數(shù)控機床是數(shù)字控制機床（Computer numerical control machine tools）的簡稱，是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動化機床。相較于傳統(tǒng)機床，數(shù)控機床能較好地解決了復(fù)雜、精密、小批量、多品種的零件加工問題，其代表了現(xiàn)代機床控制技術(shù)的發(fā)展方向。目前我國數(shù)控機床行業(yè)正處在沖刺高端制造轉(zhuǎn)折點，提升精度與穩(wěn)定性是發(fā)展兩大關(guān)鍵。此外AI賦能高端發(fā)展，其技術(shù)正在被廣泛應(yīng)用于機床的設(shè)計、制造、檢測和服務(wù)等各個環(huán)節(jié)，推動推動機床智能化發(fā)展。未來AI與機床行業(yè)的深度融合將是大勢所趨。
一、我國是全球最大機床消費國，消費額占全球 29%居首位
1、我國是全球最大機床消費國
機床是制造業(yè)的基石。目前我國是全球最大機床消費國。有數(shù)據(jù)顯示，2023年全球機床消費額 6259 億元。其中我國內(nèi)地機床消費額 1811 億元，全球占比約 29%，是全球最大機床消費國。
數(shù)據(jù)來源：德國機床制造協(xié)會，觀研天下整理
2、汽車是目前我國數(shù)控機床主要最大應(yīng)用領(lǐng)域
從下游應(yīng)用需求來看，汽車是目前我國數(shù)控機床主要最大應(yīng)用領(lǐng)域，需求占比達到40%；其次是航空航天領(lǐng)域，占比為17%；第三是模具領(lǐng)域，占比為13%。
數(shù)據(jù)來源：公開數(shù)據(jù)，觀研天下整理
二、行業(yè)呈快速發(fā)展態(tài)勢，但整體市場仍較為分散
1、我國數(shù)控機床已形成完整的產(chǎn)業(yè)鏈
根據(jù)觀研報告網(wǎng)發(fā)布的《中國數(shù)控機床行業(yè)現(xiàn)狀深度研究與投資前景分析報告（2024-2031年）》顯示，經(jīng)過多年的發(fā)展，目前我國數(shù)控機床已形成完整的產(chǎn)業(yè)鏈。具體來看，數(shù)控機床上游為數(shù)控機床所需的各類設(shè)備部件，包括數(shù)控系統(tǒng)、核心零部件、功能部件、電子元件等；中游為各類數(shù)控機床產(chǎn)品，可分為數(shù)控金屬切削機床、數(shù)控金屬成形機床以及數(shù)控特種加工機床等；下游為其應(yīng)用領(lǐng)域，主要包括汽車制造、航空航天設(shè)備制造、船舶制造、模具制造、發(fā)電設(shè)備制造、冶金設(shè)備制造和通信設(shè)備制造等。
資料來源：公開資料整理，觀研天下整理
2、市場規(guī)模不斷增長
近年得益于國內(nèi)制造業(yè)的快速發(fā)展和升級，以及數(shù)控機床行業(yè)技術(shù)的不斷進步和創(chuàng)新，我國數(shù)控機床行業(yè)呈現(xiàn)出快速發(fā)展的態(tài)勢。數(shù)據(jù)顯示，2021年期間我國數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)規(guī)模達到了3760億元，同比增長15.3%。2023年我國數(shù)控機床市場規(guī)模達到約4090億元，同比增長為8.77%。預(yù)計2024年我國數(shù)控機床行業(yè)市場規(guī)模將達到4325億元，同比增長為5.75%。這表明我國數(shù)控機床行業(yè)在當(dāng)前保持著穩(wěn)健的增長態(tài)勢。
數(shù)據(jù)來源：公開數(shù)據(jù)，觀研天下整理
3、機床數(shù)控化率不斷提升
