机床行业深度报告：机床行业栉风沐雨-行至大船

1、机床行业深度报告：机床行业栉风沐雨_行至大船一、什么是机床？机床被称为工业母机，即生产机器的机器。人类社会发展到今天，上天入地，五洋捉鳖，每一个方面都需要用到机器 设备，需要机器设备的地方就需要机床。机床通过铸造、锻造、焊接、冲压、挤压等方式，对精度要求较高和表面粗 糙度要求较细的零件进行加工，从而生产设备。制造业是一个国家经济发展的支柱产业，机床行业的强大与否正是衡 量这个国家制造业发展水平的重要指标之一。机床产业本身规模不大，但是其支撑的工业体系非常庞大，对整个经济有至关重要的作用。根据中国机床工具工业协 会数据，中国机床主机产值在 2011 年最高峰时期为 2200 亿元，在国民经济中的

2、占比较小，但是 2020 年中国机械制 造业产值达到了 22 万亿元，而机械制造业零部件中有三分之一由机床加工完成。因此，整个机床产业所支撑的工业 规模达 57 万亿元。1、机床分类按照中国机床工具协会的分类标准，可将机床分为 7 个大类。机床行业总共有 595 个细分品种，剔除掉磨料等非关 键品类后仍有 552 个细分品类。其中归属于整机子行业的有 319 个细分品类。将细分品类提炼以后得到 7 个大类， 整机部分包括金属切削机床、金属成形机床、铸造机械和木工机床；其他部分包括附件、测量&显示、切削工具&磨具 以及数控系统。按照按选择/移动控制方法，可将机床分为传统机床和数控机床。数控机床是

3、一种装有程序控制系统的自动化机床，是 机电一体化的典型产品。相较传统机床，数控机床具有精度高、柔性好、工作高效化、功能复合化、控制智能化等优 点，已经成为现代机床的主流发展方向。金属切削机床是最主要的一类机床，占比约 2/3。金属切削机床用切削、磨削或特种加工方法加工各种金属工件，使 之获得所要求的几何形状、尺寸精度和表面质量，主要包括“车铣刨磨镗拉钻”7 种工艺。金属成形机床是通过对金属 施加强大作用力使其发生物理变形从而得到想要的几何形状，主要包括折弯机、剪板机、冲床及锻压机床等产品。2020 年我国金属加工机床消费额为 213.1 亿美元，其中金属切削机床消费额 138.7 亿美元，占

4、65.1%，金属成形机床消费 额 74.4 亿美元，占 34.9%。金属切削机床包括含车床、磨床、铣床、镗床、加工中心、钻床等众多细分品类。以 2019 年日本产值结构为例，加 工中心占比最高，为 34.2%（立式加工中心 18.4%，卧式加工中心 12.8%），其次是车床 29.8%、磨床 12.6%、特种机床 7.9%。车床：用车刀对旋转的工件进行车削加工，运动特点是回转工件绕自身轴线旋转，刀具则做成形进给运动。主要用来 加工内外圆柱面、成形回环面和环形槽、车削断面和各种螺纹等，可以进行钻孔、扩孔、铰孔、功螺纹等工序的加工。 磨床：利用磨具对工件表面进行磨削加工的，大多数的磨床是使用高速旋

5、转的砂轮进行磨削加工，少数的是使用油石、 砂带等其他磨具和游离磨料进行加工。铣床：用铣刀对工件多种表面进行加工，通常刀具绕自身轴线旋转，工件和(或)刀具做进给运动。可以加工平面、沟 槽，也可以加工各种曲面、齿轮等，还可以对工件进行钻削和镗孔加工。加工中心是带有刀库和自动换刀装置的一种高度自动化的多功能数控机床，使生产效率和自动化程度大大提高。按控 制轴数可分为三轴、四轴和五轴加工中心，按结构可分为立式、卧式、龙门加工中心。立式加工中心：主轴轴线与工作台垂直设置，主要适用于加工板类、盘类、模具及小型壳体类复杂零件。装卡方便， 便于操作，易于观察加工情况，调试程序容易，应用广泛。但受立柱高度及换刀

6、装置的限制，不能加工太高的零件。卧式加工中心：主轴轴线与工作台平行设置，主要适用于加工箱体类零件。加工时排屑容易，但结构复杂，价格较高。龙门加工中心：主轴轴线与工作台垂直设置，整体结构是由双立柱和顶梁构成门式结构框架的大型加工中心机，双立 柱中间有横梁，主要适用于加工大型工件和形状复杂的工件。2、机床的结构构成结构件：整台机床的基础和框架，支承机床的各主要部件，由床身、立柱、滑座、工作台、横梁、主轴箱等构成。控制系统：由程序、输入输出设备、CNC 系统、可编程序控制器、伺服控制模块等组成，通过编程实现工作命令 产生和传达。伺服系统通过接受 CNC 系统的指令来准确的控制各加工坐标轴的速度和位置

7、，其动态响应和伺服精度 是影响数控机床加工精度、表面质量和生产效率的重要因素。伺服系统根据控制方式不同，可分为开环、闭环、半闭 环系统，还可根据电机不同分为直流伺服系统和交流伺服系统。传动系统：主要用于辅助机床运动，包括导轨、滚珠丝杠、主轴等。驱动系统：由高速主轴、电机等组成。100 万以下的机床通常使用普通电机，100 万以上的机床大多使用伺服电机。 伺服电机的售价是普通电机的 34 倍，但伺服电机在精确定位、高速性能、适应性稳定性、及时性等方面远超普通电 机，成为高端数控机床的首选。结构件是最大的成本项。在机床生产成本中，原材料占比最高，为 73.9%，其次是人工、折旧与其他制造费用，分别

