数控系统行业：国之大任披荆斩棘

敬请参阅最后一页特别声明敬请参阅最后一页特别声明1内数回，国产数控系统需求有望实现高增长。性在这些行望借助智能化、新技术应用等发展机遇错位竞争，打开新的应用空间。建议重点关注华中数控与科德数控：控经22过定增加PE102X/69X/50X。观经济变化风险、原材料价格波动风险、国产替代进展不及预期风险、减持风险。敬请参阅最后一页特别声明敬请参阅最后一页特别声明2 4 替代有望加速 22 6 敬请参阅最后一页特别声明敬请参阅最后一页特别声明3 敬请参阅最后一页特别声明敬请参阅最后一页特别声明4 敬请参阅最后一页特别声明敬请参阅最后一页特别声明5数控系统为数字控制系统(NumericalControl)简称。数控系统作为机床“大脑”直接影、伺服装置、伺服电机、光栅尺、编码器及其他电子元器件。图表1：数控系统由数控装置、伺服系统、测量系统构成数字控制机床(NumericalControlMachineTool)，简称数控机床，准确地按照事先安排好的工艺流程实现加工动作的金属切削机床。图表2：数控机床构成置)；既然有数字信号发出装置，就必须有数字信号的接收装置，因此有了伺服放大器及伺服电动机(称为伺服系统)；为了检测数控机床指令位置和实际位置的一致性，一般数敬请参阅最后一页特别声明敬请参阅最后一页特别声明9图表3：数控机床控制系统原理数控机床跟随数控系统的发展经历了五代两阶段。从硬线控制系统(NC)到计算机数控系统(CNC)。图表4：数控系统由硬线控制向计算机数控发展图表g：按照伺服系统控制方式分为开环、半闭环、全闭环控制数控系统所敬请参阅最后一页特别声明敬请参阅最后一页特别声明7旋转轴，让刀具的运动可以灵活变化。图表6：X/Y/Z直线坐标轴联动加上A/B/C旋转坐标轴中的两个构成五轴联动方面具有显著优势。图表7：五轴联动加工优势五轴联动数控系统的五轴旋转刀具中心(以下简称RTCP)功能，主要指当有旋转轴运动时(一个或两个旋转轴)，通过三个直线轴的实时同步补偿运动，使刀具或工件的某一特需要考虑五轴机床运动链结构，简化了CAM编程，提高加工精度。敬请参阅最后一页特别声明敬请参阅最后一页特别声明8代占地面积(㎡)加工时间(分钟)去除量(mL/min)能耗(KWh)1285对比达43.62%、49.81%。图表10：五轴联动数控系统与机床毛利率较高70%60%50%40%30%20%10%精工德曼机床 科德数控(数控系统)国盛智科华中数控(数控系统与机床) 科德数控(五轴机床)8908901数控系统的制造包括数控装置制造、伺服装置制造与伺服电机制造。敬请参阅最后一页特别声明敬请参阅最后一页特别声明6图表LL：数控系统各制造环节主要供应商数控装置(简称0N0装置)是数控机床的控制核心，主要由0dU、存储器、数字伺服控制图表LZ：数控装置的构成要求的工件。敬请参阅最后一页特别声明敬请参阅最后一页特别声明10图表13：伺服系统构成图表14：数控系统成本以原材料成本为主原材料人工成本制造费用图表15：原材料以液晶屏、主板、功率模块、伺服电机为主液晶屏液晶屏伺服电机47%功率模块价客敬请参阅最后一页特别声明敬请参阅最后一页特别声明11大价格差异，但整体来看依旧具有较强标准品属性。图表16：西门子、发那科、三菱均以标准产品为主，配套各类机床厂商2)哈斯模式：主机厂独立开发数控系统，并与其自产的数控机床配套销售，通常这些企业创立之初以数控系统研发起步，后来形成数控系统+机床的布局，哈斯通过一体化的模图表17：哈斯自研数控系统与机床哈默数控数控系统外购外购(基于三敬请参阅最后一页特别声明敬请参阅最后一页特别声明12哈默数控器图表19：国盛智科2019年原材料成本构成图表20：纽威数控2021年原材料成本构成其他%钣焊类原材料%铸件类原材料数控系统及配件%传动系统钣金件%机床附件机制件%传动机制件%传动部件铸件 