头豹词条报告系列：数控系统

数控系统行业分类 按伺服系统控制方式划分，数控系统分为开环、半闭环和全闭环数控系统，其中半闭环数控系统应用最广 泛；按功能水平划分，数控系统分为低端、标准和高端数控系统。 数控系统分类（按伺服系统控制方式划分）： 开环数控系统是指一种数控系统，其工作过程中没有反馈控制的闭环结构。开环数控系统控制简单，价格较低，主要应用于低端数控机床市场。代表性的开环数控系统包括：手动操作数控系统、简单数控系统、PLC（可编程逻辑控制器）数控系统、CNC（计算机数控）系统等。 开环数控系统 半闭环数控系统是介于开环和闭环之间的一种数控系统。在半闭环数控系统中，仅在某些关键的位置或时间点上进行反馈控制，而其他时候仍然采用开环方式工 数控系统分类（按功能水平划分）： 低端数控系统通常指功能相对简单、价格较低的数控系统。这些系统适用于小规模生产、教育培训以及家庭工作坊等应用场景。低端数控系统的代表主要有：低成本CNC控制器、DIY Arduino数控系统、基于PC的软件控制系统。 低端数控系统 标准数控系统有许多不同的品牌和型号，如：西门子（Siemens）Sinumerik系列、发那科（FANUC）系列、高斯（GSK）系列、三菱电机（Mitsubishi Electric）M80/M800/M80W系列、Heidenhain（海德汉）TNC系列等。 数控系统分类 标准数控系统 高端数控系统结构紧凑，高度集成于一体的数控单元，操作面板，机床操作面板和输入输出单元机床调试配置数据少，系统与机床匹配更快速、更容易简单而友好的编程界面，保证了生产的快速运行，优化了机床的使用。 高端数控系统 技术水平不断提高 中国数控系统企业在技术研发和创新方面取得显著进展 越来越多的中国企业开始涉足高端数控系统的研发和生产，并在智能化、数字化等方面取得了重要突破。 1.智能化方面的突破：中国数控系统企业已经在智能化方面取得了重要突破。他们运用先进的算法和人工 智能技术，使得数控系统的控制精度和生产效率得到了大幅提升。例如，一些企业开发的智能数控系统可以通过图像识别和机器学习技术，自动适应不同的加工场景，提高生产效率和产品质量。2.数字化方面的 突破：中国数控系统企业在数字化方面也取得了重要进展。他们运用数字孪生和虚拟仿真等技术，使得数控系统的数字化程度得到了大幅提升。例如，一些企业开发的数字孪生系统可以模拟实际生产过程，帮助 企业进行预测和优化，提高生产计划的准确性和效率。3.涉足高端数控系统的研发和生产：越来越多的中国企业开始涉足高端数控系统的研发和生产。这些企业通过引进先进的技术和设备，不断加强自主创新， 逐渐掌握了高端数控系统的核心技术和关键部件的生产能力。例如，一些企业已经具备了开发高精度、高 速度、高可靠性的数控系统的能力。4.协同创新方面的进展：中国数控系统企业也在协同创新方面取得了重要进展。他们与高校、科研院所等机构建立了紧密的合作关系，共同开展技术研发和创新。例如，一些 企业与高校合作建立了数控系统研发中心，共同研究先进的技术和解决方案。 国产化进程加快 2018年，中国数控系统市场的国产化率为60%，2022年这一比例已上升至75% 为了提高制造业的自给自足能力，中国政府鼓励本土数控系统企业的发展。近年来，中国数控系统行业的 国产化进程加快，越来越多的本土品牌崛起，成为国内外市场的佼佼者。1.国产化进程加速：近年来，中国数控系统行业的国产化进程确实在加快。根据相关数据，中国数控系统市场的国产化率在过去五年中有 了显著提高。例如，2018年，中国数控系统市场的国产化率为28%，而到了2022年，这一比例已上升至34%。这显示出越来越多的本土品牌正在崛起，并在国内市场中占据主导地位。2.本土品牌崛起：随着国 产化进程的加速，越来越多的本土品牌正在崛起。例如，根据2021年的数据，中国数控系统市场排名前十的品牌中，有六家是本土品牌。