8、 占比 11.9%、7.9%和 6.4%。在原材料成本中，结构件占比最高，达 40%，价格受钢材影响较大；其次是控制系统、 传动系统、驱动系统，分别占比 21%、18%、13%。3、机床的产业链机床行业上游主要由构成机床的基础材料和零部件组成，按功能主要包括机械结构与系统控制两部分，机械结构包括 钣铸件、焊件、精密件和功能部件；系统控制包括数控系统、电气元件，二者协同运作共同决定了数控机床的性能。 上游原材料市场整体供需较为平衡，但中高端零部件依赖进口。 铸件：用于床身底座、鞍座工作台等；钣焊件：以多重程序的冷加工工艺对钢板、铝板等金属板材进行加工，用于内 外防护；精密件：主要包括主轴单元和丝

9、杠、线轨、轴承等传动部件等；功能部件：主要包括数控回转工作台、刀库、 机械手、齿轮箱、铣头、刀架等；数控系统：用于显示器、传感器、伺服电机等；电子元器件：用于断路器、继电器、 变压器等。机床下游应用领域十分广泛，主要包括汽车、航空航天、工程机械、模具、船舶制造及电力设备等。其中汽车是主要 的下游需求领域，应用占比约为 40%；其次是航空航天，约占 17%；第三和第四分别是模具和工程机械，占比约为 13%、10%。二、机床行业的前世今生1、工业母机成长史（1）萌芽期（十五世纪十八世纪）机床在很早就出现了雏形。由于制造钟表和武器的需要，出现了钟表匠用的螺纹车床和齿轮加工机床，以及水力驱动 的炮筒镗

10、床。1501 年左右，意大利人列奥纳多达芬奇曾绘制过车床、镗床、螺纹加工机床和内圆磨床的构想草图， 其中已有曲柄、飞轮、顶尖和轴承等新机构。我国明朝出版的天工开物中也载有磨床的结构，用脚踏的方法使铁 盘旋转，加上沙子和水来剖切玉石。工业革命带动了机床的产生和改进。1774 年英国人威尔金森发明了较精密的炮筒镗床。次年，他制造了水轮驱动的 气缸镗床，从此机床开始用蒸汽机驱动。1797 年，“英国机床工业之父”莫兹利创制成的车床由丝杠传动刀架，实现机 动进给和车削螺纹。这时机床的机械结构已经接近现在的机床了。这个时期，机床经历了从无到有，从设想到现实的 转变；这个阶段，英国是机床行业的先锋，引领了

11、行业的进步。（2）发展期（十九世纪1950 年）十九世纪，主要的机床已经基本定型。伴随着工业革命的发展，机床开始广泛的应用于纺织、动力、交通运输、军事 装备等众多领域，各种类型的机床如雨后春笋般相继出现。1817 年，英国人罗伯茨创制龙门刨床；1818 年美国人惠 特尼制成卧式铣床，他研制出的大规模生产的可换部件的系统大大加快了机床的产业化；19 世纪四十年代，转塔式六 角车床研制成功。这种车床装有一个绞盘，各种刀具都安装在绞盘上，通过旋转固定工具的转塔，把工具转到所需的 位置上。转塔式六角车床的出现使工件制造的复杂化和精细化更上一层楼。1862 年，美国人 J.R.布朗创制了第一台 万能铣床

12、，是升降台铣床的雏形。1876 年，美国制成万能外圆磨床；1884 年出现龙门铣床。20 世纪前半叶正式进入精密化和半自动化时期。1900 年，重型磨床问世，磨床的发展，使机械制造技术进入了精密 化的新阶段；多螺旋线刀刃铣刀解决了单刃铣刀产生的振动和光洁度不够的问题，使铣床成为加工复杂零件的重要设 备；液压和电气元件在机床和其他机械上得到了应用，1938 年，液压系统和电磁控制不但促进了新型铣床的发明， 而且在龙门刨床等机床上也推广使用。30 年代以后，电磁阀系统几乎用到各种机床的自动控制上了；这个时期，美国 逐渐取代英国成为工业发展和机床行业的中心，德国也开始将机床投入生产使用。机床开始根据

13、加工工艺的不同，逐 渐分化出铣床，车床，镗床等种类。这一阶段为机床行业的发展打下了扎实的基础。（3）成熟期（1950 年至今）数控机床在电子计算机发明之后正式问世。1950 年，美国的帕森斯和麻省理工学院一起研制出了世界上第一台三坐 标数控机床，成功解决了多品种小批量复杂零件加工的自动化问题。1955 年，第一台工业用数控机床由美国 Bendix 公司生产出来。1958 年，美国研制出自动更换刀具，多工序加工的加工中心。随着电子产业的高速发展和计算机技术的突飞猛进，数控技术经历了从硬件数控（NC）到计算机数控(CNC)的转变。 数字逻辑电路组成的专用计算装置经过电子管、晶体管、小规模集成电路等

14、几次变革后，由于其控制功能比较简单， 使用灵活性较差，最终被小型计算机所取代。现在，数控系统已经进入了开放型、柔性化生产的新时代，向高速化、 高精化、功能复合化、控制智能化、驱动并联化以及交互网络化方向发展。机床行业到现在已经有了翻天覆地的变化，加工精度、加工效率都走向了极致。以日本捷太科特生产的自由曲面金刚石加工机为例，其部件加工精度已经达到了 30 纳米，表面粗糙度达到了 1 纳米级别。在 3C 领域运用很多的发那科 钻孔中心的加工精度也达到了 0.006 毫米，切削进给速度达到 30m分钟。2、机床的产业转移（1）第一次转移：英国美国、德国兴起于英国，后随工业革命的蔓延转移到美、德。机床

15、起源于十八世纪的工业革命，1774 年英国人威尔金森发明了 第一台真正意义上的炮筒镗床。伴随着工业革命的发展，机床开始广泛的应用于纺织、动力、交通运输、军事装备等 众多领域。地域上，随着工业革命蔓延，机床行业向东进入德国，向西进入美国。十九世纪后半叶，德国人对精度和 质量对追求在机床上体现得淋漓尽致，生产出了一大批高精度、耐用性好的机床，到了二十世纪，德国一度超越美国 成为世界上机床产值最高的国家。（2）第二次转移：美国日本美国错误的产业认知导致机床产业转移到日本。宏观上，美国认为其经济将由制造业导向转变成服务业导向，对机床 行业的投资大大减少；微观上，80 年代日本工程师数量按人口比例远高于

