机床行业发展基本情况

机床行业发展基本情况

机床行业发展趋势作为工业母机，提高数控车床本身切削精度是其发展的核心目标。通过不断提高数控车床的加工精度，一方面可以实现高精度加工，改变传统工艺模式，比如通过硬车实现以车代磨，以此提高效率和精度；另一方面，通过高精度加工提高单个零部件精度的稳定性，从而无需再实施传统的分组装配模式，使得装配效率大幅度提高。复合化加工技术可以实现复杂零部件的高精度加工，为其他工业领域创新产品提供了前提。通过复合化加工技术可以实现工艺集约，缩短物流线，减少物资等待时间。通过数控车床复合加工，可以进行同一类工艺方法或不同类工艺方法的多工序自动化加工，完成一个复杂形状零部件的车、铣、钻、镗、磨等多种加工工序的复合加工。一是通过数控车床复合化提高加工精度和加工效率，节省占地面积和缩短工件的加工周期；二是数控车床复合化使得无人化加工更加简单，使得更多的加工零部件可以实现无人化加工，生产系统的可靠性也将大幅度提高；三是数控车床复合化简化了产品的结构设计，通过复合化加工可以实现需多个零配件进行装配组合实现的功能直接使用一个零件来实现，简化了系统的结构设计，减少了系统的零件数量，系统功能更加强大，可靠性更加提高，成本更加节约。复合化是数控车床行业的重要创新方向。随着复合化加工技术向纵深发展和展开，其应用领域和场合会越来越普及，这将导致部分传统的数控车床被复合化车床替代。未来，复合化数控车床必将成为数控车床需求市场的主流方向。智能网络化是高端数控车床适应现代制造业信息化和智能化的前提。数控车床的智能网络化主要包括以下几个方面：一是将数控车床变成标准的网络终端，能够上传和接收相关结点的信息，实现远程通讯服务等功能；二是加工过程智能化。通过自适应控制，减少加工过程中的不平衡因素影响，如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负载，以提高驱动特性的稳定性；三是操作智能化。提供会话式编程，加入人工智能，建立友好人机界面。此外，智能网络化能提供自动选定模式、自整定等功能以提高链接的智能化。配置智能诊断、智能监控，方便系统的诊断及维修。目前，虚拟设计、虚拟制造等高端智能技术也越来越多在数控车床行业得到应用。随着智能技术的发展，基于智能化的自动化加工单元必将成为智能制造的基础装备，成为当代数控车床智能化发展的重点方向。自动化是数控车床的基本特征之一。实现智能制造的前提首先要实现制造过程自动化。随着客户实施企业结构转型和技术升级工作的深入开展，数控车床的需求模式正在发生深刻变化。单机需求逐渐减少，自动化加工相关的需求明显增多，实现从毛坏到成品的全过程自动化加工成为数控车床新的发展方向。自动化生产线不仅仅是加工过程自动化，更重要的是对加工过程的各项要素进行优化和集约，实现高效率、高精度、高柔性的自动化加工。适应自动化要求的数控车床必须配置与自动化过程中各个要素相适应的各种功能，包括冷却、防护、断屑、检测、物流、过程控制软件及其他软件接口和硬件接口。实现效率和柔性的均衡是数控车床自动化发展的重要课题之一，目前国内的自动化加工正处于发展阶段，各种模式不断涌现，这为数控车床行业的发展提供了新的开拓方向。环保化是数控车床发展的重要方向。其主要内容包括降低能源消耗，减少环境污染，提高设备与环境的协调性。比如，不断丰富待机功能，减少数控车床的无为消耗；采用高效储存技术，减少电池风扇及易耗品的使用；采用全封闭耐高压设计杜绝数控车床润滑油的渗漏；采用油污收集和油水分离技术，减少切削液对环境的污染；采用高压油雾冷却技术或者干式切削技术减少甚至杜绝切削液的使用。发展智能化技术使得数控车床变得容易操作和更加宜人化，而通过设计的环保化，能实现生产制造过程中材料的节约，污染物的减少，噪音的降低，从而提高产品使用周期和寿命，从源头实现了绿色环保化的目标。数控机床行业壁垒（一）机床技术壁垒数控机床通常由控制系统，伺服系统，检测系统，机械传动系统，机床本体以及其他辅助系统组成。其技术涉及多个领域，包括机械制造技术、信息处理、加工、传输技术、自动控制技术、伺服驱动技术、传感器技术、软件技术等。此外，数控机床产品中很多是按照客户的要求设计的个性定制产品，需要强大的开发设计能力、工艺装备能力和制造能力的支持。没有技术的积累，很难满足客户的需求，提供高质量的服务。