数控系统行业分析.docx

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1、数控系统行业分析一、数控系统系机床“大脑”，全球超500亿市场空间数控系统系机床“大脑”，直接影响机床稳定性和精度水平数控系统为机床“大脑”，其性能优劣直接影响机床稳定性和精度水平,是最核心的零部件。数控系统是指能按照零件加工程序的数值信息指令进行控制，使机床完成工作运动的控制系统，通常由控制系统、伺服系统和位置测量系统三部分组成。控制系统按零件加工程序进行插补运算，发出控制指令到伺服系统；伺服系统将控制指令放大，由伺服电机驱动机械按要求运动；位置测量系统检测机械的运动位置或速度，并反馈给控制系统以修正控制指令。从机床成本构成上看，数控系统是成本占比第二大的核心零部件。根据海天精工招股书，20

2、16H1海天精工数控机床主要成本构成为结构件、数控系统、传动系统、驱动系统、刀库及其他，其中数控系统占比高达22%,是成本占比第二大的核心零部件。数控系统发展历史：基于PC机平台的开放式数控系统成为主流20世纪50年代以来,数控技术经历了2大发展阶段和6个迭代历程，实现从硬线控制到计算机数控（CNC）的进步。1952年，世界上第一台数控机床在美国诞生，标志着数字计算机技术开始应用于机床行业。自此，数控技术的发展同电子技术和计算机技术的发展紧密相关。自20世纪90年代开始,数控系统已经实现在PC机平台上进行开发，即所谓的开放式数控系统。随着数控系统的发展，其功能不断增多，可靠性和精度不断提高，价

3、格不断下降。数控系统市场空间：全球超500亿元，国内在90160亿元区间波动根据我们测算，全球数控系统市场空间超500亿元：根据德国机床制造商协会数据，2023年全球主要机床生产规模为709.4亿欧元。假设按照全球机床综合数控化率为60%,数控系统占机床成本比例20%,欧元兑人民币汇率1:7.5测算，全球数控系统市场空间约为638.5亿人民币。国内数控系统市场空间在90-160亿元区间波动：根据MIRDATA数据，2017-2023年间国内数控系统实际销售额在90-160亿区间内波动。其中2019年国内数控系统销售额最低为87.2亿元；2023年国内数控系统销售额最高达159.4亿元，主要系通

4、用制造业复苏，机床行业进入新一轮景气周期。2023Q1国内数控系统需求持续下滑，中高端高速高精产品需求提升2023Q1国内数控系统需求持续下滑：1）按销售金额看：2023Q1国内数控系统销售额为30.4亿元，同比22%,环比+24%。2）按销售台套数看:2023Q1国内数控系统销售台套数为8.7万套，同比20%,环比+25%。我们判断需求下滑主要系通用制造业复苏不及预期，机床行业景气度较低所致。分产品类型看，2023Q1通用型数控系统需求在萎缩，高速高精复合型系统需求在增长。通用型系统市场需求萎缩主要系通用机床行业整体复苏不及预期，下游终端需求低迷。此外，中国处在由低端制造转向先进制造的关键节

5、点，高速高精复合机型及五轴系统更加匹配高端制造业目前的需求。高档数控系统的先进性体现在功能完备&可靠时间长数控系统技术壁垒高，国产数控系统厂商仍在努力向中高端转型。国外企业起步早，数控系统产品经过市场长期的反馈和不断迭代，其技术成熟度和市场竞争力优势明显。相比国外企业，国产数控厂商起步较晚，高端数控技术经验积累不足，仍需大量场景应用和验证。从性能指标来看，国产数控系统仅有华中数控、广州数控等少数企业能够满足中高档数控系统的标准。高档数控系统的技术难点在于两大方面：1）功能的完备性不足：例如缺少CAM等研发设计类工业软件;无法实现高速高精度插补功能;高端五轴RTCP功能不齐全；2）可靠性的时长不

