资源描述
敬请参 阅最 后一 页特 别声 明 1 数控系 统为机床“大 脑”，市场空 间广阔：数控系 统 为机床最核心部件，由数 控装置、伺服系统、测量 系统构成。由于数控 系统 的标 准品 属性 规模化 效应 较强，同 时技 术难度 高，大部 分机 床厂 以外采 为主。根 据我 们测 算，21 年国 内 数控系统 市场 空 间 216 亿元，潜 在进 口替 代空 间 137 亿元，市 场空 间广 阔。考 虑目前 国产 高端 机床 仍有 较大国 产替 代空间，同 时在“自 主可 控”相关政 策催 化下 国产 替代 有望加 速，同时 我们 预 计 23 年 数控 系统 行业 景气 度 也有望 持续 回暖，国 产数 控系 统需 求有 望实现 高增 长。海外龙头占据大部分 市场，政策催化国产崛起：海 外发那 科、西门 子等 企业 起步早 发展 成熟，在 技术、客户 认 可 度等方面处 于领 先地 位，占 据 了国 内3/4 市场。国内 企 业起步 晚技 术成 熟度 上落 后海外 龙头，但由 于数 控 系统作 为战 略性物资的 特殊 性，同时 西方 国家和 日本 对中 国实 行出 口限制 和监 督使 用政 策，国家推 出“04 专 项”等政 策 加速 国内 企 业成长，涌现 了 华 中数 控、科 德数控 等 国 内领 先企 业，华 中数控 高档 系统 对标 日、德 产品1900 余项 功能 匹配 度 超过98%，科德数 控在 功能 上达 到西 门子840D 的95.85%，依托 高性价 比，华中 数控 国内 市 占率从18 年1.31%提 升至21 年3.89%，市场份 额持 续提 升。未来 政策支 持有 望加 码，加速 国产替 代推 进。新能源汽车、航空航 天 产 业国产替代有望加速：国内 3C 产 业快 速增 长，伴 随 3C 加 工设 备的 国产 化，华中 数控 切入3C 领 域快 速实 现突 破，相 比海外 数控 系统 在部 分加 工指标 实现 反超，覆 盖了 创世纪、宇 环数 控、汇专 科技等 行业 龙 头客户。目 前航 空航 天、新 能源汽 车领 域扩 产、新 工 艺应用 等变 化为 国产 机床 带来切 入机 会，而 国产 数 控系统 在这 些行业也已 积累 较多 成熟 案例，我 们认 为国 产数 控系 统 也有望 进一 步提 升渗 透率。展 望未 来，我们 认为 国 产数控 系统 有望借助智 能化、新 技术 应用 等发展 机遇 错位 竞争，打 开新的 应用 空间。建议重点关注华中数 控与 科德数控：华中数 控近 年数 控系 统与 机床业 务实 现高 增长，18 至 21 年增 速分 别为 16.89%/51.87%/35.32%。根据 华 中数控 公告，20 年 在国 产高 端数 控系 统 中市占 率 50%，处 国产 品牌 第一，伴 随数 控系 统国 产 化推进 潜在 成长 空间 较大。华 中数 控经过校企改革，控股股东由华科资产变为卓尔智造集团，有望优化公司管理机制，推动费用率持续降低，预计公司 22至 24 年 净利 率分 别为 0.1%/5.2%/8.6%，利润 弹性 有 望逐步 释放。预计 22 至 24 年实 现归 母净 利润 0.01/1.11/2.38亿元，对应 当 前 PE4687X/51X/24X。科德数 控目 前实 现了 五轴 联动数 控系 统与 机床 的一 体化布 局，关键 功能 部件 自主化 率高 达 85%。自研GNC 系 列数 控系统对标840D，单独 售价 低 于840D 售价50%，带 来显 著 成本优 势，21 年五 轴联 动 机床、数控 系统 毛利 率分 别 高达43.62%、49.81%，处于 国内 领先 水 平。未来 五轴 机床 在航 空 航天、新 能源 汽车 等领 域 需求有 望高 增长，科德 数 控拟通 过定 增加速扩产，伴 随扩 产推 进，业绩有 望保 持高 增长。预计 22 至 24 年实 现归 母 净利润 0.93/1.38/1.91 亿元，对应 当前PE102X/69X/50X。宏观经 济变 化风 险、原材 料价格 波动 风险、国 产替 代进展 不及 预期 风险、减 持风险。行业深度研究 敬请参 阅最 后一 页特 别声 明 2 内 容 目录 1.