機床數(shù)控化率不斷提升。據(jù)中國機床工具工業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)，2023年我國機床數(shù)控化率為48%?，金屬切削機床數(shù)控化率為45.5%。不過對比日本機床數(shù)控化率維持在80%以上，美國和德國機床數(shù)控化率均超過70%來看，我國的機床數(shù)控率仍有較大提升空間。而根據(jù)國務(wù)院在2024年初印發(fā)的《推動大規(guī)模設(shè)備更新和消費品以舊換新的行動方案》提出，要深入推進機床等傳統(tǒng)設(shè)備再制造，到2027年，規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)數(shù)字化研發(fā)設(shè)計工具普及率、關(guān)鍵工序數(shù)控化率分別超過90%、75%?？梢娢覈鴻C床數(shù)控化率仍有較大的提升空間。
數(shù)據(jù)來源：公開數(shù)據(jù)，觀研天下整理
4、整體市場仍較為分散，前9家代表性企業(yè)市場份額合計僅3.38%
目前國內(nèi)數(shù)控機床市場競爭者眾多，包括創(chuàng)世紀、華中數(shù)控、華鼎實業(yè)、秦川機床、浙海德曼、海天精工、日發(fā)精機、亞威股份、華東數(shù)控、山東威達、科德數(shù)控、沈陽機床、齊重數(shù)控等。從營收規(guī)模看，2023年中國數(shù)控機床行業(yè)中，創(chuàng)世紀、海天精工、紐威數(shù)控營收規(guī)模超過20億元，處于領(lǐng)先地位。
雖然近年隨著我國國產(chǎn)機床企業(yè)不斷發(fā)展，業(yè)務(wù)規(guī)模較數(shù)年前有明顯擴張，本土數(shù)控機床企業(yè)市場份額不斷提高，加快了市場集中度提升，但整體市場仍較為分散。有數(shù)據(jù)顯示，2023年我國數(shù)控機床行業(yè)中，創(chuàng)世紀、海天精工這兩家領(lǐng)先企業(yè)合計占比僅為1.64%，前9家代表性企業(yè)市場份額合計僅為3.38%。
三、市場低端領(lǐng)域成絕對產(chǎn)量大國，中高端領(lǐng)域國產(chǎn)替代空間大
1、低端領(lǐng)域基本完成國產(chǎn)化，中高端領(lǐng)域國產(chǎn)替代空間仍較大
一般來講，按劃分標準，數(shù)控機床可分為低檔、中檔和高檔數(shù)控機床。其中低檔數(shù)控機床只能進行簡單車、銑加工。中檔數(shù)控機床精度指標高于國家對相關(guān)產(chǎn)品的標準要求，自動化程度高，加工效率較高，對人工操作依賴低。高檔數(shù)控機床減少了多次裝夾誤差，提高了加工精度，且具有較高技術(shù)難度。適用了動力刀架的數(shù)控車床具備銑削功能，且具有較高技術(shù)難度。
數(shù)控機床的劃分標準
| 檔次 | 劃分標準 | 劃分依據(jù) |
| 低檔數(shù)控機床 | 采用精度、可靠性較低數(shù)控系統(tǒng)，部分依賴人工操作、加工精度較低 | 只能進行簡單車、銑加工。部分依賴工人操作，自動化、智能化程度低，加工精度較難保證。 |
| 中檔數(shù)控機床 | 精度未達精密級的3軸加工中心、采用非動力刀架的數(shù)控車床 | 中檔數(shù)控機床全部采用較高精度、可靠性的數(shù)控系統(tǒng)，精度指標高于國家對相關(guān)產(chǎn)品的標準要求，自動化程度高，加工效率較高，對人工操作依賴低。 |
| 高檔數(shù)控機床 | 4軸以上的加工中心、采用動力刀架的數(shù)控車床、車銑復(fù)合數(shù)控機床、精度達到精密級的其他機床 | 4軸以上加工中心可對工件側(cè)面進行加工，減少了多次裝夾誤差，提高了加工精度，且具有較高技術(shù)難度。適用了動力刀架的數(shù)控車床具備銑削功能，且具有較高技術(shù)難度。精密級依據(jù)《金屬切削機床精度分級》及配套國家標準確定。且該等數(shù)控機床均具有通信和聯(lián)網(wǎng)功能，具有三維圖形顯示功能。 |
