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制造业的心脏!国产数控机床正奋起,何时能真正强大?
数控机床,作为现代制造业的心脏,在推动工业现代化转型中发挥着至关重要的作用。它能够将复杂的设计图纸精准转化为现实世界中的精密部件,广泛应用于汽车、航空航天、工程机械及电子信息技术等众多领域,是先进制造技术的核心设备,素有“工业母机”之称。
一、数控机床产业分析
(一)数控机床的构成与分类
机床主体:是数控机床的骨架,包含床身、立柱、横梁、滑台等关键机械部件,为机床提供必要的支撑和稳定性,是肉眼直观可见的重要部分。
传动系统:犹如数控机床的脉络,负责传递动力并精确控制机床运动。其核心部件涵盖刀具(包括保护装置、刀库和换刀装置)、传动机械(如滚珠丝杆、直线导轨和蜗杆副等)以及辅助动力系统(如液压系统和启动系统)。
数控系统:堪称数控机床的大脑,决定着机床的智能化水平和加工能力。通常由驱动装置(如高速主轴、力矩电机、直线电机等)和控制及检测装置(包括CNC系统、可编程序控制器、进给伺服控制模块等)组成,共同确保机床的精确运作与复杂任务的完成。
根据材料定型方式:可分为金属成形机床(亦称锻压机床,通过锻造、冲压、弯曲、拉伸等方式加工金属)和金属切削机床(利用切割、磨削或其他特殊处理方式加工金属,包含车床、加工中心、磨床、钻床、镗床、刨床、冲床等)。
根据精密程度:分为高中低三档。高档指4轴以上的加工中心、带动力刀架的数控车床及精密级其他机床;中档为3轴加工中心等,精度未达精密级;低端则是依赖人工操作、采用低精度、低可靠性数控系统,仅适用于简单加工的机床。
(二)数控机床产业现状
1.产业政策与市场周期:国家政策大力扶持数控机床这一高端产品。《中国制造2025》规划明确提出,到2025年高端数控机床与基础制造装备国内市场占有率将超过80%,为行业发展指明了目标与路径。机床行业具有明显周期性,大周期为更新周期(约10年),小周期为库存周期。历史上,全球机床消费在特定年份触底,如1983年、1993年、2020年全球机床消费668.17亿美元,中国消费213.16亿美元,均为近10年最低。自2021年起,全球市场复苏,消费分别增长31.46%(全球)和19.73%(中国),中国机床消费占比在2019年降至27.16%后,近三年稳步回升至2022年的34%,彰显出市场潜力与韧性。自2011年起,中国稳居全球机床生产和消费首位。2023年数据显示,全球机床行业总产值和总消费额分别为819亿欧元、767亿欧元,其中中国机床产值253亿欧元、消费额237亿欧元,均占全球市场的31%。
2.竞争格局与产业链情况:我国数控机床行业竞争格局较为分散,市场集中度低。2022年,国内市场CR10仅为12.60%,竞争激烈,头部企业缺乏强垄断力,且企业多集中于中低端市场,高端机床仍依赖进口。整个机床产业链上中下游清晰:上游为基础材料和零部件供应商,提供结构件、数控系统、传动部件及刀库等,关键部件如数控系统与传动系统主要依赖进口,核心功能部件部分依赖进口部分采用国产品牌,非核心部件正逐步国产化;中游为机床制造商,负责整合上游零部件生产各类机床及集成产品;下游为终端用户,涵盖模具制造、交通运输、航空航天、工程机械、军工等领域的企业,其中汽车行业应用占比最大,据华经产业研究院数据,我国数控机床在各领域应用占比为:汽车行业40%,航天航空17%,模具行业13%,工程机械10%,其他行业合计20%。
3.企业销售模式与盈利能力:机床公司多采用直销模式,如创世纪、沈阳机床等众多企业以直销为主,通过提供定制化的加工解决方案及交钥匙工程,增强客户黏性,提高成交率,同时能直接获取市场前沿信息,推动产品技术迭代升级。高端机床企业盈利能力较强,2023年上半年,科德数控、宇环数控、宁波精达等表现突出,毛利率和净利率均处于较高水平,且各企业因主打产品不同应用于不同领域,如科德数控主打五轴联动机床服务航空领域,宇环数控专注于数控磨床和抛光机应用于消费电子,宁波精达擅长精密压力机广泛应用于汽车尤其是新能源汽车领域。
(三)产业发展方向
