机械设备行业深度报告：工业母机：高端加速突破，产业未来可期
- 2024-01-03 20:06:36上传人：酷是**本性
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2024年政策仍有望助力，关注建材底部机会2023年房地产行业规模继续下滑，截止12月25日，全国300城12月经营性土地成交规模3.3亿平方米，下半年以来首次同比回正。全年土地市场成交建筑面积12.8亿平方米，较2022年同期下降了20%，总成交规模刷新近十年新低。热度方面，12月平均溢价率2.8%，较11月下降0.8个百分点，创2023年月
- 1、 工业母机：恰逢制造升级高端化机遇，需求磨底静待复苏
- 1.1 、 我国机床行业大而不强，高端领域被进口垄断
- 1.2 、 制造升级提振高端市场，政策设计助推产业升级
- 1.2.1 、 机床为强需求导向，制造升级是驱动力
- 1.2.2 、 自主可控为战略必须，政策设计助推产业升级
- 1.3 、 制造业景气度震荡磨底，机床设备强者恒强、静待反弹
- 2、 知日鉴中：需求助推产量高增，核心部件力挺高端升级
- 2.1 、 日本机床：需求拉动产值，核心部件助力高端突破，政策调控兜底
- 2.1.1 、 汽车、军工需求强劲，提振日本机床产量、竞争力
- 2.1.2 、 核心零部件给予高端市场配套支持，员工 “终身制 ”保证代际传承
- 2.1.3 、 三大法令支持产业突破，政府调控蓄力产值回升
- 2.2 、 国产机床已至突破前夜，关键在核心零部件配套、高端产品突破
- 3、 产业链配套：中高端核心零部件国产率低，国内厂商奋起直追
- 3.1 、 数控系统：机床最核心的 “大脑 ”，高端国产化率低于 10%
- 3.1.1 、 成本占比 20% -40% ，高端数控系统国产渗透率低
- 3.1.2 、 数据积累助力产品迭代， AI 赋能缩短国内外代际差
- 3.2 、 编码器、光栅尺：数控机床的 “眼睛 ”，高精度供货能力稀缺
- 3.3 、 滚珠丝杠：数控机床核心传动部件，高精度量产厂商稀少
- 3.4 、 主轴：电主轴为高端机床必需环节，国产替代启动
- 3.5 、 转台：航空航天领域要求高，国产突破、台资逐渐退出
- 4、 高端产品：五轴联动机床、精密磨床为整机最强 α
- 4.1 、 五轴联动机床：高端制造不可或缺的 “卡脖子 ”环节，国产化率 10%
- 4.2 、 精密磨床：精密零部件生产的命门，高端依赖进口
- 5、 企业画像：关注品牌溢价、自主可控、出海等强 α逻辑
- 6、 受益标的
- 6.1 、 自主可控
- 6.1.1 、 华中数控：国内高端通用数控系统龙头，外资份额的有力抢占者
- 6.1.2 、 奥普光电：打破绝对式封闭式光栅尺国外垄断，高精度编码器量产
- 6.1.3 、 秦川机床：精密磨床老牌厂商，滚珠丝杠量产能力稀缺
- 6.1.4 、 昊志机电：国内电主轴龙头，转台业务逐渐放量
- 6.1.5 、 科德数控：五轴联动机床执牛耳者，核心零部件自制
- 6.1.6 、 宇环数控：数控磨床隐形冠军，产品可与海外直接竞争
- 6.1.7 、 豪迈科技：轮胎模具全球龙头，高端五轴数控机床打开成长空间
- 6.1.8 、 拓斯达： 埃弗米专注五轴机床，自主研发优势显著
- 6.1.9 、 日发精机：高端轴承产线龙头，进军丝杠磨床领域
- 6.2 、 顺周期
- 6.2.1 、 海天精工：龙门机床龙头，品类拓展 +出海打造新增长极
- 6.2.2 、 纽威数控：产品 布局全面，向五轴机床、自主可控发展
- 6.3 、 机床辅机
- 6.3.1 、 同飞股份： 国产工业温控设备龙头 ，定位中高端领域
- 7、 风险提示
- 行业深度报告
- 请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明 3 / 57
- 图 1： 机床按材料变形方式可主要分为金属成形机床和金属切削机床
- 图 2： 2022 年我国机床产值世界第一
- 图 3： 2022 年我国机床消费额世界第一
- 图 4： 电子、汽车、航空航天为我国机床主要下游
