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1、 证券研究报告证券研究报告 请务必阅读正文之后第请务必阅读正文之后第 24 页起的免责条款和声明页起的免责条款和声明 工业母机之魂,自主可控之基工业母机之魂,自主可控之基 数控系统行业专题2023.6.20 中信证券研究部中信证券研究部 核心观点核心观点 刘海博刘海博 制造产业 首席分析师 S11 纪敏纪敏 制造产业 联席首席分析师 S02 付宸硕付宸硕 国防与航空航天 首席分析师 S05 李越李越 机械行业 首席分析师 S08 数控系统是数控机床的灵魂,贡献数控机床的主要成本占比,本质上是工业运数控系统是
2、数控机床的灵魂,贡献数控机床的主要成本占比,本质上是工业运动控制系统,随着数控机床的普及得到快速发展动控制系统,随着数控机床的普及得到快速发展。目前国内数控系统呈现分层目前国内数控系统呈现分层竞争,中低端国产化率较高,中高端仍以外资为主,且集中度和高端化持续提竞争,中低端国产化率较高,中高端仍以外资为主,且集中度和高端化持续提升。位移传感等零部件十分重要,国产数控系统厂商已实现自主可控且与顶尖升。位移传感等零部件十分重要,国产数控系统厂商已实现自主可控且与顶尖厂商性能差距持续缩小。在长期自动化率持续提升和短期通用周期复苏的大背厂商性能差距持续缩小。在长期自动化率持续提升和短期通用周期复苏的大背
3、景下,国产数控系统有望在政策支持下加速国产替代进程。我们给予数控系统景下,国产数控系统有望在政策支持下加速国产替代进程。我们给予数控系统行业行业“强于大市强于大市”评级,建议关注受益于国产替代的数控系统及零部件龙头。评级,建议关注受益于国产替代的数控系统及零部件龙头。数控系统是数控机床的关键灵魂,同时也是最为典型的运动控制系统,将迎来数控系统是数控机床的关键灵魂,同时也是最为典型的运动控制系统,将迎来持续增长周期持续增长周期。数控机床,就是在普通机床的基础上,经过不断的研发与升级,从而使得精度和效率都大幅提升的自动化机床设备。数控机床的上游零部件主要分成数控系统、传动系统和其他核心功能部件,数
4、控系统是数控机床的“大脑”,其他部件相当于数控机床的“躯干”,中国大陆数控机床市场规模有望快速增长。数控机床中,除运动系统外,如考虑驱动系统和位移监测装置,我们测算得广义的数控系统成本占比接近 40%。数控系统是典型的运动控制系统,也分为开环、半闭环和闭环三类,半开环数控系统应用最为广泛。数控机床厂商目前多采用外购数控系统的模式,MIR 统计 2022 年中国大陆数控系统市场规模超过百亿元人民币,在自动化率长期提升及通用板块复苏的背景下有望迎来新一轮增长周期。数控系统呈现分层竞争的格局,且集中度和高端化持续提升,目前中低端已逐数控系统呈现分层竞争的格局,且集中度和高端化持续提升,目前中低端已逐
5、步国产化,高端型国产替代有望加速,位移传感等核心零部件值得关注步国产化,高端型国产替代有望加速,位移传感等核心零部件值得关注。目前我国数控系统呈现出分层竞争的态势,经济型数控系统以国产厂商为主,中高端数控系统仍以外资为主。目前数控系统呈现出集中度提升的态势,头部厂商凭借较强的技术水平和规模优势不断提升市占率,MIR 统计行业 CR5 由 2018 年的78%提升为 2022 年的 90%。头部厂商市占率提升的最主要原因是高端化,均价较高的高端产品占比提升,且数控系统整体价格均有所上升,未出现价格战。国产数控系统性能差距正逐步缩小,若国产化加速,性能并非主要障碍,而是持续不断和下游客户匹配磨合,
6、是从量变积累到质变的过程。位移传感装置是数控系统最关键的核心零部件,数控系统出货时一般会配备位移传感器,目前光栅测量为主要位置传感技术。光栅尺和编码器等位置检测传感器与伺服系统具有较强的匹配关系,数控机床是位置传感器目前最主要的应用领域。国内编码器/光栅尺市场有望持续增长。MIR 预计 2022-2025 年 CAGR 达到均 10%以上;国产厂商仅禹衡光学占有较高市场份额,2021 年市占率为 10%。需求向好,政策支持,国产数控系统将快速发展。需求向好,政策支持,国产数控系统将快速发展。在人口红利消退的背景下,增加人均数控机床深度是维持制造业强国地位的必然选择。我们测算,截至 2040年,
7、我国国产数控系统市场规模将达到 315 亿元,目前国产替代进程已经开启。短期来看,新一轮通用自动化景气周期也已渐起。近年来国家政策扶持力度大,工业母机自主可控已经成为我国中长期的国家战略之一。04 专项主要课题基本结题,尤其在数控系统领域取得重要成果,有望接续。风险因素:风险因素:海外经济衰退导致外需下降超过预期;国内制造业复苏进度和幅度低于预期;数控系统及关键零部件国产替代速度不及预期;政策支持力度不及预期。投资策略。投资策略。位移传感是数控系统最核心的零部件,建议关注控股国内编码器龙头禹衡光学且技术完全自主的位移传感器核心上市公司奥普光电奥普光电;我国中高端数控系统通过 04 转型已实现较
8、大突破,未来在政策及性价比优势下有望加速国产替代,建议关注数控及机床一体化厂商科德数控科德数控以及校企改革的自主可控核心公司华中数控华中数控;国内经济型数控系统已普遍国产化,非上市公司居多,上市公司中建议关注并购南京开通且激光切割运控赋能的维宏股份维宏股份。数控系统数控系统行业行业 评级评级 强于大市(首次)强于大市(首次)数控系统行业专题数控系统行业专题2023.6.20 请务必阅读正文之后的免责条款和声明 2 目录目录 数控机床推动效率革命,数控系统是关键数控机床推动效率革命,数控系统是关键.5 数控机床推动效率革命,数控系统匹配数控机床需求持续增长.5 数控系统是典型的运动控制系统,将迎
9、来新一轮增长期.7 分层竞争分层竞争下逐步高端化,核心零部件值得关注下逐步高端化,核心零部件值得关注.10 整体集中度提升,逐步高端化.10 分层级竞争,中低端已逐步国产化,高端有望加速.12 位移传感,数控系统的关键零部件.14 需求向好,政策支持,国产需求向好,政策支持,国产系统进入发展快车道系统进入发展快车道.17 长期数控系统需求及国产替代空间广阔,短期新一轮周期渐起.17 政策支持,“04”专项成果显著有望续接发力.20 风险因素风险因素.22 投资策略投资策略.23 PYoYlZdYjZRYvZaXjZbR8Q6MpNmMpNsRiNrRpReRnPqR7NpOpPxNoOoNNZ
10、sPrQ 数控系统行业专题数控系统行业专题2023.6.20 请务必阅读正文之后的免责条款和声明 3 插图目录插图目录 图 1:从第一台机床到桌上数控机床.5 图 2:数控机床上下游产业链.6 图 3:2019-2024 年中国数控机床市场规模预测(亿元).7 图 4:数控机床成本构成.7 图 5:从上到下分别是开环、半闭环、闭环控制系统原理示意图.8 图 6:数控机床的组成和工作过程.8 图 7:数控系统成本构成.9 图 8:中国数控系统市场规模.10 图 9:高端数控机床国产化率仍然较低.10 图 10:中国大陆数控系统出货额市场格局变迁.11 图 11:中国大陆数控系统市场 CR5.11
11、 图 12:各品牌数控系统产品均价.12 图 13:中国大陆数控系统竞争格局示意.12 图 14:2021 年国产数控系统在外购型数控系统高中低端的市占率.12 图 15:中国大陆数控系统市场各厂商市占率(销售额口径).13 图 16:位置检测器在机床主轴控制中的应用.14 图 17:光栅位移传感器工作原理.15 图 18:磁编码器结构示意图.15 图 19:光栅位移传感器(光栅尺)工作示意.15 图 20:光栅旋转编码器工作示意.15 图 21:国内伺服系统主要应用领域(亿元).16 图 22:编码器的主要应用领域.16 图 23:国内光栅尺主要应用集中在数控机床.16 图 24:国内编码器
12、销售额及增速.17 图 25:国内光栅尺销售额及增速.17 图 26:国内编码器市场竞争格局.17 图 27:国内光栅尺市场竞争格局.17 图 28:2018 年机床人均拥有金额情况.18 图 29:数控系统国产品牌市场规模测算.19 图 30:中国整体自动化市场规模年度同比增速及预测.19 图 31:中国整体自动化市场规模季度同比增速及预测.19 表格目录表格目录 表 1:数控机床和普通机床优劣势对比.5 表 2:数控系统主要构成.9 表 3:机床厂商数控系统外购比例较高.9 表 4:中国大陆市场主要品牌一揽.10 表 5:五轴加工较三轴加工的优势明显.12 表 6:国内外各档次代表性数控系