16、美国（每 10 万人口中，日本工程师比例比 美国高 28.5%），理论转化为技术的能力更强；中观上，美国片面追求高精尖的复杂技术，忽略了应用开发，而日本 发展中小企业客户，1978 年起数控机床产量超过美国，迅速占领世界市场。日本机床的发展历程可分为 2 个阶段：内需拉动阶段（19501990）：1950 年朝鲜战争爆发，日本接受美国军需订货，机床工业加速发展，1950 年机 床产量为 4000 台，1955 年 1.8 万台，1960 年猛增至 8 万台，1970 年达 25.6 万台。在此期间，日本政府制订 “机振法”，确定以机床及基础配套零部件为突破口，攻克关键产品，实现机床的自动化。7

17、0 年代政府出台了“机电 法”和“机信法”，促进数控机床快速发展，1977 年日本机床产值数控化率达 34.1%，80 年代进入数控机床成熟期。此外，日本政府的一系列配套政策为国内机床产业提供了发展的温床：1962 年以前用外汇进口机床必须逐一得 到审批；鼓励企业大规模更新设备，在报废旧机床的同时以优惠价格提供国产新机床，用户购买包括数控机床在 内的 203 种机械产品可享受税率优惠；在数控机床发展的不同阶段，企业都可通过一定渠道得到资金支持，日本 开发银行和中小企业金融公库对法规中规定的“特定产品”给予优惠贷款等。各方面政策的刺激使得国产数控机 床在日本得到快速应用。出口导向阶段（1990现

18、在）：1990 年，日本数控机床年产量 6.17 万台，创世界纪录，为美国的 7.78 倍。同时， 日本制造业海外生产崛起，日元的升值进一步促进了日本制造业对外经营的当地化。受经济泡沫破裂的影响，日 本经济发展进入停滞阶段，从此一蹶不振，GDP 增速位于 0%3%之间，1993 年、1998 年甚至出现负增长。在 此背景下，日本国内制造业设备投资减少，机床需求显著下降，体现为来自国内的机床订单大幅下降。但机床出 口比率迅速增长，国外订单占比上升，需求结构由此转为“外高内低”。（3）第三次转移：德国、日本中国改革开放后，机床产业移步中国。中国的机床产业起步并不晚，发展至今可分为 4 个阶段：奠基

19、阶段（19531957）：在苏联专家指导下，兴建了“十八罗汉”机床厂、以北京金属切削机床研究所（北京机床 研究所的前身）为代表的“七所一院”机床工具研究机构，为后续发展奠定了基础。大规模建设阶段（19581978）：我国机床精度、质量和工艺水平普遍提高，具备了为汽车制造厂提供成套设备 的能力。这一阶段也是数控机床的初始发展阶段，1958 年北京第一机床厂与清华大学合作研发出了中国第 1 台 数控铣床，仅比世界第 1 台数控机床晚 6 年。但到 70 年代中后期才全面启动了数控机床研制生产工作，受当时国内外形势限制，数控机床的研发基本上处于封闭状态，技术水平离世界顶尖越来越远。持续攻关和产业化发

20、展阶段（19792000）：改革开放后，受低廉的劳动力成本、巨大的市场吸引，国外企业纷 纷来华展开业务，迎来了 80 年代对外合作的高潮，同期日本受制造业成本升高及日元升值的困扰开始将大批的 低端机床制造转移到中国。国产数控机床的开发取得了一定成果，但产值数控化率一直在 20左右徘徊，产量数 控化率不足 10。高速发展和转型升级阶段（2001现在）：2001 年我国加入 WTO，数控机床进入高速发展时期。国有机床企业 “走出去”，到发达国家进行技术并购；国内市场对数控机床需求急增，一批民营数控机床企业开始快速发展，其 产品在一些细分领域占有重要地位。目前，国产数控机床在中低端市场占有优势，但高

21、端产品仍有较大差距。劳动密集型产业开始转移，未来不排除低端机床产业转移到东南亚。中国制造业工人的薪资水平的不断攀升，2020 年 制造业就业人员平均年薪涨至 8.3 万元，近 10 年年均复合增速达到 10.35%，一些劳动密集型产业（如纺织服装业） 开始了向成本更低的东南亚国家转移。任何制造业的兴起都离不开工业母机，过去 10 年东南亚国家机床消费的持续 上升也反映了制造业转移的趋势，短期来看，这是中国低端机床产业的机会，长期来看，中国乃至世界的低端机床产 业将向东南亚转移。3、全球机床行业现状2000 年以后，全球机床行业的爆发式增长出现在 20032011 年，区域来看主要是亚洲的拉动。

22、受 2008 年金融危机 迅速蔓延到实体经济的影响，在 2009 年出现过一次较大下降（当年全球机床消费骤降 35%）。20102011 年间，受 中国四万亿投资的拉动（当时中国就已经是世界最大的机床产销国，对世界的影响权重巨大），亚洲机床消费一枝独 秀实现逆势增长，进而带动全球机床消费的增加。在 2011 年前后，世界机床消费达到历史顶峰 1080.13 亿美元，随 后情况急转直下，全球机床行业进入探底调整期，期间曾出现过 1 次持平、2 次正增长，其中 1 次增长持续 2 年。 2019 年起再次明显下降，2020 年降至 668 亿美元，较 2011 年降幅超过 460 亿美元，这段时间

