小模数齿轮产业可行性分析

小模数齿轮产业可行性分析

改革开放以来，多种所有制企业并存，极大地释放了产业红利。在科技教育体制改革中，对计划经济时期形成的产业基础共性技术研究和推广支持力度明显减弱，技术创新主体转向企业，形成碎片化。机械通用零部件产业中小企业数量庞大，这些企业研究力量薄弱，由于竞争原因，企业研发能力对外开放度很低，加上知识产权保护意识普遍提高，技术流动性受到限制，造成同质化低水平重复投资严重。要想提高全行业技术水平，就必须处理好技术协同和同业竞争之间关系，加强基础共性技术研究和供给，形成协同发展之势。十三五期间，通过创新发展、转型升级、提质增效，行业经济运行质量和效益明显向好，产品和服务水平持续提升，产业韧性更强。国民经济相关产业配套需求波动增长，为重点工程和重大装备用机械通用零部件的配套比例加大，用户信心不断提高。齿轮行业壁垒（一）齿轮行业技术壁垒齿轮行业属于技术密集型行业，由于其产品的特殊属性及广泛的高精度应用场景，产品对性能的要求较高，对于齿轮制造的各个环节都应重点控制。企业只有通过提高工艺技术水平和不断的研发新技术、新工艺，从加工齿轮的齿轮刀具、装备、高速干切工艺、检测等全方面的技术研发才能适应激烈的市场竞争。齿轮加工工艺较为复杂，每一道工序出现问题，都会影响齿轮的最终质量，特别是齿轮刀具、装备以及精滚、磨齿等加工工艺均是齿轮工艺链上的重要环节，以上因素决定了齿轮的质量和成本。因此，齿轮产品，尤其是精密齿轮产品，存在较高的技术壁垒。（二）齿轮行业客户壁垒知名客户在选择供应商时均实行严格的考核认证制度，对供应商的产品设计能力、技术支持系统、质量控制系统、持续供货能力和安全管理等方面进行审核。经过实地考察后，客户会提出需求，并要求供应商提供生产的样品。客户会对产品的多种参数进行检测，符合要求后才有资格进入客户的合格供应商名录。在成为合格供应商后，供应商需要经历周期较长的试生产、小批量试产才能逐渐进入大批量供应。大型客户为了保持其自身产品品质的稳定性，不会轻易更换其供应商，这对新进入企业争夺客户资源也形成了障碍。因此，行业存在较高的客户认可度壁垒。（三）齿轮行业人才壁垒技术来源于人才，技术密集型的行业特点要求企业必需具备富有经验的高水平研发团队及技术人员，这是保证企业研发、制造水平的先进性、持续性的必要条件。齿轮行业需要专业的技术人才，但目前我国齿轮行业的人才培养体系还不完善，行业内大多数企业还没有建立专门的人才培养机制，缺乏技术性人才特别是能够持续致力于新产品、新工艺开发的技术人才。由于高素质的开发团队和技工人员需要长时间的积累，新进入企业缺乏经过长期生产实践培养出来的专业技术人员，人才缺乏成为限制其发展的重要障碍。（四）齿轮行业资金壁垒齿轮行业涉及到大量高精度的机械加工和检测，产品制造、过程检测和总成试验需要高精度和高可靠性的生产和检测设备。部分设备依赖进口，价格昂贵，高端产品的生产设备投资巨大。另一方面，部分高端精密齿轮的制造工艺和过程复杂，在生产过程中会占用较多的流动资金。由于高端产品的技术含量高，工艺要求高，导致产品研发周期长，前期产品开发、工艺改善投入巨大。因此，新进企业想要迅速进入市场，需要拥有较强的资金实力。齿轮行业发展状况17世纪末，人们开始研究能正确传递运动的轮齿形状；经过多年的发展，前人不断完善齿轮的理论原理和加工工艺，目前相关理论已经趋于成熟，齿轮在机械工业中得到了大规模的应用。齿轮行业产品作为通用零部件，广泛应用于各个领域，行业发展与宏观经济的发展保持一致。我国是齿轮产销大国，从生产端来看，行业集中度较低。根据中国机械通用零部件工业协会相关数据，截至2020年末，我国齿轮行业规模以上企业（年产值超过5，000万元）804家。其中，骨干企业（年产值超过1亿元）约100多家。总体来说，齿轮行业的整体创新能力在逐步提升，生产产品正处于从中低端向高端转变的过程中。