这些本土品牌的崛起不仅在国内市场占据了一定份额，也在国际市场中取 得了显著的成绩。例如，一些本土品牌已经在欧洲、美国等发达市场中占有一席之地。3.国内外市场表 智能化和数字化趋势明显 加快转型升级 随着全球制造业的数字化转型，中国数控系统行业也在积极拥抱智能化和数字化趋势。越来越多的企业开 始推出智能化数控系统，并与其他制造环节进行集成，以提高生产效率和质量。以下是一些具体数据和例 子：1.智能化数控系统：随着技术的不断发展，越来越多的企业开始推出智能化数控系统。这些系统具有先进的数据采集、分析和处理能力，能够实时监控生产过程，并通过人工智能技术对生产数据进行优化， 以提高生产效率和质量。例如，一些企业推出了基于深度学习的数控系统，能够自动学习和优化生产参 数，使生产过程更加高效和精确。2. 集成化：为了提高生产效率和质量，越来越多的企业开始将数控系统 与其他制造环节进行集成。例如，一些企业将数控系统与机器人、自动化设备进行集成，实现自动化生产；还有一些企业将数控系统与质量检测设备集成在一起，实现生产过程中的质量控制。这种集成化的生 产方式能够减少人工干预，提高生产效率和质量。3. 应用领域：数控系统在各个领域都有广泛的应用。例如，在航空航天领域，数控系统可以用于精确控制零件的加工和制造；在汽车制造领域，数控系统可以用 于精确控制车辆的生产和组装过程。通过应用智能化数控系统，企业可以提高生产效率和质量，提高产品的竞争力。总之，随着全球制造业的数字化转型，中国数控系统行业也在积极拥抱智能化和数字化趋势。 萌芽期 1952年，世界第一台由电子管元件实现三坐标连续控制的数控机床诞生于美国，随后全球数控机床 技术迅速发展。随后第二、三、四、五代数控系统相继被发明。萌芽期主要是在美国、欧洲和日本等 发达国家中进行的，以下是其行业动态和主要发明：1.原始数控系统：原始数控系统是最早期的数控系统之一，由美国麻省理工学院的计算机专家约翰·图卢斯（John Tullus）于1952年发明。该系统利 用电脉冲来控制旋转式机床的位置。2.数字式程序控制系统（DNC）：数字式程序控制系统是由IBM公司于1958年发明的，它是第一个使用磁带驱动的数控系统。3.伺服机器人：1958年，美国工程师 乔治·德沃莱兹（George Devol）发明了第一台工业级伺服机器人，名为“Unimate”，它使用了数控技术使机器人能够完成自动化生产任务。 中国部分科研院校和机床厂开始进行数控系统研发，但由于加工工艺理解较浅以及电子元件技术水平低，数控系统发展缓慢 启动期 1980~1990 第六代数控系统个人计算机广泛应用，美国首先出现基于PC机平台开发的数控系统，即开放式数控 系统。在20世纪70-80年代，数控系统行业处于快速发展期。这是由于大规模计算机和数字电子技术的出现，以及对生产效率和质量的需求增加，促进了数控系统的发展。在此期间，出现了许多重要的 数控系统。其中最重要的是：1.IBM控制器：这是第一款商业数控系统，由IBM开发。它能够准确地控制工具的位置和速度，并能进行复杂的运动轨迹。2.Fanuc控制器：这是由日本公司Fanuc开发的 数控系统，被广泛应用于机床、汽车和飞机制造等领域。它具有高精度和高速度的特点，同时还具有 灵活性和易于操作的特点。3.Siemens控制器：这是由德国公司Siemens开发的数控系统，广泛应用于欧洲制造业。它具有更高的速度和精度。 中国加快引进海外先进数控技术并进行国产化，发那科、西门子等数控技术陆续进入中国，但受到技术水平的限制，国产化进程受限 高速发展期 中国积极调整战略，增强进口系统审批流程，重点投资数控系统等制造环节，头部企业通过学习并结 合本土情况，逐步在中低端数控系统市场占据一席之地。其中有许多新型数控系统被发明：1.五轴数控系统：可以实现在五个方向上的切削，使得加工精度更高。2.