高端制造业的产业链：数字控制机床的核心价值

  7月16日,工信部发言人表示:目前工信部正在抓紧编制我国“十四五”及中长期的工业及信息化发展规划,并于今年下半年陆续出台。这些规划将紧密围绕我国第二个百年奋斗目标加快发展新型工业化,突出加强“制造强国”和“网络强国”的奋斗目标、实现途径和重点任务做全面部署。

  之所以开篇先陈述一条市场消息,主要为本篇介绍的主角做一下出场铺垫。我国要成为“制造强国”就必须将新型工业化关键基础行业—“工业母机:数字控制机床“行业做到世界领先水平。

  机床:对金属或其它材质的坯料或工件来加工,使之达到工件要求的几何形状、尺寸精度和表面上的质量的机器。通俗的讲,机床是制造机器的机器,也是能制造机床本身的机器,所以机床被称为“工业母机”。

  数控机床:是“数字控制机床”的简称,是在机床上配套程序控制管理系统,联动机床各配套系统按照设定的控制逻辑发出指定的控制信号让机床进行规定动作,自动加工出指定的工件形状和尺寸。数字控制机床有效解决了复杂、精密、多品种小批量的工业部件制造难题,代表了现代机床的发展方向。

  《中国制造“2025”》将数字控制机床和基础制造装备列为“加快突破的战略必争领域”,其中提出要加强前瞻部署和关键技术突破,积极谋划抢占未来科技和产业竞争制造点,提高国际分工层次和话语权。由此可见,数字控制机床产业链是产业平台的一个优质投资方向。

  2、基础铸造件领域,包括床身底座、鞍座工作台的铸造件以及内外防护板的钣焊件;

  数字控制机床行业的中游就是生产机床整机的厂商,按照数字控制机床的大体分类,可分为金属切削机床厂商(沈机、大机等)、金属成型机床厂商(济南二机等)、其它机床工具厂商(恒力液压等)。

  作为母机行业,数控机床的应用领域十分广泛,最重要的包含航空航天、船舶制造、汽车、工程机械、电力设备、工业模具等方面。

  以上概述了我国数字控制机床行业产业链的状况,下面再具体分析一下各链条的现状。

  (1)铸件产量世界第一,但产业体系不均衡,大量小型铸造企业拖累了我国整体铸造行业的布局,所以行业呈现大而不强的格局,行业集中度较低,甚至不及印度等新型经济体。对数字控制机床行业而言,总体供给能力稳定,但受制于铸件行业的技术水平,某些高端铸件仍需进口。

  (2)电子元器件产业整体较为景气,2020年随受疫情影响,但行业在新能源、半导体等产业的带动下仍达到11．3%的增速,可完全满足普通数控机床的需求。但我国电子元器件的部分核心部件仍受制于人,所以部分特殊高端数字控制机床的电子元器件仍需进口,且承受“卡脖子”的风险。

  (3)大多数都用在数字控制机床功能部件的机械配件行业,整体规模与需求平衡,但行业状况与铸件行业类似,导致高端产品长期依赖进口,这也使我国数字控制机床中游厂商的成品价格难有压缩空间,削弱了一定的竞争力。

  (4)数控系统是数字控制机床的大脑,但我国在此领域受限最多,中低端数控系统实现了国产化普及,但高端数控系统仍在突破中,进口依赖度较大,制约了我国高端数字控制机床的竞争力。

  根据Gardner公司关于机床的调研报告,2017-2020年中国机床产值和消费值均呈现为逐年降低趋势。2020年,中国机床行业产值为193．6亿美元,较上一年减少0．21%,消费值为213．1亿美元,较上一年减少4．44%。但中国仍然为世界机床产消第一大国。

  根据中国机床工具工业协会统计,2021年一季度,中国机床工具行业整体回升势头较好,在有效控制疫情的情况下,拉动了机床工具市场需求的恢复与增长,协会预测今年国内机床工具行业能够结束近十年以来的下行趋势,实现5%以上的增长。