从消费端来看，齿轮主要用于电动工具、航空航天、精密机械、汽车、机器人、智能家居、医疗器械、安防、轨道交通等领域。这些装备对齿轮和齿轮装置的精度、可靠性、传动效率、使用寿命的要求越来越高。2016年-2021年，齿轮行业保持较快稳定增长趋势，2021年我国齿轮市场规模为3，143亿元。未来，我国齿轮行业将继续保持平稳发展，预计2022年中国齿轮市场规模将达3，354亿元。齿轮行业技术水平及特点根据中国机械通用零部件工业协会相关数据，截至2020年末，我国齿轮行业规模以上企业（年产值超过5，000万元）804家。其中，骨干企业（年产值超过1亿元）约100多家，市场竞争充分。国内齿轮行业产品很多还属于低端，以价格竞争为主，缺乏国际竞争力。行业中存在大量的中小企业，难以在生产上形成规模效应，研究开发投入严重不足。近年来，我国齿轮行业取得了长足的发展和进步，但高端产品目前仍主要由国外企业生产。行业内一部分规模较大的企业，也积极参与国际竞争，提升产品设计研发和加工能力，已具备较强的国际竞争力。目前，业内领先的小模数齿轮生产企业具有齿坯加工及预热处理、精锻成形、粗滚、热处理、滚齿、检测和试验的完整工艺链，能够从原材料开始从源头直至成品全流程控制产品的质量，从而以精度高、可靠性优、一致性好的产品，持久的成本改善能力以及与下游客户稳定的合作关系占据竞争优势。齿轮行业发展概况与发展趋势齿轮是轮缘上有齿能连续啮合传递运动和动力的机械元件，在机械传动中有着重要的作用。齿轮模数是用以度量轮齿大小的一个基本参数（齿轮模数=径向尺寸/齿轮齿数），如果齿轮的齿数一定，模数越大则轮的径向尺寸也越大。按照模数又可分为小模数、中模数和大模数齿轮。齿轮在电动工具、航空航天、精密机械、汽车、机器人、智能家居、医疗器械、安防、轨道交通中广泛应用。齿轮按照精度来划分共有13个等级，其中0级是精度最高的齿轮，0-3级主要为标准测量齿轮，4-6级为高精度传动齿轮，7-8级为普通的传动齿轮，9-12级为低档齿轮。齿轮应用领域的不同导致对齿轮的精度要求各异，例如：中高端乘用车的精度要求大多为4-6级；手动变速器、商用车、农机以及工程机械大约为7-8级。机器人行业概况近年来，全球机器人领域相关创新机构与科技企业围绕人工智能、人机协作、多技术融合等领域不断探索，在仓储运输、智能工厂、医疗康复等领域的应用不断深入，推动机器人成为构建后疫情时代生产力的核心力量。以美国、日本、德国为代表的国家和地区重视推动机器人产业的发展，凭借技术先发优势、规模化的生产能力、稳定的产品质量和性能，取得了较高的行业集中度和市场份额。其中，工业机器人与服务机器人的应用较为广泛。（一）工业机器人概况根据IFR的分类，工业机器人是指应用于生产过程与环境的机器人，广泛应用于电子、物流、化工等各个工业领域之中。近年来，工业机器人行业发展较快。截至2020年，全球工业机器人销售额为137．90亿美元。根据MarketsandMarkets的预测，全球工业机器人市场规模将于2026年达到753亿美元，2021-2026年的年复合增长率预计为12．30%。我国工业机器人市场规模处于世界领先地位，但仍有巨大的发展空间。2020年，中国工业机器人销售额增长至422．50亿元，同比增长18．85%。当前，我国制造企业数字化、智能化转型建设步伐日益加快，有力推动了工业机器人市场的快速发展。根据《中国机器人产业发展报告2021》的相关数据，2023年，我国工业机器人市场规模将突破589亿元。（二）服务机器人概况根据IFR的分类，服务机器人是除工业机器人以外的、用于非制造业并服务于人类的各种机器人，分为个人/家用服务机器人及专业（含商用）服务机器人。服务机器人应用场景复杂多样，可应用在清洁、零售、物流、医疗、教育、安防等众多行业和场景。