- 图 5： 国产机床精度保持上与国际水平差距较大
- 图 6： 我国高端机床领域基本被海外厂商垄断
- 图 7： 我国数控机床高端国产化率低
- 图 8： 我国机床数控化率不断提升
- 图 9： 机床由主体、传动系统、控制系统等构成
- 图 10 ： 核心零部件高端产品国产渗透率低
- 图 11： 上世纪末，日本发那科公司的数控系统产量在日本数控机床产量中占比始终在 95% 上下，实际是占领了我国数
- 控机床市场
- 图 12 ： 进入 20 世纪，我国机床产值快速攀升
- 图 13 ： 进入 20 世纪，我国机床产量快速攀升
- 图 14 ： 21 世纪以来，数控机床与汽车产业关联性加强
- 图 15 ： 2009 年以来我国 3C 产业发展加速
- 图 16 ： 铝合金手机边框制程需要大量配套 CNC 机床
- 图 17 ： 钻攻中心加工手机外壳
- 图 18 ： 2021 -2022 年，数控系统下游中军工、新能源领域热度高
- 图 19 ： 苹果 iPhone15 pro 采用钛合金中框
- 图 20 ： 荣耀折叠 V2 采用钛合金 3D 打印工艺
- 图 21 ： 2022 年我国五轴加工中心销量逆势增长
- 图 22 ： 2022 年机床工具净利扭亏为盈
- 图 23 ： 2020 年以来机床工具利润水平提升
- 图 24 ： 2020 年以来机床工具行业研发费用持续加大
- 图 25 ： 制造业 PMI 指数连续震荡磨底
- 图 26 ： 2023 年 11 月生产指数环比降低 0.2pct
- 图 27 ： 2023 年 11 月新订单指数低于荣枯线
- 图 28 ： 2023 年 11 月制造业固定资产投资累计环比提升
- 图 29 ： 我国设备制造业 PPI 指数持续磨底
- 图 30 ： 我国工业企业利润同比好转
- 图 31 ： 2023 年 8月以来我国金属切削机床产量同比向好
- 图 32 ： 我国金属成型机床产量同比仍处于负区间
- 图 33 ： 日本、德国、美国、瑞士是世界主要数控机床生产国
- 图 34 ： 日本机床在高速发展的 30 年中，大致受到三轮需求刺激
- 图 35 ： 日本靠前的机床厂商总部集中于东京和名古屋附近
- 图 36 ： 日本知名核心零部件厂总部多围绕东京、名古屋形成产业集群
- 图 37 ： 工业母机上游零部件主要包括机床主体、传动系统、数控系统、辅机及耗材
- 图 38 ： 核心零部件高端产品国产渗透率低
- 图 39 ： 工业母机领域中，最核心的是数控系统，接下来依次是编码器和光栅尺、滚柱丝杠、主轴等
- 图 40 ： 数控系统是机床最核心的控制部件
- 图 41 ： 科德数控 2018 -2019 年高端数控系统毛利率超过 60%
- 图 42 ： 1983 年发那科数控系统税前利润率相比 1972 年提高 15pcts
- 图 43 ： 2022 年国内数控系统市场规模为 135 亿元
- 图 44 ： 2022 年国内数控系统销量为 37.9 万台 /套
- 图 45 ： 2022 年我国数控系统海外厂商市占率约 67%
- 图 46 ： 我国主流数控系统依赖国外进口
- 图 47 ： 国产数控机床落地在先进应用场景，推动国产数控系统高端升级
- 图 48 ： 误差补偿等 AI+ 技术有望助力数控系统技术突破
- 图 49 ： 编码器应用于伺服系统
- 图 50 ： 光栅尺是光栅线位移传感器的简称
- 图 51 ： 机床是光栅尺主要的应用领域
- 图 52 ： 未采用光栅尺，机床半闭环控制
- 图 53 ： 采用光栅尺，机床实现全闭环控制
- 图 54 ： 我国编码器市场有望稳健增长
- 图 55 ： 多摩川、海德汉占据我国编码器 42% 的市场
- 图 56 ： 2022 -2025 我国光栅尺市场 CAGR 有望达 13%
- 图 57 ： 我国光栅尺市场基本被外资垄断
- 图 58 ： 滚珠丝杠为常见的传动机构
- 图 59 ： 滚珠丝杠在是高端机床的核心传动部件
- 图 60 ： 我国中高端机床领域的丝杠、导轨市场基本由海外厂商占据
- 图 61 ： 主轴带动刀具或工件旋转
- 图 62 ： 电主轴省去了皮带、齿轮或联轴器的传动环节
