《2018中国数控机床行业现状分析与前景预测》

  • 来源专题:数控机床与工业机器人
  • 编译者: 杨芳
  • 发布时间:2018-06-21
  • 从我国数控机床市场看,受益于我国汽车、航空航天、船舶、电力设备、工程机械等行业快速发展,对机床市场尤其是数控机床产生了巨大需求,数控机床行业成长迅猛 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。

      机床作为“工业之母”,是一个国家制造业水平高低的象征。数控机床是由美国发明家约翰·帕森斯上个世纪发明的。随着电子信息技术的发展,世界机床业已进入了以数字化制造技术为核心的机电一体化时代,其中数控机床就是代表产品之一。数控机床是一种高效能的,装有程序控制系统的自动化机床,能较好地解决复杂、精密、小批量、多品种的零件加工问题,代表着现代机床控制技术的发展方向。

      欧、美、日等工业化国家已先后完成了数控机床产业化进程,而中国从20世纪80年代开始起步,现在处于发展阶段。虽然我国的铸造机床产业取得了一定的成绩,但仍然面临着许多制约性问题,与国外产品相比,中国数控机床的差距主要是在机床的高速高效化和精密化上。

      数控机床市场规模高企,2017年超过3000亿元

      从我国数控机床市场看,受益于我国汽车、航空航天、船舶、电力设备、工程机械等行业快速发展,对机床市场尤其是数控机床产生了巨大需求,数控机床行业成长迅猛。据统计,2014-2016年,我国数控机床销售收入均超过2400亿元;2016年,我国数控机床销售额为2732.3亿元,同比增长7.69%。2017年销售额约为3060.3亿元,首次超过3000亿元。

      下游应用仍以汽车产业为主,消费电子将成未来应用主流市场

      从数控机床行业下游消费需求比重来看,汽车是主要的下游需求领域,消费占比约为42%;其次是航空航天,消费比重约为18%;模具和工程机械分别为数控机械第三和第四消费领域,占比分别在15%和10%左右。

      未来,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。

      数控机床产品需求结构矛盾升级,高端产品国产化率低

      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。 2016年,数控机床专项支持研发的高档数控系统已累计销售1000余套,国内市场占有率由专项启动前的不足1%提高到了5%左右,2017年我国高档数控机床的国产化率大约在6%左右,依然较小。但从需求方面看,2013年我国高端数控机床的需求占比已经达到了10%左右,2017年大约在15-20%之间,与6%的国产化率相比差距甚大。

      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。

      三大趋势引领,未来我国数控机床市场将超5000亿元

      “十三五”规划的经济发展重点在于实现经济增长方式的转变,先进制造业是传统制造业的改造方向,电子信息、生物工程、新能源新材料等高新技术产业的发展将为精密、高效、专用数控机床开辟了新的需求;从地域发展分析,中国东部产业的升级、东北等老工业基地的振兴和中西部的开发加快步伐,为数控机床产业发展提供国内市场;经济全球化,国际资本和产业向中国的转移、国际技术和人才的交流、中国国际贸易的强劲发展等,为中国数控机床产业的发展提供了外部环境,使数控机床行业处于难得的战略发展期。未来,中国数控机床行业将主要呈现以下三大发展趋势:

      首先,国产数控机床综合竞争力将大幅提高,从而引起国产数控机床的市场占有率将出现根本的变化。

      其次,一批跨国机床集团在中国设立的独资企业或合资企业,如德国德马吉、美国哈挺、日本小巨人等,本地化生产将形成生产能力。

      最后,普及型数控机床产业化将形成。普及型数控机床和加工中心数控机床是各类产品中发展最快、所占比重最大的一类产品,也是制造业应用最广的一类设备。普及型数控机床作为中档型数控机床,已成为消费的主流,其在数控机床中所占比例已超过30%,增长速度远高于其他类型机床,包括数控机床的增长速度。

      2018-2023年,我国数控机床由于技术发展以及下游市场逐渐复苏等原因,仍会保持10%-12%的增长速度。到2023年,我国数控机床行业的市场规模将突破5,000亿元。