1.五轴数控机床的崛起与国产替代:近年来,受全球疫情及国际关系紧张影响,中国高端数控机床进口量显著下降,国产替代趋势明显加速。五轴联动数控机床作为高端制造的核心设备,市场规模在2023年已达约112亿元,2019 - 2023年间年均复合增长率高达15.52%。尽管外资品牌仍占据市场主导,但内资品牌如北京精雕、科德数控的市场占有率正持续上升,同时,受益于航天军工、船舶等行业发展,埃弗米、拓璞等厂商也展现出强劲增长势头。未来,随着国家对“卡脖子”领域的持续投入,五轴机床需求量预计将大幅增加,其对于加工航空发动机、船舶螺旋桨等关键工业组件至关重要,面对发达国家的出口控制和技术转让限制,中国机床制造业迎来新的市场机遇,有望通过推动高端装备国产化实现进一步突破。
2.机床出口的快速增长与海外市场拓展:近年来,中国机床出口增速显著超过机床出口大国德国和日本。2018 - 2022年间,中国机床出口CAGR达到15.28%,但出口额在生产额中的占比仍有较大提升空间。相比之下,2023年德国和日本机床出口额分别占其机床生产额的74.4%和69.4%,而中国虽有显著进步,出口额占总生产额比例仍仅为28.6%,表明中国机床出口仍有巨大增长空间。主要机床企业如亚威股份、纽威数控、海天精工等海外业务占比整体呈上升趋势,2022年海外收入占比均超过10%。随着中国机床向高端化、智能化转型,其在全球市场的竞争力将逐步提升,未来海外业务具有广阔发展前景。
3.AI与数控机床的融合与智能化发展:随着互联网、大数据、云计算和新一代人工智能技术与制造技术的不断融合发展,数控系统智能化技术快速发展。西门子、发那科、海德汉等海外企业已推出智能数控系统,国内企业如华中数控也推出具有智能化功能的华中9型智能数控系统,可实现毫秒级实时预测与推理,支持工艺优化和生产管理等智能化功能。科德数控等国内厂商也推出安装先进数控系统的五轴立式车铣复合加工中心等机床产品,支持数字孪生、螺距误差补偿等功能,具备友好的人机交互界面和强大的二次开发接口。AI + 数控机床的发展有助于机床产业智能化升级,为中国企业实现高精度、高性能机床技术突破提供弯道超车机会。
二、国产数控机床与国外数控机床的差距差别
长期以来,中国的机床产业与国际先进水平相比,在多个方面存在差距。
技术创新能力方面:国外数控机床企业在技术研发投入较大,往往处于行业技术创新的前沿,能够率先推出具有更高性能、更先进功能的机床产品。例如,在高档数控机床领域,一些国外品牌的五轴联动机床在精度控制、加工效率、复杂曲面加工能力等方面具有明显优势,其数控系统的智能化程度也更高,能够实现更精细的加工操作和更优化的生产流程控制。而国内机床企业虽然近年来不断加大研发投入,但整体技术创新能力仍相对较弱,在关键核心技术方面仍有不少依赖进口,如高端数控系统、部分关键功能部件等。
产品性能方面:国外数控机床在产品性能上表现出色,以五轴联动机床为例,其加工精度可达到更高的标准,稳定性更强,能够长时间保持高精度的加工状态,减少因机床自身因素导致的加工误差。同时,在高速加工能力、多轴联动的协调性等方面也更为出色,能够更高效地完成复杂零部件的加工任务。相比之下,国产数控机床在精度、稳定性等方面存在一定差距,部分国产机床精度和稳定性不佳,故障率高,使用寿命短,这在一定程度上影响了其在高端制造领域的应用。
品牌影响力方面:国外数控机床品牌经过长期的市场培育和发展,在全球范围内拥有较高的知名度和美誉度,如德国的DMG MORI、日本的发那科等品牌,其品牌形象深入人心,被广泛认为是高品质、高性能机床的代表。这些品牌在国际市场上具有很强的竞争力,能够吸引众多高端客户。而国产数控机床品牌起步相对较晚,虽然近年来部分企业如海天精工、科德数控等在国内市场逐渐崭露头角,但在国际市场上的品牌影响力仍较为有限,国际客户对国产机床品牌的认知度和信任度有待进一步提高。
服务体系方面:国外数控机床企业通常拥有完善的服务体系,能够为客户提供全方位、及时有效的技术支持和售后服务。无论是在机床的安装调试、操作培训,还是在后续的维护保养、故障排除等方面,都能做到专业、高效。而国产机床企业在服务体系建设方面虽然也在不断努力,但整体服务水平与国外企业相比仍有差距,在一些偏远地区或国际市场上,可能无法及时响应客户需求,提供优质的服务。
产业链配套方面:国外数控机床产业在产业链配套方面较为完善,从基础材料、零部件供应到机床制造、再到下游应用,各个环节之间紧密衔接,能够保证机床产品的质量和性能。例如,一些发达国家在关键基础材料、基础零部件的研发和生产上具有很强的优势,能够为机床制造提供高品质的原材料和零部件。而国内机床产业虽然在产业链上中下游都有布局,但在上游核心部件如数控系统、部分关键功能部件等方面仍存在依赖进口的情况,产业链配套的完整性和协同性有待进一步提高。