同时随着行业的发展，客户对数控机床生产厂商提出了交钥匙工程的要求，使得生产厂商从单纯的产品制造而进一步向前端的产品选型和工艺设计，以及后端的人员培训、安装调试方向延伸，要求企业能提供产品的全寿命服务，对企业产品品种和规格的多样性提出较高的要求，这就需要企业有较高的系统集成能力和工程成套能力。因此，进入本行业的技术门槛较高。（二）机床品牌壁垒机床行业的下游行业一般属于生产制造企业，客户采购车床工具一般属于固定资产投资，使用周期较长，客户对车床产品的质量和性能的稳定性要求较高，对品牌知名度低的企业需要一个逐步接受和认可的过程。因此，机床生产厂商需要通过可靠的产品质量、完善的技术体系、先进的科研水平和高水平的售后服务建立自己的品牌声誉和知名度，而客户接受和认可的时间就形成一定的品牌壁垒。（三）机床资金壁垒机床行业的生产设备，技术开发等均需要大量的资金，在生产设备方面，企业需要大量投资建立专用生产车间，购置机床生产母机和检测设备等；在生产经营过程中，企业需要购买生产所需各种原材料、配套件等，支付固定资产维护费用、员工薪资，以及研发、设计经费，并且资金的投入和产品的产出存在周期性。只有具备充足资金支持，才能保证企业生产经营的持续，因此机床行业具有较高的资金进入壁垒。（四）机床人才壁垒机床产品的制造链比较长，对产品技术、质量的要求非常高，既需要各类高层次的技术研发人才，也需要各类高层次的技术工人。机床行业各类人才的培养周期较长，如高级技工的成长周期少则3-5年，多则5-10年。因此，人才壁垒是行业进入的主要壁垒之一。（五）机床管理壁垒机床产品的研发组织，生产组织，销售服务，技术服务，客户响应等各个方面都对企业的管理水平提出了很高的要求。由于定制化需求存在众多非标产品，在销售过程中，需要研发设计部门、生产部门与客户对接。对于定制化产品的销售不仅考验的是企业的销售能力，更是对企业设计能力、生产部门协调能力的考验。对于这些定制化产品，生产过程管理到销售过程管理，销售过程和研发设计部门、生产部门的协调越来越多地需要应用精益生产模式。只有良好、系统的管理，企业才能持续保持产品质量，满足客户个性化需求，提高客户购买的粘性。机床行业市场空间机床是装备制造业的基础设施，主要为下游行业提供技术装备服务。数控机床属于智能制造装备行业。数控机床产业链主要上游为钣焊件、铸件、精密件、功能部件、数控系统、电气元件等；而在下游则主要用于加工各种回转表面和回转体的端面，应用于多个下游行业。2021年全球机床生产额达709亿欧元，同比增长19．8%。根据VDW（德国机床制造商协会）公布的数据，全球机床市场消费额规模由2020年的592亿欧元增长至2021年的709亿欧元，同比增长19．8%，在2019、2020年连续两年负增长后回归正增区间。中国是全球最大的机床生产及消费国，2021年消费额达到1800亿元，空间广阔。根据VDW（德国机床制造商协会）数据，全球来看，2021年我国机床生产及消费在全球占比分别达到31%、34%，均为全球最高；具体数据来看，2021年我国机床生产额、消费额分别达到1664亿元、1800亿元，同比增速分别为26%、24%，我国机床市场空间广阔。金属加工机床按加工工艺分为金属切削机床及金属成形机床。按照加工工艺区分，金属加工机床可以分为金属切削机床及金属成形机床。金属切削机床是指用切削、特种加工等方法主要用于加工金属工件，使之获得所要求的集合形状、尺寸精度和表面之类的机器；而金属成形机床则是锻压设备，通过对金属施加压力使之成形的机床。我国金属加工机床以金属切削机床为主，在机床产量中占比超70%。从金属加工机床整体分布来看，我国金属加工机床仍以金属切削机床为主，根据国家统计局公布数据，2022年我国金属切削机床总产量达到57．2万台，金属成形机床产量总计18．3万台，两类机床产量均同比下降。我国机床仍以金切机床为主，2022年产量占比达到76%。机床下游应用广泛，汽车、航空航天是主要的应用领域。作为制造业的工作母机和工具机，数控机床的用途十分广泛，涵盖国民经济的多个重要领域，下游客户较为分散。其中汽车作为数控机床最大的下游应用领域，占比达到40%，其次是航空航天及模具行业，占比分别达到17%、13%。机床行业概况机床（英语名称：MachineTool），是将金属毛坯加工成机器零部件的机器，是制造机器的机器，所以又称为工业母机、工作母机或工具机，习惯上简称机床或机床工具。