1.1、 我国机床行业大而不强，高端领域被进口垄断

机床是指制造机器的机器，亦称工业母机或工具机。按材料变形方式分，机床 可分为金属成型机床和金属切削机床。切削机床中，又可按加工方式分成车、铣、 刨、磨、镗、拉、钻、齿轮加工等多种类型。在高精密数控领域，卧式加工中心、 立式加工中心、五轴联动机床等多种类别。 数控机床是装有程序系统的自动化机床，精密度及柔性比传统机床更高。其作 为典型的机电一体化产品，能够体现一个国家的制造业发达程度。

我国为机床大国，机床行业消费量世界第一。根据德国机床制造商协会数据， 2022 年我国机床产值约 1818 亿元，世界占比 32.0%；机床消费额约 1839.2 亿元，世 界占比 32.2%；机床产值、销售额均为世界第一。

电子、汽车、航空航天为机床主要下游。 2022 年，我国电子、汽车、航空航天、 模具在工业母机下游中占比分别达 25.5%/23.2%/11.2%和 9.8%。其中，电子行业设 备更新周期快，需求分散，2022 年依赖逐渐疲软，但有望随新一轮苹果周期复苏； 新能源板块的风电、光伏以及航空航天、军工等战略性产业发展态势较好；医疗等 平行产业处在大的产品形态和加工装备升级周期中，模具等中间产业受下游需求带 动（如新能源车等），总体占比稳定。

机床行业大而不强，性能与海外差距较大。以德国 WALDRICHCOBURG 公司 龙门加工中心产品为例，其使用 10 年后精度保持率可达到 95%，而目前国产设备使 用 10 年期精度保持率还难以达到 85%。目前，我国高档数控机床平均无故障时间间 隔（MTBF）已由 600 小时优化至 2000 小时，精度指标也提升了 20%，但较国外水 平仍存在追赶空间。

高端机床市场长期被海外垄断。我国数控机床市场大致可以分为 3 个梯队。（1） 以 DMG、山崎马扎克、牧野等为代表国际性机床企业基本垄断高端市场；（2）以济 南二机床、上海机床、秦川机床、海天精工、纽威数控、科德数控、宇环数控等为 代表的大型国有企业及部分具有核心竞争力的民营企业，主要占据中端市场；（3） 由众多中小企业组成的低端市场。本土机床数控化率不断提升，部分企业逐渐可与 国外竞争，但仍有差距。我国高端数控机床领域长期被海外垄断，2023 年国产化率 约为 6%。

机床产业链供应链受制于人。数控机床核心零部件包括数控系统，编码器、光 栅尺，滚珠丝杠，主轴，导轨，转台等。其精度及可靠性对机床性能影响较大。我 国核心零部件依赖海外进口，高端领域国产渗透率低，技术水平较海外厂商有一定 差距。

本土机床企业规模较小，距国际厂商有量级差距。囿于上述机床性能、国产化 率和产业链等因素，我国本土机床产品价值量相对较小，2022 年的本土机床企业营 收规模中最高的约为 45 亿元。而国际企业除德国埃马克外，其余厂商 2019 年的收 入规模均为百亿级，中外机床厂商收入规模差距仍然较大。

1.2、 制造升级提振高端市场，政策设计助推产业升级

1.2.1、 机床为强需求导向，制造升级是驱动力

复盘我国工业母机发展历史，我们发现，我国工业母机行业发展紧随国家工业 制造业发展节奏，驱动因素历经计划经济、改革开放、汽车工业、3C 电子等多个主 题。产业增长具有较强需求导向。

（1）计划经济至改革开放时期：机床工业体系初具雏形，数控机床发展伊始 我国第一台现代意义上的机床于 19 世纪洋务运动期间引入。建国后“一五”期 间，根据前苏联专家的建议，国家对部分机修厂进行改造并新建部分企业，确定了 18 个机床厂的分工与发展方向，即机床“十八罗汉”。而后“二五”、“三线建设”期 间，我国机床工业地域布局逐渐完善，上海、昆明、陕西等地成为我国机床生产基 地，机床工业体系初具雏形。