  由上图能够准确的看出,国内数字控制机床应用最为广泛的是汽车、航空航天等领域。汽车行业虽然占数控机床消费量最大,但主要使用加工中心、组合机床以及各类数控专机,基本上技术上的含金量不高,国内中游公司能够完全满足相应需求。

  但航空航天、造船、模具等行业领域,对高精度高速加工中心、五轴联动加工中心、五轴高速龙门铣床、高精度数控磨床、大型数控镗铣床等特种机床和专机有着更为急迫的需求,也是被西方至今仍在高度限制的领域,好在国内一些小而精的高端数字控制机床企业正在崛起,例如科德数控,它们逐渐掌握了具有自主知识产权的有关技术以及更为现代化的生产车间,为航空航天领域的高端精密数字控制机床的国产替代提供了有力的保障。

  分析完数控机床产业链的详细情况,我们谈一谈产业平台投资数字控制机床产业链的价值。

  首先,数字控制机床产业具备战略意义的产业特质。数字控制机床是装备制造业的“工作母机”,一个国家的机床行业技术水平和产品质量,是衡量其装备制造业发展水平的重要标志。

  根据《“中国制造”2025》规划的要求,将数字控制机床和基础制造装备行业列为中国制造业的战略必争领域之一,根本原因就是其对于一国制造业尤其是装备制造业的国际分工中的位置具有“锚定”作用:唯有拥有坚实的基础制造能力,才有机会生产出先进的装备产品,以此来实现高价值产品的生产。

  其次,数字控制机床产业是支撑国防和产业安全的产业支柱。数字控制机床对制造先进的国防装备具有超越经济价值的战略地位。现代国防装备中许多关键零部件的材料、结构、加工工艺都有一定的特殊性和加工难度,用普通加工设施和传统加工工艺无法达到一定的要求,一定要采用多轴联动、高速、高精度的数控机床才能满足加工要求。

  目前,西方发达国家仍对我国采取技术封锁与限制。在产业安全方面,随着国内制造业升级速度加快,以装备制造业为代表的高技术上的含金量高的附加价值产业与发达国家竞争加剧,工程机械、电气机械、交通运输装备正处于打入国际高端市场的攻坚期,而国内机床产品在加工精度、可靠性、效率、自动化、智能化和环保等方面还存在一定差距,进而导致产业整体竞争力不强。所以加大数字控制机床产业更新的力度才可能正真的保证我国未来高端制造业领先世界。

  第三,数字控制机床产业是满足下游客户端转变发展方式与经济转型的重要支撑。当前行业下游客户的真实需求结构呈现高端化发展形态趋势,多个行业都将进行大范围、深层次的结构调整和升级改造,对于高质量、高技术水平数字控制机床产品需求迫切。

  总而言之,中高档数字控制机床市场需求提升较快,客户要更多高速、高精度、复合、柔性、多轴联动、智能、高刚度、大功率的数控机床。例如,汽车行业正呈现生产大批量、多品种、车型更新快的发展的新趋势,新能源汽车发展加速,从而要求加工设施朝着精密、高效、智能化方向不断发展。

  在航空航天产业领域,随着民用飞机需求量的剧增以及军用飞机、火箭、导弹的跨代发展,新一代航空器朝着轻质化、高可靠性、长寿命、高隐身性、多构型、快速响应及低成本制造等方向发展,新一代技术急切需要更先进的加工装备来承载,航空制造装备朝着自动化、柔性化、数字化和智能化等方向发展。

  最后,数字控制机床产业是新技术革命的战略高点。未来技术发展所包含的人机一体化智能系统、能源互联网以及新一代信息技术创新等要素为我国高端装备制造技术突破提供牵引动力,也为装备制造业,特别高端装备制造业提供了巨量市场。

  数字控制机床行业是信息技术和工业技术重要的组合产物,行业本身对于新技术具有较强的敏感度,也是新技术应用的主要场景。在新技术革命浪潮的推动下,数控机床行业集成创新趋势明显,世界上领先的数控机床企业快速推进新技术向机床产业融合,网络化和智能化技术加快向机床产品集成应用,我国的数控机床产业必然需要更加多中上游的机床零部件企业和整机企业快速推进新技术在数字控制机床的集成应用。

