机床行业系列专题（一）：工业母机，快步突围

中国稳坐世界制造国龙头地位，我国制造业增加值从2004年的6252亿美元增加到2022年的49756亿美元，CAGR约12.21%，占全球比重从8.61%提高到30.38%，中国速度远超全球平均。同时，度过了外部经济环境负面影响，我国制造业固定资产投资完成额逐步恢复，保持较快增速。在生产端以及消费端，中国机床均为全球最大参与者。 根据VDM德国机械工业网公布的2022年全球市场报告，2022年全球机床行业总产值约803亿欧元，中国以257亿欧元的产值位居全球第一，在全球市场中占据32%的份额，2022年全球机床行业消费额为808亿欧元，中国同样以260亿欧元的规模稳居市场第一，占比32%。中国机床行业长期的贸易逆差正逐步缩减，标志着国产机床正一步步走向自主可控、国产替代。出口机床产品的价值量不断提升，国产机床不断向智能化、高端化前进。同时，根据协会重点联系企业的统计数据，还反映出金属加工机床产品结构升级、单价提升等趋势，2023年一季度的回升，是对今年后续需求恢复的积极预示。 机床是装备制造业的基础设施，是现代工业发展的重要基石，故也被称为“工业母机”。车、铣、钻、镗、刨、磨等都是是基本的金属机械加工方式，每种加工方式由相应的机床进行加工。（1）车床。车床是一种加工圆柱形工件的机床，也是最常见的机床之一。车床行业特别是数控车床行业属于完全竞争市场，市场竞争激烈，产业集中度较低。（2）铣床。铣床是一种用铣刀在工件上加工多种表面的机床。 目前新型带刀库的数控铣床又被称为加工中心，能够覆盖下游诸多需求，应用广泛。（3）磨床。磨床是利用磨具对工件表面进行磨削加工的机床。目前国产机床企业在传统机床领域已经较为成熟，特别在车床和铣床领域布局完善。随着国内机床产业结构的转变，国产机床与海外机床的性能差距也在快速缩短，叠加国产机床明显的性价比优势，国产机床已经逐步开始替代海外机床。由于数控机床具备高柔性、高精度、高可靠度等诸多优势，能够有效提升制造业的效率和良率，其将成为未来关键趋势。反观我国数控机床领域初具规模，机床数控化率虽然在逐步提升且数量可观，但同国外发达经济体相比数控化率与差距较大，亟待提升。 风险提示： 机床行业需求不及预期风险；核心零部件供应受阻风险；海外市场出口压力增大风险；政策引导力度低于预期风险。 1工业母机，快步突围 1.1乘制造业复苏东风，走向自主可控国产替代 中国稳坐世界制造国龙头地位，制造业增加值占比全球比重不断提升。我国制造业增加值从2004年的6252亿美元增加到2022年的49756亿美元，这期间我国制造业增加值CAGR约12.21%，占全球比重从8.61%提高到30.38%，而同期全球制造业增加值CAGR仅有约4.62%，中国速度远超全球平均。 图表1：2004-2022年中国制造业增加值变动情况及全球数据对比 度过了外部经济环境负面影响，我国制造业固定资产投资完成额逐步恢复，保持较快增速。根据Wind上国家统计局的数据，截至2023年5月，我国制造业固定资产投资完成额累计同比增长6%。 图表2：2013-2023年5月中国制造业固定资产投资完成额累计值及累计同比 在生产端以及消费端，中国机床均为全球最大参与者。根据VDM德国机械工业网公布的2022年全球市场报告，2022年全球机床行业总产值约803亿欧元，中国以257亿欧元的产值位居全球第一，在全球市场中占据32%的份额，其次是日本和德国，产值分别为99亿欧元和97亿欧元，占全球市场的比例为12%、12%。 全球机床行业CR5高达71%，反映出全球机床制造市场集中度较高。2022年全球机床行业消费额为808亿欧元，中国同样以260亿欧元的规模稳居市场第一，其次是美国、德国，消费额分别为97亿欧元、52亿欧元，在全球需求市场中所占份额分别为12%、7%，前三个国家的需求已经占据了全球机床消费的半壁江山。 