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    • 从国产数控系统发展来看,我国数控系统由开始的政府主导发展为现今的企业主导。发展至今,虽然国内数控系统的应用仍然以国际品牌产品为主,但行业已经步入了自主创新的阶段。   国内数控系统企业已经进入主导自主创新阶段,但竞争层次仍较低      从国产数控系统发展来看,我国数控系统由开始的政府主导发展为现今的企业主导。发展至今,虽然国内数控系统的应用仍然以国际品牌产品为主,但行业已经步入了自主创新的阶段。   图表1:我国数控系统产业发展历程      资料来源:前瞻产业研究院整理   数控系统主要分为经济型数控系统、普及型数控系统和高档型数控系统,其中,高端数控系统市场几乎为外资垄断,主要被发那科、西门子等国外巨头占据,国内只有南京埃斯顿、广州数控、华中数控等少数企业具备生产能力。由于核心元件具有高技术和高附加值的行业特性,国外企业往往借此抬高产品的价格,我国数控机床整机的发展也因此受到严重制约。   目前行业整体竞争格局分为三个层次:   第一层次为梅耶伯格、小松NTC株式会社、安永株式会社、莱玛特国际、日本创技、日本滨井、高鸟株式会社等,这些国际企业的产品技术含量高,价格较高,占据了行业的高端市场;   第二层次为国内具备一定核心竞争力的企业,主要包括晶盛机电、宇环数控、苏州赫瑞特、江西新航科技及中国电子科技集团公司第四十五研究所等;   第三层次为数量众多的低端企业,产品技术含量较低,同质化严重,缺乏核心竞争力,竞争非常激烈。   图表2:我国数控系统竞争层次(单位:%)      资料来源:前瞻产业研究院整理   国内数控系统企业中端市场竞争相对充分   目前,在国内中档数控系统市场中,华中数控占据30%的市场份额,排名第一;北京凯恩帝、大连大森分别占据22%和14%的市场份额;在国内高档数控系统市场中,华中数控占据绝大部分市场份额,远远领先其他企业。   图表3:国内中档数控系统市场格局(单位:%)      资料来源:前瞻产业研究院整理   图表4:国内高档数控系统市场格局(单位:%)      资料来源:前瞻产业研究院整理   数控系统下游应用范围广   改革开放以来,我国国民经济高速发展,各行各业需求大量的制造装备,推动了我国数控系统行业的发展。随着数控系统行业技术水平的不断升级,其下游应用领域也不断扩大,目前数控系统设备行业下游应用领域涉及传统机械工业、汽车工业、电力设备、铁路机车、船舶、国防工业、航空航天工业、石油化工、工程机械、电子信息技术工业以及其他加工工业等。行业市场供求状况主要受下游消费电子产品、LED产品、太阳能光伏设备、航空航天设备以及集成电路工业等行业的综合影响。   图表5:我国数控系统下游应用概况      资料来源:前瞻产业研究院整理   随着产业结构调整的不断推进,新材料、新技术、新工业的不断突破,我国制造业对高精度零部件、配件需求不断增长,下游细分行业对多线切割机及研磨抛光机等精密数控机床设备产品的品质、功能等多方面要求也会越来越高,这直接增加了数控系统高端产品的需求,且这类中高端数控系统产品在整个行业中所占比重将继续增大,利润水平也将继续得到提升。   近年来,国务院印发了《中国制造2025》制造强国行动纲领,瞄准高档数控机床、集成电路及专用装备、信息通信设备、航空航天装备、节能与新能源汽车等战略重点,引导社会各类资源集聚,推动优势和战略产业快速发展。在此背景下,精密数控系统行业自身及其下游行业均得到了快速的发展。我国目前正处于工业化进程的中期阶段,是从解决短缺为主的脱贫到发展经济强国致富之路的关键阶段,下游强劲的发展势头带动了对数控系统的巨大需求。中国已经已经成为世界第一大机床市场,因而我国未来数控系统市场巨大。前瞻认为,中高端数控系统的市场占有率将显著增加。
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    • 来源专题:数控机床与工业机器人
