机床行业市场分析

机床行业市场分析01行业概述机床制造业产业链中游核心设备。根据前瞻产业研究院，机床处于制造业产业链中游，上游主要是数控系统、精密件和功能部件等核心零部件，下游为机械设备、新能源、航空航天等行业。机床是制造机器的机器，被称为“工作母机”或工具机。数控机床可以分为五大类，超过21个小类。根据数控技术论坛微信公众号，机床可以分为加工中心、金属切削、特种加工、成型机床、其他五大类，超过21个小类，其中占比最高的金属切削机床可以细分为数控车床、数控铣床、数控镗床、数控钻床、数控磨床、数控冲床6小类。根据机械学霸微信公众号，数控机床比传统机床的优势包括：1）数控机床的结构更加简化；2）数控机床功能集成化；3）数控机床的精度效率更高；4）数控机床配件标准化。2011年以后，我国机床行业进入长期下行通道，金属切削、金属成形机床产量仍处于历史低位。我们认为，在“四万亿”短暂刺激之后，我国金属切削机床产量在2011年达到历史峰值后就趋势性进入下行通道，2017-2019年我国金属切削机床产量连续3年大幅负增长，19年产量仅相当于11年高点的约40%。2020年随着制造业复苏，切削机床市场开始温和复苏，全年产量为44.60万台，同比+7.21%。金属成型机床的情况也类似，2017-2020年期间，除2019年以外，我国金属成形机床产量在其余年份皆为负增长。2020年产量为20.20万台，同比-13.68%，处于自2010年以来的绝对低位。我国高精密数控机床销售比率低于发达国家，机床数控化率持续提高。我们认为，在机床整体市场过去几年低迷的背景下，高端数控机床渗透率保持持续提升，数控机床整体市场规模仍有结构性提升。根据普华有策微信公众号日本机床数控化率超过90%，德国机床数控化率超过75%，美国机床数控化率超过80%，根据国家统计局数据，我国2019年新生产金属切削机床的数控化率仅为38%。但我国机床数控化率持续提高，根据Wind，我国金属切削机床数控化率从2012年的25.78%提高到2020年的43.19%，提升17.42pct，年均提高2.18pct我国是全球第二大数控机床消费国，我国数控机床市场规模超过3000亿元。根据前瞻产业研究院，2019年日本/中国/德国数控机床产业规模占比分别为32.1%/31.5%/17.2%，我国已经成为全球第二大数控机床消费国。根据中国产业信息网、前瞻产业研究院，2019年我国数控机床市场规模约为3270亿元，同比-3.51%。2019年数控金属切削机床占比超过50%，2014年加工中心、车床、磨床合计占比接近80%。按照大类划分，2019年数控金属切削机床/数控金属成形机床/数控特种加工机床占比分别为53.20%/28.50%/16.80%。按照具体类型划分，根据机工文献微信公众号援引日本经济产业省的数据，2016年日本加工中心/车床/磨床产量占比分别为37.0%/25.7%/11.2%。汽车、机械、电子、军工是我国机床最主要的下游应用领域。机床是制造业的基础装备，广泛应用于各种类型的制造业。根据立鼎产业研究网，我国机床的下游应用领域中，2018年汽车/机械/电子/军工分别占比约为40%/20%/15%/15%，是最主要的下游应用领域。金属切削机床产量与PMI、汽车销量关联度较高。我们以占比最大的金属切削机床为例，经过比较我们发现，金属切削机床当月产量同比与PMI、汽车当月销量同比关联度较高，整体波动性比PMI大。根据立鼎产业研究网、华商情报网、Wind，机床、工业机器人、注塑机下游应用领域大体一致，都以汽车、3C为主，但其他下游应用有所差异，且重合下游应用领域具体占比差异也较大，机床下游前三应用领域为汽车（40.0%）、机械（20.0%）、电子（15.0%），工业机器人前三应用领域为汽车（32.9%）、3C（30.5%）、金属加工（11.6%），注塑机前三应用领域为汽车（31.0%）、家电（20.0%）、3C（16.0%）。