數(shù)據(jù)來源：公開資料，觀研天下整理
目前在中低端市場，我國數(shù)控機床國產(chǎn)化率要相對較高。尤其是在低端機床領(lǐng)域，我國已成為了絕對的產(chǎn)量大國，不僅能夠大量滿足國內(nèi)企業(yè)需求，還能出口發(fā)展中國家。數(shù)據(jù)顯示，2023 年全球機床行業(yè)產(chǎn)值約 6259 億元。其中我國機床產(chǎn)值 1936 億元，占全球比重31%。
但是在高端市場，國產(chǎn)化率仍較低，與發(fā)達國家仍有較大差距。有數(shù)據(jù)顯示，目前我國在高端數(shù)控機床的國產(chǎn)化率僅6%。80%以上的數(shù)控機床的數(shù)控系統(tǒng)仍然使用進口產(chǎn)品，其中國外品牌在中高端數(shù)控系統(tǒng)市占率約為70%，高端系統(tǒng)占90%以上，可見國產(chǎn)替代空間大。
目前我國數(shù)控機床核心零部件產(chǎn)品國產(chǎn)滲透率
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機床零部件 |
低端 |
終端 |
高端 |
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機床主體 |
85% |
過半 |
較低 |
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數(shù)控系統(tǒng) |
整體35%左右 高端滲透率較低 |
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主軸（電主軸） |
82% |
65% |
6% |
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絲杠、導(dǎo)軌 |
基本實現(xiàn)100% |
50%左右 |
10%左右 |
資料來源：公開資料，觀研天下整理
2、我國正處在沖刺高端制造的轉(zhuǎn)折點，國內(nèi)相關(guān)企業(yè)正在不斷發(fā)力
數(shù)控機床是裝備制造業(yè)智能制造的工作母機，是衡量一個國家裝備制造業(yè)發(fā)展水平和產(chǎn)品質(zhì)量的重要標志。在此背景下，國內(nèi)相關(guān)企業(yè)不斷發(fā)力，不斷加大中高端數(shù)控機床自主研發(fā)力度，打破國外壟斷，實現(xiàn)國產(chǎn)替代。例如南通國盛智能科技集團股份有限公司自主研發(fā)的GMB2520LX橋式五軸龍門加工中心設(shè)備，可保證機床在一定加工強度下所加工零件的精度，最高轉(zhuǎn)速可達24000rpm，適用于復(fù)雜空間曲面的高精度加工，打破了國外壟斷。沈陽精銳數(shù)控機床有限公司自主開發(fā)研制的翻板加工中心及五軸精密臥式加工中心等高端設(shè)備，其高精度和高加速度復(fù)合指標，達到國際先進水平。
當(dāng)前我國正處在沖刺高端制造的轉(zhuǎn)折點，高端數(shù)控機床存在較大的國產(chǎn)化空間。根據(jù)工信部發(fā)布的《<中國制造2025>重點領(lǐng)域技術(shù)路線圖》明確了高檔數(shù)控機床的發(fā)展目標，2025年，我國高檔數(shù)控機床與基礎(chǔ)制造裝備，主軸、絲桿、線軌等中高檔功能部件國內(nèi)市場占有率將達到80%。預(yù)計未來隨著政策的驅(qū)動，疊加我國高端機床研發(fā)領(lǐng)域、人才體系、市場轉(zhuǎn)型等方面的問題不斷解決，我國高端機床有望實現(xiàn)跨越式發(fā)展。
《中國制造 2025》規(guī)劃下機床核心部件國產(chǎn)化率目標
| 核心部件 | 2022年國產(chǎn)化率 | 2025年國產(chǎn)化率（預(yù)計） |
