制造业升级带动高端机床产业升级政策层面持续支持数控机床行业发展

2024-02-21 10:27

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1、我国高端机床技术亟待提升

机床是制造机器的机器，亦称工作母机或工具机。机床行业是实现制造技术和工业现代化的基石，是保证国防工业和高技术产业发展的战略支撑。从分类上看，按照加工方式划分为金属切削机床、金属成形机床、木工机床，按照是否使用数控系统可以分为数控机床和非数控机床。

机床类别及主要产品

数据来源：观研天下数据中心整理

根据观研报告网发布的《中国高端机床行业发展趋势分析与投资前景研究报告（2024-2031年）》显示，数控机床分为高中低三档。高档数控机床指的是4轴以上的加工中心、采用动力刀架的数控车床、精度达到精密级的其他机床，主要应用于汽车、航空航天、工程机械、模具、核电医疗、电子等领域；中档数控机床指的是精度未达精密级的3轴加工中心、采用非动力刀架的数控车床，主要应用于汽车、工程机械、电子、模具、阀门等领域；低端数控机床指的是采用精度、可靠性较低数控系统，部分依赖人工操作、加工精度较低的机床，只能进行简单车、铣加工。

数控机床主要机型及应用领域

类型	主要机型	应用领域
高档数控机床	4轴以上的加工中心、采用动力刀架的数控车床、精度达到精密级的其他机床。	汽车、航空航天、工程机械、模具、核电医疗、电子等领城复奈类零件的复合加工。
中档数控机床	精度未达精密级的3轴加工中心、采用非动力刀架的数控车床。	汽车、工程机械、电子、模具、阀门等领域一般精度类零件的加工。
低档数控机床	采用精度、可靠性较低数控系统，部分依赖人工操作、加工精度较低的机床。	只能进行简单车、铣加工。部分依赖工人操作，自动化、智能化程度低，加工精度较难保证。

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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，任意调整刀具或工件的姿态，实现对空间复杂型面的加工。五轴联动数控技术难度大、应用广，集计算机控制、高性能伺服驱动和精密加工技术于一体。从过去的“巴统清单”到现在的“瓦森纳协定”，发达国家一直把五轴数控系统及五轴联动数控机床作为战略物资实行出口许可证制度，对包括中国在内的诸多国家实行了严格的技术封锁。

五轴联动机床主要技术难度

项目	介绍
编程复杂、难度大	五轴加工不同于三轴，除了三个直线运动外，还有两个旋转运动，其所形成的合成运动的空间轨迹非常复杂和抽象。为了加工出所需的空间自由曲面，往往需通过多次坐标变换和复杂的空间几何运算，同时还要考虑各轴运动的协调性，避免干涉、冲撞，以及插补运动要适时适量等，以保证所要求的加工精度和表面质量，编程难度较大。
对数控及伺服控制系统要求高	由于五轴加工需要有五轴同时协调运动，这就要求数控系统首先必须具有至少五轴联动控制的功能；另外由于合成运动中有旋转运动的加入，这不仅增加了插补运算的工作量，而且由于旋转运动的微小误差有可能被放大从而大大影响加工的精度，因此要求数控系统要有较高的运算速度（即更短的单个程序段的处理时间）和精度。此外，五轴加工机床的机械配置有刀具旋转方式，工件旋转方式和两者的混合式，数控系统也必须能满足不同配置的要求。
五轴机床的设计和制造更复杂和困难	机床要增加两个旋转轴坐标，就必须采用能倾斜和转动的工作台或能转动和摆动的主轴头部件。对增加的这两个部件，既要求其结构紧凑，又要具有足够大的力矩和运动的灵敏性及精度，对机床的设计和制造难度增加。

数据来源：观研天下数据中心整理

2、国内机床行业大而不强

我国机床行业经过70余年的发展，形成了涵盖金属切削机床、金属成形机床、铸造机械、木工机床、数控装置、功能部件、工具与量具量仪、机床电器和磨料磨具等分行业的完备机床产业体系，实现了由世界机床第一消费大国向第一生产大国的跨越。

从2000年开始，受到下游行业高速发展，如汽车、3c等，国内机床迎来一波高速发展行情，产量从40.1万台增长至2022年的75.5万台，2023年1-11月，产量为73.7万台，同比增长0.14%；其中金属切削机床为60.1万台，同比增长10.68%，金属成形机床为13.6万台，同比下滑29.53%。我们认为随着宏观经济复苏，下游行业需求提升，国内机床行业有望迎来复苏。

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自2011年以来，中国一直保持着世界第一机床生产和消费大国的地位。从全球机床供给市场来看，2023年全球机床行业总产值中中国以29.6%的市场份额位居第一，其次是德国、日本市场份额分别为14.7%和14.3%。