6、足。高档数控系统可靠性时间远远长于低档产品国外高档数控系统的平均无故障运行时间可达30000小时，而国内的一般在10000小时左右，可靠性时长差距较为明显。主要原因系：1）国内数控系统硬件寿命较短：国内数控系统主要与中低端机床配套，加工环境较为恶劣，硬件质保通常为3年，而国外系统硬件寿命长达10年。2）国内数控系统软件的容错率和智能化水平较低：国内系统软件兼容性差，不足以应对多样的工作现场。此外国外系统能够实现智能化误差补偿，弥补机床随着年限增加精度降低的情况，进而提高了数控系统的使用年限。3）国内远程故障诊断水平落后：国外高端系统具备远程故障诊断能力，能够提前预判机床故障，显著增加配套机床的

7、无故障运行时间，提高了数控系统的使用寿命。二、外资龙头占据高端市场，国产企业逐步向上渗透竞争格局：海外龙头占据高端市场，国产逐步向上渗透目前国内数控系统市场主要可分为三大阵营：1）高端数控系统市场：主要被日德等外资企业所垄断，代表企业包括发那科、西门子等；2）中端数控系统市场：国内头部企业与外资争夺的主力战场，国内代表企业包括华中数控、广州数控等；3）低端数控系统市场：已基本被国产企业占据，包括广州数控、凯恩帝及大量小规模的民营企业。发那科：积累深厚的海外龙头，市占率常年保持第一深耕数控系统领域近70年，技术积累深厚。发那科成立于1956年，并于当年成功开发出第一台用于私营部门的数控装置和伺服

8、系统；1976年成功研发数控系统5系列，并与西门子联合研发数控系统7系列；凭借迅速的产品迭代，发那科数控系统技术始终处于世界领先水平。数控系统产品布局全面，以通用型产品为主。发那科数控系统主要可分为Oi系列和30i31i32i35i系列，两大系列均以通用型产品为主。其中Oi系列是经济型数控系统，性价比高，最多可实现四轴联动；30i31i32i35i系列则是高端数控系统，可实现五轴联动功能。西门子：大型重切削&高端五轴数控系统领域龙头西门子数控系统产品布局全面，侧重大型重切削和高端五轴数控系统领域。1）产品布局全面：西门子数控系统主要型号包括808系列、828系列及840系列。其中808系列主要

9、用于普通车床和铳床，系入门级数控系统；840系列则为高端数控系统，能够满足高精度五轴加工要求;828系列是性能介于808和840系列的紧凑型数控系统，为客户提供更具性价比的选择。2）西门子产品侧重大型重切削和高端五轴领域：主要系西门子电机业务积累深厚，大功率电机型号齐全,因此数控系统广泛运用于重切削领域；此外欧洲五轴高端数控系统出口限制较日本更为宽松，因此西门子数控系统在国内高端五轴领域市占率较高。三菱：通用数控系统为主，核心零部件自制率高技术积累深厚，产品持续迭代。三菱于1956年成立自动化研究组，开始进行数控系统研发，至今已有近70年历史，技术积累深厚。2004年以来，三菱接连推出M700

10、系列、M70系列等主流机型，产品持续升级迭代，广获市场认可。三菱数控系统以通用型产品为主。三菱数控系统主要有M700/M70/M800/M80/E70系列。其中M700&M800系列为高端数控系统，可实现五轴联动，而M70/M80系列则是公司在保留M700&M800系列大部分功能的情况下，推出的更具性价比的产品。E70系列主要用于普及型机床及基础的车床。海德汉：光栅尺等核心部件起家，专注高端五轴数控系统海德汉以光栅尺&编码器等核心部件起家。海德汉以刻度尺和标尺等产品起家，后转型做直线光栅尺和角度编码器等，在精密制造和控制领域积累深厚。凭借在精密运动控制领域的积累，海德汉拓展至数控系统领域。19

11、76年公司推出TNCIIO和TNCI20三轴数控系统，成为数控系统领先制造商。路径选择上不同于发那科和三菱，海德汉更专注于高端五轴数控系统。目前海德汉在国内与埃弗米、豪迈科技、宇环数控等国产头部五轴机床厂商均有紧密合作，产品被广泛运用于航空航天、汽车模具等高端加工领域。国内数控系统发展历程：占据中低端市场后逐步向高端进发国内数控系统发展历程主要可分为缓慢发展期、加速引进期、模仿学习期及国产突破期四个阶段。在国产化外资数控系统失败后，我国积极调整战略，重点投资数控系统等关键环节。目前广州数控等国产企业已在中低端数控系统市场占据一席之地，华中数控、科德数控等企业逐步向高端数控系统攻关并已经取得一定