13、统功能及性能表.13 表 7:外资数控系统主要使用外资编码器,国产数控系统主要使用国产编码器.17 表 8:数控系统国产品牌市场情况指标预测.18 数控系统行业专题数控系统行业专题2023.6.20 请务必阅读正文之后的免责条款和声明 4 表 9:国内推出多项政策推动高档数控机床行业发展.20 表 10:我国对数控系统和数控机床的相关战略规划.20 表 11:主要上市公司相关 04 专项课题.21 表 12:数控系统重点公司盈利预测.23 数控系统行业专题数控系统行业专题2023.6.20 请务必阅读正文之后的免责条款和声明 5 数控机床推动效率革命,数控系统是关键数控机床推动效率革命,数控系
14、统是关键 数控机床推动效率革命,数控系统匹配数控机床需求持续增长数控机床推动效率革命,数控系统匹配数控机床需求持续增长 机床的诞生无疑是人类提升生产效率的里程碑事件,数控机床的发明则再一次推动了机床的诞生无疑是人类提升生产效率的里程碑事件,数控机床的发明则再一次推动了效率革命。效率革命。美国发明家 John T.Parsons 在飞机工程师 Frank L.Stulen 的帮助下构思并实施了数控系统,因此被广泛尊为“数控系统之父”。麻省理工大学伺服机械实验室不但发明了 APT(自动编程工具)、G 代码等构建了现在数控操作系统编程的底层语言,并且在伺服电机的改进上同样贡献颇多。二者间的合作与竞争
15、以及美国军方对二者的支持都加快了数控系统的改进与普及。图 1:从第一台机床到桌上数控机床 资料来源:CNC life,柏林德国科技博物馆,中信证券研究部 数控系统的革命性在于普通机床接入数控系统后,一方面提升了加工效率和精度,更数控系统的革命性在于普通机床接入数控系统后,一方面提升了加工效率和精度,更好的满足现在制造业的需求;另一方面操作难度同样实现了显著降低,最终能明显增加工好的满足现在制造业的需求;另一方面操作难度同样实现了显著降低,最终能明显增加工厂的经济效益。厂的经济效益。数控机床目前也有仍需进一步改进之处,例如造价高昂,维修困难,对生产操作人员以及维修人员素质要求较高等。表 1:数控
16、机床和普通机床优劣势对比 对比维度对比维度 数控机床数控机床 普通机床普通机床 检验对比 同一批零件一般只做首件检验或工序间关键尺寸检验,可减少停机检验每个零件的时间 一批零件需要间隔一段时间或一段工作量就停机检验,停机时间长 精度对比 普通级数控机床的加工精度已由 10 微米提高到了 5 微米,精密级加工中心提高到了 11.5 微米,甚至逐步渗透到纳米级 普通车床加工精度一般为是 0.010.02 毫米 加工质量对比 数控机床结构自身有很高的刚度和热稳定性并可以通过补偿技术获得更高的加工精度 普通机床的刚度以及热稳定性较差,加工精度不足以达到精密零部件的要求 加工复杂零件对比 数控机床采用多
17、轴联动对三维曲面零件进行加工,可用刀具最佳几何形状进行切削,不仅降低了表面粗糙度,而且效率得到大幅普通机床加工方法已无法满足零件的各种要求 数控系统行业专题数控系统行业专题2023.6.20 请务必阅读正文之后的免责条款和声明 6 对比维度对比维度 数控机床数控机床 普通机床普通机床 度提高,可以进行复杂零件加工 操作细节对比 操作者主要是程序的输入、编辑,刀具准备,加工状态的观测以及零件的检验等工序,劳动强度极大降低,操作者的劳动趋于智力型工作,但对操作者要求较高 需对批量零件进行逐一零件、逐一工序的加工,劳动强度非常大,偏向于体力劳动,但对操作者要求较低 投资费用对比 国产数控机床一般价格
18、在 10 万元以上,进口的价格能达到百万级,比如 2021 年我国进口德国机床每台均价达到 62.14 万美元 一般普通的机床价格在 23 万元之间 准备工作对比 前期准备除包含所有机床必要的工作环境监察等要求外,还需工艺确定、程序编制等 一般只需要检查电源、温度、湿度、检查各刀架应处于非工作位置、润滑系统是否良好等 维修难度对比 维修困难,对维护人员的技术要求较高 维修技术已经十分成熟,对维护人员要求较低 资料来源:前瞻经济学人,中信证券研究部 数控机床,就是在普通机床的基础上,经过不断的研发与升级,从而使得精度和效率数控机床,就是在普通机床的基础上,经过不断的研发与升级,从而使得精度和效率
19、都大幅提升的自动化机床设备。都大幅提升的自动化机床设备。数控机床产业链包括上游数控系统及核心功能部件制造、机床整机制造,下游对应到汽车、通用机械、3C 电子、模具、航空航天、工程机械等广泛的制造业领域。数控机床的上游零部件主要分成数控系统、传动系统和其他核心功能部数控机床的上游零部件主要分成数控系统、传动系统和其他核心功能部件,数控系统是数控机床的“大脑”,其他部件相当于数控机床的“躯干”件,数控系统是数控机床的“大脑”,其他部件相当于数控机床的“躯干”:数控系统:机床核心关键部件之一,包含 CNC 装置、伺服控制系统及检测反馈装置等,直接影响基础机床精度、动态特征等核心参数。多个装置通力协作
20、,满足不同机床设备的高要求性能,为机床整体性能提供支撑,其也是数控机床性能不断迭代,生产效率不断提升的核心。传动系统和其他核心功能部件:包含电主轴、传动机械、滚动功能部件、精密件、刀库、刀塔等,这些是实现机械传动、切削的具体实施者,其优劣也直接影响机床的精度、效率等功能。图 2:数控机床上下游产业链 资料来源:浅谈数控机床原理、分类与选择(宋祥玲、陈文娟),创世纪官网,工控网,中信证券研究部 数控系统行业专题数控系统行业专题2023.6.20 请务必阅读正文之后的免责条款和声明 7 中国大陆中国大陆数控机床市场规模有望快速增长,数控系统贡献主要成本占比。数控机床市场规模有望快速增长,数控系统贡
21、献主要成本占比。根据前瞻产业研究院中国数控机床行业市场需求预测与投资战略规划分析报告预测,我国数控机床市场规模未来将实现稳定较快增长,到 2024 年将达到 5728 亿元。数控机床中,数控系统成本占比较高,以海天精工为例,仅控制系统占比就达到 22%,如果算上驱动系统和光栅尺(位移检测),成本占比接近 40%。图 3:2019-2024 年中国数控机床市场规模预测(亿元)图 4:数控机床成本构成 资料来源:中国数控机床行业市场需求预测与投资战略规划分析报告(含预测,前瞻产业研究院),中信证券研究部 资料来源:海天精工招股书,中信证券研究部 数控系统是典型的运动控制系统,将迎来新一轮增长期数控
22、系统是典型的运动控制系统,将迎来新一轮增长期 数控系统是典型的运动控制(数控系统是典型的运动控制(Motion Control)系统,也分为开环、半闭环和闭环三)系统,也分为开环、半闭环和闭环三类,半开环数控系统应用最为广泛。类,半开环数控系统应用最为广泛。单轴位置控制系统按照系统控制逻辑环路分为开环、半闭环和闭环控制系统。开环数控系统无位置反馈器,结构简单但精度较低,一般采用步进电机。交流伺服电机控制系统是典型的半闭环数控系统,位置反馈采用转角检测装置,如光电编码器及旋转感应同步器等,通过检测丝杠转角间接测量工作台位移量,再反馈给数控装置,运用最为广泛。闭环数控系统在执行端增加直线编码器,直
23、接测量运动的实际位置,使执行更加准确,应用于高精度运动控制场合,但成本较高、调试困难、系统稳定性较差。004000500060007000201920202021E2022E2023E2024E35%22%20%13%5%2%3%结构件控制系统传动系统驱动系统刀库、刀塔及组件光栅尺其他 数控系统行业专题数控系统行业专题2023.6.20 请务必阅读正文之后的免责条款和声明 8 图 5:从上到下分别是开环、半闭环、闭环控制系统原理示意图 资料来源:雷赛智能官网 数控系统是工控在机床中的运用,直接影响数控机床的性能水平。数控系统是工控在机床中的运用,直接影响数控机床的性能水平
24、。数控系统本质上讲,是将工业控制缩放到机床体内,通过设定图样形成数控加工程序,从而控制机床中的功能部件进行相应的精密运动和位移反馈,从而达到机械加工的目的。因此,数控系统是数控机床的“大脑”,数控机床的性能水平主要由数控系统决定。图 6:数控机床的组成和工作过程 资料来源:数控机床结构原理与应用(陈子银)数控系统行业专题数控系统行业专题2023.6.20 请务必阅读正文之后的免责条款和声明 9 数控系统整体由控制系统、驱动系统和检测系统所构成,狭义来讲,数控系统有时也数控系统整体由控制系统、驱动系统和检测系统所构成,狭义来讲,数控系统有时也仅仅指控制系统。仅仅指控制系统。数控系统主要由三个系统
