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工业母机火了,国货能否利用更新潮实现数控转型?

时间:2021-08-31 作者:刘于苇 阅读:
芯片、材料、新能源汽车都是大家耳熟能详的热点,但排在这些热点前面的工业母机是什么?很多人并不知道。所谓“工业母机”,大家更熟悉它的另一个名字,就是机床。作为“用来制造机器和机械的机器(machine tool)”,机床类制造业是整个工业体系的基石和摇篮,代表国家制造业的核心竞争力,是工业之母……
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近日,国资委党委召开扩大会议,研究部署下阶段重点工作。会议强调,要把科技创新摆在更加突出的位置,推动中央企业主动融入国家基础研究、应用基础研究创新体系,针对工业母机、高端芯片、新材料、新能源汽车等加强关键核心技术攻关,努力打造原创技术“策源地”,肩负起产业链“链主”责任,开展补链强链专项行动,加强上下游产业协同,积极带动中小微企业发展。 

国资委会议过后,包括国盛智科、浙海德曼、华中数控、华锐精密、华东数控、海天精工、亚威股份、创世纪、上机数控、宇环数控、维宏股份、华辰装备、昊志机电等10多只工业母机概念股掀起了一股涨停潮,板块总市值增加280亿元至2791亿元。

何谓“工业母机”?

芯片、材料、新能源汽车都是大家耳熟能详的热点,但排在这些热点前面的工业母机是什么?很多人并不知道。

所谓“工业母机”,大家更熟悉它的另一个名字,就是机床。

早在公元前两千多年时,机床最早的雏形——“树木车床”就已经出现了。这种车床在工作时用脚踏绳索下端的套圈,利用树枝的弹性使工件由绳索带动旋转,手拿贝壳或石片作为刀具,沿板条移动工具切削工件。

后来欧洲在中世纪、中国在明朝也都出现了各种利用人力来提供动力的机床。然而都是通过人力来使得器械转动,没有更高级的动力来源,直到工业革命之后,现代意义上的“机床”才出现。

作为“用来制造机器和机械的机器(machine tool)”,机床类制造业是整个工业体系的基石和摇篮,代表国家制造业的核心竞争力,是工业之母,所以被称为工业母机。其内涵超越传统定义的各类机床及加工中心,同时涵盖等制造装备(铸造、锻压、焊接、热处理及表面处理等工艺装备)、增材制造装备以及复合加工装备。

产业链及产品分类

从工业母机的产业链来看,其上游主要是基础材料和零部件,其中包括结构件、铸铁、钢铁、数控系统、驱动系统、传动系统等;中游为机床制造;下游为终端应用领域,涵盖传统机械工业、汽车工业、电力设备、铁路机车、船舶、国防工业、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他加工工业。

机床按照产品分类主要包括金属成型机床、金属切削机床、铸造机械、木工机械、锻压机械等多种,其中金属切削机床又分为车床、铣床、镗床、钻床、磨床、齿轮加工等几类。

中国机床起步早,却被西方甩在身后

据《全天候见闻》报道,真正将机械化与电子化结合起来的数控机床技术,出现在1952年,美国麻省理工学院(MIT)研发出了世界上第一台数控铣床。但由于基础技术未能大量普及,在此后20年左右的时间内,数控机床技术并没有得到广泛的应用和普及。

20世纪70年代初,大规模集成电路(LSI)和微处理器(CPU)的问世,推动了微电子技术的迅速发展,为数控机床的大规模制造和广泛的商业化应用创造了条件。

70年代中后期,数控机床技术进入快速发展期,美、欧、日等国相继于70年代末和80年代初实现了机床产品技术的代际升级即数控机床化。如日本山崎马扎克(Yamazaki MAZAK)公司在1982年就实现了机床产品的完全数控化。

我国数控机床技术的研发起步并不晚,1958年,清华大学和北京第一机床厂就合作研发出中国第一台数控升降台铣床(采用分立元件技术),比起世界第一台数控机床不过晚了6年。但其后的20年,我国数控机床技术进步十分缓慢,除了技术因素的制约,时代因素带来的干扰破坏也是重要原因。

1973年开始,国家组织了数控技术攻关,但直至改革开放初期,我国除了可以制造少量技术相对简单的数控线切割机床外,数控机床总体上仍然滞留在技术研发阶段,被西方国家远远甩在了身后。

改革开放以来,数控机床技术一直作为机床工业的主攻方向。1980年,北京机床研究所通过许可证转让的方式从日本发那科(FANUC)公司引进数控系统技术,随后从“六五”(1981-1985)开始,国家连续组织了几个五年计划的数控技术攻关,有力地促进了数控机床技术的发展进步。

目前,中国已全面进入了数控机床时代,中低档数控机床的核心零部件已基本能够实现国产化,但高档数控机床方面,五轴联动数控机床部分部件存在“卡脖子”情况。据《中国工作母机产业发展研究》,国产精密机床加工精度目前仅能达到亚微米,精度与国际先进水平相差1-2个数量级,与西方发达国家相差30多年的时间。

持续向高端数控转型,需要什么?

