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2021国产中高端数控机床扬帆起航
一、机床产业链和市场概览
（一）机床是“工业母机”，产业链清晰
机床行业技术水平和产品质量是衡量一个国家装备制造业发展水平的重要标志。
整个机床产业链上中下游清晰，包括上游基础材料和零部件生产商、中游机床制造商和下游终端用户。
基于材料定型方式，机床可分为 8 种类型：金属切割机床、金属成形机床、铸造机、木工机床、机床附件、测量仪器、磨削机和其它金属机床。金属切割和成形机占比较高。基于选择/移动控制方式，机床包括传统机床和数控高精密机床。数控高精密机床是指在数控程序控制系统的控制下进行高精密加工的机床。
（二）全球机床市场格局
1. 具有明显的周期性，目前仍处于周期底部
机床具有周期特性。机床的一般产品寿命约为 10 年，因此行业大约每 7-10 年为一个商业周期。根据美国 Gardner Intelligence 发布的《2016 World Machine Tool Survey》对世界机床行业统计调查来看，最新一轮周期从 2009 年开始， 在 2011 年全球机床消费量和产值达到顶峰后回落，下降趋势一直持续到 2016 年。另外根据其发布的最新调查，2017年市场出现反弹，但 2019 年全球机床消费 821 亿美元，同比下降 13.8%，目前全球行业仍然处于周期底部
2. 亚洲国家需求增长迅速，德日技术领先
世界机床行业是一个完全竞争的行业，主要机床大国包括中国、德国、日本、美国等国家。分地区来看，亚洲市场主要贡献了 2003-2008 年和 2010-2011 年的两轮行业增长，这其中又以中国、印度为代表的亚洲发展中国家发展最为迅速。中国机床行业消费量和总产值早在 2009 年就成为世界首位，直到现在中国依旧保持着世界第一机床生产和消费大国的地位，每年贡献四分之一的消费和产值。
目前机床产业呈现出高端技术垄断的格局，核心技术被控制在特定国家、特定公司的手中，尤其是数控机床，关键零部件大多来自德国、日本的相关企业。技术的差距体现在稳定性、可靠性、效率、精度等各方面。德国重视数控机床和配套件的高、精、尖和实用性，各种功能部件研发生产高度专业化，在质量、性能上位居世界前列；日本重点发展数控系统，机床企业注重向上游材料、部件布局，一体化开发核心产品；美国在数控机床设计、制造和基础科研方面具有较强的竞争力。
二、中国机床行业的“前世今生”
（一）艰难困苦中起步，迅速成长
中国机床消费量和总产量分别在 2002 年和 2009 年成为世界首位，虽然自 2011 年达到顶峰后行业整体下行，但直到 现在中国依旧保持着世界第一机床生产和消费大国的地位。美国 Gardner Intelligence 公司对世界机床行业统计调查 显示，2019 年全球机床消费 821 亿美元，其中中国消费 223 亿美元，占全球机床市场的 27.2%，这是自 2008 年以来 中国机床消费在全球机床消费中占比首次低于 30%。2019 年全球机床生产规模 842 亿美元，其中中国作为世界第一 大机床生产国生产 194.2 亿美元，占全球市场的 23.1%。
（二）“大而不强”，国产品牌占据中低端市场，高端依赖进口
虽然作为世界第一大机床生产国，但是国产机床的主要竞争力集中在中低端机床，根据弗若斯特沙利文咨询公司表述，在以 10 万元内的平床身数控机床、30万元以内的三轴立式加工中心、10 万元内的线切割机床等为代表的中低端机床市场几乎占据了世界上90%以上市场份额。但是由于中国机床行业起步较晚，中国机床企业在行业竞争中往 往是靠“量”来取胜，产品附加值较低，在核心技术方面与西方制造强国和日本之间还存在着较大的差距，暂时还未能在世界高端机床市场取得优势。因此，中国大陆机床行业处于严重的贸易逆差状态。根据Gardner Intelligence统计，2019年，中国机床进出口贸易逆差为28.7亿元，虽然较2017和2018年的50多亿美元有所收窄，但是仍然是个不小的数目，进口量占消费量的 32.69%。尤其是以数控机床为代表的高端机床，我国每年的进口数量均在1万台以上，2019 年进口金额为29亿美元。
金属加工机床的进出口价格存在很大的差距。根据海关总署的统计，近几年的金属加工机床的进口均价在10-15 万美元/台，与此形成鲜明对比的是出口均价仅仅400-500美元/台。
2019年全球前十位的机床制造商全部来自德国、日本、美国三个国家。
目前整体来说国产企业数目众多，但是普遍规模比较小，市场竞争力弱，盈利能力较差。根据国家统计局统计，截至2020年7月，全国金属切削机床企业数量817家，行业销售利润率仅3.95%；全国金属成形机床企业数量526家，行业销售利润率为4.80%。从2015年11月至2020年7月间，金属切削机床行业和成形机床行业的销售利润率最高时也仅为5.49%和7.88%。
