（报告出品方/作者：招商证券，胡小禹、吴洋、朱艺晴）

1、工业母机亟需自主可控，被“卡脖子”的数控系统是木桶最短板

（1）我国机床行业大而不强，核心零部件受制于人是不强主因工业母机作为制器之器，其规模和技术水平代表国家制造业的发展水平。机床是可以用于制造机器的机器，也能用于制造机床本身，高端机床对精度、稳定性的要求极高，是实现先进制造技术和装备现代化的基石，所以机床又被称为工业母机或工具机。机床是典型的基础性、战略性产业，历来是各国必争领域：（1）一方面，机床行业支撑着庞大的机械制造业，根据中国机床工具工业协会数据，机械制造业零部件中三分之一由机床加工完成，年我国机械制造业产值达为26万亿元；（2）另一方面，机床的可生产品类、精度、质量和加工效率均能直接影响机械设备的先进技术程度和经济效益。

狭义的机床，以金属加工机床为主，按照工艺用途可划分为金属切削机床和金属成形机床：（1）金属切削机床：用切削、磨削或特种加工方法加工各种金属工件，使之获得所要求的几何形状、尺寸精度和表面质量，工艺主要包括车、铣、刨、磨、钻、镗等；（2）金属成形机床：通过对金属施加强大作用力使其发生物理变形，从而得到想要的几何形状，主要包括折弯机、剪板机、冲床及锻压机床等产品。根据中国机床工具工业协会的数据，金属切削机床消费额约占机床总消费额的2/3。

按照是否配备数控系统可划分为数控机床和普通机床：（1）数控机床：装有数控系统的机床，可以通过编制程序来实现自动化加工，集微电子技术、计算机技术、测量技术、传感器技术、自动控制技术及人工智能技术等多种先进技术于一体，与普通机床相比，数控机床具有高效率、高精度、高柔性化及高集成化等特点；（2）普通机床：没有数控系统的机床，多用于普通零件的加工场景。其中，数控机床是机床行业的重要发展方向。

从功能和性能角度，可将数控机床划分为低档（经济型）、中档（标准型或普及型）和高档三类：（1）低档数控机床：普遍为两轴或三轴机床，采用精度、可靠性较低数控系统，部分依赖人工操作、加工精度较低；（2）中档数控机床：为精度未达精密级的三轴或四轴加工中心、采用非动力刀架的数控车床，主要用于一般精度类零件的加工；（3）高档数控机床：通常同时具备高精度、高复杂性、高效高动态等特点，例如五轴联动加工中心、采用动力刀架的数控车床、车铣复合数控机床、精度达到精密级的其他机床等。一般情况下，高档机床可以兼容中低档机床的应用场景，反之则不可。

五轴联动机床指最大联动轴数为五轴的机床，是高档数控机床的代表。五轴联动是指机床基本的直线轴三轴X、Y、Z及附加的旋转轴A、B、C中的两轴，五个轴同时运动，同时可以任意调整刀具或工件的姿态，实现对空间复杂型面的加工。五轴联动机床的数控系统需具备RTCP（旋转刀具中心点编程）功能。

数控机床产业链上游包括数控系统、机械部件和电子元件等，下游包括汽车、航空航天等。数控机床产业链上游主要为设备部件，包括数控系统、机械部件（钣焊件及铸件、主轴单元、导轨、丝杆等）和电气元件等，国内各上游子行业在发展阶段、技术壁垒、竞争格局等方面迥异。产业链下游应用较为广泛，覆盖汽车、航空航天、模具、工程机械、3C电子、医疗器械、军工等制造业。

数控机床下游以汽车、航空航天、模具、工程机械行业为主，其中五轴联动机床在部分复杂场景是唯一加工手段。根据前瞻产业研究院数据，数控机床下游应用行业汽车、航空航天、模具、工程机械的市场份额分别为40%、17%、13%和10%。五轴联动数控机床的重点应用市场为航空航天、汽车制造和军工领域，根据QYResearch数据，对应的市场份额分别为39.9%、24.3%和13.3%，这些领域的部分复杂场景对加工精度、曲面复杂度、表面质量和加工效率有较高要求，五轴数控机床是唯一的加工手段。例如，在航空航天领域，五轴联动机床用于加工具有自由曲面的机体零部件、涡轮机零部件和叶轮等；在汽车制造领域，用于加工大型柴油机曲轴和其他高精度汽车零部件。

