机械设备行业深度报告：工业母机：高端加速突破，产业未来可期

机械设备 2024年01月03日 投资评级：看好（维持） 工业母机：高端加速突破，产业未来可期 行业深度报告 孟鹏飞（分析师）熊亚威（分析师） 行业走势图 mengpengfeikyseccn 证书编号：S0790522060001 xiongyaweikyseccn 证书编号：S0790522080004 19 10 0 10 19 机械设备沪深300 机床行业恰逢高端突破机遇，顺周期强者恒强、静待反弹 我国机床产量产值世界第一，但高端国产化率不足10，大而不强。近年来在制造升级、自主可控及政策设计的推动下，行业迎来高端突破机遇；关键在以核心零部件为代表的产业链配套环节，及以轴联动机床、精密磨床为代表的高端产品环节。此外，我国机床下游景气度震荡磨底，龙头企业韧性彰显、强者恒强。未来顺周期复苏后，机床设备作为产线基础，有望首先迎接反弹。 202301202305202309 数据来源：聚源 核心零部件：工业母机高端突破的重中之重，国产替代如火如荼 核心零部件按重要性和技术壁垒排序，依次为数控系统、编码器和光栅尺、滚 相关研究报告 珠丝杠、主轴等。（1）数控系统：高档数控系统约占机床成本的2040，利 润高、粘性强。我国主流高端数控系统来自德日，国产化率不足10，华中数控 等厂商正奋起追赶。（2）编码器、光栅尺：轴联动机床一般配备2个编码器 《关注特斯拉机器人新方向线束和标 准化充电接口行业周报》202411 《核电核准数量维持高位，可控核聚变产业化加速行业点评报告》 202411 《直击2023日本国际机器人展，关注小型化、轻量化、传感器等方向行业周报》20231224 3个光栅尺。我国编码器外资市占率40，光栅尺被海外垄断。国内具有编码器量产和高端光栅尺供货能力的厂商主要为奥普光电。（3）滚珠丝杠：2023年 我国机床用滚珠丝杠市场空间约97亿元，2030年有望增长至1906亿元。量产厂商稀少，中高端机床用滚珠丝杠国产化率不足10。主要玩家包括秦川机床等。 （4）主轴：我国每年主轴市场规模近百亿，存量替换空间可观。电主轴量产厂 商较少，主要厂商包括昊志机电等。主轴轴承突破是电主轴国产化率提升的关键。 高端产品：轴联动机床、精密磨床为整机最强，亟需打破海外垄断 （1）轴联动机床是高端制造自主可控核心资产。主要下游航空航天、汽车等， 价值量、技术壁垒双高。2022年我国轴联动机床市场空间约113亿元，基本被德日企业占据，国产化率约10。国内具备或有望具备量产能力的厂商包括科 德数控、海天精工、豪迈科技等。（2）精密磨床是精密零部件生产主力。下游包 括高端滚珠丝杠、轴承、RV减速器等。2020年我国磨床市场空间约为80亿元，国产化率31。宇环数控、秦川机床等企业的磨床具备国产替代能力。 企业画像：关注品牌溢价、自主可控、产品出海等强逻辑 （1）品牌溢价：制造业对机床设备可靠性要求高，因此具有品牌效应的公司主要表现为利润率提升、营收跑赢行业，或深耕特定市场。（2）自主可控：具备核心零部件自制能力，交付刚性较强；研发投入高，具备高端突破潜能。（3）产品出海：东南亚、俄乌等地区机电设备需求增长明显，有望带动出海机床厂商业绩高增。（4）管理向好：主要体现为人效优化。 受益标的：自主可控：华中数控、奥普光电、秦川机床、昊志机电、科德数控、宇环数控、豪迈科技、拓斯达、日发精机；顺周期：海天精工、纽威数控；机床辅机：同飞股份。 风险提示：国内高端机床及核心零部件突破进度不及预期；相关政策推进不及预期；下游景气修复不及预期。 