| 數(shù)控系統(tǒng) | 標準型60%智能型10% | 標準型80%智能型30% |
| 主軸 | 50% | 80% |
| 導(dǎo)軌 | 50% | 80% |
| 絲桿 | 50% | 80% |
資料來源：公開資料，觀研天下整理
四、提升精度和穩(wěn)定性是實現(xiàn)高端數(shù)控機床國產(chǎn)發(fā)展兩大關(guān)鍵，AI加速賦能高端發(fā)展
1、提升精度和穩(wěn)定性是實現(xiàn)高端數(shù)控機床國產(chǎn)發(fā)展兩大關(guān)鍵
為突破高端數(shù)控機床發(fā)展，提升精度和穩(wěn)定性是實現(xiàn)高端數(shù)控機床國產(chǎn)發(fā)展兩大關(guān)鍵。
提升精度方面：上游核心零部件作為數(shù)控機床的基本組成部分，其品質(zhì)是數(shù)控機床等智能制造裝備產(chǎn)品性能和質(zhì)量的重要保障。因此上游核心零部件的精度及可靠性對機床性能影響較大。
數(shù)控機床主要由機床主體、傳動系統(tǒng)和數(shù)控系統(tǒng)三部分組成。其中機床主體是數(shù)控機床的主要組成部分，也是硬件部分，包括床身及底座鑄件、主軸及變速箱、導(dǎo)軌及滑臺、潤滑、排屑及冷卻等部分；傳動系統(tǒng)是數(shù)控機床的重要“脈絡(luò)”，主導(dǎo)數(shù)控機床各部分的有序進行及完成機床的工作使命，包括刀具、傳動機械和輔助動力系統(tǒng)。數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機床的大腦與核心，是完成各項功能和作業(yè)的精髓所在，分為驅(qū)動裝置和控制及檢測裝置兩大類。
資料來源：公開資料，觀研天下整理
受技術(shù)壁壘等因素影響，我國數(shù)控機床行業(yè)上游零部件發(fā)展較為緩慢。雖然電主軸、滾珠絲杠、數(shù)控刀架、數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)等已形成一定的生產(chǎn)規(guī)模，但大多滿足中低檔數(shù)控機床的配套需要，國產(chǎn)中高檔數(shù)控機床采用的功能部件依賴進口較為嚴重。
軟件方面，目前國產(chǎn)主要瓶頸在于數(shù)控系統(tǒng)誤差補償能力，以及伺服系統(tǒng)加減速控制精度等不能滿足高端數(shù)控機床要求。其中數(shù)控系統(tǒng)是核心控制部件（成本占比約 30%，而越是高端的數(shù)控機床，其數(shù)控系統(tǒng)的價值通常更高），是決定數(shù)控機床功能、性能、可靠性的最關(guān)鍵因素，也是制約我國高端數(shù)控機床發(fā)展的重要瓶頸。
硬件方面，國產(chǎn)主要瓶頸為絲杠/導(dǎo)軌、軸承、刀具等零部件及機身材料的熱變形、剛性、應(yīng)力、精度等問題。
因此可見，提升精度是我國發(fā)展高端數(shù)控機床的一大關(guān)鍵點。
數(shù)據(jù)來源：公開數(shù)據(jù)，觀研天下整理
目前國內(nèi)外廠商零部件技術(shù)水平對比
| 機床零部件 | 海外廠商 | 國產(chǎn)廠商 | 國內(nèi)外對比 |
| 數(shù)控系統(tǒng) | FANUC，西門子，三菱，海德漢等 | 華中數(shù)控，廣州數(shù)控，科德數(shù)控，秦川機床等 | 國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)在高精度高速等性能方面與國際先進水平尚存在較大差距 |
| 編碼器、光柵尺 | 多摩川、海德漢 | 奧普光電等 | 一流廠商接近國際先進水平 |
| 滾珠絲杠、導(dǎo)軌 | 日本THK，德國Rexroth等 | 秦川機床，啟尖絲杠，江門凱特等 | 國產(chǎn)廠商較多，但具備量產(chǎn)能力的廠商較少，產(chǎn)品精度、可靠性有待提升 |
