外高端數(shù)控系統(tǒng)差距分析與對策》、民生證券

五軸數(shù)控機(jī)床

多軸聯(lián)動(dòng)控制技術(shù)是數(shù)控機(jī)床控制的核心技術(shù)之一。

數(shù)控機(jī)床各進(jìn)給軸（包括直線坐標(biāo)進(jìn)給軸和回轉(zhuǎn)坐標(biāo)進(jìn)給軸）在數(shù)控裝置控制下按照程序指令同時(shí)運(yùn)動(dòng)稱為多軸聯(lián)動(dòng)控制。

高檔數(shù)控機(jī)床一般都具有３軸或３軸以上聯(lián)動(dòng)控制功能，多為４軸聯(lián)動(dòng)或５軸聯(lián)動(dòng)，各個(gè)進(jìn)給坐標(biāo)軸的運(yùn)動(dòng)一般由電動(dòng)機(jī)在伺服驅(qū)動(dòng)器控制下實(shí)現(xiàn)，因此，高性能的坐標(biāo)軸進(jìn)給伺服裝置構(gòu)成了實(shí)現(xiàn)多軸聯(lián)動(dòng)控制的物理基礎(chǔ)。

五軸數(shù)控機(jī)床示意圖：

五軸機(jī)床下游應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。制造業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展、國防軍工的“備戰(zhàn)能力”建設(shè)以及國外的圍堵加劇，航空航天、電動(dòng)汽車、新能源、精密模具、高端刀具會(huì)產(chǎn)生大量新增需求。

五軸廠商第一梯隊(duì)是以GROB和DMG MORI為代表的歐美系廠商，產(chǎn)品性能強(qiáng)精度高，穩(wěn)定性強(qiáng)；第二梯隊(duì)是北京精雕和科德數(shù)控為代表內(nèi)資廠商，在系統(tǒng)軟件研發(fā)和整機(jī)技術(shù)上漸漸成熟；第三梯隊(duì)為中國臺(tái)灣廠商，如QUICKJET、WELE、KEN等，五軸非其主要業(yè)務(wù)，出貨量小。

主流各廠商擅長方向不同，北京精雕銷量大幅領(lǐng)先，單價(jià)較低，主銷小型五軸精雕機(jī)（100-200萬左右），金額上為第四。GROB出貨量排第二，出貨產(chǎn)品單價(jià)高（國產(chǎn)300萬以上，進(jìn)口500萬以上），金額排名第一。DMG MORI五軸機(jī)床在國內(nèi)航天軍工領(lǐng)域知名度較高。

國內(nèi)市場中，國產(chǎn)五軸機(jī)床銷量上多于進(jìn)口，而銷售額則不敵進(jìn)口，處于“量大價(jià)廉”狀態(tài)。產(chǎn)品類型上，國內(nèi)五軸出貨以立式為主，立式廠商集中度低于臥式廠商；產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上，以轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)為主，其次是雙擺頭和一擺一轉(zhuǎn)。

整體來看，數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域，美、日、德等發(fā)達(dá)國家在長期占據(jù)領(lǐng)先地位，德國機(jī)床質(zhì)量、性能位居世界前列，日本機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)先，美國機(jī)床設(shè)計(jì)、制造和基礎(chǔ)科研優(yōu)勢明顯。根據(jù)浙海德曼招股說明書，國內(nèi)數(shù)控機(jī)床行業(yè)的競爭格局第一陣營由實(shí)力雄厚的外資企業(yè)、跨國公司占據(jù)，而以海天精工、創(chuàng)世紀(jì)、科德數(shù)控、浙海德曼、國盛智科為代表的知名民企或國企距離第一陣營仍有差距。

我國數(shù)控機(jī)床長期以來處于低端迅速膨脹、中端進(jìn)展緩慢、高端依靠進(jìn)口的局面。中低檔數(shù)控機(jī)床核心零部件已基本實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，但高檔數(shù)控機(jī)床的國產(chǎn)化率不足10%，數(shù)控、驅(qū)動(dòng)、傳動(dòng)、刀庫等核心部件水平較國際一流廠商仍有從仍有差距。#6月財(cái)經(jīng)新勢力#

政策端來看，2022年9月工信部“大力發(fā)展高端裝備制造業(yè)”發(fā)布會(huì)明確提出，要做好工業(yè)母機(jī)行業(yè)頂層設(shè)計(jì)，推動(dòng)工業(yè)母機(jī)行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展；同月首批中正機(jī)床ETF獲批發(fā)行；首個(gè)中國主導(dǎo)機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)系列國際標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布。在政策與市場合力驅(qū)動(dòng)下，“自主可控”成為高端機(jī)床大趨勢，國內(nèi)五軸機(jī)床成為長期高成長賽道。

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