同时，我国数控技术也在不断追赶海外。在 1952 年世界第一台数控机床诞生于 美国后，我国清华大学与北京第一机床从于 1958 年研制成功我国第一台数控机床， 1966 年完成第二代晶体管数控系统研制；1972 年完成第三代集成电路数控系统，比 美国晚 7 年；1975 年研发第四代 NC 数控系统，比美国迟 5 年（即差距缩小 2 年）。 改革开放后，我国机床走向市场化，但数控技术也与国外差距逐渐加大。改革 开放后我国开启了国内机床厂与境外机床工具企业间的合作；产品出口迅速增长， 1997 年出口创汇达到 2.8 亿美元，为 1979 年的 7.36 倍。但当时所执行的全面引进方 针，并没有有效消化吸收引进技术。例如 20 世纪 80 年代初引进日本发那科数控系 统技术，主要停留在组装和合资生产阶段，没有进行有效吸收再创新，也没有与国 家科技计划相结合，导致我国数控机床与国外技术逐年拉大。

上世纪末，日本发那科公司基本占领了我国数控机床市场。具体表现为，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，表面上看， 日本发那科公司垄断了日本的数控机床市场，但实际是发那科占领我国的数控机床 市场的体现。至今，国内市场基本被日本发那科和德国西门子垄断，高档数控系统 长期以来 94%-95%依赖进口。

（2）汽车工业时期：机床产值快速攀升，与汽车产业关联性明显增强 进入20世纪，我国机床产量产值快速攀升。2000年-2010年，我国机床产值CAGR 达 22.95%。机床行业体量快速膨胀，于 2012 年前后达到顶点，进入周期性波动阶段。

汽车工业对机床需求量较大。21 世纪我国加入 WTO 以来，汽车渗透率不断提 升。我国汽车生产主要包括 14 条生产线（缸体、缸盖、曲轴、凸轮轴、连杆、变速 箱、中亚、焊接、涂装、铸造、锻压、热处理、总装），对机床的需求量较大。根据 2006 年于《机械工程师》上发表的数据，彼时国内汽车或零部件直接创造了国内机 床产品派生需求的 30%-40%，如将汽车工业对通用机械工业（如模具制造）和电子 机械的相关需求考虑在内，占比将上升至 60%-70%。 虽然受制于本土机床性能，我国汽车工业生产线中，80%左右来自进口，但 21 世纪以来，数控机床与汽车产业关联性明显增强，汽车工业为该阶段我国助推我国 机床行业增长的主要因素之一。

（3）3C 电子时期：精度、效率、柔性要求高，倒逼机床技术迭代 2009 年以来 3C 产业发展加速，机床柔性提升。固定资产投资额呈现明显拐点。 3C 行业的主要加工工件包括手机外壳、电脑外壳、相机外壳等，对机床需求的特点 为高精度、高效率、高柔性。机床需要具备复合加工、多轴联动等功能。

钻攻中心及立式加工中心为 3C 时代的主要配套产品。金属外壳在苹果公司的引 领下成为智能手机的消费风尚，从而带动了钻攻中心等金属加工机床需求。以铝合 金中框为例，其制程总计 40 余项，CNC 加工、去毛刺、打磨抛光等工艺环节皆需要 配套数控机床。 3C 电子对机床的高需求催生系列通用机床厂商。以小米 4 手机为例，月出货量 50 -100 万只时，考虑良率损耗等因素，每月需配备的 CNC 设备需达到 1000-2000 台。因此，加工企业如果想要进入到大客户供应链，需配备 500 台及以上 CNC 设备。 3C 电子对机床消费的需求，也催生出创世纪等通用机床厂商，及宇环数控、春草研 磨等细分领域冠军。

（4）当前节点：体量总体稳定，高端制造需求推动行业由量转质 以新能源、航空航天为代表的高端产业，派生出高端机床新一轮需求。结合我 国机床发展历史，我们发现，数控机床的产业态势，能够反映国家制造业的发展情 况。换言之，我国历轮制造业浪潮，都推动了数控机床行业的更新迭代。从数控系 统看，2021-2022 年，其下游中军工、新能源领域热度较高。我们认为，以新能源产 业为代表的民用市场和以航空军工为代表的特殊市场需求将成为工业母机的新一轮 驱动，而以五轴联动机床、高精度磨床为代表的高附加值产品增速，有望跑赢行业。