我们发现，机床下游行业更偏向于汽车、机械等后周期产业，工业机器人、注塑机的下游更偏向消费属性的产业，前者复苏时点普遍滞后、波动性更强。我们整理主要下游应用固定资产投资情况发现，2016年后，下游主要应用领域固定资产投资同比开始分化，2017年3C制造业、家具制造业（代替家电行业指标）固定资产投资同比快速提升，2018年金属制品业固定资产投资同比快速提升。我们认为，3C、家电、金属制造业对工业机器人、注塑机需求影响较大，对数控机床影响相对较小，这是导致周期走势分化的最主要原因。根据工控网微信公众号，机床的一般产品寿命在10年左右；根据塑料产业微信公众号，一般来说注塑机使用寿命5-10年，但频繁使用和下游产品的不断涌现，对注塑机的精度需求提高进而缩短注塑机3-5年的寿命；根据高工机器人微信公众号，工业机器人的工作寿命一般为8-10年。我们认为，机床更新周期长于工业机器人、注塑机，更新速度总体较慢，2011年历史峰值时期客户购买的机床可能在2021年才进入合理更换时间。从收入体量上看，过去十年仍是沈阳机床等国企占主导，以2016年为例，2016年*ST沈机/创世纪数控机床业务/海天精工/国盛智科营业收入分别为62.44/15.47/10.08/4.06亿元。但是国企盈利能力较差，以*ST沈机为例，2011-2018年销售毛利率稳定在22%-27%，2011-2019年（9年中）销售净利率4年销售净利率为负，最高的净利率仅为2.59%。我们认为，过去十年尽管民营企业高速发展，但机床行业仍由传统国企主导，传统国企未能突破中高端机床、盈利能力不足，且在一直处于破产整合期，占用较大资源和客户，国内机床行业实际处于发展真空期。由于注塑机没有产销量数据，我们将机床与工业机器人数据对比，按照机床8年更新周期、工业机器人6年更新周期粗略计算，我国2008-2011年机床和工业机器人保有量均处于各自的高速增长期。但总保有量上，金属切削+成形机床保有量分别为627.42/662.05/696.40/725.75万台，工业机器人仅为2.96/3.37/4.52/6.33万台。与日本对比，2015年日本机器人产值*1000/制造业增加值为5.4，中国机器人产值*1000/制造业增加值为13.2（假设当时均价为4万元/台），日本机床产值*1000/制造业增加值为14.8，中国机床产值*1000/制造业增加值为6.9，可以看出我国机床与制造业的比值与日本相差较大，而机器人与制造业的比值远高于日本，可以看出2015年我国机床行业比机器人行业更加成熟。注：使用汇率为1美元=6.507人民币，1美元=108.8691日元机床大量投资带来的保有量透支情况也更为严重。工程机械已经完成初步进口替代，民营机床企业有望引领本轮复苏。工程机械已经初步完成进口替代，2019年三一重机/徐工/卡特彼勒市占率分别为25.8%/14.1%/12.4%，三一重机市占率从2011年的11.56%提高到2020年的27.97%，提高16.41pct（年均1.82pct）。我们认为，随着国企机床企业的退出，民营机床企业有望引领本轮复苏。民营工程机械借助周期成为绝对龙头，民营机床企业有望借助本轮周期复制“三一路线”。工程机械中，2016年行业低谷期时，三一重工（民企）/徐工机械（国企）归母净利润分别为2.03/2.09亿元，但2016年后三一重工迅速拉开与国企的规模差距，2020Q1-3三一重工/徐工机械归母净利润分别为124.50/24.34亿元。