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2018年中国高档数控机床行业发展现状及发展趋势分析

发布日期:2018-2-1 19:44:07 访问次数:319

(一)行业发展概况

    1、智能制造装备产业发展历程与现状

    《智能制造装备产业“十二五”发展规划》将智能制造装备定义为:具有感知、决策、执行功能的各类制造装备的统称。它是先进制造技术、信息技术和智能技术的集成和深度融合。智能制造装备主要包括智能控制系统、自动化成套生产线、智能仪器仪表、高档数控机床、工业机器人等。近几年,智能制造在全球蓬勃兴起,欧美掀起以智能制造为重要发展方向的“再工业化”浪潮。相应地我国近年在智能制造装备产业上也给予了高度的重视,先后发布了《智能制造装备产业“十二五”发展规划》、《智能制造发展规划(2016-2020 年)》,以及号称“中国工业 4.0”的《中国制造 2025》等有力政策。随着信息科技和先进制造技术的发展, 我国智能制造装备的发展深度与广度日益提升,业已形成以新型传感器、智能控制系统、工业机器人、自动化成套生产线为代表的智能制造装备产业体系的雏形。 2010 年我国智能制造装备产业销售收入超过 3,000 亿。工信部颁布的《智能制造装备产业“十二五”发展规划》明确提出智能制造装备产业的发展目标、主要任务和重点发展方向。规划指出,到 2020 年,我国智能制造装备将被培育成具有国际竞争力的先导产业,建立完善的智能制造装备产业体系,产业销售收入超过 30,000 亿元,实现装备的智能化及制造过程的自动化。2010-2020
年中国智能制造装备产业销售规模增长趋势如下:

2010-2020 年中国智能制造装备产业销售规模增长趋势

数据来源:公开资料整理

    虽然我国智能制造装备产业发展迅速,但是与发达国家相比,我国智能制造装备产业发展相对较晚,在技术和产业发展上都还落后于发达国家,仍存在突出问题。主要包括:技术创新能力薄弱,新型传感、先进控制等核心技术受制于人;产业规模小,产业组织结构小、散、弱,缺乏具有国际竞争力的骨干企业;产业基础薄弱,自动控制系统、高档数控系统、机器人市场份额较小。

    2、高档数控机床行业的发展历程与现状

    (1)高档数控机床的定义

    数控机床是数字控制机床,是一种装有程序控制系统的自动化机床。根据数控机床的性能、 档次的不同, 数控机床产品可分为高档数控机床、 中档数控机床、低档数控机床。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。

    (2)高档数控机床行业的发展情况

    2015 年 10 月,国家制造强国建设战略咨询委员会发布的《<中国制造 2025>重点领域技术路线图》(以下简称《技术路线图》)对未来十年我国高档数控机床的发展方向作出规划。未来十年,我国数控机床将重点针对航空航天装备、汽车、电子信息设备等产业发展的需要,开发高档数控机床、先进成形装备及成组工艺生产线。

2015-2025 年中国高档数控机床重点需求领域及产品情况

重点需求领域
重点产品
20000~60000 r/min 高速钻攻中心
电子与通讯设备
五轴联动高速加工中心
PSA 贴敷机以及机器人化智能检测装配生产线

数据来源:公开资料整理

    近年来,我国数控机床行业出现了明显的供需矛盾,主要体现在低档数控机床的产能过剩和高档数控机床的供应不足而导致供给侧结构性失衡。 由于低档数控机床行业门槛低,进入企业多,且近几年低档数控机床市场有效需求不足,该领域已经出现产能过剩的现象;另一方面,随着国民经济的发展以及产业结构的升级, 高档数控机床的应用越加普及, 产品需求越来越大, 供给却难以满足需求。由于我国高档数控机床起步较晚,目前国产产能不能满足国内需求,国内大多数高档数控机床依赖进口。国产数控机床国内市场占有率相对较低,其中附加值较低的简单经济型数控机床占比较大。当前我国制造业亟需从“制造大国”向“制造强国”转变。我国数控机床行业经过几十年的发展,成为了全球最大的产销国,技术和产能发展迅速,已经具备响应国家制造业转型的基础,未来我国数控机床需求将由中低档向高档转变, 换言之高档数控机床将具有较大的进口替代空间。

    (3)高档数控机床所在行业的市场规模

    2010 年以来,全球机床发展呈现波动趋势。 2011 年及 2012 年全球机床呈现产销两旺的状态, 2013 年-2015 年,全球机床基本保持平稳。我国是制造业大国,机床作为工业母机,市场需求量很大。2015 年我国机床消费额为 275 亿美元,占全球主要机床消费国家(地区)机床消费总额的 36.89%; 2015 年我国机床产值规模为 221 亿美元,占全球 27 个主要机床生产国家(地区)生产总值的 28.00%,产值、消费规模等均为全球第一,在全球机床市场有着重要地位。