23、是全球机床行业历史 上持续时间最长、规模最大的收缩。2003 年到 2011 年的爆发主要有以下几点原因：1.人力成本：亚洲拥有全球最多的廉价劳动力，跨国公司为了降低成 本纷纷在亚洲建厂；2.基础建设：03-11 年间，亚洲地区除日本外，纷纷迎来基础设施建设爆发期，为机床的全球转 移提供了物质基础；3.国际贸易：03-11 年间，亚洲国家的货币贬值明显，表现在国际贸易上，就是出口产品变得更 加便宜，间接促进了亚洲机床行业的爆发；4.资本流入：资本的大量进入，极大地扩充了产能，间接为高端机床比例 的提高提供了基础，而高端机床消费是全球市场演变的大趋势。2000 年2019 年，全球机床市场国家层

24、面表现出分化发展的态势。欧美日等工业先进国家：先降后升；中国：先升 后降；新兴发展中国家：持续上升。21 世纪初，欧美日等工业先进国家将制造业向发展中国家转移，2008 年金融危机后，这些国家逐步认识到“去工业化” 对经济社会带来的严重危害，开始实施“再工业化”策略，因此 20002019 年机床消费占比呈现以 2010 年为时间节点 的先降后升趋势。以美国为例，20 世纪 80 年代之前，美国一直是世界最大的机床消费市场，之后相继被日本、德国、 中国超越，成为全球第四大机床消费市场；进入 21 世纪以后，美国机床消费及产出明显分为两个阶段：20002010 年持续下降；2010 年之后，美国

25、机床消费全球占比呈波浪形回升，并于 2011 年和 2012 年先后超越德国和日本，成 为全球机床消费第二大市场。20002010 年，中国主要承接了全球制造业的转移，中国机床迎来黄金十年，消费全球占比自 2000 年的 10%提升至 2010 年的 40.62%；同时印度、巴西、越南等发展中国家也有小幅上升。2011 年以后全球机床市场萎缩，中国市场 降幅尤为明显，全球占比从 2010 年的历史高位下降到 2019 年的 27.16%，但仍为全球机床消费最大的市场。同时东 南亚新兴经济体凭借低成本、高回报的优势，成为新一轮国际制造业转移的重要舞台，印度、墨西哥、巴西、越南等 国家的机床消费额

26、及其占比都呈现上升趋势。全球机床市场相对集中。一个国家工业化进程和速度决定了一个国家机床的消费，当今世界完成工业化或者正在快速 工业化的国家相对集中，这就决定了机床行业在全球范围内是一个相对集中的行业，全球机床行业消费量排名前五的 国家分别是：中国、美国、德国、日本、意大利、韩国，总计占据全球机床市场 68%的消费额。其中最大的市场是中 国，2020 年占据 31.9%的消费市场份额。三、我国机床开启上行周期，驱动力充足1、2021 年是我国新一轮机床上行周期的起点（1）从日本机床发展历程看行业的强周期性波动上扬的周期。机床的周期由其自身寿命及下游需求决定，制造业的产能扩张是下游需求的基础。在

27、制造业快速发 展时期，人口红利、贸易红利等因素作用明显，机床产业不断扩张，迅速扩大的市场空间掩盖了周期性，机床行业表 现为波动上扬；制造业发展到一定程度后，国内外需求基本得到满足，经济增速放缓，人口、贸易红利消失，制造业 设备的更新周期、资本开支需求变化、机床寿命等综合作用使机床呈现明显的周期性。长远来看，制造业周期由工业化进程决定，而工业化的发展必然是上扬的，随着制造业的不断升级，机床产业也将顺着周期波动向高端发展。 日本机床产业已经历了上述变化过程：1）制造业快速发展，机床无明显周期。20 世纪 70 年代日本制造业迅速发展，80 年代进入以家用电器、汽车和运输 设备为主导的鼎盛时期，GD

28、P 增速较高，经济繁荣。因此机床需求旺盛，产值波动上升，19701987 年间并未表现 出强烈的周期性波动，宏观经济因素（1973 和 1979 年爆发的两次石油危机及 1985 年广场协议的签订）对机床产值 的影响时间较短、程度较小。2）下游需求与自身寿命共振带来的强周期性。1987 年以后，日本的制造业已经成熟，机床市场空间增量较小，内需 基本满足。同时，90 年代初期的日本经济泡沫破裂，进入衰退期，GDP 增速不超过 4%，甚至出现负增长，制造业 随资本开支需求及设备更新需求周期性波动，且受宏观经济影响较大。加上机床本身有使用寿命的限制，周期性凸显， 19872020 年共经历了 4 轮

29、完整的朱格拉周期。（2）我国机床上行周期已至中国机床行业伴随大制造业的发展 2000-2020 年经历了一个大周期。2000 年以来，我国经济增速较高，制造业进入 新一轮迅速发展期，船舶、汽车、工程机械、电子与通讯等产业蓬勃发展，对机床的需求持续扩大，自 2002 年起至 今机床消费金额稳居世界第一。在“四万亿”政策的拉动下，机床产业受 2008 年金融危机影响较小；2011 年，消费额、 产值分别达到 436 亿、315.32 亿美元的高峰，20002011 年 CAGR 22.93%、24.40%。20122016 年供给侧改革 前，国内 GDP 和投资增速缓慢下降，制造业景气回落，虽然

30、2016 年后下游制造业有所回暖，但是高铁等基建投资 拉动乏力，加之 2018 年中美贸易摩擦，制造业资本开支下降，机床行业 2020 年降至 213.1 亿美元，不及 2011 年的 一半。我们认为与日本机床产业类似，机床行业整体将是震荡向上的，具有明显的周期性，中国机床行业未来更新升级和进 口替代将成为行业增长动力，因此投资策略上将是轻行业、重个股。2021 年需求饱满，上行周期初显。2020 年下半年以来制造业全面回暖，PMI 指数连续 18 个月位于荣枯线之上，对 机床的需求大幅增加。2021H1 金属加工机床企业新增订单同比增长 42.5%，截至 6 月底，在手订单同比增长 25.8