空间：数 控系 统为 机床“大脑”，市场 空间 广阔.5 1.1 数 控系 统为 机床“大脑”，直接 影响 机床 性能.5 1.2 五 轴联 动数 控系 统强 化空间 复杂 特征 加工 能力，符合 制造 业升 级趋 势.7 1.3 数 控系 统软 硬件 一体 销售，标准 品属 性较 强.8 1.4 目 前数 控系 统发 展模 式包括 西门 子、哈斯 模式 和马扎 克模 式.11 1.5 国 内数 控系 统市 场空 间 216 亿元，潜 在进 口替 代空 间 137 亿元.12 1.6 机 床国 产化 加速、景 气度回 暖，有望 带动 数控 系统需 求高 增长.13 2.格局：海 外龙 头占 据大 部分市 场，政策 催化 国产 崛起.14 2.1 海 外数 控系 统龙 头起 步早发 展成 熟，主导 国内 市场.14 2.2“04 专项”等政 策扶 持下，国产 数控 系统 逐渐 崛起.17 3.应用：新 能源 汽车、航 空航天 产业 国产 替代 有望 加速.22 3.1 3C 产 业伴 随设 备国 产 化率提 升，国产 数控 系统 已实现 大规 模进 口替 代.23 3.2 航 空航 天、新能 源汽 车领域 为国 产机 床带 来新 机遇，国产 数控 系统 渗透 率也有 望提 升.23 3.3 智 能化、新 技术 为国 产数控 系统 带来 错位 竞争 机会，打开 新的 应用 空间.26 4.重点 关注：华 中数 控、科德数 控.30 4.1 华 中数 控：国产 高端 数控系 统龙 头，利润 弹性 有望释 放.30 4.2 科 德数 控：数控 系统、五轴 机床 一体 化龙 头，定增加 速扩 产.34 5.风险 提示.36 图 表 目录 图表 1：数控 系统 由数 控 装置、伺服 系统、测 量系 统构成.5 图表 2：数控 机床 构成.5 图表 3：数控 机床 控制 系 统原理.6 图表 4：数控 系统 由硬 线 控制向 计算 机数 控发 展.6 图表 5：按照 伺服 系统 控 制方式 分为 开环、半 闭环、全闭 环控 制数 控系 统.6 图表 6：X/Y/Z 直线 坐标 轴联动 加 上 A/B/C 旋 转坐 标轴中 的两 个构 成五 轴联 动.7 图表 7：五轴 联动 加工 优 势.7 图表 8：RTCP 功能 简化 了CAM 编程，提 高加 工精 度.8 图表 9：五轴 加工 通过 更 高加工 效率、更 小占 地面 积与能 耗带 来更 高经 济性.8 图表 10：五轴 联动 数控 系统与 机床 毛利 率较 高.8 图表 11：数控 系统 各制 造环节 主要 供应 商.9 图表 12：数控 装置 的构 成.9 图表 13：伺服 系统 构成.10 行业深度研究 敬请参 阅最 后一 页特 别声 明 3 图表 14：数控 系统 成本 以原材 料成 本为 主.10 图表 15：原材 料以 液晶 屏、主 板、功率 模块、伺 服电机 为主.10 图表 16：西门 子、发那 科、三 菱均 以标 准产 品为 主，配 套各 类机 床厂 商.11 图表 17：哈斯 自研 数控 系统与 机床.11 图表 18：国内 外机 床厂 数控系 统大 部分 以外 购为 主.11 图表 19：国盛 智科2019 年原材 料成 本构 成.12 图表 20：纽威 数控2021 年原材 料成 本构 成.12 图表 21：21 年 中国 数控 系统市 场空 间 215.77 亿 元 人民币.12 图表 22：21 年 国内 数控 系统潜 在进 口替 代空 间 137 亿元.12 图表 23：2020 年全 球机 床出口 量前 十占 比.13 图表 24：高档 数控 机床 国产化 率略 有提 升但 仍处 于低位.13 图表 25：“04 专项”推 动下，国产 机床 功能 部件 供应 商走向 成熟.13 图表 26：22 年1-11 月 日 本出口 中国 机床 订单 在去 年高基 数下 保持 正增 长.14 图表 27：月度 数据 看日 本出口 中国 机床 订单 底部 已现需 求开 始回 升.14 图表 28：海外 主要 数控 系统厂 商.14 图表 29：21 年 发那 科工 业自动 化业 务收 入规 模 133 亿元 人民 币.15 图表 30：发那 科数 控系 统累计 出货 量超 过 470 万套.15 图表 31：西门 子主 要数 控系统.15 图表 32：海德 汉TNC7 系统.16 图表 33：发那 科、西门 子等外 资厂 占据 国 内3/4 市场.17 图表 34：国内 主要 数控 系统厂 商.17 图表 35：数控 系统 研发 难度高，国 产数 控系 统在 技术成 熟度 上落 后海 外龙 头企业.18 图表 36：国内 外市 