    (二)行业发展趋势

    1、机床需求结构升级,产品向智能化、网络化、柔性化方向深入

    (1)机床需求结构升级,高档数控机床需求旺盛

    国家对高档数控机床市场的发展也给予了高度的关注。《中国制造 2025》将“高档数控机床”列为未来十年制造业重点发展领域之一, 《<中国制造 2025>重点领域技术路线图》明确了高档数控机床未来发展目标,“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%”。高档数控机床的需求侧将传导至供给侧,有力推动数控机床结构升级,而以生产高档数控机床的企业将迎来有利发展机会。

    (2)工业 4.0 时代,助推数控机床向智能化、网络化、柔性化方向深入

    工业 4.0 的到来要求通过智慧工厂、智能生产线、物联网等工具,实现生产和流通领域的智能化,进而为消费者提供高度个性化的产品,与此相适应,数控机床必须向智能化、网络化、柔性化发展以满足工业 4.0 的深层需求。

    (3)单体机床逐步减少,“数控机床+工业机器人”等成套设备越加普遍

    单体机床的销售将逐步减少。 当前数控机床的销售主要是数控机床的单机销售,随着下游生产企业竞争加剧以及成本上升,尤其是劳动力生产成本急剧上升以及劳动力短缺情况愈加频繁时,将倒逼更多无人化自动生产车间的出现,单机销售下游客户对自动化生产线以及无人化车间的需求将上升。 无人化车间将先以“数控机床+工业机器人”成套设备出现,先行解决劳动力生产成本急剧上升的痛点。“数控机床+工业机器人”等成套设备的普及将成为未来行业发展的重要特点,是实现打造未来智慧工厂与智能生产线的重要一步,更是数控机床生产企业未来的发展方向。

    2、应用行业走向分化,消费电子将成为行业新增长点

    传统中国工业企业是数控机床最大的需求和增长市场,如今我国钢铁、机械等传统重工业产能过剩严重,对数控机床的需求开始萎缩,进而导致重型机床供过于求。随着智能手机的逐步普及、更新换代速度的加快,平板电脑、可穿戴设备等消费电子产品、通信等 3C 产业终端设备的推广及发展, 3C 行业将迎来发展的春天,消费电子行业产品并将成为行业的新增长点,并有力推动应用于该领域的轻型切削数控机床的发展。

    3、厂商的产品及服务模式由单一产品销售向智能制造系统集成方案方向发展

    长期以来,国内大多数数控机床企业只专注于生产某一领域的单一机床产品,并不具备提供自动化生产线的解决方案的能力。近年来,下游企业对机床供应商提出了新的需求,趋向于与具备成套的设备生产能力、提供全套解决方案或承担更为复杂的工程总承包项目的能力、自动化系统改造的能力的供应商合作。拥有工业机器人自动化生产线交钥匙工程能力的智能制造系统集成商将可以满足客户多方面的生产需求,进而提高客户黏性。此外, 国家和地方政策对制造业进行自动化生产线建设的鼓励也必将推动智能制造装备供应商向智能制造系统集成方案提供商转变。

    4、国产品牌崛起,告别国际品牌独大的局面

    中国作为制造业大国,市场需求巨大,吸引了大批国际品牌数控机床企业入驻抢占中国市场。 FANUC、 Brother 品牌的国际数控机床品牌具备先发优势,其技术水平较高、更具品牌知名度,在全球数控机床产业高端市场、中高端市场均有较高的市场份额。经过几十年的发展,不断自主研发和汲取国外经验,我国国产数控机床产业从无到有,市场不断壮大。

    (三)技术服务水平、技术特点

    数控机床的出现大大促进了传统制造业的生产效率, 适应了现代制造加工业精密化、规模化、批量化的生产需求。虽然我国数控机床的发展历史落后于发达国家,但随着科技的迅猛发展,数控机床的技术发展已经取得了显著进步,目前国内已经掌握了数控系统、伺服电机及驱动等核心技术,并实现了产业化发展。经过几十年的发展,我国数控机床技术在部分领域已经接近发达国家水平,但是整体来看还是与发达国家存在一定差距, 主要高端技术仍掌握在美国、日本、德国等发达国家手中。随着市场竞争的加剧,作为制造业“工业母机”的数控机床的技术将进一步向高速度、高精度、高可靠性发展。高速度是指通过提高主轴转数、工作台移动速度等实现高效生产、降低制造成本,从而提升产品的竞争力;高精度体现为加工工件的质量及几何精度越来越高, 尤其适用于小型金属结构件及军工等领域的精密加工需求;可靠性主要体现为数控机床无障碍的工作时间,数控机床需要长时间持续地工作,设备的可靠性对提升工作效率、节省生产成本有重大影响。数控机床的技术水平可以从机床的中央处理单位、分辨率、进给速度、多轴联动功能、显示功能、通讯功能方面体现。数控机床技术水平主要指标如下:

技术水平
低档
中档
高档
中央处理单位
8 位 CPU
32 或 64 位并具有精简指令集(RISC)的 CPU
分辨率
10μm
1μm
0.1μm
进给速度
8-15m/min
15-24m/min
24-100m/min 或更高
多轴联动功能
2-3 轴联动
3-5 轴联动或更多
3-5 轴联动
显示功能
简单的数码显示或 CRT 字符显示
较齐全的 CRT显示,有图形、人机对话、自诊断等功能显示
齐全的 CRT 显示, 有图形、人机对话、自诊断等功能显示及三维动态图形显示
通信功能
无通讯功能
R232 或 DNC直接数控等接口
MAP(制造自动化协议)等高性能通讯接口,且具有联网功能

数据来源:公开资料整理

    (四)行业与上下游行业的关联性

    高档数控机床的上游主要包括光机、数控系统、钣金、电子元器件、设备辅件等设备提供商,下游主要包括消费电子、通信、汽车及精密模具等行业,具体如下:

数据来源:公开资料整理

    1、上游行业的影响

    高档数控机床的上游主要有光机、数控系统、钣金、电子元器件、设备辅件等。受到技术的限制,目前国内高档数控机床所需的数控系统、光机的部分零部件(如:主轴、丝杆、轴承)等主要从国外进口,而光机、钣金等机床部件的生产在国内发展已经较为成熟,主要从国内采购。总体上,上游市场较为成熟,供应稳定。

    2、下游行业的影响

    数控机床作为工业母机,下游涉及各行各业,而行业的下游有消费电子、通信、汽车及精密模具等行业,其中消费电子为行业的主要下游行业。受下游市场需求的影响相对较大, 目前消费电子行业处于一个快速发展的阶段,且产品更新换代较快,每年新增产能较大,相应的数控机床产品需求旺盛。

    (1)消费电子行业

    近年来,我国消费电子产品生产规模不断扩大,智能终端外壳金属渗透率不断提升。2014 年、 2015 年、 2016 年,手机的金属外壳渗透率分别为 25%、 33%和 38%,渗透率逐年提升,目前金属外壳已普及到千元级及以下智能手机市场,手机金属机壳渗透率不断上升。手机生产规模的不断扩大和金属外壳渗透率的持续上升为高速钻攻中心在手机金属外壳加工领域不断开拓市场。

    (2)通信设备行业

    通信设备制造业也是高档数控机床的重要应用领域。2016 年,我国基础电信企业加快了移动网络建设,新增移动通信基站 92.6万个,总数达 559 万个,其中 4G 基站新增 86.1 万个,总数达到 263 万个,移动网络覆盖范围和服务能力继续提升。 2016 年,我国互联网宽带接入端口数量达到 6.9 亿个,比上年净增 1.14 亿个,同比增长 19.8%。 2016 年,通讯行业固定资产投资规模完成 4,350 亿元,其中移动通信投资完成 2,355 亿元。随着中国逐步加大对 5G 设施的投资,将进一步拉动通信设备行业对高档数控机床的需求。

    (3)汽车行业

    汽车市场的发展推动着高档加工中心的市场需求。 而国民经济的发展与人们生活水平的提高带动汽车市场的发展。 2016 年,汽车产销分别为 2,811.90 万辆和 2,802.80 万辆,同比增长14.76%和 13.95%。 汽车市场的不断扩大有力地拉动了汽车零部件加工中心需求。2010-2016 年中国汽车产销规模变化趋势如下:

2010-2016年中国汽车产销规模变化趋势(单位:万辆)

数据来源:公开资料整理

    (4)精密模具产业

    模具是指工业生产上用于注塑、吹塑、挤出、压铸或锻压成型、冶炼、冲压等方法得到所需产品的各种模子和工具。《中国模具工业“十三五”规划》明确指出,“十二五”期间,国内市场国产模具自配率达到 85%以上,中高档模具的比例达到 40%以上,至 2015 年产值达到 1,740 亿元。

上一信息:数控机床的发展趋势及国内发展现状

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