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2024年中国机床工具及数控机床产业运行现状、行业竞争优势分析及产业发展前景分析预测

报告发布方:中金企信国际咨询《专精特新“小巨人”企业市场占有率-机床工具行业市场占有率专项调研报告(2024版)

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一、优势企业产品简介:目前,海德曼高端数控车床、自动化生产线、并行复合加工中心、普及型数控车床四大品类产品,具体如下:

1、T系列高端型数控车床:海德曼高端型数控车床主要有排刀式数控车床、刀塔式数控车床2个产品系列。

1)排刀式数控车床:排刀式数控车床系列主要机型有T25、T35、T35B等。该系列车床配置自制的高速、高精度主轴部件,主要用于小型零部件的高精度和高速加工,尤其适用于有色金属的精密加工以及黑色金属“以车代磨”的精密加工场合。部分产品图示如下:

 

2)刀塔式数控车床:刀塔式数控车床主要机型有T40、T45、T50、T50M、T55、T55M、T55MY、T60、T65、T65M、T75、T75M等。该类产品配置电主轴、伺服刀塔、伺服尾座和热补偿技术。电主轴采用海德曼自主开发的高刚性、高精度核心部件,可以实现高精度“以车代磨”,适用于大切削量时的高刚性要求,满足客户粗精加工集约化的要求。部分产品图示如下:

 

2、并行复合加工中心:并行复合加工中心机型主要有Hi5000、Hi6000、VD7000、VZ7000、Vi7000、HTD500。该系列产品包含H系列和V系列,其中H系列采用卧式布局,主要包括Hi系列以及HTD系列。V系列采用立式布局,主要包括VD系列、VZ系列、Vi系列。该类产品采用双主轴、双刀塔的基本布局,并在产品结构上配置对应的自动化加工接口。双主轴均配置同步电主轴,双刀塔均采用伺服刀塔,刀塔结构为高刚性BMT(一种底座安装方式)结构,并配置大功率铣削主轴。采用双通道数控系统,两个通道可以各自加工工件,也可以互相协作同时对同一工件进行加工,采用多坐标、多轴控制。主要用于各种复杂零部件的车削、铣削、钻孔、镗孔和攻丝等复合化、并行化的高精度、高效率、自动化加工。其产品图示如下:

 

3、自动化生产线:

1)一体式自动化生产线:一体式自动化生产线适用于各种轴类、盘类等零部件的高效集约化加工。可以根据客户要求配置自动检测、设备运行自动控制等功能,形成单体自动化加工单元,根据客户需求可联接多台自动化加工单元,形成一体式自动化生产线。海德曼一体式自动化生产线单体主要产品有T35B-AUTO、T40-AUTO和T55-AUTO等。部分产品图样如下:

一体式自动化生产

 

2)集成式自动化生产线:集成式自动化生产线由标准型高端数控车床、智能化物流系统、检测系统、防护清理系统和智能化控制系统组成,能稳定高效地完成智能化制造,节约人力成本,提高产成品精度和生产效率。

集成式自动化生产线最大的特点是具有非常强的柔性。组成集成式自动化生产线的各个子系统在物理结构上相互独立,各个子系统的动作流程通过海德曼自主开发的PLC系统集中控制,采用模块化手段,能够兼容多种规格产品的生产,提高系统的柔性,最大化提升生产效率,最集约化实现高精度生产。具体项目案例及生产线图示如下:

 

4、普及型数控车床:普及型数控车床主要有HCL300、HCL360、HCL300A等。普及型数控车床具有工作效率高、稳定型强、性价比高的特点,主要针对小型零部件的通用加工。可以根据客户具体零部件的加工要求进行配置选择,以实现最佳的性价比。部分产品图示如下:

 

二、产业运行现状分析:近二十多年来,中国经济高速发展,带动了中国装备市场高速增长。中国机床产业规模不断扩大,连续十年保持全球机床消费第一和产值第一。在规模扩大的同时,行业技术水平不断提高。一批符合机床行业“专、精、特”特征的企业,找准自身定位,以用户需求为导向,迅速成长起来,形成了一定规模,并在产品细分市场中形成了竞争优势。“专精特新”发展道路已成为全行业共识。2022年工业和信息化部发布的《专精特新中小企业发展报告(2022年)》显示,有数十家机床工具企业上榜,这些企业将是我国制造业高质量发展的一支重要保障力量。