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从全球机床需求市场来看，2023年全球机床行业总消费额中中国以32.7%的市场份额位居第一，其次是美国、德国市场份额分别为12.6%和8.1%。

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虽然我国机床行业取得了长足的进步，但与发达工业国家相比在市场需求、产品定位与服务、创新体系、核心技术、人才教育及产学研合作、研发投入、产业链及产业生态等方面依然存在差距。

目前我国数控机床市场第一阵营仍然以实力雄厚的外资企业、跨国公司为主，第二阵营为国企和具备一定技术实力和知名度的民企，如海天精工、创世纪、国盛智科、科德数控、浙海德曼等，第三阵营为技术含量低、规模小的众多民营企业，我国机床企业的综合竞争力逐步显现，国产替代空间较大。

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3、政策持续支持数控机床行业发展

数控机床相较于普通机床，在加工精度、加工效率、加工能力和维护等方面都具有突出优势。数控机床广泛应用在模具制造、工程机械、轨道交通等领域。为推动数控机床发展，国家出台了一系列鼓励政策，政策内容包括制造业转型升级指南、数控机床设备规范、数控机床本土化率、数控机床产业集群等。

我国数控机床行业主要支持政策

发布时间	发布单位	政策名称	主要内容
2017年11月	国务院	《关于深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见》	研发推广关键智能网联装备，围绕数控机床、工业机器人、大型动力装备等关键领域，实现智能控制、智能传感、工业级芯片与网络通信模块的集成创新。
2018年8月	工信部、国家标准化管委会	《国家智能制造标准体系建设指南（2018年版）》	明确基础共性、关键技术、行业应用三个层次构成的国家智能制造标准体系，建设智能制造标准试验验证平台，提升公共服务能力，提高标准应用水平和国际化水平。
2019年10月	发改委	《产业结构调整指导目录（2019年本）》	将“高档数控机床及配套数控系统：五轴及以上联动数控机床，数控系统，高精密、高性能的切削刀具、量具量仪和磨料磨具”内的产品列为鼓励发展项目。
2020年9月	国家发展改革委、科技部、工业和信息化部、财政部	《关于扩大战略性新性产业投资培育壮大新增长点新增长极的指导意见》	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、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。
2021年3月	全国人民代表大会	《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》	推动制造业优化升级，推动集成电路、航空航天、船舶与海洋工程装备...高端数控机床等产业创新发展。聚焦新一代信息技术、生物技术、新能源、新材料、高端装备、新能源汽车、绿色环保以及航空航天、海洋装备等战略性新兴产业，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12月	工信部、国家发改委等八部门	《“十四五”智能制造发展规划》	围绕关键工艺、工业母机、数字变生、工业智能等重点领域，支持行业龙头企业联合高校、科研院所和上下游企业建设一批制造业创新载体，研发智能立/卧式五轴加工中心、车铣复合加工中心、高精度数控磨床等工作母机。
2021年12月	全国人大常委会	《关于第十三届全国人民代表大会第四次会议代表建议、批评和意见办理情况的报告》	围绕实施创新驱动发展战略，加强基础研究，完善科技创新体制机制。工业和信息化部针对加快关键核心技术攻关的建议，梳理集成电路、数控机床等产业链图谱，形成关键核心技术攻关任务清单，组织安排一批专项项目重点攻关。
2022年9月	通用技术机床研究院标准研究中心	首个中国主导的机床数控系统系列国际标准ISO23218正式发布	由通用技术集团机床工程研究院有限公司牵头研制的国际标准IS03218-2《工业自动化系统与集成机床数控系统第2部分:系统集成要求》正式发布，表明我国在04专项支持下建立的“高档数控系统关键技术标准体系”成果得到了国际认可，成为国际.上机床数控系统行业规则的制定者;标志着我国在机床数控系统国际标准领域空现“零”的突破，数控机床“大脑”国际标准将采用中国智慧和中国方案。
2022年11月	工业和信息化部、国家发展改革委、国务院国资委	《关于巩回升向好趋势加力振作工业经济委、国务院国资委的通知》	加快重大项目建设，引导企业开展新一轮技术改造和设备更新投资。提高大飞机、航空发动机及燃气轮机、船的与海洋工程装备、高端数控机床等重大技术装备自主设计和系统集成能力。

数据来源：观研天下数据中心整理

日本机床数控化率超过90%，德国机床数控化率超过75%，美国机床数控化率超过80%。虽然我国机床的数控化率在2018年至2023年间有所提高，2023年国内机床数控化率达到40.5%，但相较发达国家70%-90%的数控化率还存在着较大差距。《中国制造2025》战略纲领中明确提出：“2025年中国的关键工序数控化率将提升到64%”。在政策鼓励、经济发展和产业升级等因素影响下，未来我国数控机床行业将迎来广阔的发展空间。

数据来源：观研天下数据中心整理（zppeng）

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