    • 编译者:杨芳
    • 发布时间:2017-05-22
    • 江世琳,大连光洋科技集团董事长助理,1982年生于辽宁大连,2005年信息工程专业毕业。长期从事政企公共关系事务、知识产权、科研项目管理、企业文化等工作。对数控产业与基础工业和经济发展的关系的思考略多,曾长期蒙受中国工程院、知识系统工程奠基人王众托院士的系统工程论思想(创始人为钱学森先生)的启迪,对宏观工业经济的发展,略有思考。尤其是近些年来东北工业经济的囧境,更引发了我的很多思考,尤其是长期以来困扰东北的人才外流问题,更希望可以和大家交流互动。 我在数控产业从业11年,经历了我国数控产业爆发式发展的阶段,亲自见证了该领域的可喜成绩,也能够感受到当前存在的种种问题。从我所在的行业领域,推己及人地思考东北经济下滑的现状,产生了一些看法,希望与各位老师交流、探讨。 我是工科出身,喜欢先讲理论基础,所以我们不妨从钱学森先生的系统工程理论开篇讲起。 一、钱学森先生的系统工程论 钱学森提出的现代科学体系结构,从应用实践到基础理论依次是:工程技术;为工程技术提供理论基础的技术科学;基础科学;综合、提炼并高度概括的马克思主义哲学。钱先生开创性地将系统工程上升到了哲学高度,是对社会主义国家的一项重大贡献。 钱学森认为,系统思想是分析与综合的辩证思维工具,它从辩证唯物主义中撷取了哲学的思维方式,从运筹学和其它系统科学中获取了定量化的表达形式,在系统工程学中进行了丰富的实践。 通常,我们把极其复杂的研制对象称为系统,即由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合成具有特定功能的有机整体,而且这个系统本身又是它所从属的一个更大系统的组成部分。例如我们常说的交通系统、指挥系统、航天系统等等。而系统工程就是处理系统的工程技术,是组织管理这种系统的规划、研究、设计、制造、试验和使用的科学方法,是一种对所有系统都具有普遍意义的科学方法。 事实上,系统工程其实是横跨自然科学与社会科学的。在我国,最早应用系统工程并取得显著成就的就是航天系统。在航天系统中,每一类型号都有一个总体设计部,实践证明这是非常有效的。钱学森认为,总体设计部的实践,体现了一种科学的方法,这种科学的方法就是系统工程。 综上,我认为,以系统工程的理论去解决复杂的系统问题,是科学有效的(参考书籍:《论系统工程》,1988年修订版,钱学森等著)。如果说钱学森先生的系统工程离我们较远,那么下一个引证的对象就生活在我们身边。 二、王众托院士的知识系统工程思想 王众托,中国工程院院士,系统工程与管理科学专家,大连理工大学教授,中国系统工程学会副理事长,国际知识与系统科学学会副主席,国际知识与系统科学杂志主编。他是我国系统工程学科研究与学位制度创建人之一,我国知识系统工程的奠基人,曾获得系统科学与系统工程科学技术奖终身成就奖,是钱学森先生系统工程论的继承者和发扬者。 (一)系统集成理论。王众托院士的系统集成理论指出,系统是由两个或两个以上的要素相结合的,这种结合必须符合一定的规律,并且在结合以后必须产生整体功能,即系统功能。其分类方法有: 1.经济活动中集成的内容:技术集成,管理集成,技术与管理综合集成(如CIMS); 2.集成设计的范围:宏观集成,中观集成,微观集成; 3.集成对象的物质性:实物性集成,非实物性集成(如方法、理念、算法、软件等); 4.集成的动力来源:外动力集成(自然动力和社会动力),内动力集成(系统自组织行为)。 我个人认为,王院士是钱先生的系统工程理论在现实当中具体实践的重要代表,属于典型的系统工程的应用。 (二)系统集成创新。在系统集成创新方面,王众托院士根据不同的创新主体之间的关系,将创新分为:模仿创新,自主创新,合作创新。 自主创新又分为:原始创新和系统集成创新。我们国家层面提出的引进消化吸收再创新,其实也是集成创新的一种。 (三)系统集成创新的典型形式有: 1.