随着我国制造业转型升级脚步的加快,国内用户对中高端数控机床的需求也日益加大。中国数控机床的需求趋势变化迅速,中高档数控机床需求增长迅速,高精度、高速度、智能化、复合化、自动化成为行业发展的主流。高端数控机床已经成为中国机床市场竞争的主流产品。目前,中国国产高端数控机床在数控车床、立式加工中心等基础产品方面已经形成了自己的竞争优势,具备与国外同行同台竞技的实力,进入了主动竞争阶段,这类国产高端数控机床市场占有率比较高。中国的国产高端数控机床在卧式加工中心、各类五轴数控机床、高度复合化数控机床、数控磨床、制齿设备等方面与国外同行相比还存在较大差距,这类国产高端数控机床基本被国外品牌垄断,国产品牌占有率比较低。

汽车零部件制造、工程机械、通用机械、兵器、航空航天行业是高端数控机床市场的核心领域,随着新能源汽车等新兴产业的不断发展,必将释放出巨大的高端数控机床需求潜能。建设“以内循环为主,内外循环相互促进”的双循环新经济结构为中国机床行业发展提供了新的机遇。制造业重新布局产业链,高端数控机床国产化趋势正在形成,为高端数控机床实现国产化提供了良好的外部环境。国产高端数控机床还有很大的发展空间,其前景非常光明。

三、2023年行业发展基本特点:2023年中国机床行业受大环境影响面临严峻挑战,协会重点联系企业的统计数据显示,金属加工机床的新增订单和在手订单,同比分别下降8.0%和14.3%。年初机床行业曾呈现恢复性增长,但随后受国际环境、制造业投资乏力等因素影响,4月份开始持续下滑,行业全年营业收入、利润总额同比有所下降。2023年中国金属切削机床全年消费额1108亿元,同比下降15%,生产额1135亿元,下降6.7%;金属切削机床进口51.4亿美元,同比下降8.95%,出口55.3亿美元,同比增长27.4%。2023年中国金属切削机床呈现出口高速增长,进口较大幅度下降,一方面是国产金属切削机床的竞争力在持续提升,另一方面受特殊的国际地缘政治事件的影响。

a)进出口结构进一步优化:2023年中国机床工具进出口结构继续呈现可喜变化。一是贸易顺差继续扩大。尤其可喜的是金属切削机床由2022年的逆差12.6亿美元,转为2023年的顺差3.9亿美元。二是加工中心、数控车床等技术含量较高的机床出口同比明显增长,其中加工中心出口同比大幅度增长95.1%,数控车床同比增长38.9%,金属切削机床大幅度增长,带动了金属加工机床出口品种结构的持续优化。以数控车床及加工中心为代表的金属切削机床的国际竞争力明显增强。

b)受新能源、军工等领域带动部分类型机床快速发展:2023年太阳能电池增长54%,新能源汽车增长30.3%。受新能源汽车、太阳能、军工等领域对装备加工质量和效率提升要求的拉动,龙门加工中心、五轴数控机床等部分金属切削机床市场订单增长较多。

c)机床行业主要技术门槛:经历改革开发四十多年的发展,中国数控机床取得了长足发展,高端数控机床是中国机床市场竞争的主战场。目前,中国国产高端数控机床在数控车床、立式加工中心等基础产品方面已经形成了自己的竞争优势,这类国产高端数控机床市场占有率比较高,在卧式加工中心、各类五轴数控机床、高度复合化数控机床、数控磨床、制齿设备等方面与国外同行相比还存在较大差距。制约这类国产高端数控机床发展的主要技术门槛有以下几个方面。