（三）“十八罗汉”陨落，国产机床行业迎来结构调整
中国工业体系建设之初，发展出了十八家交相辉映的国有机床厂，这十八家机床企业为我国机床行业的发展立下了汗马功劳。随着改革开放的深入推进，这些国有企业多数实施了不同形式的产权制度改革，这些国有机床厂也迎来了自己的光辉时刻。根据Gardner公司2012年5月发布的《金属加工内部报告（metalworking Insiders Report）》中的“世界金属加工机排行榜”显示，沈阳机床集团2011年产值27.8亿美元，位居世界机床企业销售产值第一位，大连机床也以23.8亿美元的产值位居世界第四。
低端市场因进入门槛较低，竞争加剧，随着低端市场产能过剩，国营企业由于体制原因，在这个充分竞争的市场中丧失了活力，逐渐没落。曾经“十八罗汉”也纷纷经历了重组、破产、被收购，目前仅剩济南第二机床厂独立存活。
随着国营企业的陨落，民营企业正在成为机床工业新的主力军，我国机床行业进入结构调整。根据《中国机床工具工业年鉴2016》的统计，2015 年规模以上金属切削机床企业为739家，其中，国有（含集体）控股、私人控股和外 资（含港澳台）控股的企业数量分别为 71 家、533家和105家，上述三类企业拥有资产占比分别为38.3%、48.8%、10.4%；主营业务收入占比分别为18.4%、68.7%、10.8%；实现利润的占比分别为-12%、97%、13.4%。民营企业不仅在数量方面占据了绝对优势，更以不足一半的资产占有贡献了近七成的主营业务收入和近乎百分之百的利润。近年来涌现出了很多很有竞争力的民营企业，例如深圳创世纪、亚威股份、华东重机（子公司润星科技）、海天精工、日发精机、国盛智科、纽威数控等。
三、“天时、地利、人和”，国产中高端机床迎来发展机会
（一）“天时”：通用设备行业呈现复苏态势
机床作为通用设备，整个行业有很强的顺周期性。由于机床设备是生产资料，属于固定资产，机床的需求主要来源于制造业的产能建设需求。因此其周期逻辑是“下游工业企业盈利改善—产能投资扩张—设备需求好转”，首先是下游行业利润恢复，扩产能需求更加旺盛，从而带动设备投资的增长。
宏观上，2020年8月份制造业PMI为 51.0，自疫情之后已经连续六个月位于荣枯线50以上，保持回暖走强趋势。另外，根据设备投资逻辑，工业企业的利润指标是通用设备行业的景气度的领先指标，通过观察数据，工业企业利润总额的变化与机床产量数据保持基本一致并且有一定的前置性。
根据日本机床工业协会公布的机床新增订单数据，中国大陆地区新增订单额情况从进入 2020年以来持续好转，2020年7月份新增18.48亿日元，同比增长50.49%。
工业机器人产量增速加快，侧面印证通用设备行业景气。机床、激光器、注塑机、工业机器人功能效用不尽相同，但均属于通用设备，其下游应用领域广泛且高度重合，基本包含整体制造业，几个子行业发展呈现较强一致性。所以，从其他行业的表现可以从侧面窥探到机床行业的景气情况。国家统计局发布最新工业机器人产量数据，2020年8月单月产量20,663台，同比增长32.5%，单月增速高于7月份的19.4%，单月增速依然处于较高状态；前8个月累计产量136,873台，同比增长13.9%，增速在4月份转正后，一直保持上升势头。
根据国统局统计数据，2020年1-7月中国机床工具行业规模以上企业完成营业收入同比降低7.6%，降幅与1-6月持平；实现利润总额同比降低1.9%，降幅较1-6月收窄0.6个百分点。中国机床工具工业协会重点联系企业2020年1-7月主要经济指标显示，经历了一季度的严重下滑，二季度的持续恢复之后，7月呈现出快速回升的新特点。从统计数据看，机床工具行业整体营业收入降幅持续收窄，利润总额今年以来首次正增长，金属加工机床的新增订单和在手订单双双增长。
（二）“天时”：高端数控机床下游的复苏和景气带来需求增长
1.中高档机床的划分
数控机床的档次是相对的、动态的概念。关于中高档数控机床的划分标准目前尚不存在主管部门拟定、行业普遍认可、企业遵照执行的统一的权威性界定。根据中国制造 2025《重点领域技术路线图（2015 年版）》中的定义，高档数控机床是指具有高速、精密、智能、复合、多轴联动、网络通信等功能的数控机床。根据《高档数控机床和机器人》（杨正泽、李向东编著），将采用半闭环的直流伺服系统及交流伺服系统的数控机床划分为中高档；将 2-4 轴 或 3-5 轴以上的数控机床划分为中高档；将具有通信和联网功能的数控机床划分为高档；将具有三维图形显示功能的数控机床划分为高档。
华创机械根据调研访谈机床行业具备多年经验积累的行业专家，以及下游制造业（机床用户）反馈的信息，认为目前中国机床行业中有 10%为高档机床，且高档机床基本来源于进口，30%为中档机床，60%为低档机床。这其中 40% 的中高档机床与目前机床的数控化率基本一致。
