机床行业深度报告：国产化替代步伐稳步迈进，制造业回暖有望恢复上行周期

机床是机械加工的基础设备，也是一个千亿级巨大市场：在一般的机器制造中，机床所担负的加工工作量占机器制造工作总量的40%-60%，因此也被称为“工业母机”。全球机床市场规模接近5000亿元，我国金属加工机床市场规模接近2000亿元，也是全球最大的机床生产国和机床消费国。我国金属切削机床数控化率还远低于发达国家水平，数控机床成长空间巨大。2021年我国金属切削机床进口金额高达62.4亿美元，我国对国外高端机床依赖度仍然较高。机床下游包括汽车、航天航空、模具、工程机械和其他，其中汽车占总需求40%，航天航空占17%，模具占13%，工程机械占10%。 我国机床“大而不强”，国产化替代持续推进：欧美日占据全球中高端市场，2019年全球前十大机床企业中日本有5家（包括合资），德国有4家（包括合资），美国有两家。全球龙头企业收入体量超过300亿，产品类型近300款，整体竞争力突出。国内机床企业规模较小，多数企业产品品类较少。国内机床的精度保持性、机床可靠性和精度相对于国外机床有一定差距，以数控系统、丝杠导轨为代表的机床核心零部件仍依靠进口，但我国机床国产化率正持续提升，2020年我国金属切削机床国产化率为68%，相对于2019年的57%有明显提升，部分机床企业具有极强的竞争力，同时国内机床相关政策持续发布，将推动机床产业持续健康发展。 制造业有望底部回升，新兴行业发展提供新动能：机床是典型的通用设备，也具备比较明显的周期性，从历史数据上看，每轮周期时间在6~12年不等，国内金属切削机床在2012年开始呈现下滑态势，直到2020年行业开始恢复增长，受到全球和国内疫情爆发影响，从此轮上升周期的上升时间和机床产量上看，行业还未回到2011年的高点水平，机床行业仍具备恢复驱动力。国内企业端中长期贷款持续好转，金属切削机床降幅收窄，国家融资政策持续推出，我们认为制造业有望迎来恢复。国内锂电、光伏、风电等新兴行业发展迅速，叠加海外订单转移的巨大需求，国内机床行业迎来较好的成长机遇。 投资建议：机床设备也被称为“工业母机”，是机械制造的基础，而高端数控机床也是航空航天、国防军工等领域不可或缺的设备，具有极高的战略地位，具备长远的投资价值。随着国内制造业逐步复苏，国内机床行业有望快速恢复增长。建议关注国内金属切削机床优秀制造商创世纪、海天精工、纽威数控、科德数控、国盛智科、浙海德曼、秦川机床、拓斯达，国内金属成形机床制造商亚威股份、合锻智能，国内机床数控系统制造商华中数控。 风险提示：制造业恢复不及预期；国内疫情控制不及预期；行业竞争加剧。 表1：重点公司投资评级: 1机床是机械加工的基础设备，也是一个千亿级巨大市场 1.1机床是制造业的基础生产设备 机床是制造业的基本生产设备，也被称为“工业母机”。在一般的机器制造中，机床所担负的加工工作量占机器制造工作总量的40%-60%，因此也被称为“工业母机”。机床起源于十五世纪的欧洲，起初是用于加工钟表和武器，十八世纪的工业革命推动了机床的发展。1920年后液压和电气元件在机床和其他机械上逐渐得到了应用，机床进入半自动化时期。1950年后，数控机床开始出现，机床进入数控机床发展时代。经过数百年的发展，机床已经成为制造业的基本生产设备，也是体现一个国家制造实力的重要产业。 图1.机床行业发展历程 金属切削机床与金属成型机床是核心机床产品，数控化率正持续提高。根据中国机床工具工业协会数据，机床工具可以分为金属切削机床、金属成形机床、木工机械、铸造机械等。2021年我国金属切削机床产量为60.2万台，其中数控金属切削机床为27万台，金属成形机床产量为21万台，其中数控金属成形机床产量为2.4万台，金属切削机床占据更大的市场，并且增速相对更高。数控金属切削机床和数控金属成形机床的增速均高于行业增速，表明机床数控化发展趋势正持续进行。 图2.机床工具的分类 图3.