经过多年发展，我国机床行业却大而不强：我国机床行业之“大”：机床产值和消费额长期排名世界第一。（1）以产值计，年全球机床行业总产值为亿欧元，中国产值为亿欧元，占全球30.8%，居全球第一，同期德国、日本分别占12.7%、12.6%，分别居第二名、第三名。（2）以消费额计，年全球机床行业总消费额为亿欧元，中国消费额为亿欧元，以33.6%的市场份额位居第一，远超以12.9%、6.4%的市场份额位居第二名、第三名的美国、德国。

我国机床行业之“大”：出口额呈增长态势，顺差逐年扩大。根据中国机床工具工业协会数据，我国机床工具行业进出口总体呈现增长态势，年进出口总额.3亿美元，同比增长29.6%。其中机床工具进口额呈现波动态势：（1）年进口.4亿美元，同比增长20.4%；年1-9月进口94.9亿美元，同比降低9.6%；（2）年出口.9亿美元，同比增长37.2%；年1-9月出口.9亿美元，同比增长15.0%。自年6月以来，机床工具进出口一直保持贸易顺差，且顺差额逐年增大，年顺差为54.4亿美元，年1-9月顺差进一步扩大至62.9亿美元。

我国机床行业之“不强”：出口以中低端为主，进口以高端为主。在我国机床行业进出口额处于同一数量级的背景下，我国机床行业出口数量远高于进口数量。根据海关总署数据，年我国机床进口数量为10.7万台，而出口数量为.1万台；年1-11月我国机床进口数量为8.6万台，出口数量为.5万台。对应地，我国机床行业出口均价远低于进口均价，根据海关总署数据，我国机床进口均价为7.7万美元/台，出口均价仅为0.03-0.04万美元/台，意味着我国机床行业出口产品价格普遍较低，以中低端产品为主，而进口产品以高端为主。我国机床进出口均价都呈现缓慢上涨的态势，说明我国机床行业结构逐年优化，但价值量较高的高端产品仍依赖进口。

我国机床行业之“不强”：高端数控机床国产化率较低。根据调研和华经产业研究院数据，我国高端机床销量占比约10%，中端机床销量占比约30%，低端机床销量占比约60%。根据前瞻产业研究院数据，年我国低端数控机床国产化率约82%，中端数控机床国产化率约65%，高端数控机床国产化率仅6%。我国机床行业之“不强”：数控机床核心零部件受制于人。数控系统、导轨、丝杠、电主轴等上游关键零部件自制率较低，是我国高端数控机床实现自主可控的重要障碍，其中数控系统是各个关键零部件中国产化进展最慢的一环。

（2）数控系统技术壁垒极高，是制约我国高端数控机床发展的重要瓶颈

在所有受制于人的核心零部件中，数控系统尤为关键。数控系统是机床的大脑，是决定数控机床功能、性能、可靠性的最关键因素。数控系统的作用，是将加工信息转换成机床各进给轴的位移指令、主轴转速指令和辅助动作指令，控制加工轨迹和逻辑动作，从而加工出符合要求零件。数控系统主要由数控装置、伺服驱动系统、I/O单元构成。

数控系统的档次决定数控机床的档次，以五轴数控系统为代表的高档数控系统更是代表机床的最强大脑。类似于前述机床分类，参考《中国自动化技术发展报告》，数控系统可基于行业应用状况分为低档（经济型）、中档（普及型）和高档型。（1）低档数控系统，控制的轴数少、精度低，联动轴数为两轴或三轴，主要与价格相对较低的数控车床、数控铣床配套；（2）中档数控系统，联动轴数为三轴或四轴，主要用来配套数控铣床、全功能车、车削中心、立/卧式加工中心；（3）高档数控系统，联动轴数为五轴或者五轴以上联动，可与五轴联动等高档、大/重型数控机床配套，高档数控系统在功能、性能、可靠性方面有更卓越的表现，代表着机床设备的最强大脑。

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