场参 与者对 比.18 图 表 37：在国 家及 政府 相关部 门政 策支 持下，国 产数控 系统 加速 成长.19 图表 38：数控 系统 技术 及产品 国内 外比 较.19 图表 39：国内 龙头 数控 系统技 术实 力已 逐渐 向海 外龙头 看齐.20 图表 40：国产 高端 数控 系统基 本实 现核 心器 件配 套.20 图表 41：科德 数控 配套 伺服驱 动系 统已 达到 国际 先进水 平.20 图表 42：华中 数控 实现 基于国 产芯 片数 控系 统开 发.21 图表 43：华中 数控 近年 数控系 统与 机床 业务 收入 高增长.22 图表 44：华中 数控 国内 市占率 持续 提升.22 图表 45：近年 来多 部门 发布政 策支 持中 国高 端数 控机床 产业 发展，未 来政 策支持 有望 加码.22 图表 46：创世 纪钻 攻机 等3C 行业 设备 收入 规模 快 速增长，构 筑了 国产 替代 的市场 基础.23 图表 47：华中 数控HNC-808AM 系统 在钻 攻中 心应 用 实现了 加工 效率 上的 反超.23 图表 48：新能 源汽 车与 航空航 天领 域有 望为 国内 企业带 来成 长机 遇.24 行业深度研究 敬请参 阅最 后一 页特 别声 明 4 图表 49：科德 数控 针对 航空航 天领 域积 累成 熟应 用经验.24 图表 50：华中 数控 五轴 数控系 统在 航空 领域 大规 模应用.25 图表 51：沈阳 航空 复杂 结构件 智能 制造 生产 基地.25 图表 52：新能 源汽 车“三电”大量 使用 铝合 金组 件.26 图表 53：华中 数控 铝合 金精密 结构 件加 工自 动化 柔性线.26 图表 54：NC-Link 协议 实 施，加 速机 床行 业智 能化.27 图表 55：基于 华中 数控 智能产 线系 统的 柔性 化产 线.27 图表 56：华中9 型 实现 了全套 的智 能化 布局.28 图表 57：与华 中数 控联 合研发 的智 能加 工中 心.28 图表 58：数控 加工 的新 技术直 线电 机.29 图表 59：直线 电机 机床 构成.29 图表 60：批量 配置 华中8 型系 统和 直线 电机 的高 速钻攻 中心.30 图表 61：采用 华中 数控 系统的 全直 驱五 轴数 控加 工中心.30 图表 62：公司 自研 数控 系统实 现与 海外 龙头 全面 对标.31 图表 63：HNC848 配 套不 同构型 五轴 机床.31 图表 64：华中 数控20、21 年营 收高 增长.32 图表 65：华中 数控20/21 年商 誉减 值影 响利 润增 长.32 图表 66：工业 机器 人受 原材料 价格 上涨 影响 毛利 率下降.32 图表 67：22 年 净利 率下 降，后 续有 望回 暖.32 图表 68：校企 改革 后卓 尔智造 集团 成为 公司 控股 股东.32 图表 69：公司 近年 数控 系统与 机床 业务 收入 高增 长.33 图表 70：公司 市占 率持 续提升.33 图表 71：公司 保持 高研 发支出 比例.33 图表 72：公司 目前 在3C、新能 源汽 车、航空 航天 领域具 有广 泛客 户覆 盖基 础.34 图表 73：华中 数控 盈利 预测.34 图表 74：公司 通过 数控 系统、电机、反 馈装 置、直驱功 能部 件核 心技 术构 筑独有 竞争 壁垒.35 图表 75：公司1H22 数 控 机床产 量高 增长.35 图表 76：公司 定增 项目 继续加 码扩 产.35 图表 77：科德 数控 盈利 预测.36 行业深度研究 敬请参 阅最 后一 页特 别声 明 5 数控系 统为 机床 最核 心部 件，由 数控 装置、伺服 系 统、测 量系 统构 成。由 于 数控系 统的 标准品属性规 模化效应 较强，同时技术 难度高，大部 分机床厂以 外采为主。根 据我们测算，21 年国 内数 控系 统市 场空 间 216 亿元，潜 在进 口替 代空间 137 亿元，市 场空 间广阔。考虑目前 国产 高端 机床 仍有 较大国 产替 代空 间，同时 在“自 主可 控”相 关政 策 催化下 国产 替代有望 加速，同 时我 们预 计 23 年数 控系 统行 业景 气 度也有 望持 续回 暖，国产 数控系 统需求有望 实现 高 增 长。1.1 数控系统为机床“大 脑”，直接影响机床性 能 数控系统为 数字 控制系统(Numerical Control)简称。