  诚如前文提到,我国数字控制机床行业在世界机床工业体系和全球机床市场中占有主体地位,但目前仍然只是机床大国而非机床强国,与世界机床强国相比,我国数字控制机床仍有很大的差距,且主要体现在中高档数字控制机床的产业竞争力上。

  据中国机床工具工业协会发布的信息,根据中国海关数据,2021年一季度我国机床工具进出口总体呈现明显增长的态势,进出口总额同比增长30．5%,与2019年一季度相比,增长9．5%。

  2021年一季度机床工具进出口保持了自2019年6月以来的顺差态势。机床工具商品进口32．8亿美元,出口40．3亿美元,顺差为7．5亿美元。

  进口方面,2021年一季度进口总体呈现恢复性增长的态势。进口额同比增长22．9%,与2019年一季度相比,下降3．3%。其中,金属加工机床进口额16．8亿美元,同比增长28．9%。其中,金属切削机床进口额13．7亿美元,同比增长27．7%;金属成形机床进口额3．1亿美元,同比增长34．2%。一季度,切削刀具进口额4．3亿美元,同比增长29．6%;磨料磨具进口额1．8亿美元,同比增长30．8%;机床功能部件进口额增幅最大,为4．7亿美元,同比增长63．7%。

  从进口来源来看,2021年1-3月进口来源居前三位的分别是:日本10．9亿美元,同比增长50．9%;德国6．7亿美元,同比增长7．1%;中国台湾4．3亿美元,同比增长68．5%。

  出口方面,2021年一季度总体呈现大幅度增长的趋势。出口额同比增长37．3%,与2019年一季度相比,增长22．8%。其中,金属加工机床出口额11．2亿美元,同比增长40．8%。其中,金属切削机床出口额7．7亿美元,同比增长43．0%;金属成形机床出口额3．6亿美元,同比增长36．4%。一季度,切削刀具出口额8．3亿美元,同比增长49．6%;磨料磨具出口额8．2亿美元,同比增长56．5%。

  从出口去向来看,2021年1-3月份,出口去向前三位的分别是:美国5．1亿美元,同比增长47．2%;越南3．1亿美元,同比增长57．1%;印度3．0亿美元,同比增长46．2%。

  从上述数据能够准确的看出,我国机床出口地主要为发展中国家,虽然出口美国金额较高,但产品主要为普通数字控制机床,且客户大多为美国中小型企业或个人。我国高端数控机床的国际市场竞争力仍然不及美、日、德等机床强国。

  还是引用上面的数据,我国高端机床功能部件的进口额增长率在所有进口产品中最高。国产功能部件无论从品种、数量、档次上都不能满足主机配套要求,国产中档配套功能部件市场占有率仍有待提升;高档产品较大程度上依靠进口。配套功能部件产业竞争力有待快速提升。

  数控机床从样机研制到实际生产应用,需要在制造工艺、可靠性和精度保持性、工程化等方面经过大量的试验验证,一直在改进,同时还需用户更好的提供工艺验证。而在工艺验证和应用示范也是我国数字控制机床产业高质量发展的一个短板。

  全球机床生产和消费持续呈现萎缩态势。根据美国Gardner公司公布的数据,2019-2020年,全球机床生产连续两年下滑,虽然期间受全球肆虐的疫情影响,但总趋势在近10年内没有改观。与此同时,国内市场对进口机床和零部件的需求不降反升,这说明国内机床行业难以满足企业高端需求,国内机床行业承受着周期性压力和结构性压力的双重叠加,亟待寻找新的发展突破口。

  综上,作为国家战略性产业的数字控制机床产业链,更应该有产业平台去投资开发并与数控机床和基础制造装备主机、数控系统和功能部件等产业链关联单位组建长期稳定的战略合作伙伴关系,建立数控系统、功能部件与机床企业长期的配套关系,打造完整数控机床和基础制造装备配套产业链。