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机床行业研究：从“04专项”复盘展望AI时代的机床产业政策
- 2024-05-11 16:10:52上传人：Al**城恋
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投资逻辑复盘：“04专项”政策目标为核心技术国产化突破，奠定国产替代基础什么是“04专项”：《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》确定了16个国家科技重大专项，其中“高档数控机床与基础制造装备”是第四项，一般简称为“04专项”，通过“产、学、研、用”结合的方式以课题的形式加速机床核心技术国产化
- 顺利落地。
- “04专项”为机床行业的国产替代奠定基础 ：在“04专项”支持下，国内高档机床、高档数控系统、功能部件等多
- 个领域实现突破， 根据新华财经 信息，“04专项”实施让 高档数控机床平均无故障时间间隔（ MTBF）实现了从 600小
- 时到2000小时的跨越，精度指标提升 20%；国产高档数控系统在国产机床中市场占有率由专项实施前的不足 1%提高
- 到31.9%；五轴摆角铣头等功能部件的市场占有率由不足 10%提升至30%以上。机床行业有较多上市公司参与了“ 04
- 专项”课题， 加速技术实力进步。
- “04专项”与时俱进， 已经出现了较多智能化相关内容 ：“04专项”2009年的第一批课题主要围绕机床与核心零部
- 件相关产品开发展开，到了 2018年的课题可以看到一方面课题的内容不再仅限于单个产品，而是围绕前期研制的机
- 床、数控系统在专项重点领域（比如汽车行业）的实际应用场景展开；一方面数字化、智能化、大数据词频明显提高，
- 开始要求在智能化相关技术上也实现突破。
- 展望：AI时代的机床产业政策目标有望过渡为在新技术领域实现突破 ，数控系统重点关注
- 机床行业 AI技术怎么落地？ 数控系统有望成为 AI技术落地核心场景： 数控系统的运行涉及 大量数据的获取和处理，
- 我们看到目前遗传算法、人工神经网络 、数字孪生 等技术已经在数控系统插补 、热误差补偿 、路径规划等领域 不断推
- 进研发，目标是打造一个具有自主感知、自主学习、自主决策、自主执行能力的智能化数控系统。
- 国内外数控系统 厂商加码布局， AI技术或成新的核心竞争点 ：目前西门子、发那科、海德汉等海外头部数控系统厂
- 商均积极加大 AI技术应用，例如西门子推出了以数字孪生技术为基础搭建的工业云平台，发那科推出了采用机器学
- 习技术的 AI伺服调整、 AI热误差补偿 。国内数控系统领军企业华中数控推出的华中 9型数控系统， 集成了 AI 芯片，
- 融合了AI 算法，将人工智能、物联网等新一代智能技术与先进制造技术深度融合， 在自主感知、自主学习、自主决
- 策、自主执行等方面实现了较大突破 ，AI技术目前快速发展或带来行业新一轮洗牌机会 。
- AI时代的机床产业政策目标有望过渡为在新技术领域实现突破： 在CNC技术逐步走向成熟导致行业洗牌背景下，日
- 本机床产业政策主要目标从实现核心技术国产化转换至在新方向关键核心技术实现突破，加速了日本数控技术发展 ，
- 助力日本机床产业实现对欧美的追赶和反超。 在当前AI技术快速发展背景下，我们认为国内政策支持也有望逐步向
- 在新方向实现关键核心技术突破过渡，加速 AI技术在机床行业的产业化落地。
- 投资建议与估值
- 在当前AI技术快速发展背景下，国内机床产业政策支持目标有望从核心技术国产化过渡至新方向关键核心技术突破，
- 数控系统有望成为 AI技术落地核心场景，建议重点关注数控系统领军企业华中数控，同时建议关注有望受益机床产
- 业政策支持的科德数控、海天精工、纽威数控、豪迈科技。
- 风险提示
- 新技术推广应用不及预期、政策支持力度不及预期
- 行业深度研究
- 敬请参阅最后一页特别声明 2
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- 内容目录
- 1. 复盘：“04专项”政策支持目标为核心技术国产化突破
- 1.1 “04专项”属于国家科技重大专项，向机床 “自主可控”发力
- 1.2 “04专项”支持下，高档机床、高档数控系统、功能部件等多个领域实现突破
- 1.3 “04专项”课题与时俱进，已经出现了较多智能化相关内容