31、%， 月度产量累计增速均高于 40%，明显好于 2019 年的低谷期。虽然下半年 PMI 可能回落，但是下游汽车、军工、新能 源装备、能源装备、船舶行业景气持续，因此我们判断机床新增需求也有望持续增长。2、下游行业景气向好带来存量更新效应机床使用寿命普遍超过设计寿命，行业下行期更新需求小。机床的设计使用寿命即折旧年限一般为 810 年，受机床本身质量、使用期间维护情况、为延长寿命所采取的设备大项修等影响，其实际使用寿命普遍超过 10 年，但超过 10 年的机床稳定性和精度均会下降。目前我国大部分机床处于超期服役状态，主轴的最大服役年限可达到许可寿命的 3.6 倍之多。虽然超期服役的机床性能下降

32、，但在行业下行周期企业更新机床的动力较弱，国际上每年机床淘汰率仅为 3%。制造业需求爆发触发存量更新效应。上一轮机床消费高峰出现在 2011 年，金属切削机床、成形机床产量分别为 88.7 万台、23.6 万台，机床消费达 390.9 亿美元，这批机床到 2021 年已满 10 年的设计使用寿命。2021 年上半年，因基 期较低及疫情后制造业订单回流，设备投资复苏迹象明显，制造业固定资产投资完成额累计同比大幅增长，数值回升 至 2013 年水平，为近 7 年来最快增速，机床需求处于饱满状态。而下游需求的爆发将在刺激机床增量需求的基础上 带来存量更新的乘数效应，因此我们判断 2021 年机床将进

33、入更新高峰期，若考虑机床数控化率的提高，更新的机床 单台价值将更高，市场规模也将更大。此轮大周期叠加设备更新周期，我们对机床行业近两年的景气度持乐观态度。下游行业处于明显的上升通道，保障机床中长期需求。汽车行业中短期内面临产能过剩，需求放缓等问题，产销量近 几年逐步下降；但随着新能源汽车成为新增长点，2021 年行业景气度明显上升，中长期将会带动机床行业发展。工 程机械从 2011 年峰值开始，行业开始了正“U”形的发展态势。在 2015 年和 2016 年触底后，2017 年至 2018 年反弹 强劲，行业增速明显。航空领域方面，预计到 2039 年，我国新增 交付 8725 架客机，占全球

34、新增客机总量的 21.5%，带来约 1.3 万亿美元的市场空间。飞机整机制造具备产业链带动 效应，是国内制造业转型升级的重要契机，期间对高端数控机床的需求将进一步增加。同时产业集群效应将加速全球 航空制造业向中国迁移，未来市场空间超过 2.7 万亿元的维修保障、工程服务等航空后市场也将向国内企业开放，带 来新的市场及机遇。四、数控机床进口替代空间巨大，民营企业后来者居上1、国内机床需求结构升级，进口替代提速势在必行制造升级促进国产机床数控化率缓慢提升。近年来下游汽车、航空航天和模具等制造业向着轻质化、多构型化及低成 本制造等方面发展，对高端数控机床的需求越来越旺盛。在制造升级的推动下，我国金切

35、机床数控化率逐渐提升，由 2007 年的 19%提升至 2020 年的 38.2%。20032019 年我国机床进出口的平均价格处于明显的上升渠道，说明国内 机床的需求向中高端转移、国产机床的附加值持续上升，这是我国制造业升级的有力证明。2020 年受疫情影响，进 出口单价均有下降，但机床产品价值上升的大趋势不会改变。出口机床去向分布较散，前 3 名为越南（11%）、美国 （7.7%）、印度（6.2%），前 10 名中 6 个国家为新兴经济体，我国出口机床以低端机床为主，低端制造业正在向越 南、印度等新兴经济体转移。国内制造业转型升级将产生大量新增需求，有利推动数控机床结构升级。机床数控化率仍

36、存在巨大提升空间。我国目前的数控化率大约相当于日本上世纪 90 年代中期水平（1996 年日本机床 数控化率为 44%），相比日本目前 90%的数控化率仍有相当大的差距。根据前瞻产业研究院数据，国内企业在高端数 控机床领域的市占率仅为 6%，高端数控系统 96%99%需要进口；普及型数控机床的国产化率虽然可以达到 80%， 但与之匹配的数控系统仍然大量依赖进口，核心零部件受制于人，称不上真正的国产化。中国制造 2025明确指出， 到 2025 年，关键工序数控化率要达到 64%，高档数控机床与基础制造装备国内市场占有率超过 80%，提升空间巨 大。我国机床产品主要集中于中、低端市场。总体来看，

37、国内数控机床行业的竞争格局呈现出国有企业、民营企业、国际 龙头企业三分天下之势。其中第一阵营为实力雄厚的外资企业、跨国公司，主要面向高端产品，竞争较为缓和，如 MAZAK、DMG MORI、OKUMA、友佳国际等；第二阵营为大型国有企业、具有一定知名度和技术实力的民营企业， 已覆盖中低端产品，并向高端市场开拓，如济南二机床集团、海天精工、创世纪、国盛智科、科德数控、浙海德曼等； 第三阵营为技术含量较低、规模较小的众多民营企业，还有个别国企，市场竞争激烈。高端产品无法自给，依赖进口，也是制约行业发展的主要因素。20012012 年我国机床进口额持续上升，2012 年达 到高点后波动下降，2020

38、 年为 59.7 亿美元。同时出口额不断上升，2020 年达 40.2 亿美元，净进口额回落至 2001 年水平，说明我国整体机床产业对进口的依赖程度正在减小。然而，2020 年机床平均进口价格为 7.7 万美元，平均出 口价格仅为 416 美元，近 60%的机床来自日本和德国两个技术先进的国家，我国的高端机床仍需要进口，相比国外 先进水平还有较大差距。高档数控机床“卡脖子”，进口替代提速势在必行。从“巴统协议”到“瓦森纳协定”再到中美贸易摩擦，美国等发达国家 始终对向中国出口尖端技术产品有所限制，尤其是以五轴联动数控机床为代表的高档数控机床。高档数控机床已经成 为中国制造提质增效的“卡脖子”