我们认为，机床行业中也体现出这一现象，2019年创世纪、海天精工等民企龙头收入体量已经超过*ST沈机等国企龙头，民营机床企业有望借助本轮周期复制“三一路线”。02行业市场现状我国高端机床大量依赖进口，出口主要以中低端为主。以金属加工机床为例，我国金属加工机床进口金额始终大于出口金额，2019年进口/出口金额分别为72.75/43.96亿元，我国金属加工机床进口/出口数量分别为5.54/943.18万台、进口/出口单价分别为131321.41/466.13美元/台，2019年我国金属加工机床出口数量170倍于进口数量，但出口单价仅为进口单价的0.35%。国内CNC企业占据中低端市场、高端市场仍由国外公司占据，进口替代空间广阔。根据中国产业信息网，国内高端市场由发那科（日本）、兄弟（日本）、马扎克（德国）、牧野（日本）等国外巨头占据，国内掌握一定的核心技术，但在规模和品牌上仍与国外企业有一定差距的润星科技、创世纪等龙头，占据中端市场，规模小、技术水平低的内资企业占据低端市场。国内CNC公司收入占比仍非常低，龙头创世纪2019年仅占金属切削机床消费额的2.37%。根据创世纪《创业板向特定对象发行A股股票募集说明书(修订稿)》中的2019年国内主要CNC公司的收入、中国机床工具工业协会微信公众号中2019年我国金属切削机床消费额141.6亿美元（用6.5的汇率估算，折合人民币920.40亿元）计算，2019年国内CNC收入最高的创世纪市占率仅为2.37%，可以看出国内CNC公司收入占比仍非常低。全球龙头主要集中在日本、德国、美国，收入体量远大于国内企业。根据华轴网微信公众号，2019年全球机床企业排名TOP10均为日本、德国、美国企业，中国无一上榜。龙头公司山崎马扎克2019年实现营收52.8亿美元，按照美元兑人民币6.5的汇率粗略计算，收入体量是国内龙头创世纪的15.7倍。国内CNC龙头产品品类、细分品类布局与全球龙头存在差距。根据各公司官网，创世纪（台群）、海天精工、国盛智科等我国CNC龙头在机床领域的产品布局已经较为全面，除了立加、卧加、龙门等通用产品，还布局了雕铣机、数控车床、走心机、玻璃精雕机、激光切割机、五轴加工中心等产品。但产品品类、细分品类与全球CNC龙头仍有很大差距：1）山崎马扎克、牧野等全球龙头均有数控系统、应用软件等机床产品，且已经将品类拓展到机器人等领域；2）以卧式加工中心为例，山崎马扎克拥有uSeries、FF、HCN、HCN-Q、MEGA、ORBITEC、UN等7个系列产品，海天精工仅有H、HUP等2个系列产品，台群仅有T-H11、H-500S、H-63S等3款产品。“旧十八罗汉”除北京第一机床厂以外全部谢幕。根据看点快报，我国早在“一五”时期就已根据苏联专家的建议，开始布局机床工业，并先后确立了18家国内机床生产的重点骨干企业，这18家机床重点骨干企业在当时被业内人士称为“十八罗汉”，它们无论是规模还是技术，都代表了当时我国机床行业的最高水平。但随着几十年的发展，这18家企业中，仅剩北京第一机床厂仍然存在。“新十八罗汉”中部分公司已经成为行业龙头，但近几年发展情况不佳。根据看点快报，自2008年开始，我国机床工具行业权威杂志《机床工具信息》根据相关统计，公布了由相关行业内评选出的“新十八罗汉”，他们中的部分已经成为行业龙头。根据Wind，“新十八罗汉”中的上市公司近几年发展情况不佳：*ST沈机/*ST秦机/*ST海华2019年归母净利润分别为-29.88/-2.98/-4.18亿元，山东威达2019年机床产品收入仅为0.17亿元。民营企业近两年盈利能力突出，国企逐渐退出、民企有望迎来重大发展机遇。我们选择具有代表性的上市公司的机床业务进行对比，包括创世纪数控机床等高端装备业务、海天精工、国盛智科数控机床业务、*ST秦机机床类业务、*ST沈机，我们发现，2018年开始，我国民营CNC上市公司盈利能力显著好于国企上市公司。