行业研究 行业深度报告 开源证券 证券研究报 告 目录 1、工业母机：恰逢制造升级高端化机遇，需求磨底静待复苏6 11、我国机床行业大而不强，高端领域被进口垄断6 12、制造升级提振高端市场，政策设计助推产业升级9 121、机床为强需求导向，制造升级是驱动力9 122、自主可控为战略必须，政策设计助推产业升级16 13、制造业景气度震荡磨底，机床设备强者恒强、静待反弹17 2、知日鉴中：需求助推产量高增，核心部件力挺高端升级19 21、日本机床：需求拉动产值，核心部件助力高端突破，政策调控兜底20 211、汽车、军工需求强劲，提振日本机床产量、竞争力21 212、核心零部件给予高端市场配套支持，员工“终身制”保证代际传承21 213、三大法令支持产业突破，政府调控蓄力产值回升22 22、国产机床已至突破前夜，关键在核心零部件配套、高端产品突破24 3、产业链配套：中高端核心零部件国产率低，国内厂商奋起直追25 31、数控系统：机床最核心的“大脑”，高端国产化率低于1026 311、成本占比2040，高端数控系统国产渗透率低26 312、数据积累助力产品迭代，AI赋能缩短国内外代际差29 32、编码器、光栅尺：数控机床的“眼睛”，高精度供货能力稀缺31 33、滚珠丝杠：数控机床核心传动部件，高精度量产厂商稀少34 34、主轴：电主轴为高端机床必需环节，国产替代启动36 35、转台：航空航天领域要求高，国产突破、台资逐渐退出38 4、高端产品：轴联动机床、精密磨床为整机最强40 41、轴联动机床：高端制造不可或缺的“卡脖子”环节，国产化率1040 42、精密磨床：精密零部件生产的命门，高端依赖进口44 5、企业画像：关注品牌溢价、自主可控、出海等强逻辑46 6、受益标的48 61、自主可控48 611、华中数控：国内高端通用数控系统龙头，外资份额的有力抢占者48 612、奥普光电：打破绝对式封闭式光栅尺国外垄断，高精度编码器量产48 613、秦川机床：精密磨床老牌厂商，滚珠丝杠量产能力稀缺49 614、昊志机电：国内电主轴龙头，转台业务逐渐放量50 615、科德数控：轴联动机床执牛耳者，核心零部件自制50 616、宇环数控：数控磨床隐形冠军，产品可与海外直接竞争51 617、豪迈科技：轮胎模具全球龙头，高端轴数控机床打开成长空间51 618、拓斯达：埃弗米专注轴机床，自主研发优势显著52 619、日发精机：高端轴承产线龙头，进军丝杠磨床领域52 62、顺周期53 621、海天精工：龙门机床龙头，品类拓展出海打造新增长极53 622、纽威数控：产品布局全面，向轴机床、自主可控发展53 63、机床辅机54 631、同飞股份：国产工业温控设备龙头，定位中高端领域54 7、风险提示55 图表目录 图1：机床按材料变形方式可主要分为金属成形机床和金属切削机床6 图2：2022年我国机床产值世界第一6 图3：2022年我国机床消费额世界第一6 图4：电子、汽车、航空航天为我国机床主要下游7 图5：国产机床精度保持上与国际水平差距较大7 图6：我国高端机床领域基本被海外厂商垄断8 图7：我国数控机床高端国产化率低8 图8：我国机床数控化率不断提升8 图9：机床由主体、传动系统、控制系统等构成8 图10：核心零部件高端产品国产渗透率低9 图11：上世纪末，日本发那科公司的数控系统产量在日本数控机床产量中占比始终在95上下，实际是占领了我国数控机床市场11 图12：进入20世纪，我国机床产值快速攀升11 图13：进入20世纪，我国机床产量快速攀升11 图14：21世纪以来，数控机床与汽车产业关联性加强12 图15：2009年以来我国3C产业发展加速12 图16：铝合金手机边框制程需要大量配套CNC机床13 图17：钻攻中心加工手机外壳13 图18：20212022年，数控系统下游中军工、新能源领域热度高13 图19：苹果iPhone15pro采用钛合金中框14 图20：荣耀折叠V2采用钛合金3D打印工艺14 图21：2022年我国轴加工中心销量逆势增长15 图22：2022年机床工具净利扭亏为盈15 图23：2020年以来机床工具利润水平提升15 图24：2020年以来机床工具行业研发费用持续加大16 图25：制造业PMI指数连续震荡磨底17 图26：2023年11月生产指数环比降低02pct18 