12、突破。华中数控：国产高端数控系统龙头，产学研正循环下腾飞在即产学研三十载深度融合，引领国产高端数控系统突破国外封锁。1994年，华中科技大学为将数控技术研究成果产业化，成立华中数控。发展至今，公司承担和完成了国家04重大专项、国家863等课题数十项，攻克了高速高精、五轴联动等关键技术。华中数控产品序列布局全面：面向数控铳床、立式和卧式等加工中心：华中数控高端HNC848/948系列数控系统能够为五轴加工、车铳复合加工提供完整解决方案；面向量大面广的数控车床、磨床：华中数控经济型产品HNe-808系列数控系统，能够满足车削中心、龙门、磨削、卧加等机床的需要。广州数控：中低端数控系统国产龙头，高端

13、领域仍待积累顺应国内数控机床爆发期，广州数控迅速成长：广州数控成立于1991年，1992年自主研发出第一套GSK928车床数控系统。顺应21世纪以来国内数控机床产业发展东风，广州数控产品迅速放量。2003年广州数控数控系统产销量突破1万套;2018年广州数控GSK数控系统累计产销量超100万套。广州数控产品多用于中低端，高端领域仍待积累：广州数控数控系统主要有GSK208/928/980/990系歹U,其中GSK208/928为经济型数控系统，GSK980/990则是较为高端的数控系统。目前广州数控高端产品序列较少，在高端领域市占率仍有提升空间。科德数控：数控系统以自用为主，技术水平突出科德数

14、控数控系统技术主要来源于母公司光洋科技。2000年开始，光洋科技在此前电控及自动化软件研发的基础上开始研发五轴数控系统。由于光洋科技数控系统定位高端但国内五轴机床数量稀少，缺少验证迭代平台，因此光洋科技于2008年成立科德数控自制五轴机床，进行内部验证迭代。科德数控数控系统以自用为主，营收规模较小。科德数控数控系统业务营收从2017年的23.3万元提升至2023年的414.6万元，CAGR=77.9%,营收体量较小但增速较快，主要系目前公司数控系统主要配套自身五轴机床使用，直接外售较少。苏州新代：运动控制起家，综合竞争实力强新代以运动控制起家：1995年新代于中国台湾以线切割控制卡起家,承接三

15、菱数控技术后，产品序列逐步拓展至数控系统。成立苏州新代进军大陆市场加速公司发展：苏州新代（即苏州华新）系新代于2003年成立的大陆销售子公司，进军大陆市场后新代实现快速发展，2010年数控系统销量突破1万套,2013年数控系统销量突破3万套,2023年仅苏州新代数控系统销量已达5.3万台。凯恩帝：数控系统技术水平领先，营销能力有待提升凯恩帝承接发那科数控系统技术，顺应国产数控机床发展东风迅速成长：凯恩帝于1993年在北京创立，承接发那科数控系统技术，成功研发出拥有自主品牌的国产数控系统。创业初期公司发展缓慢，主要系20世纪90年代国内机床行业发展停滞,对数控系统需求量较低。21世纪初期乘国产机

16、床行业东风实现高速发展，凯恩帝数控系统销量迅速增长。经过近三十年的发展，凯恩帝已拥有数控系统、机器人控制器、进给驱动和电机、主轴驱动和电机、工业互联网等多个系列产品。通过自制电机和伺服驱动器，凯恩帝在保障自身数控系统产品性能的同时有效解决“卡脖子”问题。国产数控系统较外资仍有差距，但未来可期国产数控系统与外资数控系统仍有一定差距，提升空间较大：1）技术方面，国产系统缺少大功率电机和高精度编码器等核心零部件，软件研发经验不足；2）市场方面，国产厂商销售额市占率与外资厂商差距较大，自主可控进程下，国产厂商市占率有望提升。三、三大逻辑坚定看好国产数控系统龙头加速突围国产化率提升逻辑一：国产数控系统性能加速提升研发投入不足&缺乏高端应用场景，是多年来国产数控系统难以进步的原因：1）一方面，数控系统系软件类产品，开发难度大，需投入大量研发费用。而国产数控系统售价较低，导致企业利润微薄，难以支持高额研发投