根据海关总署披露的数据,2015年-2019年,我国进口的数控机床合计达29914台,进口总额达978亿元。而2019年我国数控机床产业规模为3270亿元。近年来随着中国工业结构的优化升级,加工产品的结构复杂化、加工精度要求的不断提高以及生产效率的提升,对机床的加工精度、效率、稳定性等精细化指标要求逐渐提升,机床设备正逐步从传统普通机床向高档数控机床过渡。

从产业趋势来看,数控化、高端化作为行业的长期升级趋势,发展空间广阔。中商产业研究院介绍,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、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。

目前我国新增机床数控率持续提升,以金属切削机床为例,2020年我国新增数控金属切削机床占比达到43.2%,相较2019年37.6%的比例有明显提升,但对比日本2019年新增机床数控化率已达89.9%,我国机床数控化程度与海外发达国家仍有较大差距。

同时,赛迪顾问智能装备产业研究中心研究员杨雪莹指出,我国工业母机在共性技术、核心零部件等产业链关键环节基础能力较为薄弱,仍处于全球中低端水平。直到2018年,我国高端数控机床国产化率仅有约6%,未来提升空间广阔。

硬件方面例如联动轴,其数量是衡量数控机床先进程度的标准。五轴联动数控技术难度大、应用广,集计算机控制、高性能伺服驱动和精密加工技术于一体。五轴联动数控机床是解决航空发动机叶轮、叶盘、叶片、船用螺旋桨等关键工业产品加工的唯一手段。

工业软件更是高端数控机床的灵魂,天风证券表示,在高端数控机床整机价值分配中,控制系统占比约20%-40%,但目前我国高端数控系统大部分来源于进口,国产化率不足10%。

机床更新潮将至

随着国内企业竞争力正逐步增强,核心部件国产化不断加速。与此同时,近年来,随着下游汽车、3C、航空等领域的产业升级,加工材料和加工工艺,都对机床的加工提出新的要求,由此,也进一步加速存量机床的升级换代。

民生证券指出,工业母机上一轮产量高峰期为2011-2014年,存量机床升级换机床一般使用寿命为10年,2021年后更新周期将至,下游产业升级加速。根据测算,2022-2024年,国内金属切削机床年均更新量约为78.9万台,较2020年44.6万台的产量,存在较大提升空间;另外,2018-2020年,国内金属切削机床实际产量为48.9/4.16/44.6万台,低于理论更新量11.3/23.5/28.6万台,且这一缺口仍在不断扩大。

东吴证券以国家统计局公布的产量数据为基础进行测算,2021-2024年金属切削机床每年的理论更新需求有望达80万台,假设平均单价15万/台,则每年更新的规模将达1200亿。

中商产业研究院预测,2025年我国数控机床产业规模将达4056亿元,中国机床市场的结构升级将向自动化成套、客户定制化和换档升级方向发展,产品由普通机床向数控机床、由低档数控机床向中高档数控机床升级。在此过程中,国产高端机床市场潜力巨大。

国内外数控机床龙头企业

市场格局方面,根据MIR睿工业的数据,2019年排名TOP10数控机床厂商总体业绩达到141.6亿元,整体市场占比近30%,外资厂商依旧占据主导地位。

2019年全球十大机床企业中日本企业4家,德国4家,美国2家,其中日本机床龙头企业山崎马扎克2019年营业收入359.04亿元,而我国营业收入最高的10家机床企业2019年营业收入之和仅为112.54亿元,为山崎马扎克一家营业收入的31.34%,我国机床企业盈利能力远远低于海外巨头。

从下图的国内排名TOP10的厂商可以看出,已经从过去的国营企业为主,变成了国营民营共同壮大。民营代表企业包括北京精雕(主营精雕机)、台群(创世纪)以及海天精工等。

部分国内工业母机上市公司介绍:

创世纪,立足于中高端数控机床产业,主要产品面向3C供应链、通用领域的核心部件加工。截至2020年,公司核心产品高速钻铣攻牙加工中心系列产品累计交付量超过7万台。2020年,公司通用机床累计出货量突破5000台,跻身通用机床领域第一梯队。

盛智科,是国内先进的金属切削类中高档数控机床以及智能自动化生产线提供商,多款产品属于国家重点鼓励发展的中高档数控机床产品。公司强化研发、适度扩大生产,争取提升市场份额。

科德数控,长期致力于五轴联动数控机床、高档数控系统及关键功能部件的技术突破、设计创新、精细制造及标准制定。今年7月披露的招股书显示,公司承担及参与了29项“高档数控机床与基础制造装备”国家科技重大专项(04专项)及8项其他国家级课题。

秦川机床,是我国精密数控机床与复杂工具研发制造基地、中国机床工具行业的龙头骨干企业,以产业链完整、产品线众多、系统集成能力强大、综合竞争优势显著等实力,跻身全球知名机床工具企业集团行列。

小结

目前,国内机床行业有望呈现三分天下的格局:以山崎马扎克为代表的外资品牌、以中国通用技术集团为代表的国企、以海天精工为代表的民企。国资委扩大会议上提到了“中央企业主动融入”,也昭示了国营机床企业重组的持续性,所以这一格局预计未来也将长期存在。

对于一个需要长期积累的行业,工业母机产业投资周期长,经营业绩很难短期实现。我们需要像对待芯片行业一样,以长期发展的目光来看待,为这些企业提供良好的发展环境,用抱团代替单打独斗,如此才能逐渐拥有我们自己的“山崎马扎克”。

责编:Luffy Liu

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刘于苇
电子工程专辑(EETimes China)副主分析师。
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