| 主軸 | 德國Kessler，瑞士FISCHER，瑞士MCT，瑞士IBAG，英國西風(fēng)，英國ABL | 吳志機電，國機精工，科隆電機，陽光精機等 | 量產(chǎn)廠商稀缺，技術(shù)仍需迭代 |
| 轉(zhuǎn)臺 | / | 秦川機床、科德數(shù)控、吳志機電等 | 多為自用 |
| 刀具 | 瑞典山特維克，美國肯納，日本京瓷等 | 華銳精密，歐科億，秦川機床，株洲鉆石等 | 材料較落后，穩(wěn)定性不高，平均壽命只有國際先進水平的1/3-1/2 |
資料來源：公開資料，觀研天下整理
穩(wěn)定性方面：其實在當(dāng)下國內(nèi)外機床精度本身相差不大，更主要的是我們精度的保持性，機床的穩(wěn)定性。而機床穩(wěn)定性是一個復(fù)雜的工程化問題，涉及到原材料、設(shè)計、裝配、維護、保養(yǎng)等整條鏈的工程化技術(shù)。
據(jù)了解，產(chǎn)品的成熟度、穩(wěn)定度與應(yīng)用端的測試驗證息息相關(guān)。當(dāng)前國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)在各種應(yīng)用場景下的測試驗證還不夠充分。尤其是軟件類產(chǎn)品本身需要不斷地進行用戶反饋、迭代更新，以實現(xiàn)產(chǎn)品成熟度和穩(wěn)定度的螺旋式上升。很多數(shù)控機床、數(shù)控系統(tǒng)，都需要經(jīng)驗豐富的大國工匠才能操作好、加工出更高精度的產(chǎn)品。因此可見，除了精度，穩(wěn)定性也是我國高端數(shù)控機床的一個重要關(guān)鍵點。
2、AI加速賦能高端發(fā)展，推動機床智能化發(fā)展
智能機床是數(shù)控機床發(fā)展的高級形態(tài)，也是數(shù)控機床的發(fā)展方向。隨著技術(shù)的不斷成熟和成本的降低，AI將在機床行業(yè)中扮演越來越重要的角色。AI不僅能夠提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，還能夠幫助企業(yè)更好地應(yīng)對市場變化和客戶需求。未來AI與機床行業(yè)的深度融合將是大勢所趨，有望推動中國制造業(yè)向更高層次的智能化、數(shù)字化發(fā)展。
目前，在AI與機床行業(yè)結(jié)合方面，我國已經(jīng)取得了顯著的進展，AI技術(shù)正在被廣泛應(yīng)用于機床的設(shè)計、制造、檢測和服務(wù)等各個環(huán)節(jié)。例如華中數(shù)控的9型數(shù)控系統(tǒng)是世界首臺嵌入AI芯片的智能化數(shù)控系統(tǒng)，集成了AI芯片，融合AI算法，匯聚大數(shù)據(jù)，融合大模型，集成強算力，形成了真正的智能化數(shù)控系統(tǒng)平臺，具備基于大模型的數(shù)控系統(tǒng)AI會診、加工代碼生成功能，實現(xiàn)全球數(shù)控系統(tǒng)市場的重大突破。
AI與機床行業(yè)結(jié)合也將提升行業(yè)精度與穩(wěn)定性。例如華中數(shù)控通過融合AI，開發(fā)了基于大模型的故障診斷與處理決策支持系統(tǒng)，可通過對話式排查、反饋、學(xué)習(xí)等方式，實現(xiàn)可信生成式故障診斷與處理。目前，這個系統(tǒng)相當(dāng)于具有1年至2年經(jīng)驗的工程師，而在未來，隨著系統(tǒng)的不斷學(xué)習(xí)提升，其將成為AI故障診斷專家。
不過，正如前文所述，產(chǎn)品精度、成熟度、穩(wěn)定性方面的提升，離不開應(yīng)用端持續(xù)不斷的驗證過程，當(dāng)前我國機床的數(shù)控化率仍有較大的上升空間，因此智能機床產(chǎn)品距離真正的成熟，仍需歷經(jīng)持續(xù)不斷的優(yōu)化升級與迭代革新。（WW）
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