25、构成,符合工业控制系统的基本构成,如果仅为开环控制系统,则也不包含检测系统。数控系统有时狭义上讲仅指控制系统(数控装置),但一般情况下均涵盖控制、驱动和检测三大系统,三个系统通力协作,满足不同机床设备的高要求性能,为机床整体性能提供支撑。表 2:数控系统主要构成 系统名称系统名称 系统构成系统构成 功能功能 控制系统(数控装置)操作软件 控制系统硬件是一个专用计算机系统,拥有输入输出功能。它可以发出控制指令给伺服系统。PLC 驱动系统(伺服驱动装置)驱动器 驱动系统会将控制系统发出的指令和检测系统反馈的信息进行比较、调节,最终驱动机床部件按要求运动。主轴电机 伺服电机 检测系统(测量装置)位置
26、检测装置 检测系统可以监测机床部件的位置和速度,并将数据反馈回控制系统和伺服系统。资料来源:工控网,中信证券研究部 图 7:数控系统成本构成 资料来源:华中数控招股书,中信证券研究部 注:华中数控 2009 年招股上市,数据仅供参考 机床厂商数控系统主要有自制、外购、二次开发三种模式,目前以外购为主。机床厂商数控系统主要有自制、外购、二次开发三种模式,目前以外购为主。数控机床厂商在使用数控系统时主要有三种模式,分别是自制、外购、二次开发,也分别被称为哈斯、西门子和马扎克模式。目前来看,数控系统由于其相对标准化、投入回报周期长等特性,大部分机床厂商选择了外购模式,但自制厂商往往具备核心技术和自主
27、知识产权,供应链自主可控,国外和国内的典型代表分别为日本大隈和科德数控。表 3:机床厂商数控系统外购比例较高 核心零部件核心零部件 德国哈默德国哈默 日本马扎克日本马扎克 日本大隈日本大隈 科德数控科德数控 海天精工海天精工 国盛智科国盛智科 纽威数控纽威数控 数控系统 外购 基于三菱二次开发 自制 自制 外购 外购 外购 伺服驱动器 外购 外购 自制 自制 外购 外购 外购 电机 外购 外购 自制 自制 外购 外购 外购 资料来源:科德数控、海天精工、国盛智科、纽威数控招股说明书,中信证券研究部 伺服系统主板液晶屏功率模块其他 数控系统行业专题数控系统行业专题2023.6.20 请务必阅读正
28、文之后的免责条款和声明 10 中国大陆中国大陆数控系统市场规模超过百亿元人民币,目前有望迎来新一轮增长周期。数控系统市场规模超过百亿元人民币,目前有望迎来新一轮增长周期。根据MIR 统计,我国 2022 年数控系统市场规模为 135 亿元,相较于数千亿元的数控机床市场规模占比较低,主要因为我国数控机床国产化率低,进口机床价值量较高且不在国内生产。数控系统与通用自动化板块相关性较高,目前已进入周期底部,有望迎来新一轮增长周期。图 8:中国数控系统市场规模 图 9:高端数控机床国产化率仍然较低 资料来源:MIR(含预测),中信证券研究部 资料来源:前瞻产业研究院,中信证券研究部 分层竞争下逐步高端
29、化,核心零部件值得关注分层竞争下逐步高端化,核心零部件值得关注 整体集中度提升,逐步高端化整体集中度提升,逐步高端化 数控系统市场中,外资企业主要以日系、德系和台系为主,内资企业中仅数控系统市场中,外资企业主要以日系、德系和台系为主,内资企业中仅南京开通(维南京开通(维宏股份)宏股份)、华中数控华中数控和和科德数控上市。科德数控上市。日系企业包括:发那科、三菱、马扎克等,德系以西门子、海德汉、埃玛克为主,除此以外西班牙发格(Fagor)、美国哈斯(Haas)等都占据一定份额。内资企业包括广州数控、华中数控、科德数控、中科数控、南京开通(维宏股份)等,大多均为非上市企业,规模较小。表 4:中国大
30、陆市场主要品牌一揽 企业名称企业名称 国家国家 简介简介 发那科 日本 是数控系统全球最大的企业,产品与服务覆盖了汽车、通讯、电子、新能源、智能制造等先进制造全领域,国内市占率排名第一。三菱 日本 三菱电机于 1956 年开始数控系统的研发,至今已有 50 多年的发展历史。业界常用的三菱数控系统有 M 系列、E系列、C 系列。其中 M700V 系列为高端产品。马扎克 日本 马扎克目前主力产品围殴第七代数控系统,已成为马扎克未来创新的核心技术。主要特点是创新的人机界面,具有无与伦比的操作体验,可大幅提升处理效率。西门子 德国 西门子是全球电子电气工程领域的领先企业,该公司的数控装置采用模块化结构
31、设计,经济性好,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。海德汉 德国 海德汉研制生产光栅尺、角度编码器、旋转编码器、数显装置和数控系统。海德汉公司的产品被广泛应用于机床、自动化机器,尤其是半导体和电子制造业等领域。发格 西班牙 发格成立于 1972 年,是世界著名的数控系统、数显表和光栅测量系统的专业制造商。哈斯 美国 哈斯自动化公司是西方数控机床制造商,生产一系列数控立式和卧式加工中心、数控车床、转台产品。公司同时也生产一系列特殊机型,包括 5-轴加工中心,模具加工中心、工具车床及龙门加工中心。华中数控 中国 华中数控具有自主知识产权的数控装置形成了高、中、
32、低三个档次的系列产品,研制了华中 8 型系列高档数控系统新产品,已有数十台套与列入国家重大专项的高档数控机床配套应用;具有自主知识产权的伺服驱动和主轴驱动装置性能指标达到国际先进水平。-30%-20%-10%0%10%20%30%40%50%0204060800180市场规模(亿元)YoY(右轴,%)0%20%40%60%80%100%200172018低档数控机床国产化率中档数控机床国产化率高档数控机床国产化率 数控系统行业专题数控系统行业专题2023.6.20 请务必阅读正文之后的免责条款和声明 11 企业名称企业名称 国家国家 简介简介 科德数
33、控 中国 科德数控是中国本土专业化高档数控系统和关键功能部件的完整产业制造商,其数控系统并不单独出售而是提供给自身机床。广州数控 中国 广东省 20 家重点装备制造企业之一,国家 863 重点项目中档数控系统产业化支撑技术承担企业。主营数控系统、伺服驱动、伺服电机研发生产,数控机床连锁营销、机床数控化工程,工业机器人、精密数控注塑机等。苏州新代 中国台湾 新代集团 1995 年成立于台湾新竹,长期深耕于机床控制器的软体及硬体技术研发,专注于运动控制领域,目前已成为亚太市场中深具影响力的控制器领导品牌之一。华兴数控 中国 华兴数控是国内主流数控系统供应商之一,提供从数控系统,交流伺服,主轴伺服,
34、交流伺服电机,主轴伺服电机到隔离功率变压器的机床全套电控产品,均自主设计与生产,高性价比、高可靠性。中科数控(沈阳高精)中国 沈阳中科数控是从事数控系统、驱动装置与电机、自动化产品及数字化车间解决方案研发、生产与销售的高新技术企业。现为中国机床工具协会数控系统分会副理事长单位和全国工业机械电气系统标准化技术委员会安全控制系统分会主任委员单位,通过了高新技术企业、软件企业、ISO9001 质量体系等多项认证。凯恩帝数控 中国 公司于 1993 年在北京创立,主要从事数控系统及工业自动化产品研发、生产、销售及服务。目前已拥有数控系统、机器人控制器、泛自动化控制器、进给驱动和电机、主轴驱动和电机、工
35、业互联网六大类多个系列产品。南京开通(维宏股份)中国 南京开通自动化技术有限公司专业从事数控系统和工业自动化产品的研发、生产和销售。公司以拥有自主知识产权的核心技术为基础,快速为客户提供各种解决方案,服务于中高端设备制造商。沈阳机床 中国 主要产品包括卧式加工中心、立式加工中心、卧式数控车床、立式数控车床、行业专机、经济型数控机床等。资料来源:各公司官网,前瞻产业研究院,中信证券研究部 目前数控系统呈现出集中度提升的态势,头部厂商凭借较强的技术水平和规模优势不目前数控系统呈现出集中度提升的态势,头部厂商凭借较强的技术水平和规模优势不断提升市占率。断提升市占率。根据 MIR 的数据,按销售金额为