图27：2023年11月新订单指数低于荣枯线18 图28：2023年11月制造业固定资产投资累计环比提升18 图29：我国设备制造业PPI指数持续磨底19 图30：我国工业企业利润同比好转19 图31：2023年8月以来我国金属切削机床产量同比向好19 图32：我国金属成型机床产量同比仍处于负区间19 图33：日本、德国、美国、瑞士是世界主要数控机床生产国20 图34：日本机床在高速发展的30年中，大致受到三轮需求刺激21 图35：日本靠前的机床厂商总部集中于东京和名古屋附近22 图36：日本知名核心零部件厂总部多围绕东京、名古屋形成产业集群22 图37：工业母机上游零部件主要包括机床主体、传动系统、数控系统、辅机及耗材25 图38：核心零部件高端产品国产渗透率低25 图39：工业母机领域中，最核心的是数控系统，接下来依次是编码器和光栅尺、滚柱丝杠、主轴等26 图40：数控系统是机床最核心的控制部件27 图41：科德数控20182019年高端数控系统毛利率超过6027 图42：1983年发那科数控系统税前利润率相比1972年提高15pcts27 图43：2022年国内数控系统市场规模为135亿元28 图44：2022年国内数控系统销量为379万台套28 图45：2022年我国数控系统海外厂商市占率约6728 图46：我国主流数控系统依赖国外进口28 图47：国产数控机床落地在先进应用场景，推动国产数控系统高端升级30 图48：误差补偿等AI技术有望助力数控系统技术突破30 图49：编码器应用于伺服系统31 图50：光栅尺是光栅线位移传感器的简称32 图51：机床是光栅尺主要的应用领域32 图52：未采用光栅尺，机床半闭环控制32 图53：采用光栅尺，机床实现全闭环控制32 图54：我国编码器市场有望稳健增长33 图55：多摩川、海德汉占据我国编码器42的市场33 图56：20222025我国光栅尺市场CAGR有望达1333 图57：我国光栅尺市场基本被外资垄断33 图58：滚珠丝杠为常见的传动机构34 图59：滚珠丝杠在是高端机床的核心传动部件34 图60：我国中高端机床领域的丝杠、导轨市场基本由海外厂商占据35 图61：主轴带动刀具或工件旋转36 图62：电主轴省去了皮带、齿轮或联轴器的传动环节36 图63：昊志机电在国内电主轴市场市占率约为2138 图64：机床转台是机床上用于固定工件的零部件38 图65：配备了第轴转台机床又叫双转台机床38 图66：20202025年我国数控转台市场CAGR有望达1239 图67：数控转台可分为涡轮蜗杆凸轮滚子谐波DD电机结构四种40 图68：相比三轴机床，轴联动机床具有多种优点40 图69：轴联动机床可实现复杂曲面加工（右图）41 图70：轴机床与国家高端制造、航天军工的自主可控性息息相关41 图71：航空航天关键零部件加工需要使用轴联动技术41 图72：新能源NEV为工业母机新赛道42 图73：新能源NEV下游包含多种零部件42 图74：协会重点联系企业轴联动机床中，立式加工中心占比最高43 图75：卧式、重型龙门机床价值量大43 图76：我国轴联动机床市场主被海外企业占据43 图77：轴承内外圆需要经过平面磨削、内外径磨削、沟（滚）道磨削等工序加工44 图78：轴承磨削需要端面磨床、外圆磨床、内圆磨床、无心磨床等数控机床44 图79：瑞士MZ公司精密螺纹磨床打磨螺纹45 图80：磨齿机可实现新能源车齿轮修型45 图81：国产磨床与进口磨床价格差距较大46 图82：关注品牌溢价、自主可控、产品出海、管理向好等强逻辑46 图83：具有品牌溢价的机床企业营收增速跑赢行业47 图84：下游涵盖3C、新能源、航空航天、半导体等领域48 图85：JFT系列绝对式光栅尺曾荣获中国机床工具工业协会2020年度自主创新十佳49 图86：定增项目聚焦轴机床、核心零部件量产50 图87：科德数控已实现数控系统、主轴、轴承、导轨、转台等核心零部件自制51 图88：豪迈