39、问题。近年来，国内中高档数控机床市场一批具备一定的核心技术的民营企业崛起， 民族品牌逐渐形成进口替代趋势。但是，目前我国中高端数控机床产业在技术水平、产品定制、配套产业链、经营规 模等方面都存在不足，限制了我国制造产业链订单响应速度，因此我国数控机床的进口替代提速势在必行。2019 年数控机床进口额 28.98 亿美元，进口单价高达 28 万美元，在不考虑设备更新需求的情况下，假设每年完成对进口设 备 10%左右的替代率，未来我国数控机床行业每年将新增约 3 亿美元的进口替代空间。制造业投资需求+更新需求+数控化率提升+进口替代，我国数控机床市场规模有望达千亿元。根据 Gardner 数据，

40、2019 年我国数控机床产值同比降低 10.9%至 90 亿美元，合计人民币约 621 亿元人民币。2020 年，我国数控机床行 业整体运行呈现大幅低开、持续恢复、以增长收尾的特点，考虑下游行业景气度提升带来的设备增量需求、设备更新 带来的存量需求、进口替代需求等，预计我国数控机床市场规模未来将稳定较快增长，到 2022 年有望达到千亿元级 别，其中数控金属切削机床、数控金属成形机床、数控特种加工机床将分别占到 53%、28.5%、17%。2、国有企业风光不再，黯然淡出历史舞台（1）国有机床厂的变迁“十八罗汉”机床厂的诞生。“一五”时期（19531957），在苏联专家指导下，我国按专业分工规划

41、布局了被称为“十八 罗汉”的一批骨干机床企业，其中沈阳第一机床厂堪称当时世界一流机床厂，生产了大批先进的机床设备。到 1957 年， 一机部直属企业在机床、工具、磨料磨具和机床附件方面的产品产量都占全国的 90以上，相关产品产量的国内自 给率达 80左右。在计划经济环境下，“十八罗汉”和“七所一院”快速建立了我国较完整的机床工具产业和科研体系， 支撑了建国后直至 1978 年改革开放前我国的工业化发展，并为改革开放后制造业的快速发展奠定了基础。改制重组以应对冲击。1979 年，我国开始从国外引进数控机床先进技术，与国外企业合资生产，第一份合同是沈阳 第一机床厂与 Mazak 签订的生产返销协议

42、。1994 年，进口机器设备关税壁垒拆除，机床产品的进口关税提前降至 9.7%，数控系统的关税降至 5%，进口机床的涌入严重冲击国内机床企业，在技术上落后的“十八罗汉”纷纷改制或重组，由工厂转变为集团企业，然而改制后普遍存在国有企业的通病，如机构臃肿、人浮于事；效率低下、质量滑坡等。黄金十年，并购扩张，规模迅速扩大。国有机床企业乘着 20012011 年国内机床行业发展的东风，迅速扩大规模， 2007 年沈阳机床和大连机床分别进入全球机床行业前 10 强，2012 年沈阳机床凭借 27.83 亿美元的销售收入，排名 世界第一。与此同时，纷纷发起海外并购潮：2004 年，沈阳机床收购德国希斯，一

43、度成为全球最大的机床企业；2005 年，北一机床入主德国瓦德里希科堡；大连机床厂重组了德国兹默曼；哈尔滨量具集团兼并了德国凯狮等。大潮退去，分化明显。2011 年，中国机床产业开始掉头向下，“十八罗汉”的发展出现了明显的分化。一部分改革创新 稳定发展：济二机床已发展为世界三大数控冲压装备制造商之一，同时生产大重型金属切削机床；一部分企业仍在改 革调整之中：沈阳机床、大连机床、齐二机床进入中国通用技术集团，与集团下属的北京机床研究所、哈尔滨量具刃 具公司、天津一机床等共同组成了机床业务；少数企业已经破产不再经营：长沙机床厂。（2）“十八罗汉”衰落的重要原因从世界第一到破产重整，沈阳机床的断崖式下

44、跌是大多数国有机床企业的缩影，究其根本，我们认为主要问题有二： 一是盲目扩张，唯规模论；二是引进国外技术后消化创新不足。20012008 年，以规模论英雄的做法大行其道，企业增收不增利。不少国企忽视质量效益和产品技术水平，只关注规 模发展，以“先做大、后做强”为战略目标，将资源投入到技术简单、制造链短、上规模容易、以价格竞争为主的低端 市场。并购海外企业在此背景下盛行，然而大多数国企没能吸收并应用被并购企业的技术，反而因此拖累了业绩、背 上负债，以失败告终：北一机床入主的瓦德里希科堡自 2011 年后连年亏损；大连机床重组的兹默曼，被原股东于 2012 年收回股份；哈尔滨量具集团并购的德国凯狮

45、于 2010 年申请破产。多数国企在规模快速扩大的同时盈利能力没能跟 上发展。以沈阳机床和昆明机床为例，在营业收入快速增长的 10 年间，净利率处于低位波动，2011 年二者营收达到 高峰，分别为 96 亿、18 亿，但净利率仅为 1.1%、3%；此后收入不断下降，亏损越来越大最终导致破产重整。2009 年2011 年的“四万亿”带来了国内机床产业的野蛮生长，国企错过了调整的最佳时机。08 年下半年金融危机 开始对我国产生实质性影响，中国经济有硬着陆风险，中央推出四万亿的一揽子投资计划，基建项目的爆发增长带来 了机床产业的强势反弹，机床行业工业总产值在 2010 年实现了高达 40.6%的增长