36、口径统计,三个外资企业发那科、西门子、三菱占据了中国大陆数控市场的前三名,国产企业广州数控、苏州新代位居其后;此外数控系统集成度正在逐步提高,2017Q1,数控系统市场 CR5 为 71.6%,截至 2022Q4,CR5已经达到 89.7%。图 10:中国大陆数控系统出货额市场格局变迁 图 11:中国大陆数控系统市场 CR5 资料来源:MIR,中信证券研究部 注:统计口径为出货金额 资料来源:MIR,中信证券研究部 头部厂商市占率提升的最主要原因是高端化,均价较高的高端产品占比提升,且数控头部厂商市占率提升的最主要原因是高端化,均价较高的高端产品占比提升,且数控系统整体价格均有所上升,未出现价
37、格战。系统整体价格均有所上升,未出现价格战。数控系统逐步高端化,越来越多的民用行业基于加工精度、加工效率等原因开始使用五轴加工技术。五轴加工技术是利用刀具的高速旋转来实现切削的目的,能够避免三轴加工过程中必须多次调试装卡和重复装夹影响加工精度等问题,大大降低了人工消耗以及时间成本,大幅度提升了工作效率。五轴数控机床需要使用较高端的数控系统,高端数控系统价格显著高于中低端。近年来数控系统整体价格有所上升,未出现价格战,主要原因是数控系统是数控机床中最核心的零部件,配套和使用粘性非常高,下游客户更加注重产品质量、匹配度而非价格。0%20%40%60%80%100%发那科机电西门子三菱广数控苏州新代
38、其他60%65%70%75%80%85%90%95%数控系统行业专题数控系统行业专题2023.6.20 请务必阅读正文之后的免责条款和声明 12 图 12:各品牌数控系统产品均价 资料来源:MIR,中信证券研究部 表 5:五轴加工较三轴加工的优势明显 材料材料 淬火后淬火后 H13 钢,硬度钢,硬度 42HRC 加工策略 三轴加工:沿面精铣 五轴加工:平面精铣 刀具名称 圆角端铣刀:D25R5;刀具夹持长度:100mm 圆角端铣刀:D25R5;刀具夹持长度:100mm 加工参数 刀 路 步 距:AE=0.3mm;加 工 进 给:F=2800mm/min;主轴转速:S=4000r/min 刀 路
39、 步 距:AE=9mm;加 工 进 给:F=1000mm/min;主轴转速:S=2500r/min 加工时长 21min 3min 表面质量 Ra1.402 Ra0.273 资料来源:浅谈五轴加工在模具零件加工中的优势及应用(蒋金良,晋明昌,吴丹等),中信证券研究部 分层级竞争,中低端已逐步国产化,高端有望加速分层级竞争,中低端已逐步国产化,高端有望加速 目前我国数控系统可分为目前我国数控系统可分为经济型、标准型以及高档型,呈现出分层竞争的态势。经济型、标准型以及高档型,呈现出分层竞争的态势。根据中国机床工具工业协会数据,按销售套数计算,2021 年国外品牌总体市占率约 45%,但占据了高档型
40、、标准型数控系统 70%的份额。高档型数控系统关键在于技术水平,产品附加值极高,市场主要由德国西门子占据。标准型数控系统关键在于产品可靠性,产品附加值较高、稳定性高,市场主要由日本发那科占据。经济型数控系统主要取决于产品价格,进入门槛较低,以国产品牌为主,市场竞争激烈。国产厂商在高中低端市场的市占率也略有不同,根据我们测算,经济型则以广州数控为主,中高端数控系统以华中数控为主。图 13:中国大陆数控系统竞争格局示意 图 14:2021 年国产数控系统在外购型数控系统高中低端的市占率 资料来源:中信证券研究部绘制 资料来源:MIR,工控网,各公司公告,中信证券研究部测算 0
41、0212022均价(万元)发那科(万元)西门子(万元)三菱(万元)广州数控(万元)苏州新代(万元)数控系统行业专题数控系统行业专题2023.6.20 请务必阅读正文之后的免责条款和声明 13 目前目前中国大陆中国大陆中高端中高端数控系统未出现显著的国产替代趋势,主要系下游用户粘性较高。数控系统未出现显著的国产替代趋势,主要系下游用户粘性较高。根据 MIR 的数据,2017-2022 年,中国大陆数控系统市场发那科、三菱和西门子的市占率持续提升,即使考虑到因统计口径而产生的误差,也不能认为数控系统市场出现了国产替代的趋势。究其原因,数控系统由于编程和操作习惯,存在非常强的客
42、户粘性,而且不同档次的加工精度差别巨大,廉价产品并不能保证质优。尤其是在中高端数控中,国产系统占比仍然不高。根据国盛智科招股书,2017-2019 三年中发那科占国盛智科数控系统总采购金额的比例为 77.25%、83.52%、91.14%,国产替代尚有较大空间。图 15:中国大陆数控系统市场各厂商市占率(销售额口径)资料来源:MIR,中信证券研究部 数控系统各档次差异主要体现在功能完备性、性能、适用范围以及可靠性,中国大陆数控系统各档次差异主要体现在功能完备性、性能、适用范围以及可靠性,中国大陆中高端数控系统足以匹敌中国台湾及日本的数控系统,与德国顶尖品牌尚有一定差距。中高端数控系统足以匹敌中
43、国台湾及日本的数控系统,与德国顶尖品牌尚有一定差距。国外顶尖数控系统功能完备性较好,包括设计(CAD、CAM)、五轴加工(RTCP)、制造系统(MES、ERP),性能可以实现速度环、位置环和电流环三环闭环控制及纳米级精度,平均无故障工作时间(MTBF)也更长,代表厂商为德国的西门子和海德汉。表 6:国内外各档次代表性数控系统功能及性能表 分类级别分类级别 代表品牌代表品牌 功能完备性功能完备性 性能及适用范围性能及适用范围 可靠性可靠性(MTBF)国外顶尖 西门子、海德汉 CAD、CAM、多种样条曲线插补、RTCP、空间刀补、智能误差补偿、3D 仿真、后置处理、智能诊断、MES、ERP;100
44、0M 工业总线通讯 三环全数字驱控一体、纳米级髙速高精曲线插补、智能化自适应机床参数配置、通过参数选择可以满足几乎所有设备控制应用 30,000h 国外一流 发那科、三菱、NUM CAD、简易 CAM、多种样条曲线插补、RTCP、空间刀补、综合误差补偿、3D 仿真、后置处理、智能诊断;1000M 工业总线通讯 三环全数字驱控一体、纳米级高速高精曲线插补、通过参数数据可满足车、铣、加工中心及各类专用设备控制 15,000h 中国台湾系统 新代、亿图、宝元 简易 CAM、NURBS 样条插补、RTCP、侧刃加工、动态误差补偿、2D 仿真、在线诊断;100M工业总线通讯 位置环闭环控制、微米级高速髙
45、精插补、通过参数选择可满足车、铣、加工中心及部分专用设备控制 10,000h 中国大陆中高端 华中、光洋(科德)、广数、KND NURBS 样条插补、RTCP、侧刃加工、动态误差补偿、2D 仿真、在线诊断;100M 工业总线通讯 位置环闭环控制、微米级高速高精插补、具有车、铣、加工中心及部分专用设备控制系统;加工效率一般 10,000h 中国大陆普适 华兴、开通(维宏)、达丰、广泰 通用插补功能、刀具直线及半径补偿功能、静态误差补偿、2D 仿真、在线诊断;100M 工业总线通讯 脉冲或总线闭环控制、小线段前瞻插补控制、具有车、铣、加工中心及个别专用设备控制系统;加工效率较低 3,000h 资料
46、来源:中外高端数控系统差距分析及对策(郭远东,袁祎博,沈航),中信证券研究部 0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%2002020212022发那科机电三菱西门子广数控新代华中数控沈机集团中科数控其他 数控系统行业专题数控系统行业专题2023.6.20 请务必阅读正文之后的免责条款和声明 14 国产数控系统性能差距正逐步缩小,若国产化加速,性能并非主要障碍国产数控系统性能差距正逐步缩小,若国产化加速,性能并非主要障碍,磨合与打破,磨合与打破使用粘性才是关键使用粘性才是关键。目前国内代表性数控系统的各项参数已接近海外高端龙头水平,性能并非国产替代
47、的主要障碍。数控系统需要同数控机床进行长时间的合作,并且不断迭代才能使得系统与机床之间逐步适配,若使用新的供应商,虽然可降低采购成本,但对机器的性能也会产生影响,因此数控系统的下游粘性非常高。一旦出现“断供”风险,或者存在政策推动,国产数控系统将快速完成国产替代,产品性能也将会在较短时间内随着与下游客户的不断适配而快速提升。位移传感,数控系统的关键零部件位移传感,数控系统的关键零部件 非开环运动控制系统均存在位置传感器,广义上的数控系统还包含伺服电机和位置传非开环运动控制系统均存在位置传感器,广义上的数控系统还包含伺服电机和位置传感器,目前光栅测量为主要位置传感技术。感器,目前光栅测量为主要位