数控系统作为 机床“大 脑”直接影响机床 精度、动 态特 性等 核 心参数，主 要由 数控 装置、伺服系 统和 测量 系统 三大 部分组 成，包含了 数控 装置、伺 服装 置、伺 服电 机、光栅 尺、编码器 及其 他电 子元 器件。图表1：数 控 系 统由 数 控装 置、伺 服系 统、测量 系 统构 成 来源：中 国自 动化 技术 发展 报告，国金 证券 研究 所 数字控制机床（Numerical Control Machine Tool），简称数控机床，准确地 按照事先安排好的 工艺 流程 实现 加工 动作的 金属 切削 机床。图表2：数 控 机 床构 成 来源：数 控机 床，数控 系统 编 程与操 作，国 金证 券研 究所 数控机 床相 比普 通机 床 区 别主要 在控 制上，数控 机 床采用 数字 信号，普通 机 床一般 采用 模拟量控 制，数控 机床 采用 数字信 号进 行控 制，因此 需要有 数字 信号 的发 出装 置（即 数控 装置）；既然有 数字信号 发出 装置，就必 须有数字 信号 的接收装置，因此有 了伺 服放大器 及伺服电动机（称为伺 服系 统）；为了检 测数控机 床指 令位置和实 际位置的 一致 性，一般 数控机床 都装 有反 馈装 置。行业深度研究 敬请参 阅最 后一 页特 别声 明 6 图表3：数 控 机 床控 制 系统 原 理 来源：数 控机 床系 统连 接与 调试，国金 证券 研究 所 数控机 床跟 随数 控系 统的 发展经 历了 五代 两阶 段。从硬线 控制 系统（NC）到 计算机 数控 系统（CNC）。图表4：数 控 系 统由 硬 线控 制 向计 算机 数 控 发展 来源：数 控机 床系 统连 接与 调试，国金 证券 研究 所 数控系 统按 照控 制系 统运 行方式，分 为 开 环、半 闭 环、全 闭环 控制 数控 系统，闭环 的数 控机床精 度更 高、速度 更快、驱动 功率 更大，但对 于 机床结 构和 传动 要求 更高，更容 易造 成系统的 不稳 定。图表5：按 照 伺 服系 统 控制 方 式分 为开 环、半闭 环、全 闭 环控 制数 控 系 统 来源：中 国自 动化 技术 发展 报告，国 产数 控机 床动 态精 度技 术现 状 与对策，国金 证券 研究 所 行业深度研究 敬请参 阅最 后一 页特 别声 明 7 1.2 五轴联动数控系统强 化空间复杂特征加工 能力，符合制造业升级趋 势 数控系 统控 制几 个坐 标按 照需要 的函 数关 系同 时协 调运动 称为 坐标 联动，按 照 联动轴 数分为二轴 联动、二 轴半 联动、三轴 联动、四 轴联 动、五轴联 动等。以 三轴 联动 机床为 例，其包含 了 X/Y/Z 三 个直 角坐 标系轴，故刀 轴方 向固 定，机床的 运动 控制 只能 沿 着X/Y/Z 三个线性轴 进行 控制。五 轴联 动机床 则增 加了 两个 自由 旋转轴，让 刀具 的运 动 可以 灵 活变 化。图表6：X/Y/Z 直线 坐 标轴 联 动加 上 A/B/C 旋转 坐 标轴 中 的两 个构 成 五 轴联 动 来源：华中 数控 官网，国 金证 券研 究 所 五轴联 动加 工在 效率、精 度、加 工质 量等 方面 具有 显著优 势。图表7：五 轴 联 动加 工 优势 来源：华中 数控 官网，国 金证 券研 究 所 五轴联动数控 系统的五 轴 旋转刀具中心（以下 简称 RTCP）功能，主要 指 当有 旋转轴运动时（一个或 两个旋转 轴），通过三个直 线轴的实 时同 步补偿运动，使刀具 或工 件的某一 特定点在 空间 的位 置始 终保 持不动，即刀 具或 工件 绕 这一特 定点 作旋 转运 动，可以直 接在 工件坐标 系下 规划 刀尖 轨迹，机床轴 控制 由算 法完 成，编 制程序 时，只需 要考 虑工 件 的坐标，不需要 考虑 五轴 机床 运动 链结构，简化了CAM 编程，提高 加工 精度。行业深度研究 敬请参 阅最 后一 页特 别声 明 8 图表8：RTCP 功能 简 化了 CAM 编程，提 高 加工 精 度 来源：华中 数控 官网，国 金证 券研 究 所 五轴加工 通 过更 高加 工效 率、更小 占地 面积 与能 耗 带来经 济性，对三 轴加工具有一 定替 代性。根据 全球 机床 龙头 德 马吉森 精机 披露 数据，其 使用 10 台 五轴 机床 替换50 台立 式五 面加工机 床，带来 了更 高加 工量、更小 占地 面积，并 且节约 能 耗 42%。