以切削加工为例，基本原理是利用刀具与工件之间的相对运动，去除工件上多余材料，使之达到图纸要求的形状及尺寸精度。机床的品种、质量和加工效率直接影响着其他机械产品的生产技术水平，因此，机床工业的现代化水平和规模是一个国家工业发达程度的重要标志之一。机床作为装备制造业的工业母机，机床行业为装备制造业提供生产设备。机床行业下游客户包括传统机械工业、模具行业、汽车工业、电力设备、铁路机车、船舶制造、航空航天工业、石油化工、工程机械、电子信息技术工业以及其它加工工业。我国机床行业历经多年发展，并伴随着国内工业整体实力的不断提升，已经初具规模。我国机床行从2000开始进入快速增长的阶段，2002年机床消费额达56．96亿美元，居世界第一，在2009年实现产值全球第一，并一直持续多年。2019年我国机床消费额达223亿美元，在全球需求市场中占据份额为27．2%，是排名第二的美国两倍以上，是名副其实的机床消费大国。同时2019年我国机床行业产值为194．2亿美元，在全球市场中占据份额为23．1%。机床工具中体量最大的分支为金属切削机床。根据其对加工件的加工方式差异，金属切削机床可分为车床、镗床、铣庆、钻床和磨床等。金属切削机床（英文简称：MetalCuttingMachineTool）是用切削、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的机床，主要分为车床、镗床、磨床、铣床等，是我国机床工具行业的重要组成部分。金属切削机床应用范围极其广泛，可以应用于航天航空、电力、船舶、新能源、电子、汽车等在国民经济发展中占据重要地位的行业，拥有广阔的市场和发展前景。数控金属切削机床（英文简称：NumericalControlMetalCuttingMachineTool）是金属切削机床行业的细分领域，在金属切削机床行业占据着举足轻重的地位。数控（NumericalControl，简称：NC）技术是指用数字、文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制的技术。数控一般是采用通用或专用计算机实现数字程序控制，因此数控也称为计算机数控。它所控制的通常是位置、角度、速度等机械量和与机械能量流向有关的开关量。数控的产生依赖于数据载体和二进制形式数据运算的出现。数控机床是数字控制机床（Computernumericalcontrolmachinetools）的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。数控机床较好地解决了复杂、精密、小批量、多品种的零件加工问题，是一种柔性的、高效能的自动化机床，代表了现代机床控制技术的发展方向，是一种典型的机电一体化产品，在金属切削机床中占有非常重要的位置，近几十年来受到世界各国的高度重视，发展迅猛。车床（英语名称：TurningMachine）属于金属切削机床一个重要分支，是采取车削加工的机床。车削加工基本原理是加工件旋转，刀具固定，刀具与加工件之间做直线运动，从而完成加工件的加工。车削加工是轴类零件和盘类零件等旋转类加工件最基本的加工工艺。车床作为金属切削机床最重要的一大分类，在金属切削机床中占比约为20%-35%。数控车床，尤其是高端数控车床是非常重要的一类工业母机，是制造业发展不可或缺的基础装备。数控车床是汽车行业发动机、变速箱、底盘等零部件中轴、齿轮、轮毂等典型零件非常重要和关键的加工装备；工程机械的液压及操作系统、变矩器系统、底盘系统等关键零件加工都是典型的车削类加工工艺，对数控车床的精度和复合化水平均有较高要求；以电机、液压、气动阀、各类泵、阀门等为代表的通用设备行业里有大量的高精度阀芯、轴、端盖等需要用数控车床加工，这些行业的发展水平更是与数控车床的应用有着紧密的联系；随着数控车床精度水平的不断提高以及车铣复合化技术应用的不断深入，其在模具行业的特殊地位也越来越突出，成为该行业不可或缺的关键装备；在航空航天工业领域，数控车床的应用更是占据特殊地位，最突出的应用是以车代磨技术和车铣复合加工技术。随着以车代磨技术和车铣复合加工技术进一步突破，数控车床在航空航天工业的应用将越来越广泛，地位也越来越突出。总之，在金属加工领域各个行业都存在着大量的只需车削加工就可以完成的典型零件，数控车床所特有的高效率、高精度、操作和维修简便等优势是其他机床所不能替代的。