随着人工智能和物联网技术的不断发展，医疗、物流、安防领域的服务机器人市场潜力巨大，目前已经成为发展热点。根据《中国机器人产业发展报告2021》相关数据，2020年度全球服务机器人市场规模已达94．6亿美元，预计到2023年全球服务机器人市场规模将达到201．8亿美元，年均复合增长率为28．73%。随着人口老龄化趋势加快，以及医疗、公共服务需求的持续旺盛，我国服务机器人存在巨大市场潜力和发展空间，市场规模及总体占比也将持续增长。根据《中国机器人产业发展报告2021》的相关数据，2020年我国服务机器人市场规模为222．2亿元，同比增长47．25%，高于全球服务机器人市场增速。预计2023年，随着视觉引导机器人、陪伴服务机器人等新兴场景和产品的快速发展，我国服务机器人市场规模有望突破600亿元。（三）机器人行业的发展对减速机需求的影响减速机是机器人的关键传动部件，也是决定机器人性能与质量的重要因素。减速机是一种应用广泛的减速传动装置，可达到调节输出轴转速和扭矩的作用。按照控制精度，减速机可分为一般传动减速机和精密减速机：一般传动减速机控制精度低，可满足通用机械设备基本的动力传动需求；精密减速机精度高、使用寿命长、回程间隙小、可靠性高，适用于精密控制需求高的工业机器人、数控机床、航空航天等领域。机器人产业需求的扩张带动了减速机的销量增长。当前机器人领域应用的精密减速机主要依赖进口，价格昂贵、交货周期长、售后维修保养费用高，制约了我国机器人行业的发展。国产精密减速机在精度与稳定性上不及进口减速机，进口替代率仍处于较低水平。我国中高端机器人减速机大部分市场份额被外资减速机企业垄断，国产化率不足。近年来，国内部分企业通过技术研发，提升了减速机的性能和稳定性，打破了国外产品的技术垄断，开始逐步实现进口替代。减速机在国民经济各行业应用广泛，在相关政策文件的大力支持和宏观经济的稳步增长的背景下，工业自动化的趋势和环保、新能源发电等新兴行业的发展为减速机行业需求带来了新的增长点。根据前瞻产业研究院的预计，2021-2026年中国减速机行业市场规模将以5%的增长率增长，2026年市场规模将超过1，600亿元。产品发展重点齿轮及传动装置朝着高速度、高精度、高功率密度、抗疲劳、高可靠性、低噪声、轻量化方向发展。重点开发：工业机器人精密减速器，轨道交通齿轮传动装置，高功率密度的盾构及硬岩掘进机配套减速机，新一代集成式AMT和大功率AT变速器，汽车驱动桥长寿命低噪声螺旋锥齿轮，电动汽车无级变速器，航空发动机、燃气轮机、直升机旋翼、深空探测高可靠性高精密齿轮传动装置，大型核电和超超临界火电齿轮调速装置，五兆瓦级风电齿轮箱，重型燃机负荷齿轮箱，大型船舶发电机组恒转速输出无级变速传动系统。高端机床高速精密传动装置，医疗器械微小传动装置，基于互联网的齿轮传动智能运维系统，齿轮传动设计制造集成系统与数据平台；紧固件向高精度、高强度、高可靠性、耐腐蚀性、耐高低温、轻量化、长寿命等方向发展，一些领域要求零缺陷，新材料应用前景广阔。重点开发：长寿命高可靠性高速铁路列车紧固件，海上风力发电配套大规格耐腐蚀紧固件，核电及重型燃气轮机耐高温高应力紧固件，航空航天紧固件，轿车高性能紧固件，汽车发动机紧固件，组合螺钉及组合紧固件、不锈钢紧固件、铝钛合金紧固件、碳纤维紧固件、IT产业微型螺钉和M1以下微型紧固件、化学涂覆类紧固件等。高端链传动产品主要朝着高精度、高速度、低噪声、长寿命、高可靠性精密链传动件和高强度、抗疲劳、抗冲击、耐腐蚀、耐磨损高端链条方向发展。重点开发：高速、重载、强腐蚀、复杂多轴链传动系统，复杂工况下免维护散物料输送链条，免润滑、耐腐蚀、耐磨损、轻量化、高强度塑料链条，玻璃器皿制造耐高温、免维护、加宽齿形链条，海工装备、石油钻采抗疲劳耐磨损耐腐蚀链，电动汽车CVT无级变速器，链式智能化电石输送线，大排量汽车发动机齿形链传动正时系统，变异精密齿形链系统，双相链传动系统，大功率舰船发动机传动链，斗式提升机不锈钢输送链项目，高性能农用收割机链条，新型刀式矿土复合型挖沟链条。