图表9：五轴加工 通过更高加 工效 率、更小占地面积与 能耗 带来 更高经济性 占 地面积（）加 工时间（分钟）去 除量（mL/min）能 耗（KWh）立式五面加工设备 单设备 316，50 台共15800 512 585 136 DMC340FD 五轴加工中心 单设备 229，10 台共2290 259 1575 79 对比 减少 86%减少 49%增加 169%减少 42%来源：德马 吉森 精机，国 金证 券研 究 所 五轴联 动数 控系 统和 机床 技术壁 垒最 高，对 应的 毛 利率也 处于 领先 水平。以 主要销 售五 轴联动数 控系 统与 机床 的科 德数控 为例，其 21 年五 轴 联动机 床、数控 系统 毛利 率分别 高达43.62%、49.81%。图表10：五 轴 联 动数 控 系统 与 机床 毛利 率 较 高 来源：Wind，各 公司 公告，国 金证 券 研究所 1.3 数控系统 软硬件一体 销售，标准品属性较 强 数控系 统的 制造 包括 数控 装置制 造、伺服 装置 制造 与伺服 电机 制造。0%10%20%30%40%50%60%70%80%2017 2018 2019 2020 2021 行业深度研究 敬请参 阅最 后一 页特 别声 明 9 图表11：数 控 系 统各 制 造环 节 主要 供应 商 来源：中 国战 略性 新兴 产业 研究 与 发展 数控 系统，国金 证券 研究 所 数控装 置（简称 CNC 装置）是数 控机 床的 控制 核心，主要 由CPU、存 储器、数 字伺服 控制卡、主 板（包括 I/O LINK、数字 主轴、模 拟主 轴、通信接 口、MDI 接 口等）、显示控 制卡以及相 应的 控制 软件 等组 成。图表12：数 控 装 置的 构 成 来源：数 控机 床系 统连 接与 调试，国金 证券 研究 所 伺服驱 动系 统由 控制 单元、测量反 馈单 元和 驱动 执 行单元 组成，来自 数控 装 置的位 置控 制移动指 令转 变成 机床 工作 部件的 运动，使工 作台 按 规定轨 迹移 动或 精确 定位，从而加 工出符合图 样要 求的 工件。行业深度研究 敬请参 阅最 后一 页特 别声 明 10 图表13：伺 服 系 统构 成 来源：数 控机 床系 统连 接与 调试，国金 证券 研究 所 根据华 中数 控招 股说 明书 数据，数控 系统 制造 人工 成本、制造 费用 占比 较低，原材 料成 本在90%以上。图表14：数 控 系 统成 本 以原 材 料成 本为 主 来源：华中 数控 招股 说明 书，国金 证 券研究 所 注：为2009 年占 比数 据，仅供 参考 原材料 以液 晶屏、主 板、功率模 块、伺服 电机 为主，大部 分属 于电 子类 产品，采购 价格 呈逐年下 降趋 势。图表15：原 材 料 以液 晶 屏、主 板、功率 模 块、伺 服 电机 为 主 来源：华中 数控 招股 说明 书，国金 证 券研究 所 注：为2009 年占 比数 据，仅供 参考 相比数 控机 床，数 控系 统 更具有 标准 品属 性，一 般 由数控 系统 厂商 提供 基本 模块清 单和 价目表，由下 游客 户根 据机 床功能、实 际应 用要 求进 行组合，同 一名 称的 数控 系统会 根据 客原材料人工成本制造费用 16%26%11%47%行业深度研究 敬请参 阅最 后一 页特 别声 明 11 户选择 配置 不同 有较 大价 格差异，但 整体 来看 依旧 具有较强 标 准品 属性。1.4 目前数控系统发展模 式包括西门子、哈斯 模式 和马扎克模式 目前国 际上 的数 控系 统发 展模式 有西 门子 模式、哈 斯模式 和马 轧克 模式 三种：1）西门子 模式：数 控系 统厂 专 业生产 各种 规格 的数 控系 统，提 供各 种标 准型 的功 能 模块，为全世 界的 主机 厂批 量配 套。图表16：西 门 子、发 那 科、三 菱均 以标 准 产 品为 主，配 套 各类 机床 厂 商 来源：中 国战 略性 新兴 产业 研究 与 发展 数控 系统，国金 证券 研究 所 2）哈斯模式：主机厂 独立 开发数控系 统，并与 其自 产的数控机 床配套销 售，通常这些 企业创立之初 以数控系 统研 发起步，后 来形成数 控系 统+机床的布 局，哈斯 通过 一体化的 模式实现 了机 床销 量走 向全 球前列。国内 科德 数控 也 采用这 种模 式，从 数控 系 统起步 逐步 实现了五 轴机 床的 一体 化布 局。