46、（历史最高），这个数字背后的意义 是：2009、2010 年两年大量的资本进入这个行业，低端产能过大，重复建设严重。此时沈阳机床等国企作为行业内 的龙头企业，没有及时调整产品结构、淘汰低端老式机床产品，为今后市场无序竞争，大批企业没有核心竞争力埋下 伏笔。诚然，国企也为研发中高端产品以满足市场需求而付出过努力，但转型普遍偏慢，错过了调整的最佳时机。技术引进后创新不足。技术引进是一条发展经济、缩短与世界差距的捷径，风险小、见效快，但不能获得最先进的技 术，也不能增强自主开发的能力。改革开放至今，国企通过合作、并购等方式引进国外先进技术，但没能消化与创新， 主要是因为国外技术具有一定的不可转让性，

47、出于国家利益或商业诉求，国外品牌不可能也不会转让核心技术，如沈 阳机床收购德国希斯的关键目的是获取核心技术，德国政府却要求“核心技术不得转移”；此外，相比技术本身，技术 背后的策略经验更重要，高端机床是知识、技能、经验和诀窍的积累，只能通过开发的实践获得。引进的技术只是产 品，其中凝聚的知识、经验、逻辑对于引进者来说都是“黑箱”，仅通过购买和使用产品是难以掌握的。3、民营企业成为行业主力军市场下行期民营企业成长为主要力量。近 10 年来国有龙头企业及产业链价值低端的小企业受到冲击逐渐退出历史舞 台；与此相对，部分民营企业因具有较强的内生动力和市场适应性，快速调整经营思路，逐渐成为机床行业的主力

48、军。 据统计，2015 年私人控股企业主营业务收入、利润总额、出口额、企业数量、总资产占整个机床行业比重分别为 79.1%、 86.3%、56%、81.7%、65%；与 2011 年同期相比，民营企业营收、利润总额、企业数在全行业或细分行业中的比重 均有所提升，其中利润总额占比提升最为明显，国有控股、境外控股企业的相关指标则有不同程度的下降，我国民企 在机床产业中的地位愈发重要。“专、精、特”开拓细分市场，发展空间广阔。民营企业在经营理念、组织结构上与传统国有企业完全不同。民企的产 品结构不追求大而全，而是聚焦某一领域，做到“专、精、特”，对市场需求的变化更敏锐，注重以市场为导向进行核 心技术

49、的研发，因此在细分领域形成一定的竞争力，在全行业形成互相补充的格局。截至目前，机床上市公司中超过 80%为民营企业，且上市时间集中于 2015 年以后；其机床产品各有侧重，如海天精工培养立式/卧式/龙门加工中心的 竞争优势、科德数控侧重五轴加工中心、浙海德曼专攻各类数控车床、华锐精密在刀具领域有所成就；此外，这些民 营“小巨人”的营收规模多处于 10 亿以下，相比全球龙头百亿量级的收入有巨大差距，未来发展空间广阔。4、日本机床民营企业启示录（1）从追随者到领路人日本机床产业的三个重要角色分别是政府、行业协会、民营企业。机械振兴协会、机床工业协会等行业协会起着沟通 政府与企业的桥梁作用，政府制定

50、和实施有关政策时会事先与机振协、机工协进行密切的联系、协商、交换信息，使 政府的政策得以贯彻实施。与我国不同的是，日本机床行业的主体企业一直都是民营企业，其在发展初期技术远远落 后于欧美国家，同样属于后来者。日本政府的宏观指导、各方的协同合作、第三次产业转移等为企业发展提供了外部 机会，在此过程中一部分民营企业形成并保持龙头地位，实现从追随者到领路人的成功转变，也使日本机床至今仍然 保持领先地位，与德国、美国形成三足鼎立的格局。2019 年，全球数控机床企业前 10 名中，日企占了 4 席，其中山 崎马扎克以 52.8 亿美元的营收规模居首位。这些企业在行业发展盛衰中始终保持竞争力，必然有其内

51、在原因，本部 分通过对其发展历程、竞争优势的分析，希望为我国民营企业未来的发展提供一些借鉴。坚持打造独特且难以复制的产品和技术。在公司由弱小到成熟的过程中不可避免地要向外界学习，日企和我国企业在 早期阶段都经历过引进国外先进技术、与外资合作。在这一过程中我国很多企业创新不足走向衰落，而日企坚持打造 自己的品牌、为技术成长持续投入力量，直至形成自身独特的竞争优势。据日本经济要览数据统计，19501985 年间，日本共引进技术 36320 项，年均达到 1009 项；同时日本企业非常重视对引进技术的国内配套投资，每引进 1 美元的技术，要花费 35 美元消化和发展。举例来看，1965 年，AMAD

52、A 与美国、法国公司合作分别制造和销售压 力机、折弯机，压力机和折弯机领域的技术实力积累到一定程度后创造性地研发出数控冲床，使其品牌效应在世界机 床领域得到爆发式的提升，走上打造自己核心产品的道路；OKUMA 坚持“Only One”理念，不对行业内已有的技术和 机型做附加开发，而是进行全新方向技术的研发，成功自研数控系统（OSP 系统），完全与机床融为一体，真正达到 机电一体化。改进生产方式，提高产品性价比。日企较早地开始采用柔性化、数控化的生产模式，如山崎马扎克 80 年代就开始将 应用自动化网络、IT 技术于生产，先后实现了柔性制造工厂、计算机集成制造工厂、网络化工厂、智能化工厂，大大

53、提高了生产效率、降低机床成本。叠加数控机床可靠性的提高及政府在金融方面的政策支持，数控机床在日本国内得 到普及，价格也不断下降，加工中心平均售价从 6000 万日元/台，下降到 3000 万日元/台、2000 万日元/台甚至 1000 万日元/台。上游突破配套核心零部件技术，下游注重开拓中小企业客户。数控机床的核心部件包括：主轴、滚珠丝杠、刀具、数 控系统等。日本核心零部件企业同样注重创新及质量管理，通过吸收引进德国、英国、美国的技术，并不断改进，技 术水平有了质的飞跃。在这期间日本涌现出了一大批优秀的零部件生产企业，其产品都达到了世界一流水平，如 THK 的直线导轨和滚珠丝杠、NSK 的轴承