机床行业发展趋势根据中国机床工具工业协会的统计数据，2021年是十四五开局之年，我国疫情防控和经济发展全球领先，经济保持稳步恢复，发展质量进一步提高，全年国内生产总值同比增长8．1%，两年平均增长5．1%。货物进出口同比增长21．4%。规模以上工业增加值同比增长9．6%，两年平均增长6．1%。其中装备制造业增加值比上年增长12．9%。在良好的宏观经济条件下，2021年机床工具行业延续2020年下半年以来恢复性增长态势，市场需求持续改善，进出口大幅度增长。机床工具行业运行继续保持向好趋势。（一）机床行业营业收入普遍大幅提升中国机床工具工业协会重点联系企业2021年1-12月累计完成营业收入同比增长26．2%，增幅比上年扩大23．2个百分点。所有分行业同比增幅均在10%以上。2019年机床工具行业还处于下行区间，各月的累计营业收入同比增速均为负值。2020年在年初新冠疫情爆发、疫情防控迅速见效情况下，从年初同比大幅度下降变为降幅逐月缩小，10月以后的三个月已转为正增长。由于2020年特殊的基数效应，2021年各月累计同比增速则呈现前高后低特点，但至年底仍处于较高的同比增速，表明机床工具行业保持着良好的增长态势。（二）机床行业盈利状况持续改善，亏损面总体上收窄2021年1-12月，重点联系企业实现利润总额在基数较低情况下，同比增长68．9%，多数分行业实现盈利，机床行业长期以来亏损或利润微薄的情况有所改善。同期，协会重点联系企业中亏损企业占比为19．8%，比上年同期收窄2．7个百分点。其中，金属切削机床行业亏损面为22．1%，比上年同期收窄8．1个百分点；金属成形机床行业亏损面为28．6%，比上年同期扩大7．1个百分点；工量具行业亏损面为9．1%，比上年同期扩大3．0个百分点；磨料磨具行业亏损面为18．2%，与上年持平。（三）金属切削机床产量明显增长根据国统局网站公布的规模以上企业统计数据，2021年金属切削机床产量为60．2万台，同比增长29．1%；金属成型机床产量21万台，同比增长0．7%。中国机床工具工业协会重点联系企业2021年1-12月累计数据显示，数控金属切削机床产量同比增长26．1%，增幅比上年同期扩大4．6个百分点；金属成形机床产量同比增长15．6%，增幅比上年同期扩大10．0个百分点，其中数控金属成形机床产量同比增长12．8%，增幅比上年同期扩大3．8个百分点。（四）机床行业进出口增长显著，贸易顺差继续扩大2021年机床工具进出口双双快速增长，并且出口增幅接近进口增幅的两倍。2021年的贸易顺差比2020年扩大一倍以上。金属加工机床的出口增幅大于进口增幅。（五）机床行业景气度回暖趋势明显2020年至今，机床行业景气度回暖，产量触底回升。驱动因素主要为：①疫情之后，我国制造业复苏强劲；②机床行业更新周期开启，置换需求有较强托底作用；③受疫情影响，国外厂商安装调试受到影响，拥有较高产品质量和先进技术的国内机床企业脱颖而出，进口替代趋势确立。效率是数控车床发展的永恒主题。采用高速CPU芯片，多核CPU控制系统等技术可极大地提高数控车床的效率。以提高主轴转速、坐标快速移动速度、数控车床换刀速度等来缩短加工的辅助时间及切削时间是提高数控车床效率的主要途径。电主轴、直驱马达、直线电机等相关新技术的不断涌现也说明了数控车床对于高速度的追求。机床行业行业竞争格局近年来数控机床行业集中度提升，但竞争格局仍分散。根据机床行业主要上市公司披露的2020、2021年机床业务收入为依据，以VDW公布的中国机床行业消费额为基础，计算主要机床上市企业的市占率。从计算数据可看出，选取的12家主要机床上市公司2020年总市占为9%，2021年上升至10．7%，一年间市占率总计提升1．7pct。我国机床行业集中度提升，但各企业在行业中的市占仍较小，机床行业竞争格局仍然分散。机床行业下游应用广泛机床又称工业母机，是用来制造机器的机器，应用广泛，下游包括汽车、航天航空、船舶、磨具、发电等设备制造，在国民经济现代化的建设中起着重要作用。定义与分类：机床是指用来制造机器的机器，又被称为工作母机或工具机，在国民经济现代化的建设中起着重大作用；从分类上看，按照加工方式划分为金属切削机床、金属成形机床、木工机床，按照是否使用数控系统可以分为数控机床和非数控机床。机床行业竞争格局我国机床行业（包括细分领域）市场化程度较高，但产业集中度不高，基本处于充分竞争状态。国内数控机床行业竞争格局呈现出