一是,行业技术基础能力较弱:由于行业技术人才短缺,设计基础弱,围绕客户、行业、零件等创新设计严重不足。信息化技术及人工智能技术的应用已经成为机床行业发展的重要方向,信息化及人工智能技术应用的具体技术路线是机床动态响应虚拟控制,建立仿真加工系统,其核心领域是软件开发。而国内相对应的工作还处于非常初步阶段,相关领域人才短缺。

二是,以数控系统为代表的基础及核心功能部件技术水平与国外差距较大:数控系统是影响中国数控机床发展主要制约因素。机电技术深度融合是现代数控机床发展的总体趋势。数控机床更多先进功能必须通过数控系统功能体现出来。人工智能技术要求机床主机厂家对数控系统进行二次开发,这就要求数控系统要有很强的开放性和丰富的信息化接口。由于国产数控系统技术水平满足不了要求,以及国外数控系统对中国机床主机厂开放水平有限,已经严重制约了中国数控机床关于信息化和智能化方面的发展。另外,导轨、丝杆、主轴轴承等基础核心部件主要短板表现在精度稳定性和可靠性不高,得到最终客户的认可还有较长过程。国内数控系统厂家已经在数控系统可靠性、技术性能等方面取得了长足发展,在高端数控机床上得到了成功应用。

四、行业竞争优势分析: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汽车工业、工程机械、通用机械、船舶制造、航空航天工业、模具行业、电力设备、铁路机车、石油化工、电子信息技术工业以及其它加工工业。机床工业对于保障国民经济健康发展及国防工业安全具有特殊意义。

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、新能源汽车电机、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;在航空航天及军事工业领域,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技术进一步突破,数控车床在航空航天及军事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。

五、数控车床市场发展态势分析:经历改革开发四十多年的发展,数控车床已经成为中国车床行业的主流产品。国产数控车床已经取得了长足发展,具备了与国外同行竞争的实力。首先是,国产数控车床实现了主轴、刀塔、尾座等核心部件的突破。以核心部件自主化为依托,为客户提供个性化服务的能力明显增强。其次是,国产数控车床性价比优势明显。依托于本土化的优势,再加上国产数控车床实现了核心技术自主化,国产数控车床行业的性价比优势越来越明显。建立以内循环为主,内外循环相互促进的新经济格局有利的促进和加快了制造业实现核心装备国产化的步伐,新旧产能替换及进口替代为国产数控车床的发展提供新的需求空间。

以信息化和智能制造为引领,机床市场的需求结构和需求模式也发生了深刻变化。具备高精度、高速度、自动化、智能化特征的各类高度复合化的加工装备会迅速被市场认可,逐渐成为主流需求,从而带动中国机床市场需求结构发生深刻变化。最近几年国产数控车床在复合加工技术的应用方面实现了重大突破。以数控车床为基本平台,复合了铣削、镗孔、钻孔、攻丝等加工中心功能的国产车削中心产品得到了国内客户广泛认可和使用。

汽车工业是带动机床行业发展的主力军,中国汽车行业通过新能源汽车实现了弯道超车,在国际汽车行业建立自己的竞争优势。随着中国新能源汽车的出口市场的持续增长,中国汽车行业在国外建厂将成为必然趋势,这将带动中国机床走向国外市场,这将为中国机床具有竞争优势的数控车床、立式加工中心等领域提供大量的海外市场机会。

六、产业发展前景分析:

1)行业在新技术、新产业、新业态、新模式等方面的发展情况:数控车床作为智能装备重要组成部分,在数控化基础上,通过引入各种智能化技术,与人工智能相结合,使数控车床性能和智能化程度不断提高,实现如智能编程、自适应控制、几何误差补偿、热变形误差补偿、运动参数动态补偿、故障监控与诊断等功能,实现了智能校准、智能感知、智能预测与维护。

数控车床行业在新技术、新产业、新业态、新模式等方面的发展主要在以下几个方面:

一是,发展更为高效、复杂、精密的加工技术。积极发展复杂、精密、特殊材料加工和成形等关键共性技术,在以下几个领域持续进行技术挖掘和开发,主要包括:精密及超精密车床的可靠性及精度保持技术、复杂型面和难加工材料高效加工及成形技术、在线精密检测与智能装配技术等。

