深度解析机床自动化与数字化的结合

    2021-11-05 14:39
    头豹研报

    2021年中国数控机床行业概览:自动化与数字化的结合

    2022-03-01

    全文字数:3513字,精读时间:7分钟

    本文援引于报告《2021年中国数控机床行业概览:自动化与数字化的结合》,首发于头豹科技创新网(www.leadleo.com)。

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    中国数控机床行业具备产业链技术、资金准入壁垒高以及回报周期长等特点,同时,中国数控机床行业处于部分高端产品对外依存度较高的阶段。根据头豹研究院数据报告,中国数控机床市场交易量从2016年的1,081.6亿元增长至2020年的1,463.2亿元,年均复合增长率为7.9%。

    那么,在中国数控机床行业的核心技术处于被国际厂商占据与在中国数控机床行业的需求量进一步提升的背景下,其行业的上下游市场、竞争格局与未来发展趋势将会如何变化?

     

    数控机床定义与功能

    数字控制机床简称数控机床,是一种装备程序与控制系统的自动化机床,其可通过信息载体输入与发出各类控制信号,从而控制机床的动作并自动对零件进行加工。

    数控机床可解决精密、小批量与多品种的零件加工问题,其具备柔性化、高效能的特点。其中,数控机床按用途可分为金属切削类、金属成形类、数控特种加工类与其他四种类型。

    数控机床与普通机床的区别主要在于普通机床是由电机通过皮带以及不同传动比的齿轮进行传递扭矩来实现对物件的加工,而数控机床主要是通过程序控制控制系统从而对自动化机床进行一系列的指令操作。

    从构成来看,数控机床主要由输入装置、数控装置、伺服系统、反馈系统与机床主体构成。其中由于计算机数控系统是以包含输入、处理与输出等功能软件的形式控制机床,从而满足机床数字化控制的功能,数控装置是数控机床结构中较为核心的装置,其次为接收与处理数控装置指令的伺服系统。


     

    同时,从数控机床的技术原理来看,操作人员首先将需要加工的器件的几何数据和精度信息按照系统中设定的编码与格式进行编制,随后将加工程序通过操作面板与输入输出设备输入到数控系统。待计算机数控装置将得到的信息进行数据处理,其通过输出指令控制机床对工件进行加工。由于数控机床的加工过程是经人工调整后并输入程序启动,操作人员仅需前期对数控机床进行程序输入,且对其工作状态与零部件进行观测与检查,与传统机床相比,数控机床可降低操作者的劳动强度与提升安全性。

     


    数控机床市场现状

    数控机床产品按用途分类主要包括四种,其中数控金属切削机床可通过切削、磨削或特种加工的方式对各类金属元件的形状、尺寸、质量、精密度进行加工。数控金属切削机床,同时其按用途分类包括车床、铣床、镗床、插槽机、滚齿机、线割等品类。

    由于数控金属切削机床可通过计算机系统对金属加工元件实现加工精度与加工效率等方面的优化,可在减少加工误差的同时缩短加工辅助周期,其适用性大于其他三类数控机床,截至2020年,数控金属切削机床应用占比最高。

    以数控机床产品结构中占比最高的数控金属切削机床产量来看,由于数控金属切削机床在精度、加工效率与动态加工等方面具备优势,且同时在其下游如航空航天、船舶、军工以及汽车等领域的需求提升的背景下,中国数控金属切削机床产量于2016年达到峰值,为25万台。中国数控金属切削机床在2016-2020年中国供给侧改革的背景下,以及受中国工业领域去产量与库存的影响,中国数控金属切削机床产量自2016逐渐降至2019年的15.6万台,但在后疫情时代的经济复苏时期,其产量于2020年逐渐回暖。


     

    数控机床进出口分析

    数控机床作为现代制造系统的关键设备,其技术水平、研发质量与生产产量在中国相关政策的支持下显著提升,同时在中国工业领域在面临向智能制造转型与产业转型的推动下,中国数控机床的需求持续上升。从中国数控机床的进出口量来看,由于其行业在面临宏观经济放缓以及国际贸易政策动荡与中美关系波动的情况下,其出口量在2015年-2020年11月期间总体呈现波动下降趋势,同时进口量在2018年达到峰值后随之下降。

    由于中国数控机床产品集中于中低端产品市场,其高端产品的技术竞争力较低,导致高端数控机床依赖进口度较大且其出口产品以低端数控机床为主,其整体出口额在2015-2020年期间在进口额约三倍左右。