钛合金等新材料在消费端的应用普及，同样对机床加工设备提出了更高要求。 3C 领域，苹果、小米、荣耀等智能手机厂商逐步在智能手环边框、手机中框、折叠 屏铰链等环节引入钛合金材料。 相比传统铝合金材料，钛合金材硬度大、磨削温度高、工件材料粘附以及砂轮 粘附严重，且在高温下具有很高的化学活性，导致其磨削质量难以控制，良率偏低； 因此需要更加高端的机床设备进行加工、磨削。

机床整体由量转质的逻辑重塑，在机床销量及板块业绩上得到印证。 五轴联动机床销量逆势增长。我国机床体量在经历改革开放、燃油车、3C 电子 等主题催化后，体量趋于稳定。2021 年前后为我国本轮机床周期顶点，根据 MIR 数 据，2021 年我国数控机床销量 211300 台，同比增加 29.3%；2022 年销量 181760 台， 同比下降 14.0%。但高端机床销量呈现逆势增长，根据 MIR 同口径数据，2022 年我 国五轴加工销量 6073 台，同比增长 7.6%；其中科德数控五轴中心销量较 2021 年增 长 48%；乔锋智能销量达 134 台，与云南 CY 和台群精机实现五轴加工中心从 0 到 1 的突破。

机床板块业绩扭亏为盈，盈利能力及研发投入提升。2022 年机床工具板块营收 同降 19.1%，但板块整体净利扭亏为盈，同升149.1%。2022 年销售毛利率同升 4.41pct； 销售净利率同升 2.69 pct。2022 年研发费用同增 13.2%，2020 年-2022 年 CAGR 达 24.6%。高端需求拉动的同时，近年来在地缘政治、国际局势的影响下，工业母机自主 可控的战略地位凸显。我国出台的系列政策，有望从顶层设计角度助推行业高端升 级。

1.2.2、 自主可控为战略必须，政策设计助推产业升级

高端机床技术封锁日渐严密，自主可控成为战略必须。目前，本土机床数控化 率不断提升，部分企业逐渐可与国外竞争，但仍有差距。德日为我国数控机床的主 要进口国。但日本对其出口高端精密机床的安装地点、使用人员、用途有严格限制， 并对出口机床设备安装挪动上锁功能；而西方国家对机床等战略行业的技术封锁也 日趋严密。但随制造升级深化，国内对高精度、高可靠性的高端数控机床需求提升， 高端工业母机的自主可控，也成为战略必须。二十大报告强调安全与发展，特别是 产业链供应链安全。自主可控、产业升级是必然趋势。工业母机作为制造机器的机 器，占据产业链中上游重要环节，已转变自主可控的核心资产。

政策顶层设计助推工业母机产业升级。2022 年以来，我国陆续出台相关政策， 从高端制造顶层设计、资金支持、税收减免三方面深化赋能工业母机产业，涉及工 业母机、关键功能部件、数控系统等多个环节，政策纵深性、延展性加强，有望有 效助推工业母机产业升级，从制造业根基推动新一轮高端装备革命。

1.3、 制造业景气度震荡磨底，机床设备强者恒强、静待反弹

制造业 PMI 指数连续震荡磨底。2023 年 6 月-9 月，制造业 PMI 指数分别为 49.0/49.3/49.7/50.2，实现连续四个月小幅回升，站上荣枯线；10 月-11 月回落至 49.5/49.4,，整体处于震荡磨底阶段。其中，在 11 月构成制造业 PMI 的 4 个分类中， 生产指数、供应商配送指数高于荣枯线（50%），原材料库存指数、新订单指数低于 荣枯线。制造业投资仍处于磨底区间，环比小幅回升。2023 年 11 月，制造业固定资产投 资累计同比增速为 6.3%，环比提升 0.1pct；制造业固定资产投资累计增速仍处于磨 底区间。