单元技术与单元技术的集成,如数控机床、数码相机等; 2.单元技术与系统技术的集成,如电脑(多媒体功能与微机系统的集成)等; 3.设计技术与加工技术的集成,如CAD、CAPP、CAM等; 4.技术与管理的集成,如CIMS、SCM等; 5.组织的集成,如企业兼并重组,校企联合,产学研合作等; 6.产业的集成,如三网合一、无人驾驶等。 王院士为我们下一步探讨数控产业与工业和制造业的关系,重新规划了一个视角。 (四)知识系统工程: 1.知识系统工程是对知识进行组织管理的技术;知识系统是复杂的人—机系统,是人与组织开展知识创新的复杂自适应系统; 2.知识系统的体系结构包括:组织、人员、技术、经营、文化五个体系结构; 3.知识系统运行过程分析包括知识运作过程和知识管理过程,知识运作过程是指一线工作者为本职工作需要而去收集、运用或生成知识的过程,而知识管理过程则是对知识运作进行管理、提供有利于知识应用和知识创新环境的过程; 4.知识系统工程中论述的问题 1)知识战略与组织战略的集成; 2)新知识系统开发; 3)学习型组织建设; 4)知识工作的信息技术支持系统建设; 5)制造业项目管理中知识系统工程应用等内容,为数控产业企业开展创新工作提供了理论支持。 在如上五个结构体系中,最核心的是人。 三、数控产业对基础工业与制造业企业发展的影响 (一)数控产业基本内容及其现状和趋势 1. 什么是数控:通常意义上认为是计算机数字控制的简称,即CNC(Computer Numerical Control); 2.什么是数控机床:数字控制机床,一种装有程序控制系统 的自动化 机床;被尊称为“工业母机”; 3. 什么是数控系统:利用数字指令控制机器动作的系统,常用受控对象包括位移、角度、速度、力等模拟量和电流、功率、扭矩等数字量;也就是说,用数控系统控制加工的机床,就是数控机床。数控机床应该算是工业自动化 最基本的制造单元了。 4. 什么是数控产业:一般泛指数控机床产业。但本人认为,除数控机床外,数控产业还应包括数控系统、伺服驱动器、电机 、传感器、执行部件、机床本体和机床制造工艺、机床加工工艺等内容,涵盖了机械、电子、控制、自动化、软件、材料、工艺等学科。数控产业是一个集资金密集型、劳动力密集型、知识密集型等于一体的产业,如果把数控机床比作一个人的话,数控系统是人的大脑,伺服驱动器是人的肌肉,电机是人的关节,传感器是人的眼睛,执行部件(回转工作台或摆角铣头)是人的手脚,机床本体(床身/裸机)是人的骨架。通俗地讲,数控机床的出现就是替代了人的手工操作,使得生产制造更规范、更专业、一致性好,不依赖于人力。但其为工艺服务的本质是不变的。 5.什么是机床制造工艺:机床制造工艺是指机床的生产制造过程,机床加工工艺是指机床加工零部件的使用过程,其中有一些关键概念,常见包括: 1)五轴联动:准确地说是五坐标联动。核心是刀尖点旋转编程(RTCP),意思是刀尖点可以到达空间中任意位置,作用是可实现空间任意曲面的加工,例如船用推进器的螺旋桨,汽车增压器叶轮、飞机发动机整体叶盘、汽轮机和燃机用叶片等关键工业零件。换句话说,就是复杂的自由曲面,没有这个功能就不能由图纸变成实物。 2)复合加工:多种工艺手段在工件一次装卡下完成,例如车铣复合、车削复合、铣削复合、磨削复合、增材制造(3D打印 )与金切制造复合(加减一体化制造)等,是最大限度地提升工艺能力、保证加工精度的制造方式;尤其是加减一体化制造,对未来的影响极其重要,例如飞机异形结构件、鱼雷推进器等。 6.军事工业技术:很多军事工业技术的源头都有数控产业技术的身影,例如:航母用的电磁弹射技术,其技术原型就是数控产业的直线电机技术;中国的直线电机技术,现在已经基本成熟了。 所以我们新建的航母采用电磁弹射,完全没有技术障碍,只存在工程解决方案的问题。美国IPG(阿帕奇)公司生产的1KW小型激光器禁止对华出口,因为它的另一个用途是具备杀伤性的激光枪。这种1KW小型激光器的大小,比我们常用的激光笔大不了多少。.