弹簧向高应力、抗疲劳、高可靠性、轻量化、低噪音方向发展。市场新形势、新特点我国重大技术装备发展迅速，成果斐然，有的领域优势显现，但是，由于基础不强，重大装备技术基础、原材料和零部件对外依赖强，空心化有增无减，产业安全潜在威胁严重。尽管逆国际化现象抬头，但市场国际化大势不会变，要保持做好国际国内两个市场的信心和定力，并做好规避市场突变和非市场因素干扰造成损失的预案。国内市场要关注新建工程带来的增量和原有项目存量，既要开发适销对路的产品，又要注重引领市场新技术新产品的开发，通过改变消费结构提升自身价值。创新体系进一步优化，技术基础有所提高行业技术创新体系建设取得进展，技术基础得到加强。由于多年来重制造轻基础、重众创轻协同、重眼前轻长远、重个性轻普适，致使创新体系出现碎片化、独占性和过度市场化，基础共性技术被变成廉价商品，创新能力跟不上行业发展需要。近些年，这种状况有所转变，一些科研院所、大学、检测机构等面向行业基础研究投入有所提高，为企业服务力度加大；全行业建成国家级企业技术中心14个，省级、行业级技术中心24个，一批企业实验室通过CNAS认可；企业通过建立博士工作站、高等院校实习基地和设立企业内部技术中心、研发中心等多种方式推动企业的研发能力提升、制造工艺改善和新业态引入；一些跨行业技术机构、企业技术组织、上下游企业之间开展专题研究投入加大，产业链协同得到推进。转型升级赋能新动力，产业结构趋向优化。经过十多年的转型升级，产业面貌发生了巨大变化，形成新的外部环境和内生动力。产业应用技术装备水平明显提高，自动化生产线和专机大量应用，一些劳动环境差、高消耗、高排放和低效能工艺被淘汰；一批跨IT和制造专业技术的服务机构已经比较成熟，信息化和数字化技术应用进入实用阶段，智能制造试点示范取得可喜进展；互联网应用为行业引入新的业态，产业供应链更加成熟，专业网上服务平台和企业自建平台十分活跃，在线贸易和沟通交流既提高了效益，又降低了成本；在材料、环境、人力等资源压力下，加大了环保督察力度，关停了部分企业，限制部分工艺，迫使企业走上绿色发展之路。攻克关键技术，取得一批重大科技成果。通过政策引导和市场导向，积极争取国家相关重大专项项目和引导企业加大科技投入，推动完成一批国家04专项、强基工程、重点投资等重大专项项目，形成创新成果并得到产业化应用。产业供应链进一步优化，为提质增效创造条件。大量机械通用零部件产品实现了大批量自动化生产，对上下游产业依赖性强，为了提高质量，降低成本，保证服务时效性，形成了较完整的产业供应链，从原辅材料、材料改制、工装夹具、热处理和表面处理、包装运输直到分销和售后服务，商业化服务体系日臻完善，特别是产业集聚区，可以在区域内完成配套。标准制化得新进展，为引领和规范。标准作为产业基础共性技术和行业规范要求的载体，是产业上下游和国内外贸易的重要接口依据，是开展宏观管理的重要抓手，也是行业协会等组织做好行业服务的得力工具。现有与本行业相关的全国和行业标准化技术委员会六个，现行国家标准674项，行业标准178项。为了响应国家标准化改革要求，完善本行业标准化体系，组织开展团体标准研制工作，2020年将发布第一批中国机械通用零部件工业协会团体标准。产业发展新常态自上世纪九十年代中期以来，产业经历了十几年高速发展和十几年降速调整，产业结构逐步优化，产品结构趋于合理，总量适度增长，市场占有率提高，可拓展空间压缩，进入中低速发展阶段。环境、资源和人力成本加大，产品价格上升压缩，产业升级对从业人员素质和先进技术应用提出更高的要求，创新成为驱动发展新动力。下游产业加速升级，逐步淘汰落后、过剩的低端产能，不再追求单纯的低价，而是寻求高质量，进而拉动零部件高端的需