我国金属加工机床产量 根据加工方式的不同，金属加工机床可以分为车床、铣床、钻床、镗床、磨床和镗床等。车、铣、钻、镗、刨、磨是基本的机械加工方式，分别也对应着车床、铣床、钻床、镗床、刨床、磨床等。车床是主要用车刀对旋转的工件进行车削加工的机床，镗床是指主要用镗刀对工件已有的预制孔进行镗削的机床，铣床是一种主要指用铣刀在工件上加工多种表面的机床，磨床是利用磨具对工件表面进行磨削加工的机床。随着数控机床的技术发展，数控铣床逐渐配备刀库，可以更换刀具进行加工，加工能力也更强，也被称为加工中心。 表1.机床的种类与作用种类作用车床 图4.数控车床 图5.龙门加工中心 图6.磨削加工 图7.立式加工中心 1.2我国是机床消费和生产大国，数控机床成长空间巨大 全球机床市场规模接近5000亿元，是一个巨大的市场。根据VDW（德国机床制造商协会）统计，全球机床行业产值从2009年开始呈现波动增长的态势，2019及2020年由于全球疫情爆发，以及全球贸易环境紧张，导致行业产值有所下滑，2020年全球金属加工机床行业产值为4,654.50亿元。根据Gardner数据，2020年全球机床消费额约为698亿美元（约4537亿元），与产值规模相当。 图8.全球机床产值（十亿元） 图9.全球机床消费额（亿美元） 中国是全球最大的机床生产基地与消费市场，2021年市场规模约2000亿元。根据德国机床制造商协会数据，全球主要机床生产国家中，中国产值占29%，德国占15%、日本占14%、意大利占8%，美国占7%，中国是全球最大的制造基地。 从机床消费角度上看，中国机床消费占全球的32%，表明中国对机械加工的需求较大，国内制造业正快速发展，我国也成为了全球最大的机床市场。根据中国机床工具工业协会数据，2020年我国金属加工机床消费额为213.1亿美元，其中金属切削机床消费额为138.7亿美元，金属成形机床消费额为74.4亿美元。根据MIR Databank数据，2020年我国数控金属切削机床市场规模约492亿元。2021年机床工具协会未公布消费额数据，但我国机床产量增长接近30%，我们以此测算我国金属加工机床市场规模约277亿美元，约1927亿元。 图10.2020年全球主要国家机床产值分布 图11.2020年全球主要国家机床消费分布 图12.中国金属切削机床消费额（亿美元） 图13.中国金属成形机床生产额与消费额（亿美元） 图14.中国数控金切机床销售规模（百万元） 数控化率逐步提升，数控机床成长空间广阔。根据国家统计局数据，2021年我国数控金属切削机床产量为27万台，同比增长40.2%，金属切削机床的数控化率约44.9%，相对于2016年提升13pct，数控化率明显提升。但全球发达国家数控化率在80%左右，我国与全球发达国家水平差距还较大。政策上，《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从现在的33%提升到64%”，我国数控机床的成长空间还非常广阔，并且确定性也比较高。 图15.金属切削机床数控化率 图16.中国数控金属切削机床产量与金切机床数控化率 2020年我国机床行业实现贸易顺差，但金属切削机床仍需大量进口。我国机床行业进口依赖度高，2019年以前进口规模大于出口规模，2020年才实现贸易顺差。 我国每年仍有大量机床依靠进口，根据中国机床工具工业协会数据，2021年我国进出口总额331.3亿美元，同比增长29.6%，其中进口138.4亿美元，同比增长20.4%，出口192.9亿美元，同比增长37.2%，行业保持了自2019年6月以来的顺差态势。细分来看，磨料磨具、切削刀具、木工机床、金属成形机床和铸造机械六个细分市场均实现贸易顺差，但金属切削机床进口金额高达62.4亿美元，同比增长27.3%，大幅高于出口金额的36.5亿美元，金属切削机床的进口依赖度仍然较高。从全球来看，贸易顺差金额靠前的国家/地区主要为日本、德国、中国台湾、意大利、瑞士等，日本和德国也是全球高端机床的主要生产国家。 