二是,融合智能化技术。数控机床智能化是机床技术发展的重要方向。制造业机床用户实现信息化和智能化的前提是数控机床这一基本装备智能化。加工技术、自动化技术、智能化技术相互促进和融合成为机床技术发展的基本目标。智能化技术的发展促进了数控机床需求模式的变化。由单机向包括机器人上下料和在线检测功能的制造单元和成套系统转变,由自动化、数字化向柔性化、网络化、智能化转变,由通用车床向定制、复合化车床转变,由制造单元向智能加工中心转变,由单一车间向智能车间、智能工厂转变。

三是,以产品为中心向以用户为中心转变,首先是,生产模式从大规模生产转向定制化柔性生产;其次是业务形态延伸发展生产性服务业,从生产型制造向服务型制造的转变;再次是产品的价值体现在“研发—制造—服务”的产品全生命周期的每一个环节,“工艺设计+先进装备+技术服务”业务形态逐步增加。

四是,整合上下游供应链对上游提出更精准的需求,以获得更优质的产品和服务。体现在对核心关键部件的自主化生产,对重要部件进行定制化;同时,不断加深对下游客户产品形态和工艺流程研发过程的参与度,了解更多的需求信息和配套技术,合理配置资源,形成上下游联动,研发设计与销售行为相结合。

2)行业未来发展方向:在国家出台一系列产业政策中,重点提到了强化工业基础能力,核心基础零部件(元器件)、先进基础工艺、关键基础材料和产业技术基础(以下统称“四基”)等。工业基础能力薄弱是制约我国制造业创新发展和质量提升的症结所在。对于包括数控车床细分行业在内的数控机床行业,推动整机企业和“四基”企业协同发展,注重需求侧激励,产用结合,协同攻关将成为中国智能制造的方向。

具体而言,依托国家科技计划(专项、基金等)和相关工程等,在数控机床、轨道交通装备、航空航天、发电设备等重点领域,国家引导整机企业和“四基”企业、高校、科研院所产需对接,建立产业联盟,形成协同创新、产用结合、以市场促基础产业发展的新模式,实现高端数控机床智能化,以此促进机床行业的稳定增长。

从产品结构来看,我国高端数控机床进口依赖依然明显。随着我国经济转型和产业结构的升级,未来我国高端数控机床需求将持续扩张。近年来,随着贸易摩擦的持续升级,西方发达国家对我国高精尖机床禁售、限售,高端数控机床将面临重大缺口,这为高端数控机床制造企业提供了良好的市场机遇。

《国民经济和社会发展的第十二个五年规划纲要》明确指出,进一步将数控机床产业提升至国家战略层面,到2020年要形成技术开发体系、提高自主创新能力,形成完善的数控机床产业链,产品总体技术水平进入国际先进行列,高端数控机床基本满足国家重点行业需要。同时,高端数控机床作为“中国制造2025”十大重点领域之一,行业将受益于各项政策的扶持,行业红利将逐步释放。

二十大报告指出“坚持以推动高质量发展为主题,把实施扩大内需战略同深化供给侧结构性改革有机结合起来,增强国内大循环内生动力和可靠性,提升国际循环质量和水平,加快建设现代化经济体系,着力提高全要素生产率,着力提升产业链供应链韧性和安全水平,着力推进城乡融合和区域协调发展,推动经济实现质的有效提升和量的合理增长……”。推动高质量发展,必将极大的促进中国制造业结构转型和产品技术升级。在产业结构升级的宏观背景下,高端数控车床产品将迎来更加广阔的发展空间。以内循环为主,内外循环相互促进的新经济格局有力的促进和加快了制造业实现核心装备国产化的步伐,新旧产能替换及进口替代为国产数控车床的发展提供历史性发展机遇。在2024年中央经济工作会上,明确提出“……要以提高技术、能耗、排放等标准为牵引,推动大规模设备更新和消费品以旧换新……”。国务院于2024年3月13日发布了《推动大规模设备更新和消费品以旧换新行动方案》,随着这些政策落实和实施,将推动制造业企业实施技术改造和产出技术升级,机床行业将迎来一轮新的发展机遇。

 

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