图表17：哈 斯 自 研数 控 系统 与 机床 来源：中 国战 略性 新兴 产业 研究 与 发展 数控 系统，国金 证券 研究 所 3）马扎克模 式：主机 厂在 数控系统厂 提供的开 发平 台上，研发 自主品牌 的数 控系统，并与其所 生产 的数 控机 床配 套销售。以 如马 扎克、森 精机等 公司 为例，在 三菱、发那 科提 供的数控 系统 平台 上，共同 研发形 成马 扎克、森 精机 的数控 系统 品牌。整体来 看，数控 系统 由于 其相对 标准 化、投入 回报 周期长 等特 性，国内 外 机 床厂 大 部分 以外购为 主。图表18：国内外机床厂数控系 统 大 部分 以外购为主 德 国哈默 日 本马扎克 日 本大隈 科 德数控 海 天精工 国 盛智科 埃 弗米 纽 威数控 数控系统 外购 外购（基于三菱二次开发）自制 自制 外购 外购 外购 外购 行业深度研究 敬请参 阅最 后一 页特 别声 明 12 德 国哈默 日 本马扎克 日 本大隈 科 德数控 海 天精工 国 盛智科 埃 弗米 纽 威数控 伺服驱动器 外购 外购 自制 自制 外购 外购 外购 外购 电机 外购 外购 自制 自制 外购 外购 外购 外购 来源：各公 司招 股说 明书、各 公司 公 告，国 金证 券研 究所 1.5 国内数控系统市场空 间 216 亿元，潜在进口替 代空间 137 亿元 数控系 统作 为机 床核 心部 件，成 本占 比 在 20%左右。图表19：国盛智科2019 年 原材 料 成本 构 成 图表20：纽威数控2021 年 原材 料 成本 构 成 来源：国盛 智科 招股 说明 书，国金 证 券研究 所 来源：纽威 数控 招股 说明 书，国金 证 券研究 所 根据德 国机 床制 造商 协会 数据，21 年 中国 机床 消费 金额 238.9 亿美 元。按照 数控系 统占机床成 本 20%，机床 毛利 率 30%，美 元兑 人民 币汇 率 6.45 计算，2021 年 中 国数控 系统 市场空间 约 为 215.77 亿元 人 民币。图表21：21 年中 国 数控 系 统市 场 空间 215.77 亿 元人 民 币 来源：中国 机床 工具 工业 协会，德 国 机床制 造商 协会，国 金证 券研 究所 测算 考虑国 产数 控系 统主 要配 套国产 机床，假 设国 内数 控系统 市场 空间 中低 档、中档、高档 占比分别 为 20%、60%、20%，按照对 应档 次机 床国 产化 率进行 测算，假设21 年低 档、中档、高档机 床国 产化 率分 别为 88%、72.5%、12%，对应 21 年国 产数 控系 统潜 在进 口替代 空间约为137 亿 元。图表22：21 年国内数控系统潜在进 口替代空间 137 亿元 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 数控系统市场空间（亿元）273.75 239.75 255.64 283.41 266.59 215.41 205.84 215.77 按照结构拆分 低档数控系统市场 空间 54.75 47.95 51.13 56.68 53.32 43.08 41.17 43.15 中档数控系统市场 空间 164.25 143.85 153.39 170.05 159.95 129.25 123.51 129.46 20%12%20%12%36%26%21%22%15%6%4%4%2%-25%-20%-15%-10%-5%0%5%10%15%0501001502002503003504002011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 YoY行业深度研究 敬请参 阅最 后一 页特 别声 明 13 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 高档数控系统市场 空间 54.75 47.95 51.13 56.68 53.32 43.08 41.17 43.15 国产机床占有率 低档数控机床 65%70%75%80%82%84%86%88%中档数控机床 45%50%55%60%65%68%70%73%高档数控机床 2%3%5%6%6%8%10%12%数控系统潜在进口替代空间（亿元）110.59 106.93 125.27 150.78 150.89 126.88 125.98 137.01 来源：前瞻 产业 研究 院，科德 数控 招 股说明 书，国金 证券 研究 所测 算 1.6 机床国产化加速、景 气度回暖，有望带动 数控 系统需求 高 增长 德、日 企业 统治 全球 高端 市场，中国 机床 出口 以中 低端为 主，高端 机床 国产 化率较 低。