54、、FANUC 的数控系统、YASKAWA 的伺服装置等。应用方面，不同于美国着眼 于宇航工业的策略，日本企业注重基础产业（如汽车工业）市场的开拓，同时发展小型廉价品种以适应中小企业的技 术改造。1981 年，2/3 的机床销往中小企业，使数控起床得到广泛使用，因此打开了国内的市场。（2）日本机床行业发展对中国的借鉴之处民营企业通常能够保持高度的自主权，更加灵活地应对市场需求的变化，研发的技术也更具实用性。我国民营企业已 经登上舞台，参考日本的历史经验，民营企业有充分的可能发展成为行业龙头。在实现路径方面，可从以下三个角度 借鉴日本企业的经验。技术需要稳扎稳打而非“弯道超车”。高端机床所要求的技

55、术水平非常高，对比国有机床厂的前车之鉴与日本企业的历 史经验，可以发现技术研发没有捷径可走，“弯道超车”是难以实现的，只有踏实研发技术，在市场应用中成长和成熟 起来，才能真正突破我国机床大而不强的现状。自下而上逐步突破，钻研技术，强化服务，等待机会。在机床高端市场，国际龙头企业在行业耕耘多年，凭借过硬的 技术已积累了大批忠实顾客。国内厂商进入行业时间较短，发展较缓，目前高端技术与国际龙头仍有差距。尤其是稳 定性上，对于部门高度自动化的流程，单一环节故障需在一小时内完成修理，否则会造成严重损失。对于处于快速成 长期的下游厂商，或需通过过硬的产品树立口碑，或快速扩产抢占市场份额，对国产设备的性价比

56、优势不敏感，只有 下游行业进入存量博弈时，才会将精力转移至成本控制。国内厂商只能修炼内功，提升技术，等待机会。疫情提供了 这样一个窗口期，在中端机床领域，部分国产厂商技术及稳定性与国际龙头相差无几，下游制造业订单回流，但海外 设备存在供给缺口，国内厂商抓住此次机会，一旦打入供应链，通过验证就可以凭借性价比、优质服务、快速响应等 优势大规模替代进口中端机床。核心零部件是突破关键。目前市场需求旺盛，部分依赖进口的功能部件不仅涨价，供货期也得不到保障，影响生产进 度。将大量依赖进口的核心零部件国产化，是降低生产成本以提高性价比、解决供应链问题的最佳方法。同时，国内 厂商扩大核心零部件国产化比例会提升

57、国内核心零部件生产厂商业绩，使其有资源有动力去提升产品性能，进而反哺 机床行业的性能。2021 年工业和信息化标准工作要点中提到要“加强机床和基础制造装备、中高档数控系统和伺服电 机等工业母机标准”，将发展配套零部件的重要性提升到新的高度，整机厂商和核心零部件厂商未来有望形成良性的 正循环，业绩与性能齐头并进。五、国产机床行业守得云开见月明1、为何机床发展落后于其他机械子行业？数控机床发展与下游制造业喷薄期脱节。整个机床行业品类中，我国当前主要差距在高端数控机床、五轴联动、高精 度、高稳定性上，普遍机床已与国际巨头相差无几。回顾德日机床的发展历史，诚然政府层面的政策支持，本国制造 业发展都是机

58、床行业成功不可缺少的因素，每个国家都有这样的阶段。德日之所以成为世界机床的翘楚，有其特有的 时代机遇。德国拥有战前深厚的工业基础，一战前机床产量位居世界第二，二战后依靠马歇尔计划快速发展；日本虽 工业起步更晚，但在朝鲜战争期间，美国扶持其作为亚太地区的跳板，大量军工订单拉动工业发展，为日后军工转型 汽车等民用工业做铺垫。两国工业的腾飞与机床技术的革新同步，甚至是先有设备，再有产品。而我国工业快速发展 早于机床行业，早期中高端机床均外购进口品牌，一方面数控机床技术壁垒高，我国不具备自研高端机床的技术积淀， 另一方面外购机床经济效应更高。在当时的局势下，采购设备发展制造业是最紧要的任务，机床的发展

59、需要一套完备 的工业体系，巨大的投入，以及下游制造业使用、反馈，机床厂改进这样一个正循环。作为工业母机的机床，涉及军 工武器的制造，进口受限，只能自研。长此以往，机床与其他可直接采购设备进行生产的制造业差距逐渐拉开。此起彼伏，机遇与抉择。在数控机床快速发展时期，美国政府数控机床研发围绕军方需求，忽略了民用市场的引导， 制造企业大量进口德国和日本的产品，导致 20 世纪 80 年代美国在全球数控机床地位发生动摇，德日坐上数控机床 的头把交椅。而德日在产品系列上也出现分化，德国注重最高精尖的机床，量小但锁定高端市场，提供定制化设备。 日本主打性价比，量大且涵盖大部分中低端及次高端市场。日本借朝鲜战

60、争的东风外，其专注性价比数控机床的抉择 也帮助其占据世界数控机床的最大份额。数控系统的问世也改变了机床行业竞争格局，数控机床在精度和效率上实现 质的飞跃，瓦解了传统机床制造国家在熟练工人和加工经验上的优势，是否具备性价比变得更受采购方关注。上世纪 七十年代，传统机床引入电脑系统，升级为数控机床，1978-1984 年间，数控机床年均增速达 30-40%，7 年间数控机床均价下降一半。发那科在政府的支持下，大力发展数控系统。上世纪八十年代，日本数控机床价格仅为西方国家 厂商的一半，发那科数控系统一度占据世界数控系统 70%的份额（现为 50%）。我国机床发展之路缺乏一个大的时代 机会，也缺乏技术