国际化程度方面:国外数控机床企业在全球市场布局广泛,具有较高的国际化程度,能够充分利用全球资源,实现生产、销售和服务的全球化。它们在国际市场上的销售渠道畅通,能够及时了解国际市场需求变化并做出相应调整。而国产数控机床企业虽然近年来在拓展海外市场方面取得了一定进展,但整体国际化程度仍相对较低,在国际市场上的市场份额较小,国际市场开拓能力有待进一步加强。
三、国产数控机床挑战与机遇并存
面临的挑战:
可靠性差:国产机床普遍存在可靠性差的问题,根据相关调查数据显示,精度和稳定性差被认为是国产机床最需要解决的问题,另外国产机床故障率较高,其中漏水、漏油问题尤为明显,普遍使用寿命偏短,这严重影响了国产机床在市场上的竞争力和用户的使用体验。
人才短缺:机床产业面临人才短缺困扰,包括技术、操作和装配等多个领域。我国缺乏具备扎实专业理论知识和实践经验的人才、熟悉数控机床操作和加工工艺的人才以及能进行手工或自动编程的操作和装配人员。目前企业在培养人才方面仍停留在用工制度和薪酬制度等层面,未能有效解决企业个体层面的问题。
工业基础薄弱:相比于国外的先进技术水平,我国机床行业在关键基础材料、基础零部件、先进基础工艺、产业技术基础方面仍存在较大的差距,这是需要行业长期积累沉淀的,无法依靠短期大量的资本投入快速见效,薄弱的工业基础限制了国产数控机床的进一步发展。
存在的机遇:
政策支持力度不断提升:中国机床行业的支持政策级别在不断提升。例如,2021年8月,国资委党委召开扩大会议指出要重点扶持工业母机行业,强调该行业的重要性和发展前景。2022年10月,二十大再次提出要实现制造强国,并提升关键领域的自主可控能力。2023年8月,财政部、税务总局联合发布《关于工业母机企业增值税加计抵减政策的通知》,对生产销售先进工业母机主机、关键功能部件、数控系统的增值税一般纳税人,允许按当期可抵扣进项税额加计15%抵减企业应纳增值税税额。这些政策的出台充分体现了政府对机床行业的重视,为国产数控机床的发展提供了有力的政策支持。
国际认可度增加:中国主导制定的机床数控系统国际标准ISO23218-2正式发布,表明中国在机床领域的技术实力得到了国际认可。这不仅是中国在加强科技创新和提升核心技术能力方面取得的重要成果之一,也有助于提升中国机床行业的国际竞争力,推动中国机床产品在国际市场的销售和应用。
市场需求变化带来新机遇:随着中国制造业的转型升级,对高端机床的需求不断增加,这为国内机床企业提供了广阔的发展空间。例如,新能源产业的崛起为机床工具行业开辟了新市场,航空航天技术的飞速发展则对机床工具提出了更高要求,进一步推动了行业的发展。同时,随着智能制造技术的发展,机床工具行业得以适应和满足这种需求,从而保持了持续旺盛的需求。此外,国产数控机床的发展趋势是智能化、柔性化、高效化、绿色化,并与新材料、新工艺相适应,通过精细化发展、创新驱动和区域性协同发展等方式来实现产业变强,这也为国产数控机床企业提供了新的发展方向和机遇。
国产替代空间广阔:数控机床国产替代空间广阔。2001 - 2020年国产机床数控化率从6.85%提升到43.19%,而发达国家数控化率在80%以上,国内仍有较大提升空间。以五轴机床为主的高端机床国产化率较低,国产替代至关重要。随着国内企业不断加大研发投入,提升自主创新能力,逐步缩小与国际先进水平的差距,有望在未来实现更大规模的国产替代,进一步推动国产数控机床产业的发展。
综上所述,数控机床产业在我国制造业中占据重要地位,但国产数控机床与国外相比存在一定差距,同时面临诸多挑战与机遇。在未来的发展中,国产数控机床企业需要充分利用政策支持,抓住市场机遇,加大研发投入,提升技术创新能力,完善服务体系,加强人才培养,不断提高产品质量和性能,以实现国产数控机床产业的持续健康发展,在国际舞台上发挥更重要的作用。
原文链接:https://www.xianjichina.com/special/detail_560968.html
来源:贤集网
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