机床行业 完全 竞争，德 国、日本、美国 为主 要机 床大 国，海 外品 牌在 技术、规 模、品 牌影 响力方面 均处 于领 先地 位，从出口 体量 上来 看，德、日占据 全球 约 45%市 场。国内机 床高 端市场主 要由 海外 企业 垄断，截 至 2018 年 中国 高端 机 床国产 化率 仅 为 6%。图表23：2020 年全 球 机床 出 口量 前十 占 比 图表24：高 档 数 控机 床 国产 化 率略 有提 升 但 仍处 于 低位 来源：Statista，国 金证 券研 究所 来源：前瞻 产业 研究 院，科德 数控 招 股说明 书，国金 证券 研究 所 目前机 床产 业供 应链 逐步 走向成 熟，同时 伴随“自 主可控”相 关政 策催 化，机床国 产化 进程有望 加速，带 动国 产数 控系统 需求 提升。图表25：“04 专 项”推 动 下，国 产机 床 功 能部 件 供应 商 走向 成熟 来源：机 床核 心功 能部 件的 自主 研 发与创 新发 展，国 金证 券研 究所 从机床 产业 景气 度看，日 本出口 中国 机床 订单 增速 从22 年8 月见 底回 升，23 年机床 景气度有望 持续 回暖。2021 年 日本出 口中 国机 床订 单大 幅增长77%至3580.4 亿日 元（按照2021年平均 汇率 计算 为 210.3 亿元人 民币）。月度 数据 来 看，订 单从 今年 1 月 份开 始走弱，从23.9%20.5%14.1%10.5%7.3%6.6%6.2%5.0%3.0%2.8%65%70%75%80%82%45%50%55%60%65%2%3%5%6%6%0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%2014 2015 2016 2017 2018 行业深度研究 敬请参 阅最 后一 页特 别声 明 14 8 月份 开始 出现 趋势 性反 弹，8 月到 11 月 已经 实现 连续4 个月 正增 长，考 虑 当前疫 情等 不利因素 影响 逐渐 减弱，我 们认 为23 年机 床景 气度 有 望持续 回暖。图表26：22 年 1-11 月 日本 出 口中 国机 床 订 单在 去 年高 基 数下 保 持 正增 长 图表27：月 度 数 据看 日 本出 口 中国 机床 订 单 底部 已 现需 求开始回升 来源：日本 机床 工业 协会，国 金证 券 研究所 来源：日本 机床 工业 协会，国 金证 券 研究所 海外发那科、西门子 等企 业起步早发 展成熟，在技 术、客户认 可度等方 面处 于领先地位，占据了 国 内 3/4 市场。国 内企业 起步 晚技 术成 熟度 上落后 海外 龙头，但由 于 数控系 统作 为战略性 物资 的特 殊性，同 时西方 国家 和日 本对 中国 实行出 口限 制和 监督 使用 政策，国 家推出“04 专 项”等政 策加速 国内企业成 长，涌现 了华 中数控、科 德数控等 国内 领先企业，华中数 控高 档系 统对 标日、德产 品 1900 余 项功 能 匹配度 超过 98%，科 德数 控在功 能上 达到西门 子 840D 的 95.85%，依托 高性 价比，华 中数 控国内 市占 率从 18 年 1.31%提升 至 21年3.89%，市场 份额 持 续 提升。未来 政策 支持 有望 加码，加速 国产 替代 推进。2.1 海外数控系统龙头起 步早发展成熟，主导 国内 市场 海外数控系统 市场参与 者 以发那科、西 门子、海德 汉、三菱为 主，西门 子 840D、发那科30i、海德 汉 TNC640 为目 前高端 数控 系统 代表。图表28：海外主要数控系统厂 商 主 要品牌 介绍 发那科 世界上数控系统研发、设计、制造、销售实力强大的企业。它的数控系统主要面向我国的中端制造市场，具有高加工性能、高运转率、易用性、功能全等特点，适用于各种机床和生产机械，市场占有率远远超过其他数控系统，数控装置（CNC）产品阵容强大，覆盖面广，涵盖适用于从普通数控机床到复杂构造的复合加工机床及产业机械的产品类别，主要产品包括16i/18i/21i/30i 系列和 300i/310i/320i 系列。