基于PC的数控系统：使用了基于PC 的硬件和软件，具有较高的灵活性和可编程性，同时价格相对较低。3.模块化数控系统：将数控系统分解成多个独立的模块，可以灵活组合，提高系统的可靠性、可维护性和可扩展性。4.非接触式测量 数控系统：采用激光或摄像头等非接触式传感器进行测量，可以提高加工精度和速度。5.高速数控系统：具有更快的计算速度和响应速度，可以实现更高效的加工。这些新型数控系统为行业带来了新的 机遇和挑战，并且促进了整个行业的发展。 中国进一步扩大市场，逐步实现向高端数控系统市场的突破，但目前进程仍受限 [9] 1：https://mp.weixin.qq.c… 2：智造讲堂：数控技术发… [10] 数控系统产业链分析 产业链上游主要包括数控系统、主体零部件、功能部件和电气元件等，其中数控系统作为数控机床的核心组 成部分，其原材料约占主营业务成本比重较高，材料价格的波动对行业具有较强的关联性，若上游材料价格上涨，则将相应提高机床行业的生产成本，但由于下游需求行业广泛，上游具有较强的议价能力，转移价格上涨的 能力较强。 产业链中游为数控机床，主要包括金属切削机床、特种加工机床及金属成型机床。截至2022年底，中国数 控机床生产企业已超过2,000家，主要聚集在华东地区。总体来看，2022年金属切削机床和金属成型机床产量均同比下降，但机床单台产值明显提高，利润水平较以前年份也有明显改善。除去价格变动等因素之外，用户需求 明显升级带来的产品自动化、智能化需求提高，成套、成线订单大幅度增加也是重要因素之一，从侧面反映行业 产品结构的优化。 产业链下游为应用领域。在应用领域方面，汽车制造智能化和轻量化趋势明显，航空航天为数控机床高端市场创造新的增长点，并且多层因素拉动工程机械更新速度加快。总体来看，在数字经济时代，数字技术渗透到制 造业的各个环节，智能制造在更广范围内落地，随着中国制造业加速转型，精密模具、新能源、航空航天、轨道 交通、等新兴产业迅速崛起，其生产制造过程逐渐高度依赖数控机床等智能制造装备，这将成为数控系统行业新 的增长点 [11 上 产业链上游 生产制造端 系统与设备部件 上游厂商 英特尔（中国）有限公司 安谋电子科技（上海）有限公司 安谋科技（中国）有限公司 查看全部 产业链上游说明 在产业链上游零部件与系统中，原材料成本占比最大，为73.9%，其次是人工、折旧与其他制造费 用，分别占比11.9%、7.9%和6.4%。在原材料成本的进一步拆分中，由铸件加工而成的底座床身等结构件占比最大，在30%-40%之间，价格受钢材影响较大，据兰格钢铁网监测数据显示，截至6月28 日，全国钢材价格综合指数为4090元(吨价，下同)，月同比上升3%，比去年同期下降12%。高线指数为4051元，比上月涨160元；螺纹钢指数为3817元，比上月涨136元；其次是数控系统；由丝杠导 轨等传动机械以及辅助动力系统等组成的传动系统占比在20%左右。根据中国海关数据，2022年机 床工具进出口总额333.6亿美元（包括机床），同比增长0.9%；其中进口124.0亿美元，同比下降10.2%，出口209.5亿美元，同比增长9.0%；2022年机床工具进出口保持了自2019年6月以来的顺差 态势。顺差为85.5亿美元，顺差同比增长58.1%。2023年1-4月机床工具行业进出口总额105.6亿美元，同比增长1.8%。其中进口总额37.1亿美元，同比降低10.2%；出口总额68.5亿美元，同比增长 9.7%。在上游零部件与装置进口中，机床功能部件位居第一；与2021年相比，除数控装置和铸造机以外，其他商品进口额均有所下降。在上游零部件与装置出口中，磨料磨具位居第一；整体出口增速 均为正增长 中 产业链中游 品牌端 数控机床 中游厂商 科德数控股份有限公司 浙江海德曼智能装备股份有限公司 秦川机床工具集团股份公司 查看全部 产业链中游说明 市