48、置传感技术。数控系统为非开环运动控制系统,分为半闭环控制系统和全闭环控制系统,目前半闭环控制系统使用最为广泛,半闭环控制系统通过采样伺服电机或丝杆旋转角度检测,全闭环控制系统还采用了位置检测装置。目前角度检测主要通过编码器来实现,位置检测主要通过光栅尺。图 16:位置检测器在机床主轴控制中的应用 资料来源:微信公众号机电双语学堂 目前光栅检测是位置检测的主流,综合成本和性能均优于其他位置检测装置。目前光栅检测是位置检测的主流,综合成本和性能均优于其他位置检测装置。位置检测装置主要采用栅式测量系统,包括感应同步器、球栅、容栅、磁栅等,光栅测量系统的综合性能较优,且制造成本更低,根据绝对式光栅传感
49、器关键技术的研究(胡国良),目前光栅测量系统在整个测量领域里市场份额可以占到 80%以上,利用光线照射光栅标尺或码盘,将光学信号转化为电学信号,性能和成本同样优于激光测量等其他位置测量装置。除光栅检测外,磁性位置检测也有一定的市场份额,磁性传感相较于光电传感更加稳固耐用。磁编码器就是利用磁场与导体之间位置变化而改变的霍尔电势差来推导旋转的角度。数控系统行业专题数控系统行业专题2023.6.20 请务必阅读正文之后的免责条款和声明 15 图 17:光栅位移传感器工作原理 图 18:磁编码器结构示意图 资料来源:数控驿站网 资料来源:中国传动网 光栅尺和编码器均属于光栅检测传感器,光栅尺用于位移传
50、感,编码器用于角度传感,光栅尺和编码器均属于光栅检测传感器,光栅尺用于位移传感,编码器用于角度传感,后者使用范围更广。后者使用范围更广。光栅尺利用光的衍射,光源和标尺相对运动后,会出现莫尔条纹信号,再利用读数头及后续电路读取信号,不同运动位置会产生不同的信号强度,从而测量位移量。编码器的码盘上有规则地刻有透光和不透光的线条,在码盘两侧,安放发光元件和光敏元件。当圆盘旋转时,光敏元件接收的光通量随透光线条同步变化,光敏元件输出波形经过整形后变为脉冲,码盘上有之相标志,每转一圈输出一个脉冲,根据脉冲的不同来检测位置。光栅尺和编码器均分为增量式和绝对式,增量式通过计算自参考点的增量脉冲信号的数量而获
51、得位置值,绝对式可检测全量程范围内任意位置的单值函数关系,绝对式编码器无需回零,可以随时监控,可提高工作效率,是未来的发展趋势。图 19:光栅位移传感器(光栅尺)工作示意 图 20:光栅旋转编码器工作示意 资料来源:机电之家网 资料来源:机电之家网 光栅尺和编码器等位置检测传感器与伺服系统具有较强的匹配关系,数控机床是位置光栅尺和编码器等位置检测传感器与伺服系统具有较强的匹配关系,数控机床是位置传感器目前最主要的应用领域。传感器目前最主要的应用领域。根据MIR统计,目前国内伺服系统市场规模大约为200-250亿元;根据华中数控招股书,伺服系统约占数控系统成本的 45%;根据中国机电一体化技术应
52、用协会,伺服系统约占工业机器人成本的 25%。因此可以通过 MIR 的数控系统和工业机器人市场规模数据,并假设数控机床伺服系统占数控系统成本的 45%,工业机器人伺 数控系统行业专题数控系统行业专题2023.6.20 请务必阅读正文之后的免责条款和声明 16 服系统占工业机器人成本的 25%,可测算其使用的伺服系统市场规模。我们测算得,数控机床用伺服系统是目前伺服系统的主要应用领域,约占伺服系统总市场规模的四分之一,工业机器人用伺服系统目前占比并不高,其他伺服系统主要用于电子制造、光伏、锂电、物流、电梯等领域。位置检测传感器与伺服系统直接匹配,因此其主要应用领域也是数控机床;据数控机床结构原理
53、与应用(陈子银),编码器主要用在机床及机器人中;根据MIR 数据,光栅尺也主要应用在机床中;此外,电子制造、航空航天(坐标测量仪)等也是位置传感器的主要应用方向。图 21:国内伺服系统主要应用领域(亿元)资料来源:MIR,中信证券研究部测算 注:假设数控机床伺服系统占数控系统成本的 45%,工业机器人伺服系统占工业机器人成本的 25%图 22:编码器的主要应用领域 图 23:国内光栅尺主要应用集中在数控机床 资料来源:数控机床结构原理与应用(陈子银)资料来源:MIR,中信证券研究部 数控系统出货时一般包括伺服电机及编码器,编码器对于数控系统控制精度的作用非数控系统出货时一般包括伺服电机及编码器
54、,编码器对于数控系统控制精度的作用非常显著,国产数控系统厂商大多使用国产编码器,自主可控程度较高。常显著,国产数控系统厂商大多使用国产编码器,自主可控程度较高。数控系统厂商出货时一般配有编码器,光栅尺一般由下游客户选派,西门子等高端数控系统厂商也会提供光栅尺的装配及统一出货。全球编码器市场以外资为主,主要包括德国的海德汉以及日本的多摩川等,主要供货至西门子、海德汉、三菱等中高端数控系统。国产厂商的编码器多选用禹衡光学以及艾而特、锐鹰等国产厂商,自主可控程度较高。05002002020212022数控机床用伺服系统工业机器人用伺服系统其他伺服系统0%2
55、0%40%60%80%100%2002020212022加工中心镗铣床磨床雕铣机车床电子制造三坐标测量仪其他 数控系统行业专题数控系统行业专题2023.6.20 请务必阅读正文之后的免责条款和声明 17 表 7:外资数控系统主要使用外资编码器,国产数控系统主要使用国产编码器 主要数控系统厂商主要数控系统厂商 西门子西门子 海德汉海德汉 三菱三菱 华中数控华中数控 科德数控科德数控 开通(维宏)开通(维宏)主要编码器主要编码器 海德汉海德汉 雷尼绍雷尼绍 多摩川多摩川 禹衡(奥普)禹衡(奥普)其他国产其他国产 资料来源:各公司官网,各公司公告,中信证券研究部 国内编码器国内
56、编码器/光栅尺市场有望持续增长,国产厂商仅禹衡光学占有较高市场份额。光栅尺市场有望持续增长,国产厂商仅禹衡光学占有较高市场份额。2022年国内编码器和光栅尺分别为 25.8 亿元和 14.7 亿元。MIR 预测,随着新一轮通用设备周期,编码器/光栅尺市场规模有望持续增长,且增速加快。目前国内编码器/光栅尺主要以海德汉等国外厂商为主,国内厂商仅禹衡光学在编码器领域有较高市场份额。图 24:国内编码器销售额及增速 图 25:国内光栅尺销售额及增速 资料来源:MIR(含预测),中信证券研究部 资料来源:MIR(含预测),中信证券研究部 图 26:国内编码器市场竞争格局 图 27:国内光栅尺市场竞争格
57、局 资料来源:MIR,中信证券研究部 资料来源:MIR,中信证券研究部 需求向好,政策支持,需求向好,政策支持,国产系统国产系统进入发展快车道进入发展快车道 长期数控系统需求及国产替代空间广阔,短期新一轮周期渐起长期数控系统需求及国产替代空间广阔,短期新一轮周期渐起 0%2%4%6%8%10%12%14%16%18%055销售额(亿元)YoY(右轴)0%5%10%15%20%25%30%0510152025销售额(亿元)YoY(右轴)0%20%40%60%80%100%2002020212022多摩川海德汉禹衡光学西克堡盟电子内密控倍加福宜科欧姆龙库
58、伯勒光洋电子其他0%20%40%60%80%100%2002020212022海德汉雷尼绍北京发格其他 数控系统行业专题数控系统行业专题2023.6.20 请务必阅读正文之后的免责条款和声明 18 在在人口红利消退的背景下,增加人均数控机床深度是维持制造业强国地位的必然选择。人口红利消退的背景下,增加人均数控机床深度是维持制造业强国地位的必然选择。根据 Gardner business 的数据,2018 年我国人均机床拥有金额为 20.4 美元/人,相较于同为制造业发达的国家和地区,人均机床拥有金额分别为日本、德国、中国台湾、韩国的40%、20%、23%、26%。这凸显了
59、目前我国制造业仍然存在大而不强,机械化程度较低等问题,在劳动适龄人口减少的背景下,以上痛点为机床行业提供了庞大的市场。图 28:2018 年机床人均拥有金额情况 资料来源:Gardner business,世界银行,中信证券研究部 我们基于以下假设对国产数控系统远期空间进行测算:1)2040 年我国数控机床人均拥有金额达到日本 2018 年人均水平且增长方式为线性,人口水平以 12 亿为基数测算,美元兑人民币汇率为 6.7;2)经济型、标准型、高档型数控系统占数控机床总价值比例为20%,且更新周期为十年;3)根据广州数控、苏州新代等以经济型为主的国产厂商每台套均价,设经济型数控系统均价为 1.