其他 其他功能部件%数控系统等电气件%市图表21：21年中国数控系统市场空间215.77亿元人民币00000数控系统市场空间(亿元人民币)YoY201120122013201420152016201720182019202020211415161718192021数控系统市场空间(亿元)分7575644159418477统市场空间4.757.951.136.683.323.081.173.15敬请参阅最后一页特别声明敬请参阅最后一页特别声明1314151617181920214.757.951.136.683.323.081.173.15床%%%%%45%0%5%%数控系统潜在进口替代空间(亿元)响图表23：2020年全球机床出口量前十占比图表24：高档数控机床国产化率略有提升但仍处于低位%5.0%2.8%23.9%20.5%日本%%45%40%高档数控机床%.2%6.6%.3%%%美国%0%2%0%2% 456178程有望加速，带动国产数控系统需求提升。敬请参阅最后一页特别声明敬请参阅最后一页特别声明14图表26：22年1-11月日本出口中国机床订单在去年高基数图表27：月度数据看日本出口中国机床订单底部已现需求下保持正增长开始回升40000日本出口中国的机床订单(十亿日元)yoy%40%%日本出口中国机床订单(百万日元)YoY5000000000500000000000%出“04专项”等政策加速国内企业成长，涌现了华中数控、科德数控等国内领先企业，海外数控系统市场参与者以发那科、西门子、海德汉、三菱为主，西门子840D、发那科介绍世界上数控系统研发、设计、制造、销售实力强大的企业。它的数控系统主要面向我国的中端制造市场，具有高加工性能、从普通数控机床到复杂构造的复合加工机床及产业机械的产品类别，主要产品包括硬件上，配置多种软件，使它具有多种工艺类型，满足各种机床的需要，并成为系列产品。西门子操作(无需梯形图设定即可执行等待)。敬请参阅最后一页特别声明敬请参阅最后一页特别声明15图表29：21年发那科工业自动化业务收入规模133亿元人图表30：发那科数控系统累计出货量超过470万套民币YoY发那科工业自动化业务营收(亿元人民币)YoY14011401201008060402040%30%20%10%0%-20%-30%0-40%2018201920202021率换算图表31：西门子主要数控系统E敬请参阅最后一页特别声明敬请参阅最后一页特别声明1600%：21年三菱工业自动化业务收入规模875.53亿元人民币三菱工业自动化业务收入(亿元人民币)YoY20172018201920202021%%%%-2%-4%-6%-8%图表2：21年三菱工业自动化业务营业利润56.39亿元人民币YoY三菱工业自动化业务营业利润(亿元人民币)YoY20172018201920202021通信标准(Ethernet/RS232/RS422/USB等)的界面，是典型的基于PC的系统。步提升加工效率与易用性。敬请参阅最后一页特别声明敬请参阅最后一页特别声明17图表33：发那科、西门子等外资厂占据国内3/4市场数控科、西门子等资厂数控系统由于直接影响数控机床性能、功能，又涉及国防军工产业，数控系统产业被各国政府视为战略性产业，发达国家对于中国的高端数控技术及产品实行了封锁与限制的策略。例如针对数控系统闭环外误差的部分先进技术从理论阶段走向了工程应用，推出了加速度相关的刀尖点位置误差补偿功能、西门子推出了俯仰补偿功能，但这些新功能在2D002出口列表项，限制对欧盟以外国家出口。公司名称介绍控中科数控(原沈阳高精)轴联动数控机床及其关键功能部件、高档数控系统的研发、生产、销售及服务的高新技术企业，主要产品为系列化五轴立式(含车铣)、五轴卧式(含车铣)、五轴龙门、五轴卧式铣车复合叶片两大系列化专用机床，以及服务于高端数控机床的高档数控服驱动，系列伺服电机等。