近五年，中国始终维持着全球机床市场供需两端的龙头地位，2022年仍保持着产值同比增长18%、消费同比增长10%的高速成长，叠加制造业实体经济从今年开始不断复苏，原本因经济环境停滞的部分需求也开始得到释放，未来市场将有更大成长空间。 图表3：2022年全球前五机床行业生产值（亿欧元） 图表4：2022年全球前五机床行业消费值（亿欧元） 中国机床行业长期的贸易逆差正逐步缩减，标志着国产机床正一步步走向自主可控、国产替代。长久以来，中国机床进出口市场均呈现逐年增长态势，自2019年伊始，受到贸易冲突的影响，我国进口市场存在一定程度的下滑，2020年开始由于国内经济环境问题影响，中国机床进、出口市场都进一步下降。随后至2022年，一方面国内机械产业链开始向自主可控的国产替代方向进发，并收获一定成效，另一方面，中国乃至全球市场受阻于公共卫生安全事件的需求逐步兑现，出口额在不断攀升。 从进出口市场的贸易逆差额也可以看出，自2018年至今，贸易逆差逐年下降。国内机床制造水平快速提升，使得高端机床的对外依赖度逐步下降，机床市场原本长期保持大额贸易逆差的局面已经呈现扭转，到2022年机床市场进出口贸易差额已经缩小至2.74亿欧元。 图表5：2018-2022年中国机床行业进出口及贸易逆差额 出口机床产品的价值量不断提升，国产机床不断向智能化、高端化前进。根据中国机床工具工业协会的统计数据，2023年1-3月，机床工具进出口呈现顺差态势，顺差为22.1亿美元，同比增长37.4%。在此期间，呈现贸易顺差的有磨料磨具（9.3亿美元）、切削刀具（5.3亿美元）、木工机床（4.6亿美元）、金属成形机床（2.8亿美元）、机床功能部件（含零件）（0.8亿美元）、量具量仪（0.02亿美元）等6个商品领域。 同时，根据协会重点联系企业的统计数据，还反映出金属加工机床产品结构升级、单价提升等趋势。2023年一季度，金属切削机床和金属成形机床的单台产值大幅提升，产品持续升级，盈利能力也有所提升。据企业反映，用户对产品自动化、智能化的要求明显提升，对成套、成线的需求明显增长。从出口数据看，金属加工机床出口数量同比下降，出口金额同比增长，也从一个侧面验证这一变化。机床工具行业2023年一季度的回升，是对今年后续需求恢复的积极预示。 1.2机床是现代工业发展的核心 机床（MachineTool）是指制造机器的机器。现代机械制造中加工机械零件的方法很多：除切削加工外，还有铸造、锻造、焊接、冲压、挤压等，但凡属精度要求较高和表面粗糙度要求较细的零件，一般都需在机床上进行最终加工。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%，可以说，机床是装备制造业的基础设施，是现代工业发展的重要基石，故也被称为“工业母机”。中国机床工具工业协会将机床及相关工具分为金属切削机床、金属成形机床、木工机床、铸造机械等整机设备领域，以及工具与量具量仪、磨料磨具、数控系统和核心功能部件等配套产品领域。其中金属切削机床是我国机床工具行业的重要组成部分，其数量最多、使用最为广泛，因而机床有时会狭义的指代金属切削机床。 图表6：机床工具的分类 图表7：机床工具的其他分类方式 金属加工机床是最主要的机床整机设备，而金属切削机床是核心组成部分。 金属切削机床和金属成型机床共同构成金属加工机床，其中金属切削机床价值占比较高，约占三分之二。根据中国机床工具工业协会测算，2022年我国金属加工机床生产额1823亿元，同比增长5.1%，其中金属切削机床生产额1158.4亿元，同比增长3.3%；金属成形机床生产额664.6亿元，同比增长8.4%。同时，根据国统局公布的规模以上企业统计数据，2022年金属切削机床产量57.2万台，金属成形机床产量18.3万台，尽管2020-2022三年因外部经济环境影响产量逐年下降，但金属切削机床产量占比仍保持在70%以上。 金属成形机床一般指锻压设备，指在锻压加工中用于成形和分离的机械设备，包括成形用的锻锤、机械压力机、液压机、螺旋压力机和平锻机，以及开卷机、矫正机、剪切机、锻造操作机等辅助设备。