60、2 万元,高档型数控系统以 4 万元为基准;3)根据中国机床工具工业协会数据,2022 高档型数控系统比例约为 35%,随着产业升级高档型与标准型比例逐渐上升,我们预测到 2040 年该比例为 1:1,且为线性上升;4)假定经济型数控系统目前国产化率为 100%且维持不变,我们预测标准型和高档型数控系统国产化率为 30%到 2040 年达到 55%,且为线性增长。表 8:数控系统国产品牌市场情况指标预测 年份年份 机床人均拥有机床人均拥有金额金额(美元美元)高端占比高端占比 高端高端国产化率国产化率 国产数控系统国产数控系统价值价值量占比量占比 数控数控系统国产品牌市场总系统国产品牌市场总规模
61、(亿元)规模(亿元)2022 26.04 35.79%31.32%55.35%135.20 2025 30.26 38.16%35.26%56.44%160.19 2028 34.48 40.53%39.21%57.79%186.91 2031 38.70 42.90%43.16%59.38%215.55 2034 42.92 45.26%47.11%61.19%246.35 2037 47.14 47.63%51.06%63.20%279.45 2040 51.36 50.00%55.00%65.38%315.00 资料来源:MIR,中信证券研究部预测 根据根据我们我们测算,截测算,截至至
62、2040 年,我国国产数控品牌市场总规模将达到年,我国国产数控品牌市场总规模将达到 315 亿元,亿元,我们我们预测预测 2023-2040 年年 CAGR 达到达到 10%以上以上,并且国产数控系统总价值量占比将超过 65%,0%100%200%300%400%500%600%020406080100120机床人均拥有金额(美元)占我国该数据的比例(右轴,%)数控系统行业专题数控系统行业专题2023.6.20 请务必阅读正文之后的免责条款和声明 19 基本实现数控系统的国产替代,有效保障高端机床生产自主可控,降低西方利用尖端数控系统技术“卡脖子”风险。图 29:数控系统国产品牌市场规模测算
63、资料来源:中信证券研究部预测 注:以上均为预测数据 目前国产替代进程已经开启。目前国产替代进程已经开启。在民用端,国产替代同样趋势喜人。创世纪、国盛智科、纽威数控等机床龙头企业逐步小批量同国产数控系统供应商合作,不断磨合迭代,而另一大机床龙头企业浙海德曼已经实现了由西门子单一供货到西门子与广州数控同步供货的局面。在军用端,为了保障国防安全,作为国产高端数控系统领军企业的华中数控承担了80%的国防军工领域的“换脑工程”项目。我们预计随着产业政策的扶持以及国产数控系统技术的迭代,国产数控系统市场前景将持续景气。短期来看,新一轮通用自动化景气周期渐起,数控系统作为“核心大脑”将率先受益。短期来看,新
64、一轮通用自动化景气周期渐起,数控系统作为“核心大脑”将率先受益。MIR 预测,2022 年全年我国自动化市场规模同比增加 0.6%,2023 年持续筑底同比减少4.0%,2024 年回升。分季度看,MIR 认为 2023Q1 订单不足下滑明显,预计 2023Q2 因基数低基本持平,2023Q3 探底,2023Q4 或将正式回暖。我们预计新一轮景气周期将使数控系统率先受益。图 30:中国整体自动化市场规模年度同比增速及预测 资料来源:MIR(含预测),中信证券研究部 图 31:中国整体自动化市场规模季度同比增速及预测 资料来源:MIR(含预测),中信证券研究部 0%5%10%15%20%25%0
65、50030035020222025202820340市场规模(亿元)YoY(右轴,%)3.6%-4.3%17.1%25.8%0.6%-4.0%3.9%7.7%-10%-5%0%5%10%15%20%25%30%7.6%-3.8%2.4%3.7%-9.0%0.6%-4.0%3.5%-10%-8%-6%-4%-2%0%2%4%6%8%10%数控系统行业专题数控系统行业专题2023.6.20 请务必阅读正文之后的免责条款和声明 20 政策支持,“政策支持,“04”专项成果显著有望续接发力”专项成果显著有望续接发力 国家政策扶持力度大,工业母机迎来发展良机。
66、国家政策扶持力度大,工业母机迎来发展良机。近年来,国家政策对于工业母机支持力度十分强大,2021 年 8 月,国资委强调要针对工业母机等加强关键核心技术攻关,开展补链强链专项行动,加强上下游产业协同,积极带动中小微企业发展。2020 年 9 月份,国家发改委等部委要求加快高端装备制造产业补短板,其中就包括“高档五轴数控机床”。表 9:国内推出多项政策推动高档数控机床行业发展 部门部门 时间时间 相关文件或会议相关文件或会议 具体内容具体内容 国务院国资委 2023 年2 月 新闻发布会 高质量推进关键核心技术攻关,加大对传统制造业改造,加大对战略新型产业,也包括集成电路、工业母机工业母机等关键
67、领域的科技投入,提升基础研究和应用基础研究的能力 工信部 2022 年9 月“大力发展装备制造业”新闻发布会 做好工业母机工业母机行业顶层设计,统筹各项政策,积极推进专项接续,完善协同创新体系,突破关键核心技术,完善新型举国体制,突出企业创新主体地位 国务院国资委 2021 年8 月 国资委党委召开扩大会议,认真学习贯彻习近平总书记中共中央政治局会议上重要讲话精神 针对工业母机工业母机、高端芯片、新材料、新能源汽车等加强关键核心技术攻关,努力打造原创技术“策源地”,肩负起产业链“链主”责任,开展补链强链专项行动,加强上下游产业协同,积极带动中小微企业发展 国家发改委、科技部、工信部、财政部 2
68、020 年9 月 关于扩大战略性新兴产业投资培育壮大新增长点增长极的指导意见 加快高端装备制造产业补短板。重点支持工业机器人、建筑、医疗等特种机器人、高端仪器仪表、轨道交通装备、高档五轴数控机床高档五轴数控机床、节能异步牵引电动机、高端医疗装备和制药装备、航空航天装备、海洋工程装备及高技术船舶等高端装备生产,实施智能制造、智能建造试点示范 工信部、等十三部委 2019 年10 月 关于印发制造业设计能力提升专项行动计划(2019-2022 年)的通知 在高档数控机床高档数控机床、工业机器人、汽车、电力装备、石化装备、重型机械等行业,以及节能环保、人工智能等领域实现原创设计突破 工信部 2019
69、 年9 月 工业和信息化部关于促进制造业产品和服务质量提升的实施意见 加快推进智能制造、绿色制造,提高生产过程的自动化、智能化水平提高生产过程的自动化、智能化水平 国家统计局 2018 年11 月 战略性新兴产业分类(2018)将“金属切削机床金属切削机床”列入“高端装备制造产业”中的“智能制造装备产业”资料来源:科德数控招股说明书,纽威数控招股说明书,国家发改委官网,国务院国资委官网,中信证券研究部 工业母机自主可控已经成为我国中长期的国家战略之一。工业母机自主可控已经成为我国中长期的国家战略之一。我国高端与标准型数控系统目前外资仍处于绝对优势地位,我国数控系统有一定的“卡脖子”和监控风险,
70、对此作为工业母机的数控机床,自主可控是中长期的国家发展战略。表 10:我国对数控系统和数控机床的相关战略规划 时间时间 政策名称政策名称 主要内容主要内容 2015 年 中国制造 2025 目标到 2025 年,开发一批精密、高速、高效、柔性数控机床与基础制造装备及集成制造系统。加快高档数控机床,增材制造等前沿技术和装备的研发。以提升可靠性、精度保持性为重点,开发高档数控系统、伺服电机、轴承、光栅等主要功能部件及关键应用软件,加快实现产业化。2016 年 国家创新驱动发展战略纲要 面向 2020 年,继续加快实施已部署的国家科技重大专项,聚焦目标、突出重点,攻克高端通用芯片、高档数控机床、集成
71、电路装备、宽带移动通信、油气田、核电站、水污染治理、转基因生物新品种、新药创制、传染病防治等方面的关键核心技术,形成若干战略性技术和战略性产品,培育新兴产业。2016 年 智能制造工程实施指南(2016-2020)“十三五”期间高档数控机床性能稳定性和质量可靠性达到国际同类产品水平,关键技术装备国内市场满足率超过 50%。关键技术装备研制重点包括数控双主轴车铣磨复合加工机床;高速高效精密五轴加工中心;复杂结构件机器人数控加工中心:螺旋内齿圈拉床:高效高精数控蜗杆砂轮磨齿机等。2021 年 中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和 2035 年远景目标纲要 将进一步推动制造业优化升级,
72、培育先进制造业集群,推动集成电路、航空航天、工程机械、高端数控机床等产业创新发展:同时提出发展壮大新兴产业,构建产业体系新支柱,聚焦新一代信息技术、高端装备、新能源汽车、航空航支持类.天等战略性新兴产业,加快关键核心技术创新应用,增强要素保障能力,培育壮大产业发展新动能。2021 年“十四五”智能制造发展规划 到 2025 年,规模以上制造业企业基本普及数字化,重点行业骨干企业初步实现智能转型。到 2035年,规模以上制造业企业全面普及数字化,骨干企业基本实现智能转型。资料来源:中国政府网,国家发改委,工信部,中信证券研究部 数控系统行业专题数控系统行业专题2023.6.20 请务必阅读正文之
73、后的免责条款和声明 21 04 专项主要课题基本结题,取得重要成果专项主要课题基本结题,取得重要成果,尤其是数控系统领域,尤其是数控系统领域,有望实现接续。,有望实现接续。国务院 2006 年发布的国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020)布局了 13个国家科技重大专项,其中 04 专项是“高档数控机床与基础制造技术”,于 2009 年正式启动,涵盖多家企业及科研院所的多个课题。2021 年 6 月,担任 04 专项总师的卢秉恒院士在评价 04 专项时表示“04 专项最大的成果,就是在高档数控系统上实现了突破,并开始了实际应用,在专项实施之前,我国这方面几乎为 0”。截至目前,04