SK、驱动装置与电机、自动化产品及数字化车间解决方案研发、生产与销售，形成了以多高精运动控制为核心技术，覆盖中高档数控系统、驱动装置与电机、机器人及控敬请参阅最后一页特别声明敬请参阅最后一页特别声明18图表35：数控系统研发难度高，国产数控系统在技术成熟度上落后海外龙头企业已经进入中国市场多年，基于技术、性能、认可度优势，形成了一部分企业“生态”乎所有设备控制设备控制制线及半径补系统﹔加工效率较低高端数控系统的数控系统装置、伺服电动机及驱动装置、主轴电动机/电主轴及驱动装置、端产业批量示范应用，产业化进展很快。敬请参阅最后一页特别声明敬请参阅最后一页特别声明19图表37：在国家及政府相关部门政策支持下，国产数控系统加速成长势单位形成明显突破，法精密伺服控机器人一体统业互联网应主浅应用沿算法研究上上不产品具备自主研发实时操作系统的能力，并动机床上应用有较好的效果识产权的数控域具备独特优势应用，效果较好国际龙头产品对标：统五轴联动机床打入了航空航天等高端制造业领域。100%，高档型数控系统产品敬请参阅最后一页特别声明敬请参阅最后一页特别声明20渗透率持续提升。换补序功能轴控制轴插补三轴样条插补(ABC/压缩器)段预读段预处理差补偿补偿同的2/6/31取决于不同的NCU支持(选件)科德数控、华中数控目前已基本实现了高端数控系统的伺服驱动、电机配套。零部件门子控有有有有器有有有有无有无有无无有无无无有有无无无有有有有有主轴电机电机力矩电机有有有有有有有有有有有有指标发那科α系列科德GDUB伺服驱动敬请参阅最后一页特别声明敬请参阅最后一页特别声明21功率输出频率(4k载型机同步电控制机电机力矩电类型机直线电机数能能可选电源模块(能量0Hz码器LIQ可选电源模块(能量器可选电源模块(能量器扁平电缆G可选电源模块(能量0Hz码器Glink光纤总线(百图表42：华中数控实现基于国产芯片数控系统开发敬请参阅最后一页特别声明敬请参阅最后一页特别声明22统与机床业务收入增速分别为16.89%/51.87%/35.32%，保持较高增速。根据我们9%。图表43：华中数控近年数控系统与机床业务收入高增长图表44：华中数控国内市占率持续提升华中数控数控系统与机床业务收入(亿元)YoY.5%4.0%.5%.0%.5%.0%.5%.0%0.5%.0%国内市占率201820192020202198765432102018201920202021%40%%%机床业务收入计算国内数控系统龙头企业也有望得到持续支持。.10项行动计划(2019-2022列为鼓励发展项目.06.09端装备制造产业补短板。重点支持工业机器人、建筑、医疗等特种仪器仪表、轨道交通装备、高档五轴数控机床、节能异步牵.08《国资委党委扩大会议》.09技创新扣除力度的公告》额在计算应纳税所得额时扣除，并允许在税前实展机遇错位竞争，打开新的应用空间。敬请参阅最后一页特别声明敬请参阅最后一页特别声明23创世纪数控机床等高端装备收入规模(亿元)创世纪数控机床等高端装备收入规模(亿元)C模进口替代C基础002015201620172018201920202021中心配置机零件孔攻丝工序键加工领域与创世纪、宇环数控、汇专科技、蓝思科技、统供应商同台竞技。图表3：华中数控系统在3C行业各类机型批量应用3.2航空航天、新能源汽车领域为国产机床带来新机遇，国产数控系统渗透率也有望提升空航天领域有望为国内机床企业带来成长机遇：敬请参阅最后一页特别声明敬请参阅最后一页特别声明241)航空航天领域：高端机床国产替代需求旺盛，国产大飞机产业链持续释放增量市场需2)新能源汽车：一体化压铸等新工艺推进有望持续带来五轴等高端机床需求增长。