- 图 63 ： 昊志机电在国内电主轴市场市占率约为 21%
- 图 64 ： 机床转台是机床上用于固定工件的零部件
- 图 65 ： 配备了第五轴转台机床又叫双转台机床
- 图 66 ： 2020 -2025 年我国数控转台市场 CAGR 有望达 12%
- 图 67 ： 数控转台可分为涡轮蜗杆 /凸轮滚子 /谐波 /DD 电机结构四种
- 图 68 ： 相比三轴机床，五轴联动机床具有多种优点
- 图 69 ： 五轴联动机床可实现复杂曲面加工（右图）
- 图 70 ： 五轴机床与国家高端制造、航天军工的自主可控性息息相关
- 图 71 ： 航空航天关键零部件加工需要使用五轴联动技术
- 图 72 ： 新能源 NEV 为工业母机新赛道
- 图 73 ： 新能源 NEV 下游包含多种零部件
- 图 74 ： 协会重点联系企业五轴联动机床中，立式加工中心占比最高
- 图 75 ： 卧式、重型龙门机床价值量大
- 图 76 ： 我国五轴联动机床市场主被海外企业占据
- 图 77 ： 轴承内外圆需要经过平面磨削、内 /外径磨削、沟（滚）道磨削等工序加工
- 图 78 ： 轴承磨削需要端面磨床、外圆磨床、内圆磨床、无心磨床等数控机床
- 图 79 ： 瑞士 MZ 公司精密螺纹磨床打磨螺纹
- 图 80 ： 磨齿机可实现新能源车齿轮修型
- 图 81 ： 国产磨床与进口磨床价格差距较大
- 图 82 ： 关注品牌溢价、自主可控、产品出海、管理向好等强 α逻辑
- 图 83 ： 具有品牌溢价的机床企业营收增速跑赢行业
- 图 84 ： 下游涵盖 3C 、新能源、航空航天、半导体等领域
- 图 85 ： JFT 系列绝对式光栅尺曾荣获中国机床工具工业协会 2020 年度自主创新十佳
- 图 86 ： 定增项目聚焦五轴机床、核心零部件量产
- 图 87 ： 科德数控已实现数控系统、主轴、轴承、导轨、转台等核心零部件自制
- 图 88 ： 豪迈科技五轴数控机床具备性能、价格优势
- 图 89 ： 龙门、立加、卧加贡献海天精工主要收入
- 图 90 ： 2020 年起营收规模大幅增长，盈利能力提升
- 图 91 ： 纽威股份产品矩阵丰富
- 图 92 ： 同飞股份覆盖数控装备、电力电子领域，向储能温控设备延伸
- 表 1： 本土机床企业规模较小，距国际厂商有量级差距
- 表 2： 机床 “十八罗汉 ”形成
- 表 3： 钛合金中框相较铝合金加工难度大、良率低
- 表 4： 高端制造顶层设计叠加资金支持，工业母机产业深化赋能
- 表 5： 日本机床历经 30 年发展，产值跃升世界第一
- 表 6： 日本涌现出世界级零部件企业
- 表 7： 日本推出三大法令加速机床发展
- 表 8： 核心零部件、高端产品为高端机床突围关键
- 表 9： 国产零部件技术水平较海外厂商有一定差距
- 表 10 ： 国产企业自主研发数控系统
- 表 11： 高端数控系统技术壁垒主要在伺服电机、应用级前沿控制技术及可靠性等方面
- 表 12 ： 光栅编码器广泛应用于数控机床主轴、刀架、伺服系统等位置
- 表 13 ： 高端精密机床需要配置编码器 +光栅尺
- 表 14 ： 绝对式光栅尺不需要 “回零 ”，更适合多轴数控机床
- 表 15 ： 2023 年我国机床用滚珠丝杠市场空间约 97 亿元， 2030 年有望增长至 190.6 亿元
- 表 16 ： 电主轴替代机械主轴大势所趋
- 表 17 ： 我国每年主轴市场规模近百亿
- 表 18 ： 数控转台可分为凸轮滚子结构、涡轮蜗杆结构、谐波结构、 DD 电机结构四种
- 表 19 ： 2020 年协会重点联系企业五轴联动机床全品类销售均价约为 186.6 万元 /台
- 表 20 ： 2022 年我国五轴联动机床市场空间约为 113.3 亿元
- 表 21 ： 精密磨床主要用于轴承、减速器、丝杠等机床、机器人核心零部件打磨
- 表 22 ： 2020 年我国磨床市场空间约为 80 亿元
- 表 23 ： 国产机床厂商实现部分核心零部件自制
- 表 24 ： 建议关注自主可控、顺周期及机床辅机领域
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