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 mengpengfei@kysec.cn 证书编号：S0790522060001 xiongyawei@kysec.cn 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。 2023-012023-052023-09 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20%-40%，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》-2024.1.1 《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》 -2024.1.1 《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》-2023.12.24 +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190.6亿元。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α，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α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 1.1、我国机床行业大而不强，高端领域被进口垄断6 1.2、制造升级提振高端市场，政策设计助推产业升级9 1.2.1、机床为强需求导向，制造升级是驱动力9 1.2.2、自主可控为战略必须，政策设计助推产业升级16 1.3、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 2.1、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 2.1.1、汽车、军工需求强劲，提振日本机床产量、竞争力21 2.1.2、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 2.1.3、三大法令支持产业突破，政府调控蓄力产值回升22 2.2、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 3.1、数控系统：机床最核心的“大脑”，高端国产化率低于10%26 3.1.1、成本占比20%-40%，高端数控系统国产渗透率低26 3.1.2、数据积累助力产品迭代，AI赋能缩短国内外代际差29 3.2、编码器、光栅尺：数控机床的“眼睛”，高精度供货能力稀缺31 3.3、滚珠丝杠：数控机床核心传动部件，高精度量产厂商稀少34 3.4、主轴：电主轴为高端机床必需环节，国产替代启动36 3.5、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α40 4.1、�轴联动机床：高端制造不可或缺的“卡脖子”环节，国产化率10%40 4.2、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α逻辑46 6、受益标的48 6.1、自主可控48 6.1.1、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 6.1.2、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 6.1.3、秦川机床：精密磨床老牌厂商，滚珠丝杠量产能力稀缺49 6.1.4、昊志机电：国内电主轴龙头，转台业务逐渐放量50 6.1.5、科德数控：�轴联动机床执牛耳者，核心零部件自制50 6.1.6、宇环数控：数控磨床隐形冠军，产品可与海外直接竞争51 6.1.7、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 6.1.8、拓斯达：埃弗米专注�轴机床，自主研发优势显著52 6.1.9、日发精机：高端轴承产线龙头，进军丝杠磨床领域52 6.2、顺周期53 6.2.1、海天精工：龙门机床龙头，品类拓展+出海打造新增长极53 6.2.2、纽威数控：产品布局全面，向�轴机床、自主可控发展53 6.3、机床辅机54 6.3.1、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18：2021-2022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0.2pct18 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2018-2019年高端数控系统毛利率超过60%27 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37.9万台/套28 图45：2022年我国数控系统海外厂商市占率约67%28 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56：2022-2025我国光栅尺市场CAGR有望达13%33 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21%38 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66：2020-2025年我国数控转台市场CAGR有望达12%39 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α逻辑46 图83：具有品牌溢价的机床企业营收增