我们认为，机制等问题导致国企逐渐退出竞争，民企有望迎来重大发展机遇、填补国企原有市场和客户的空白。传统国企经营情况较差，逐步退出历史舞台。我们选择沈阳机床（*ST沈机）、昆明机床（退市昆机）、青海华鼎（*ST海华），2012年以来这三家公司营业收入持续下降，2012-2019年中（8年），沈阳机床/昆明机床/青海华鼎分别只有4/1/3年盈利。我们认为，沈阳机床等“新旧十八罗汉”中的大部分已经不具备竞争力，逐渐退出历史舞台，取而代之的是国内民营企业龙头。未来国产龙头有望成为综合类数控机床生产商。海外数控机床龙头企业相对成熟。龙头企业经营范围多样，既有从主机到系统的发那科，也有大偎，牧野，DMG，马扎克，哈斯，津上等专业化厂商。虽然多数国际主机公司业务范围主要为专业化的机床，但中国企业由于市场规模巨大、下游应用广泛和产业链布局全面，未来中国的数控机床龙头企业有望像工程机械行业中的三一重工一样，成为品类复杂度超过国外同行的公司，即成为综合类的数控机床生产商。不止一家百亿收入以上的海外数控机床龙头的出现表明了国内数控机床行业必然会出现一个类似的海外巨头。海外数控机床龙头分布广泛，包括日本的山崎马扎克、天田株式会社、德日合资的德玛吉森精机等在内海外巨头收入规模均在百亿以上，远高于国内龙头数控机床企业，而国内数控机床行业空间巨大，丝毫不逊色于日本和德国市场，有望培育出有着国际龙头地位的国产厂商，国产机床龙头企业发展空间巨大。1）山崎马扎克稳居全球龙头，收入规模超300亿元。山崎马扎克是一家全球知名的机床生产制造商，提供车削中心，加工中心，多任务，混合多任务，激光加工，数控技术，自动化和物联网解决方案。公司成立于1919年，产品素以高速度、高精度而在行业内著称，产品遍及机械工业的各个行业。客户主要分布于在汽车、机械、电子、能源、医疗等不同行业。根据赛迪顾问发布的《2019年数控机床产业数据》，在2019全球重点数控机床制造商排行统计（按产业规模）中，山崎马扎克以343.4亿人民币（52.8亿美元）稳居行业龙头地位。2）日德合资，德玛吉森精机收入规模近200亿元。德玛吉森精机是德国的德玛吉公司与日本的森精机公司的合资公司，产品包括数控车削中心、铣削加工中心，先进加工技术以及软件解决方案和自动化系统，覆盖包括机床的全寿命周期、机床附件和节能解决方案等众多领域。其中，德马吉（DMG）的前身是德国最大的三家机床生产企业：德克尔、马豪和吉特迈。其中德克尔是知名的车床品牌，马豪是非常知名的铣床品牌，吉特迈则既生产车床也生产铣床同时也是一家非常善于营销策划推广的公司。森精机成立于1948年，是日本最大的机床制造商之一，并于2013年和德玛吉公司合并组成德玛吉森精机。2020年德玛吉森精机的收入规模为3283.8亿日元（195.5亿人民币）。3）龙头之外仍有巨头，天田株式会社收入规模超190亿元。天田株式会社的主要产品包括激光机，金属切削机床、数控刀塔冲床，冲床和激光复合加工机，冲压机，弯曲机器人，褶皱，板材加工系统生产线，工厂自动化等。公司在世界各大洲设有83个分支机构，产品营销全球100多个国家和地区，根据公司2019年年报，公司收入合计超190亿元，主要来自于欧洲、北美和日本市场。国产功能部件进口替代趋势明显，市场空间广阔。我国功能部件行业的发展相对缓慢，产业化和专业化程度低，电主轴、滚珠丝杠、数控刀架、数控系统、伺服系统等虽已形成一定的生产规模，但仅能满足中低档数控机床的配套需要，国产中高档数控机床采用的功能部件仍严重依赖进口。而进口机床价格昂贵、交货期长等因素使得国产中高档数控机床价格居高不下，严重影响了其市场竞争力。目前，我国功能部件发展的滞后，已成为影响我国数控机床发展的瓶颈。