当前我国低端冲压领域存在一定的供给过剩，而在大型炼化、航空航天等领域设备领域，仍然需求大吨位的锻压设备以完成零部件制造，目前国内的大型、重型锻压设备大多依靠进口。 图表8：2021年机床市场部分细分行业营收情况 图表9：2022年金属加工机床产量情况 1.3机床种类丰富，细分行业内竞争激烈 车、铣、钻、镗、刨、磨等都是是基本的金属机械加工方式，每种加工方式由相应的机床进行加工，因此对应的机床设备也属于核心的金属加工机床。以下是对于种类丰富的各类金属切削机床的简要介绍： 图表10：金属切削机床的细分种类及作用 1）车床 车床是一种加工圆柱形工件的机床，也是最常见的机床之一。车床的工件通常水平放置并随着主轴高速旋转，刀具根据加工需求相对工件移动，从而车削工件表面实现机械加工。车床可完成内外圆加工、钻孔、车螺纹、切断车槽、端面加工、车成形面等加工工艺，一般对圆柱形态的工件进行加工。车床在加工过程中，工件通常水平放置，并且随着主轴高速旋转。在车床上还可用钻头、扩孔钻、铰刀、丝锥、板牙和滚花工具等进行相应的加工。根据车床的用途和结构等，可分为普通车床、多半刀自动车床、立式车床、联合车床、马鞍车床等。 图表11：车床的细分种类及作用 车床行业特别是数控车床行业属于完全竞争市场，市场竞争激烈，产业集中度较低。因为汽车是车床下游最核心的应用，高端数控车床市场所面临的市场竞争压力主要来自以德国、日本、美国等发达国家的先进企业为代表的高端数控车床制造商，以及中国部分具有较强竞争力的中高端数控车床企业。具体来看，国际上的主要制造商是山崎马扎克、德玛吉森精机、中村留精密工业、大隈株式会社(OKUMA)、津上机床(TSUGAMI)、美国哈挺公司(Hardinge)、美国哈斯。其中山崎马扎克、德玛吉森精机、中村留、大隈、哈挺等均是领先的数控机床厂商，产品涵盖数控车床、加工中心、镗铣等产品，同时产品的精度、速度、工作效率、稳定性、智能化和定制化能力都优于中国品牌，年产值和销售额可达数百亿，中国企业与之差距较大。中国的主要制造商有秦川机床、日发精机、华辰装备、海天精工、浙海德曼、齐重数控、沈阳机床等，以及中国台湾地区的领先厂商友佳国际，在中国机床行业中，基本都属于产品线相对广泛的综合型企业。 图表12：车床市场国外及中国典型厂商 2）铣床 铣床是一种用铣刀在工件上加工多种表面的机床。铣床与车床明显的区别是铣床的刀具进行高速旋转，而工件基本不动，而且多数铣床都是立式的，主要用于切削工件平面。铣床在加工时，工件装在工作台上或分度头等附件上，铣刀高速旋转并根据加工需求在工件表面移动而铣削加工。由于是多刀断续切削，因而铣床的生产率较高。1950年后数控系统开始用于铣床，1970年以后铣床在数控系统和自动换刀技术的加持下，铣床的应用范围、加工精度和效率都得到了提升。 根据铣床的结构，可以分为龙门式铣床、台式铣床、悬臂式铣床、平面铣床、仿形铣床、摇臂式铣床等。铣床还可以分为立式铣床和卧式铣床，卧式铣床在精度和功能拓展性上更好，正在受到用户的青睐。但是立式铣床的稳定性、价格等有一定优势，因此在钻孔和插削工艺领域应用比较广泛。 图表13：铣床的细分种类及作用 铣床是下游最广泛的机床种类，也是我国使用最广泛的机床。铣床可以加工平面、沟槽，也可以加工各种曲面、齿轮，同时还能加工比较复杂的型面，还可以同时进行多个加工操作，特别适合加工汽车、国防和航空航天等行业所需的金属零件，在机械制造和修理部门得到广泛应用。 图表14：卧式和立式铣床的区别 目前全球顶级铣床企业基本都在日本、德国、美国和韩国，制造经验丰富。 典型的龙头企业包括MAZAK（日本马扎克）、Amada（日本天田）、Makino(日本牧野)、DMG（德国德玛吉）、Fanuc（日本发那科）、Hardinge（美国哈挺）、HaasAutomation（美国哈斯）等。中国的创世纪、海天