图17.我国机床工具进出口规模（2021年） 表2.2015年全球机床贸易顺差统计（单位：百万美元）序号国家/地区出口进口1日本8625.5 940.5 日德为我国主要进口来源国，立加是主要进口机床类型。我国机床进口来源主要包括日本、德国、中国台湾、韩国等，前四大国家/地区进口占我国进口总量的6.5%。 我国机床出口相对分散，出口国家主要包括越南、美国、印度、俄罗斯联邦、韩国等，占比最高的越南为8%左右。进口机床以加工中心为主，特种加工机床和磨床的进口占比也高于10%，出口机床特种加工机床为主，加工中心占比仅有5.5%。 对于数控机床细分市场来看，2018年我国进口数控机床中，立式加工中心在数量和金额上均占据主导地位，而出口机床中以金属成形机床为主。 图18.金属加工机床进口来源前十的国家/地区进口占比 图19.金属加工机床出口来源前十的国家/地区出口占比 图20.我国前五大出口机床出口占比 图21.我国前五大进口机床进口占比 图22.中国进口数控机床机床类型占比 图23.中国出口数控机床机床类型占比 1.3机床产业链及下游应用 机床的上游为机械配件和核心功能部件，包括钣焊配件、铸件、数控装置、电气元件等，中游为机床生产制造商，下游为机车、航空航天、模具、3C等制造业。 图24.数控机床产业链 从机床结构上看，数控机床由机床主体、传动系统和数控系统构成，机床主体是机床的框架，包括床身及底座铸件、主轴及变速箱等，传动系统包括传动机械、辅助动力系统等，机床主体和传动系统构成工件加工的基础，其刚度、抗震性等要求比较高。数控系统是数控机床的大脑，包括控制系统、驱动装置、检测装置等。数控机床成本构成主要包括结构件、控制系统、传动系统、驱动系统、刀库及其他，其中结构件占35%，控制系统占22%，传动系统占20%，驱动系统占13%，总计达到90%，完整的数控系统包括控制系统及驱动系统，占据机床成本的35%左右，是最核心的部件。 图25.数控机床主要组成部分 图26.机床零部件成本占比 机床结构件已经实现部分国产化替代。机床结构件主要包括铸铁、钢材等产品，经过加工后可以形成机床床身、梁柱等，对机床有支撑作用，国内具有完备的生产能力，多数机床结构件可以实现国产化，但高端机床机构件仍然需要进口，包括床身、工作台等产品。 表3.中国机床核心零部件市场情况零部件 机床下游应用涉及各行各业，汽车行业应用占比最大。根据中商产业研究院数据，我国数控机床下游中，汽车行业占40%，航天航空领域占17%，模具行业占13%，工程机械行业占10%，其他行业占20%，汽车行业对机床的需求量最为巨大。 图27.中国数控机床下游应用占比 （1）汽车行业的应用 汽车产业包括汽车整车、零部件设计研发、制造、销售、售后服务以及报废回收全过程的庞大产业链。整车全部装备价值量70%左右的零部件均需要用到数控机床加工，同时汽车整车制造也依赖于机床，因此机床是汽车生产的重要设备，也直接影响到汽车的制造成本。在国际上，汽车强国一般同时又是机床强国，美、日、德、意等国机床工业对汽车产业产生重要的影响。 （2）航空航天的应用 航空航天属于机床应用中比较高端的场景，其高端机床目前以进口为主。航空航天产品的结构设计、功能、性能、产品质量和可靠性的要求非常高甚至苛刻，并且会采用很多新材料、新结构，因此对机床的要求也比较高。目前五轴联动加工中心是解决叶轮、叶片、船用螺旋桨、重型发电机转子、汽轮机转子、大型柴油机曲轴等加工的唯一手段，因此五轴联动数控机床在航空航天领域具有较大的应用。 图28.五轴联动机床的分类 （3）模具行业的应用 模具是工业生产上用以注塑、吹塑、挤出、压铸或锻压成型、冶炼、冲压等方法得到所需产品的各种模子和工具，其主要通过所成型材料物理状态的改变来实现对物品外形的加工。数控机床精度高，加工质量稳定，对加工对象的适应性较强，能够有效提升生产效率，能够适应模具生产更为精细、快速的加工需求。