     

    数控机床地区分析

    中国出口的数控机床主要以中低端产品为主,其主要的出口国家包括亚洲、北美以及欧洲等国家。其中,数控机床产品与机器制造业中的汽车工业关联紧密,日本由于其本土经济发展较好,其汽车与半导体制造业高度发达,使得日本的数控机床需求提升。截至2020年,中国数控机床出口量最多的国家为日本,其次为印度、越南、泰国等国家。

    中国数控机床产业在产品结构升级、数控化率逐渐提升以及东南亚与其他亚洲国家经济持续增长的背景下,中国数控机床出口量有望保持平稳发展。

    中国数控机床分布区域主要包括华东、中南、东北、华北等区域,其中由于包括上海、江苏、浙江、安徽、福建等城市的华东地区在自然环境、物产资源以及工业门类等方面具备优势,其轻工、机械与电子等产业在中国占据主导地位。

    同时,中南地区的国民生产总值占据中国总产值25%以上,其经济规模仅次于华东地区。由于中国数控机床的需求量来源于制造产业发达与经济发达的地区,其产品规模主要集中于华东与中南地区,截至2020年,中国华东与中南地区的数控机床产业规模占比合计已达73%。


     

    两大驱动因素助力中国数控机床行业增长

    中国数控机床行业市场规模将于未来5年保持增长:中国数控机床行业产业链具备准入技术与资金壁垒高、产业链上下游规模化效应强等特点,据头豹研究院数据报告,其行业处于数控化率持续提升的阶段,其交易量于2020年已达1,463.2亿元,在未来连续5年将呈现持续增长趋势。

    中国汽车、航空航天、电子等下游应用领域的产业升级为中国数控机床市场规模增长的主要驱动力:随着中国下游应用行业转型持续加速,其工业生产过程中对数控机床等智能制造装备需求将持续提升,在此背景下,中国数控机床市场规模有望稳定提升。

    中国数控机床与智能制造设备相关利好政策为行业提供增长基础:2018-2021年,中国发改委、工信部以及国家标准化管理委员会等部门相继出台将数控机床产业列入国家重点发展产品的政策,同时数控机床作为实现工业智能制造转型进程中的关键产品,将迎来发展良机。

     


     

    深度见解:数控机床行业制约因素与风险

    数控系统以及零部件发展受限:由于以美国、日本、德国等国家为代表的数控机床厂商在数控机床以及相关关键技术领域相较于中国厂商更具备行业先发优势,中国高端数控机床产品“卡脖子”的现象较严重。其中数控机床的核心五轴数控系统技术基于部分国际厂商禁止向中国出售三轴以上的数控系统等因素,导致中国数控机床国产化率的提升受到制约。

     

    中国缺乏数控机床高端人才:中国数控机床产业具备技术壁垒高、资金投入大、回报周期长等特点。由于中国传统机械与工业领域对人才的吸引度相较于其他行业较低,其产业存在缺乏高端人才的现象。同时在数控机床中低端产品竞争激烈、利润与薪酬水平较低的情况下,中国数控机床产业中缺乏具备丰富经验的工程师与技术操作者阻碍其产业迈向高端化发展。

     

    中国数控机床厂商面临市场竞争风险:中国数控机床厂商主要面向中端、低端以及高端类制造设备市场,其竞争环境中除中国本土厂商外仍包括美国、日本以及德国等技术与资金竞争力较强的厂商。随着中国数控机床市场竞争持续加剧,使得中国具备各类新技术创新与创业公司数量增长,同时在面临国际厂商的技术压制下,若数控机床厂商不能持续提升研发投入与技术更新迭代,其将存在市场竞争风险。

     

    中国数控机床厂商存在外购零部件波动风险:中国数控机床产品占成本比例第二高的为部分零部件与数控系统,此类外购零部件均以向国际供应商采购为主。随着中国本土数控机床厂商生产规模扩大,其外购零部件需求量也随之提升。由于外购零部件价格与部分包括生铁、废钢、冷轧钢板等原材料的价格易受国际贸易与全球政治格局的变动而波动,其价格的不稳定将影响数控机床厂商成本与利润。

     


    重点关注企业

    通过深度研究中国数控机床产业链中的优质企业,头豹建议重点关注国盛智科[688558]、科德数控[688305]、创世纪[300083]。

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