- 2. 展望：AI时代的政策导向有望过渡为新技术领域实现突破，数控系统重点关注
- 2.1从数控技术出现后，机床的技术升级就与电子、信息技术密切相关
- 2.2 机床行业 AI技术怎么落地？数控系统有望成为 AI技术落地核心场景
- 2.3遗传算法、人工神经网络等技术已在数控系统插补、热误差补偿、加工路径优化等领域持续推进研发
- 2.3.1人工神经网络与遗传算法：强化数控系统插补、热误差补偿能力
- 2.3.2视觉模型：在工件尺寸测量与定位、机床回转轴误差检测等领域有较好应用前景
- 2.3.3 数字孪生模型：在可靠性分析、加工路径优化等领域进一步强化
- 2.4全球数控系统厂商积极加码布局，华中数控推出 “大模型”数控系统， AI技术应用将成为新的竞争点 . 22
- 2.5结合日本机床产业政策复盘看，在技术重大变革时期的产业政策核心目标为在新技术领域实现突破 . 27
- 3. 投资建议
- 4. 风险提示
- 图表1： “高端数控机床与基础制造装备 ”是重大科技专项第 4项简称“04专项”
- 图表2： “04专项”指导原则围绕 “产学研用 ”展开
- 图表3： 总体发展目标主要关注产品开发 /创新能力，实现高国产化率满足下游需求
- 图表4： 同步推出六条政策和措施助力专项实施
- 图表5： “04专项”课题采用申报的形式由企业自筹 +地方配套资金 +中央财政投入经费支持完成
- 图表6： “04专项”支持下，高档机床、高档数控系统、功能部件等多个领域实现突破
- 图表7： 科德数控参与多个 “04专项”项目
- 图表8： 2009年第一批课题申报指南较少出现智能化、数字化、大数据等词
- 图表9： 到2018年度课题申报指南，数字化、智能化、大数据词频已经较高
- 图表10： 机床跟随工业革命技术迭代升级
- 图表11： 机床技术升级体现在机床结构、主轴、驱动、控制等方面
- 图表12： 数控技术的出现是带来了机床行业最大的技术迭代
- 图表13： 机床加工效率大幅提升
- 图表14： 机床加工精度 大幅提升
- 图表15： CNC系统组成
- 图表16： 数控系统软件构成
- 图表17： 数控系统控制原理
- 图表18： 数控系统在运行过程中实际上涉及大量数据的获取和处理
- 图表19： 数控系统在 AI技术加持下实现机床智能化
- 图表20： 智能化数控系统软件架构
- 图表21： BP神经网络模型
- 图表22： BP神经网络算法流程
- 图表23： 遗传算法流程
- 图表24： 直线插补、圆弧插补为 数控系统最常见的插补功能
- 图表25： 基于神经网络的曲线插补加工流程
- 图表26： 采用神经网络插补可降低误差
- 图表27： 分段式丝杠热误差补偿技术路线
- 图表28： 神经网络热误差建模流程图
- 图表29： 加入视觉 系统后的五轴机床关键部件固联坐标系
- 图表30： 坐标系之间的转换关系
- 图表31： 基于视觉模型实现机床自主感知和自动更新轨迹加工系统工作流程
- 图表32： 数字孪生机床体系架构
- 图表33： 基于数字孪生的数控机床可靠性分析信息物理融合系统框架
- 图表34： 数字孪生模型可实现加工路径优化
- 图表35： 具有自适应、自感知、自学习、自交互、自执行的数控系统为未来发展趋势
- 图表36： 西门子基于数字孪生技术搭建的工业云平台
- 图表37： 发那科采用机器学习的 AI伺服调整功能
- 图表38： 发那科采用机器学习的 AI热误差补偿功能
- 图表39： 海德汉TNC7可实现图形化编程
- 图表40： 海德汉TNC7位置自适应控制技术
- 图表41： 华中数控数控基于华中 9型数控系统打造的智能体系架构
- 图表42： 华中数控 “指令域”大数据分析方法
- 图表43： 华中数控基于融合建模的轮廓误差补偿技术
- 图表44： 华中数控基于数字孪生虚拟加工预测结果实现自主决策
- 图表45： 华中数控双码联控技术实现了 “G-代码”和“i-代码”联动控制
- 图表46： 华中9型数控系统包含了基于大模型技术的故障诊断功能
- 图表47： 华中9型数控系统有望继续走进更多机床厂商
- 图表48： 日本借助 CNC技术实现了和欧美国家技术差距快速缩小
- 图表49： 数控时代来临后日本的数控化率快速提升，后持续全球领先
- 图表50： 在新技术出现导致行业洗牌背景下，日本机床产业支持政策导向也发生了变化
- 图表51： 重点关注公司盈利预测
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