新能图表48：新能源汽车与航空航天领域有望为国内企业带来成长机遇科德数控基于自研数控系统，搭配自研直驱/双直驱高刚性加工中心，针对航空航天整体叶盘、涡轮转子、复杂箱体类零件的高效精密加工积累成熟经验，市场累计销售数百台，图表49：科德数控针对航空航天领域积累成熟应用经验华中数控在航空航天领域覆盖了沈飞、成飞、中国航发、中国商发等多家企业，华中8敬请参阅最后一页特别声明敬请参阅最后一页特别声明25图表50：华中数控五轴数控系统在航空领域大规模应用图表51：沈阳航空复杂结构件智能制造生产基地敬请参阅最后一页特别声明敬请参阅最后一页特别声明26图表52：新能源汽车“三电”大量使用铝合金组件能源汽车相关应用推广。图表53：华中数控铝合金精密结构件加工自动化柔性线3.3智能化、新技术为国产数控系统带来错位竞争机会，打开新的应用空间智能产线，打造错位竞争NC-Link协议实施，加速机床行业智能化。数控装备工业互联网通信协议(NC-Link)发敬请参阅最后一页特别声明敬请参阅最后一页特别声明27，在自研数控系统、工业机器人、自主开发NCUC总线协议及EtherCAT多品种、多批量、多工艺融合的柔性化、图表55：基于华中数控智能产线系统的柔性化产线敬请参阅最后一页特别声明敬请参阅最后一页特别声明28在数控系统软件、数控系统硬件、图表56：华中9型实现了全套的智能化布局图表57：与华中数控联合研发的智能加工中心用，赋能机床厂技术升级于替代机床原有的滚珠丝杠传动结构。敬请参阅最后一页特别声明敬请参阅最后一页特别声明29图表58：数控加工的新技术直线电机刚度高，快速响应特性好，高速情况下能实现精密定位,产生推力大，尤其运动速度、加图表59：直线电机机床构成足高速高精密模具机的需求。散热器、天线板、金属手机壳等大批量加工领域的特定需求，得到批量应用。敬请参阅最后一页特别声明敬请参阅最后一页特别声明30图表60：批量配置华中8型系统和直线电机的高速钻攻中心金类产品实现批量销售，从“3+2”直接升级为五轴联动，X、Y、Z三个直线运动轴采用具有自研图表61：采用华中数控系统的全直驱五轴数控加工中心4.1华中数控：国产高端数控系统龙头，利润弹性有望释放敬请参阅最后一页特别声明敬请参阅最后一页特别声明31图表62：公司自研数控系统实现与海外龙头全面对标HNC848数控系统在各类五轴机床得到验证，加工效果看齐海外龙头实现进口替代。根据表63：HNC848配套不同构型五轴机床所望回暖。有望回暖。敬请参阅最后一页特别声明敬请参阅最后一页特别声明32图表64：华中数控20、21年营收高增长图表65：华中数控20/21年商誉减值影响利润增长86420营业收入(亿元)YoY20182019202020211Q-3Q202240%%0.30.20.1 归母净利润(亿元)YoY%40%%%图表66：工业机器人受原材料价格上涨影响毛利率下降图表67：22年净利率下降，后续有望回暖40% 工业机器人与智能产线数控系统与机床2019202020211Q-3Q202240%30%20%10% 201820182019202020211Q-3Q2022汉华中科技大产业集团有限公司变更为阎志先生及其一致行动人卓尔智能制造(武汉)有图表68：校企改革后卓尔智造集团成为公司控股股东%长，同时市占率持续提升：系统2)卓尔智造集团入股后公司由国有控股变为民营控股的混合所有制上市公司，整体机制事项方面改善了以往决策链过长的情况提高了公司决策效率，、敬请参阅最后一页特别声明敬请参阅最后一页特别声明33图表69：公司近年数控系统与机床业务收入高增长图表70：公司市占率持续提升9876543210与机床业务收入YoY2018201920202021%40%%.5%.0%.5%.0%.5%2.0%.5%.0%.5%.0%2018201920202021功图表71：公司保持高研发支出比例 0研发支出(亿元)研发支出占营收比例%%研发支出敬请参阅最后一页特别声明敬请参阅最后一页特别声明