74、 专项的主要课题基本已经结题,取得了十分重要的成果,2022 年 9 月,工信部相关负责同志在“大力发展装备制造业”新闻发布会上提出了专项接续的表述,04 专项有望实现接续。表 11:主要上市公司相关 04 专项课题 04 专项课题专项课题 分类分类 牵头单位牵头单位 结题时间结题时间 超大口径光学元件超声磨抛加工技术及装备 通用研发 奥普光电 2022 高精度、高分辨力绝对式光栅旋转编码器研制 通用研发 奥普光电 2016 国产高档数控机床在典型飞机结构件加工中的示范应用 示范应用 成飞集成 2015 国产高档数控机床与数控系统在飞机筋肋梁等加工单元中的应用 示范应用 成飞集成 2013 高
75、速精密数控机床轴承系列产品升级及产业化关键技术研发 通用研发 国机精工 2018 面向航空发动机典型零部件制造的国产数控系统换脑工程 示范应用 航发动力 2020 航空发动机精锻叶片自适应砂带磨削中心研制及应用 专用研发 航发动力 2018 航天复杂结构件高档数控加工示范工程 示范应用 航天科技 2015 轻量化壁板激光诱导柔性热成形技术与装备 专用研发 航天科技 2018 航天轻质结构件多功能复合成形装备与工艺 专用研发 航天科技 2017 真空单室多功能复合成形设备 专用研发 航天科技 防空导弹制导系统核心部件精密加工用国产高档数控机床应用验证 示范应用 航天科技 2022 航天光学伺服惯
76、性器件精密与超精密制造装备示范线 示范应用 航天科技 2019 62-125kW 典型铣削电主轴开发与应用研究 通用研发 昊志机电 2020 航天大型复杂薄壁构件充液拉深装备与工艺研究 专用研发 合锻智能 2017 超高强度汽车结构件热冲压技术和装备生产线 专用研发 合锻智能 2016 高性能数控系统关键技术及产业化 基础研究 华中数控 2017 与工艺融合的高端多轴加工工艺与编程方法研究 基础研究 华中数控 2017 高档数控系统关键共性技术创新平台 平台建设 华中数控 2014 面向汽车关键零部件加工的自动化生产线控制系统及工业机器人示范应用 示范应用 华中数控 2019 开放式高档数控系
77、统、伺服装置和电机成套产品开发与综合验证 通用研发 华中数控 2018 华中标准型数控系统和专用数控系统开发及规模化推广应用 通用研发 华中数控 2017 基于多种国产 CPU 芯片的跨平台高档数控装置 通用研发 华中数控 2011 开放式全数字高档数控装置 通用研发 华中数控 2011 数控系统行业专题数控系统行业专题2023.6.20 请务必阅读正文之后的免责条款和声明 22 全数字高性能通用驱动装置及交流伺服电机、主轴电机 通用研发 华中数控 2011 高可靠性光纤总线开放式高档数控系统,精密测量系统.伺服装置和电机技术及产品成套系统工程 通用研发 科德数控 2014 14 轴 5 联动
78、高速精密直驱摆角铣头卧式铣车(车铣)复合加工中心 通用研发 科德数控 2010 面向航空典型零件制造的主要功能部件全国产的五轴数控机床产品提升工程 专用研发 科德数控 2019 面向航空发动机机匣的五轴铣车复合加工中心 专用研发 科德数控 2017 汽车高强钢热成型产业化 示范应用 凌云股份 2021 3000kN 宽台面双驱四点超精密高速压力锻压装备与制造技术 通用研发 宁波精达 2019 高效精密齿轮齿圈磨齿机 通用研发 秦川机床 2018 数控螺旋锥齿轮磨床 通用研发 秦川机床 2018 五轴联动叶片数控磨床 通用研发 秦川机床 2016 航空蜂窝芯加工机床的研制与示范应用 专用研发 日
79、发精机 2021 透平机械叶片制造应用国产高档数控机床示范工程 示范应用 上海电气 2012 高速高精度数控车削中心及其关键技术研究与应用 基础研究 沈阳机床 2017 航天钛合金构件国产高档数控装备与关键制造技术应用示范 示范应用 沈阳机床 2018 航空大型复杂结构件高效加工工艺应用试验研究 示范应用 沈阳机床 2013 HTC2550hs 高速数控车床及车削中心 通用研发 沈阳机床 2015 高速精密多工位冷镦成形成套装备 通用研发 思进智能 2018 100 吨焊接力线性摩擦焊试验设备液压系统 通用研发 中航高科 2021 大型模锻压机/挤压机高压大排量轴向、径向柱塞变量泵 通用研发
80、中航重机 2018 精密刀具五轴磨削柔性制造单元的研制与示范应用 通用研发 中钨高新 2022 磨削工艺、角度轴直驱、高精度 7 轴 6 联动工具磨床、磨削工艺软件系统研制和应用示范工程 通用研发 中钨高新 2015 钛合金、高温合金加工用高效可转位刀具系列及超硬刀具 通用研发 中钨高新 2014 资料来源:国家中长期科技发展规划纲要 2006-2020,中信证券研究部 风险因素风险因素 1)制造业复苏进度和幅度低于预期:制造业复苏进度和幅度低于预期:2023 年以来,随着管控政策优化,下游消费出现复苏趋势,然而向中游传导仍需时间,欧美等主要经济体已陷入衰退,从而导致我国制造业外需下降,本轮制
81、造业复苏进度和幅度可能低于预期。2)数控系统及关键零部件国产替代速度不及预期:数控系统及关键零部件国产替代速度不及预期:数控系统是数控机床的“大脑”,编码器等关键零部件对于数控系统十分重要,但目前国内数控系统及关键零部件仍有外资厂商为主,技术优势较强,国产替代速度可能不及预期。3)政策支持力度不及预期:政策支持力度不及预期:04 专项及近年来高端数控机床领域的政策均为举国体 数控系统行业专题数控系统行业专题2023.6.20 请务必阅读正文之后的免责条款和声明 23 制下的大力度支持政策,在我国数控机床取得了一定进步的情况下,未来政策支持力度及专项续接存在不及预期的风险。4)相关公司盈利能力不
82、及预期:相关公司盈利能力不及预期:数控系统及相关零部件的公司一般均进行了较大的研发投入,且国有企业、院校企业的属性较强,管理销量仍有提升空间,相关公司可能存在盈利不及预期的风险。投投资策略资策略 一、建议关注位移传感器核心上市公司奥普光电奥普光电。奥普光电是中科院长春光机所唯一上市平台,母公司是国内国防用光电测控仪器设备的主要生产厂家,控股公司禹衡光学是国内光学编码器龙头,控股公司长光宇航在军用航天复材产业链上具有独特优势,参股公司长光辰芯从事 CMOS 图像传感器且受益于机器视觉快速增长。公司具有国内一流的光学精密机械与光学材料研发和生产能力,光学位移传感器主要应用于数控机床,同时可应用于公
83、司生产的光电测控仪等航空航天领域,多款产品拥有绝对领先的市场占有率。二、我国中高端数控系统通过 04 转型已实现较大突破,已可以满足五轴联动加工、闭环控制、功能完备等多项性能要求,目前由于用户使用习惯、同业竞争、稳定性要求等原因尚未实现快速国产替代。但随着政策推进,性能可以接近顶尖外资数控系统的国产数控系统,有望因价格优势而逐步获得客户信赖。一旦全面要求国产化,国产数控系统可在较短时间解决参数匹配问题,而非代际和性能的绝对差距。建议关注在军用加工领域具有广泛应用、综合管理效能优秀的科德数控科德数控,以及“高性能数控系统关键技术及产业化”课题担纲者、无同业竞争且订单丰厚的校企改革标的华中数控华中
84、数控。三、中国大陆经济型及中档数控系统由于性能差异小、价格优势明显等原因有望快速实现国产替代,尤其是挤占性能和价格水平相近的中国台湾系的厂商。中国大陆厂商以广州数控、凯恩帝等非上市公司居多,上市公司中,建议关注维宏股份维宏股份,2021 年收购南京开通切入经济型数控系统赛道,收入贡献超过 1 亿元,维宏股份有望利用自身激光切割控制系统、PC-Based 控制系统等运控系统优势,赋能南京开通,进一步提升数控系统档次和市占率。表 12:数控系统重点公司盈利预测 简称简称 代码代码 收盘收盘价价(元)(元)EPS(元)(元)PE 22A 23E 24E 25E 22A 23E 24E 25E 002
85、338.SZ 奥普光电 35.80 0.34 0.84 1.19 1.67 105.0 42.5 30.1 21.5 688305.SH 科德数控 93.01 0.66 1.23 1.81 2.58 143.4 75.5 51.3 36.0 300161.SZ 华中数控 49.52 0.08 0.53 0.88 1.34 585.7 93.6 56.0 36.9 300508.SZ 维宏股份 36.72 0.46 0.64 0.83 0.99 79.2 57.0 44.5 37.0 资料来源:Wind 一致预测,中信证券研究部 注:股价为 2023 年 6 月 16 日收盘价 24 分析师声明
86、分析师声明 主要负责撰写本研究报告全部或部分内容的分析师在此声明:(i)本研究报告所表述的任何观点均精准地反映了上述每位分析师个人对标的证券和发行人的看法;(ii)该分析师所得报酬的任何组成部分无论是在过去、现在及将来均不会直接或间接地与研究报告所表述的具体建议或观点相联系。一般性声明一般性声明 本研究报告由中信证券股份有限公司或其附属机构制作。中信证券股份有限公司及其全球的附属机构、分支机构及联营机构(仅就本研究报告免责条款而言,不含 CLSA group of companies),统称为“中信证券”。本研究报告对于收件人而言属高度机密,只有收件人才能使用。本研究报告并非意图发送、发布给在
87、当地法律或监管规则下不允许向其发送、发布该研究报告的人员。本研究报告仅为参考之用,在任何地区均不应被视为买卖任何证券、金融工具的要约或要约邀请。中信证券并不因收件人收到本报告而视其为中信证券的客户。本报告所包含的观点及建议并未考虑个别客户的特殊状况、目标或需要,不应被视为对特定客户关于特定证券或金融工具的建议或策略。对于本报告中提及的任何证券或金融工具,本报告的收件人须保持自身的独立判断并自行承担投资风险。本报告所载资料的来源被认为是可靠的,但中信证券不保证其准确性或完整性。中信证券并不对使用本报告或其所包含的内容产生的任何直接或间接损失或与此有关的其他损失承担任何责任。本报告提及的任何证券或