西门子 西门子 SINUMERIK 数控系统发 展了很多代，目前广泛使用的主要有 802、810、840 等几种 类型。西门子的数控装置采用模块化结构，在一种标准硬件上，配置多种软件，使它具有多种工艺类型，满足各种机床的需要，并成为系列产品。西门子的高档型数控装置主要指 SINUMERIK 840 系列，其中 SINUMERIK 840D sl 具有模块化、开放、灵活而又统一的结构，为使用者提供了最佳的可视化界面和操作编程体验，以及最优的网络集成功能。海德汉 iTNC 530、iTNC 640 采用全新 的微处理器结构，具有非常强大的计算能力，可控制 12 轴，控制器本身包含主机单元和控制单元两个部分。主机单元采用Intel 处理器以及AGP 图形显示 卡，并带有基于各类数据通信标 准（Ethernet/RS232/RS422/USB等）的界面，是典型的基于 PC 的系统。三菱 2018 年推出的M800/M80/E80 系列数控系统，提出了数控装置和机器人联动解决方案，机器人可以用机床数控装置的 G 代码编程，通过 Ethernet 实现数控 装置与机器人的简单连接。该系列数控系统无需机器人专用人机交互界面（HMI），没有机 器人语言的知识，但可以交互地生成 G 代码程序，也可以在机 器人示教的同时创建加工程序。能够根据系统间等待执行同期操作（无需梯形图设定即可执行等待）。来源：中国 战略 性新 兴产 业研 究与 发展 数控 系统，国 金证 券研 究所 发那科 1978 年研 制成 功 采用直 流伺 服电 机的 数控 系统 5，后 续逐 步成 长为 全球最 大数 控系统生 产厂 家，产 品系 列 完善，涵 盖适 用于 从普 通 数控机 床到 复杂 构造 的复 合加工 机床 及-60%-40%-20%0%20%40%60%80%100%120%140%050100150200250300350400 yoy-100%0%100%200%300%400%500%050001000015000200002500030000350004000045000 YoY行业深度研究 敬请参 阅最 后一 页特 别声 明 15 产业机 械的 产品 类别，主 要产品 包括 16i/18i/21i/30i 系 列和 300i/310i/320i 系列。21年工业 自动 化业 务（包 含 数控 系 统、电 机、伺 服驱 动等）收 入 133 亿 元人 民 币，截至1H21数控系 统累 计出 货量 超 过470 万 套，规模 显著 领先 国内企 业。图表29：21 年发 那 科 工 业 自动 化 业务 收 入 规模 133 亿元 人民币 图表30：发 那 科 数控 系 统累 计 出货 量超 过 470 万套 来源：发那 科官 网，国金 证券 研究 所 注：按 照当 年日 元平 均汇 率换 算 来源：发那 科官 网，国金 证券 研究 所 注：截 至1H21 数据 西门子 数控 系统 为西 门子 集团旗 下自 动化 与驱 动集 团产品，目 前 802、810、840 等 类型 广泛应用，西 门子 数控 装置 采用模 块化 结构，在 一种 标准硬 件上，配 置多 种软 件，使 它具 有多种工 艺类 型，满足 各种 机床的 需要，并 成为 系列 产品。图表31：西 门 子 主要 数 控系 统 来源：西门 子官 网，国金 证券 研究 所 三菱2018 年推 出M800/M80/E80 系列 数控 系统，提出 数控装 置与 机器 人联 动解 决方案，机器人通 过数 控机 床 G 代码 编程进 行交 互。三 菱工 业 自动化 业务（CNC 系统、断 路器、工 业机器人、伺 服电 机等）2021 年收 入规 模 875.53 亿 元 人民币，同 比增 长 6.32%。-40%-30%-20%-10%0%10%20%30%40%50%0204060801001201402018 2019 2020 2021(YoY行业深度研究 敬请参 阅最 后一 页特 别声 明 16 1 21 875.53 2 21 56.39 CNC 海德汉 专注 高端 应用 领域，主机单 元采 用 Intel 处 理器以 及AGP 图 形显 示卡，并带有 基于各类数 据通 信标 准（Ethernet/RS232/RS422/USB 等）的界 面，是典 型的 基于 PC 的系 统。最新
展开阅读全文