我国处于产业结构的调整升级阶段，先进制造业将逐步替代传统制造业，作为工作母机的高性能数控机床的市场需求将大大增加。当前我国已是世界最大的机床产销国，随着下游产业的不断升级发展，对机床加工精度和精度稳定性等要求越来越高，中高端产品的需求日益凸显，更新升级需求大，未来中高端市场份额将进一步增加。且中国机床市场加快向自动化成套、客户化订制和换挡升级方向发展，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。近年来随着本土新兴企业的崛起，不断攻克关键核心技术环节、完善智能制造装备相关核心技术 体系和产品序列，逐渐进入数控机床中高端市场，未来中高端进口替代的市场空间仍然可观。
2. 下游高端制造业复苏带动高精密机床需求
中国作为最早从新冠疫情中走出来的制造业大国，随着复工复产的推进，制造业投资企稳回升，降幅逐月缩窄，特别是高技术制造业。高技术制造业固定资产投资完成额累计同比自5月份转正以来逐月提升，2020年5月、6月、7月、8月累计同比增速分别达到2.7%、5.8%、7.4%、8.8%。
根据沙利文数据中心的统计，2016年中国数控高精密机床各细分应用领域的收入占比排名前几的是汽车行业、3C消费电子、国防航天、能源设备、船舶以及医疗器械。
（1）汽车：新能源汽车大发展，轻量化趋势下CNC加工设备迎来发展契机
（2）3C 消费电子：市场景气度上行，投资加快设备销售弹性大
（3）国防航天：国防军工景气扩张，民机产业蓄势待发
（三）“地利”：存量替换、数控机床升级和进口替代需求空间庞大
10年以上使用年限的机床占存量机床的30%，存量设备更新需求庞大。机床的一般产品寿命约为10年，而重切削、长时间运转的机床寿命在7-8年，根据草根调研结果，10年以上使用年限的机床占存量机床的30%。在需求最旺盛的2010、2011、2012 的三年中，金属切削机床共生产241.3万台，金属成形机床共生产71.5万台，这部分都是有潜在的更新需求。
数控化率低，新设备技术升级空间广阔。根据国家统计局统计的生产数据，2019年新生产金属切削机床的数控化率为37.75%，而金属成形机床数控化率更低，整个行业数控化率根据ResearchInChina发布的《全球与中国数控机床行业报告，2019-2025》中的数据显示在30%左右，而日本（超过90%）、德国（超过75%）、美国（超过80%）的数控化率遥遥领先中国，中国制造业的规模决定中国数控高精密机床拥有广阔的提升空间。
国产化率有待提高，高端设备进口替代空间弹性更大。根据Gardner Intelligence的数据，2019 年中国机床进出口金额为72.9 亿美元，占消费总量的32.69%，整体的国产化率不足70%。而高性能、高精密度的高档数控机床的国产化 率更低。由于低档机床主要由国产厂商提供，我们假设进口机床集中在中高档，则中高档机床国产化率仅为20%上下。根据前瞻产业研究院发布的《2019年中国数控机床行业竞争格局及发展前景分析》， 2018年我国高档数控机床国产化率仅为6%，高档数控机床主要依靠进口。
近年来，国内中高档数控机床市场亦出现了一批具备核心技术的新兴民营机床企业，其产品得到市场的广泛认可， 综合竞争力大幅提高，民族品牌开始崛起，逐渐形成进口替代趋势。另外，在中美贸易战的大背景下，由于美国以各种理由，特别是在高科技领域限制中国的全球化进程，这使得国内行业供应链被迫进行调整，加速了进口替代的进程。
（四）“人和”：国家重视，众多政策推动行业发展
机床行业的技术水平、加工效率、精确程度对一个国家制造业极为重要，众多行业依靠着机床设备进行生产加工，为加快中国制造业实力的提升和转型升级，我国政府很早就意识到了这个问题，非常重视提高机床行业的自主创新能力和智能化水平。近几年相关部门利好政策频出，鼓励行业发展，促进行业技术水平的提升。中国从不同方向和 角度提出发展精密数控机床、高档数控机床及其技术研发，促进行业结构升级，提高在世界范围内的竞争力，从 2006 年开始就将“高档数控机床和基础制造技术”列入重大专项，直到 2015 年工信部出台的《中国制造 2025》规划中 明确提出“高端数控机床与基础设施装备”之具体目标如下：“到 2020 年，高档数控机床与基础制造装备国内市场 占有率超过 70%”，“到 2025 年，高档数控机床与基础制造装备国内市场占有率超过 80%。高档数控机床与基础制 造备总体进入世界强国行列”。
目前，中国机床工具行业“十四五”规划编制工作正在稳步推进当中，争取在“十四五”期间使以高档数控机床为代表的工作母机装备系列产品国际竞争力明显提高，解决一批高档数控机床的数控系统、关键功能部件制造的“卡脖子”问题，研发一批重点领域亟需的工作母机装备。