其中，在数控系统领域，国内产品主要面向经济型市场，中高端市场主要集中于日本、德国等龙头厂商；在转台领域，日本、中国台湾地区的厂商占据了国内中高端市场的主要份额；在减速器领域，日本的纳博特斯克、哈默纳科占有绝对主导优势，国产减速器已有所突破，但知名度和市场占有率仍有待提升；在伺服系统领域，国内企业在技术和市场份额上与日本、欧洲企业相比仍有较大差距；在控制器领域，国产控制器在底层软件架构和核心控制算法，以及稳定性、响应速度、易用性等方面与国际主流产品仍存在一定差距。国外高端机床作为维护国家安全和利益的重要装备，对中国出口限制的政策甚为严苛。因此，在关键部件领域的卡脖子的情况时有发生，随着政策扶持和数控机床国产化率的提升，国产机床厂商对于国产零部件的需求呈现增加趋势。目前以昊志机电为代表的优秀功能部件厂商已经进入到创世纪等龙头企业的供应链体系，未来有望迎来快速发展。政策明文支持，数控机床功能部件国产替代有望加速。根据科德数控招股说明书援引前瞻研究院的数据，目前我国数控机床及功能部件的国产化率较低，特别是高档数控机床的国产化尚不足10%，根据《<中国制造2025>重点领域技术路线图》，到2020年末，高档数控机床与基础制造装备国内市场占有率超过70%，主轴、丝杠、导轨等中高档功能部件国内市场占有率达到50%；到2025年，高档数控机床与基础制造装备国内市场占有率超过80%，主轴、丝杠、导轨等中高档功能部件国内市场占有率达到80%。电主轴市场有望持续扩容，在部分领域用电主轴取代传统机械主轴是机床工业发展的大势所趋。主轴是机床上带动刀具或工件旋转，产生切削运动的运动轴。按照主轴的驱动方式，机床主轴可分为机械主轴和电主轴两大类。电主轴是数控机床三大高新技术（高速电主轴、数控系统、进给传动）之一，其将电动机与主轴从结构上融为一体，省去了皮带、齿轮或联轴器的传动环节，具有高转速、高精度、高效率、高可靠性等特点，目前，在美国、德国、日本、瑞士、意大利等工业发达国家，电主轴已占据了主轴市场的主要份额，而国内机床行业中机械主轴因其技术成熟、结构简单、制造和维修难度小、价格低廉且后期维护成本低，以及在低速大扭矩、大功率等性能上的优势，仍在国内机床行业中占据主导地位，未来在部分领域用电主轴取代传统机械主轴是机床工业发展的大趋势。市场保持增长态势，空间超40亿元。根据智研咨询发布的报告，中国电主轴的市场规模保持连续增长态势，2018在41.9亿元左右，同比增长2%。全球切削刀具市场稳定增长，国内刀具市场消费恢复性增长，硬质合金刀具仍有上升空间。根据QYResearch分析报告，2016-2018年全球切削刀具消费量分别为331亿美元、340亿美元和349亿美元，预计到2022年将达到390亿美元，全球切削刀具产量和消费量基本保持稳步增长趋势，我国切削刀具行业起步较晚，但是随着汽车、航空、军工、模具、制冷、电力等精密制造业的快速发展，近年来行业实现了跨越式发展。从供给来看，根据中国机床工具工业协会数据，中国刀具产值从2015年的76.26亿元增长到2019年的115.54亿元。从需求来看，我国切削刀具市场消费情况与我国制造业发展水平和结构调整息息相关。2012-2016年，受国内投资增速放缓和需求结构调整影响，刀具市场规模在较低区间进行波动，随着“十三五”规划的落地，制造业转型升级推动刀具消费市场恢复性增长，2018年行业市场规模创历史新高达到421亿元，较2017年同比增长8.5%，2019年受贸易摩擦以及汽车等下游行业下行影响，市场规模下降至393亿元。我们认为，随着制造业继续朝自动化和智能化的方向快速前进，我国切削刀具市场将稳健增长。硬质合金切削刀具使用比例低于全球平均，仍有较大提升空间。根据欧科亿招股说明书援引前瞻研究《中国切割