88、金融工具均可能含有重大的风险,可能不易变卖以及不适合所有投资者。本报告所提及的证券或金融工具的价格、价值及收益可跌可升。过往的业绩并不能代表未来的表现。本报告所载的资料、观点及预测均反映了中信证券在最初发布该报告日期当日分析师的判断,可以在不发出通知的情况下做出更改,亦可因使用不同假设和标准、采用不同观点和分析方法而与中信证券其它业务部门、单位或附属机构在制作类似的其他材料时所给出的意见不同或者相反。中信证券并不承担提示本报告的收件人注意该等材料的责任。中信证券通过信息隔离墙控制中信证券内部一个或多个领域的信息向中信证券其他领域、单位、集团及其他附属机构的流动。负责撰写本报告的分析师的薪酬由研
89、究部门管理层和中信证券高级管理层全权决定。分析师的薪酬不是基于中信证券投资银行收入而定,但是,分析师的薪酬可能与投行整体收入有关,其中包括投资银行、销售与交易业务。若中信证券以外的金融机构发送本报告,则由该金融机构为此发送行为承担全部责任。该机构的客户应联系该机构以交易本报告中提及的证券或要求获悉更详细信息。本报告不构成中信证券向发送本报告金融机构之客户提供的投资建议,中信证券以及中信证券的各个高级职员、董事和员工亦不为(前述金融机构之客户)因使用本报告或报告载明的内容产生的直接或间接损失承担任何责任。评级说明评级说明 投资建议的评级标准投资建议的评级标准 评级评级 说明说明 报告中投资建议所
90、涉及的评级分为股票评级和行业评级(另有说明的除外)。评级标准为报告发布日后 6 到 12 个月内的相对市场表现,也即:以报告发布日后的 6 到 12 个月内的公司股价(或行业指数)相对同期相关证券市场代表性指数的涨跌幅作为基准。其中:A 股市场以沪深 300指数为基准,新三板市场以三板成指(针对协议转让标的)或三板做市指数(针对做市转让标的)为基准;香港市场以摩根士丹利中国指数为基准;美国市场以纳斯达克综合指数或标普 500 指数为基准;韩国市场以科斯达克指数或韩国综合股价指数为基准。股票评级股票评级 买入 相对同期相关证券市场代表性指数涨幅 20%以上 增持 相对同期相关证券市场代表性指数涨
91、幅介于 5%20%之间 持有 相对同期相关证券市场代表性指数涨幅介于-10%5%之间 卖出 相对同期相关证券市场代表性指数跌幅 10%以上 行业评级行业评级 强于大市 相对同期相关证券市场代表性指数涨幅 10%以上 中性 相对同期相关证券市场代表性指数涨幅介于-10%10%之间 弱于大市 相对同期相关证券市场代表性指数跌幅 10%以上 25 特别声明特别声明 在法律许可的情况下,中信证券可能(1)与本研究报告所提到的公司建立或保持顾问、投资银行或证券服务关系,(2)参与或投资本报告所提到的公司的金融交易,及/或持有其证券或其衍生品或进行证券或其衍生品交易,因此,投资者应考虑到中信证券可能存在与
92、本研究报告有潜在利益冲突的风险。本研究报告涉及具体公司的披露信息,请访问 https:/ 本研究报告在中华人民共和国(香港、澳门、台湾除外)由中信证券股份有限公司(受中国证券监督管理委员会监管,经营证券业务许可证编号:Z20374000)分发。本研究报告由下列机构代表中信证券在相应地区分发:在中国香港由 CLSA Limited(于中国香港注册成立的有限公司)分发;在中国台湾由 CL Securities Taiwan Co.,Ltd.分发;在澳大利亚由 CLSA Australia Pty Ltd.(商业编号:53 139 992 331/金融服务牌照编号:350159)分发;在美国由 CL
93、SA(CLSA Americas,LLC 除外)分发;在新加坡由 CLSA Singapore Pte Ltd.(公司注册编号:198703750W)分发;在欧洲经济区由 CLSA Europe BV 分发;在英国由 CLSA(UK)分发;在印度由 CLSA India Private Limited 分发(地址:8/F,Dalamal House,Nariman Point,Mumbai 400021;电话:+91-22-66505050;传真:+91-22-22840271;公司识别号:U67120MH1994PLC083118);在印度尼西亚由 PT CLSA Sekuritas Ind
94、onesia 分发;在日本由 CLSA Securities Japan Co.,Ltd.分发;在韩国由 CLSA Securities Korea Ltd.分发;在马来西亚由 CLSA Securities Malaysia Sdn Bhd 分发;在菲律宾由 CLSA Philippines Inc.(菲律宾证券交易所及证券投资者保护基金会员)分发;在泰国由 CLSA Securities(Thailand)Limited 分发。针对不同司法管辖区的声明针对不同司法管辖区的声明 中国大陆:中国大陆:根据中国证券监督管理委员会核发的经营证券业务许可,中信证券股份有限公司的经营范围包括证券投资咨
95、询业务。中国香港:中国香港:本研究报告由 CLSA Limited 分发。本研究报告在香港仅分发给专业投资者(证券及期货条例(香港法例第 571 章)及其下颁布的任何规则界定的),不得分发给零售投资者。就分析或报告引起的或与分析或报告有关的任何事宜,CLSA 客户应联系 CLSA Limited 的罗鼎,电话:+852 2600 7233。美国:美国:本研究报告由中信证券制作。本研究报告在美国由 CLSA(CLSA Americas,LLC 除外)仅向符合美国1934 年证券交易法下 15a-6 规则界定且 CLSA Americas,LLC 提供服务的“主要美国机构投资者”分发。对身在美国的
96、任何人士发送本研究报告将不被视为对本报告中所评论的证券进行交易的建议或对本报告中所述任何观点的背书。任何从中信证券与 CLSA 获得本研究报告的接收者如果希望在美国交易本报告中提及的任何证券应当联系CLSA Americas,LLC(在美国证券交易委员会注册的经纪交易商),以及 CLSA 的附属公司。新加坡:新加坡:本研究报告在新加坡由 CLSA Singapore Pte Ltd.,仅向(新加坡财务顾问规例界定的)“机构投资者、认可投资者及专业投资者”分发。就分析或报告引起的或与分析或报告有关的任何事宜,新加坡的报告收件人应联系 CLSA Singapore Pte Ltd,地址:80 Ra
97、ffles Place,#18-01,UOB Plaza 1,Singapore 048624,电话:+65 6416 7888。因您作为机构投资者、认可投资者或专业投资者的身份,就 CLSA Singapore Pte Ltd.可能向您提供的任何财务顾问服务,CLSA Singapore Pte Ltd 豁免遵守财务顾问法(第 110 章)、财务顾问规例以及其下的相关通知和指引(CLSA 业务条款的新加坡附件中证券交易服务 C 部分所披露)的某些要求。MCI(P)085/11/2021。加拿大:加拿大:本研究报告由中信证券制作。对身在加拿大的任何人士发送本研究报告将不被视为对本报告中所评论的
98、证券进行交易的建议或对本报告中所载任何观点的背书。英国:英国:本研究报告归属于营销文件,其不是按照旨在提升研究报告独立性的法律要件而撰写,亦不受任何禁止在投资研究报告发布前进行交易的限制。本研究报告在英国由 CLSA(UK)分发,且针对由相应本地监管规定所界定的在投资方面具有专业经验的人士。涉及到的任何投资活动仅针对此类人士。若您不具备投资的专业经验,请勿依赖本研究报告。对于英国分析员编纂的研究资料,其由 CLSA(UK)制作并发布。就英国的金融行业准则,该资料被制作并意图作为实质性研究资料。CLSA(UK)由(英国)金融行为管理局授权并接受其管理。欧洲经济区:欧洲经济区:本研究报告由荷兰金融
99、市场管理局授权并管理的 CLSA Europe BV 分发。澳大利亚:澳大利亚:CLSA Australia Pty Ltd(“CAPL”)(商业编号:53 139 992 331/金融服务牌照编号:350159)受澳大利亚证券与投资委员会监管,且为澳大利亚证券交易所及 CHI-X 的市场参与主体。本研究报告在澳大利亚由 CAPL 仅向“批发客户”发布及分发。本研究报告未考虑收件人的具体投资目标、财务状况或特定需求。未经 CAPL 事先书面同意,本研究报告的收件人不得将其分发给任何第三方。本段所称的“批发客户”适用于公司法(2001)第 761G 条的规定。CAPL 研究覆盖范围包括研究部门管
100、理层不时认为与投资者相关的 ASX All Ordinaries 指数成分股、离岸市场上市证券、未上市发行人及投资产品。CAPL 寻求覆盖各个行业中与其国内及国际投资者相关的公司。印度:印度:CLSA India Private Limited,成立于 1994 年 11 月,为全球机构投资者、养老基金和企业提供股票经纪服务(印度证券交易委员会注册编号:INZ000001735)、研究服务(印度证券交易委员会注册编号:INH000001113)和商人银行服务(印度证券交易委员会注册编号:INM000010619)。CLSA 及其关联方可能持有标的公司的债务。此外,CLSA 及其关联方在过去 12 个月内可能已从标的公司收取了非投资银行服务和/或非证券相关服务的报酬。如需了解 CLSA India“关联方”的更多详情,请联系 Compliance-I。未经中信证券事先书面授权,任何人不得以任何目的复制、发送或销售本报告。未经中信证券事先书面授权,任何人不得以任何目的复制、发送或销售本报告。中信证券中信证券 2023 版权所有。保留一切权利。版权所有。保留一切权利。