设备制造业 PPI 持续磨底，工业企业利润同比好转。2023 年 11 月，我国通用 设备/专用设备 PPI 同比下降 0.5%/0.5%，持续磨底。工业企业利润总额 11 月当月同 比增长 2.7%，维持在正区间；累计同比下降 7.8%，降幅收窄。实体制造业边际改善 逐渐显现。金属切削机床产量同比连月向好。2023 年 8 月以来，我国金属切削机床产量连 月增长，11 月金属切削机床产量 6 万台，同比增长 21.30%。金属成型机床产量同比 仍然处于负区间。

景气磨底下，龙头企业强者恒强，周期复苏后有望迎来较大弹性。通用自动化 复苏周期拉长，景气磨底下龙头企业韧性彰显、强者恒强。度过制造业产能出清、 迎来顺周期复苏后，机床设备作为生产性基础设备，有望首先迎接反弹，存活下来 的企业有望迎来较大弹性。

我国与日本、德国是全球主要的数控机床生产国。然而，虽然我国机床体量庞 大，高端数控机床却难以进入世界主流，高端数控机床仍以德、日为主。瑞士、美 国的数控机床技术也走在世界前列。

日本是继美国、德国之后在世界上第三个建立起机床工业、制造业、工业化强 国的国家。其机床产业从 1945 年-1955 年受二战及美国军管当局的影响和限制基本 停滞，自称落后世界先进水平 20 年。1958 年，日本与我国基本同时研制出第一部数 控机床，从 1955 年到 1982 年的近 30 年时间里，日本机床高度发展，一举成为全球 最大的机床生产地。复盘日本机床产业发展历程，对我国机床行业具有借鉴意义。

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

复盘日本机床发展历程，我们认为，日本机床的成功主要由以下因素推动： （1）汽车、军工需求强力提振日本机床产量、竞争力：主要为日俄战争、二战 期间军需品需求拉动，以及朝鲜战争期间美国军需的大力扶持；日本本土汽车工业 发展同时加速了日本本土机床由量转质的转变。70 年代末出口需求凸显。 （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：上游 核心零部件技术突破为日本机床成功的关键；人才的培养与沉淀确保日本机床产业 的代际传承与长盛不衰。 （3）三大法令支持产业突破，政府调控蓄力产值回升：日本政府连续制定发布“机振法”、“机电法”、“机信法”三大法令，加速日本机床高水平发展。80 年代泡 沫经济破裂后，日本政府的积极调控，1995 年实现产值和出口全面回升。

2.1.1、 汽车、军工需求强劲，提振日本机床产量、竞争力

日本机床工业在高速发展的 30 年里，主要受到了三轮需求刺激。 （1）朝鲜战争军工需求。1950 朝鲜战争期间，在美国的扶持下，日本接受美国 军需订货，机床工业得以迅速发展。1950 年日本本土机床产量 0.4 万台，至 1955 年 增长为 1.8 万台，5 年间机床产量增长 3.5 倍。 （2）本土汽车工业助推。上世纪 60 年代，日本国内小轿车开始进入家庭。为 配合汽车工业需要，机床工业大力引进、开发高效自动化机床、生产线，同时扩大 出口。1960 年，日本国内机床产量增长至 8 万台，1970 年达 25.6 万台。

（3）以美国为代表的机床出口需求。上世纪 70 年代末至 80 年代初，美国汽车 工业和航空制造业需求成为了日本机床的需求主力之一。日本在数控机床的出口战 略上，避开了与美、德等国家一流高档数控机床的竞争。而是以需求量大、应用面 广的中高档数控机床为主攻方向，以大占领市场、牟取利润为第一位，且出口产品 质量上乘，尤其重视加工中心产品，在美、欧市场受到欢迎。1970 年日本机床出口 比例为 10%，1978 年增长至超过 40%，到 80 年代稳定在 30-40%的区间。1975 年， 日本机床行业增长有 80%来自美国。1999 年，美国进口机床产品约有 60%为日本制 造。 1982 年前后，在日本成为世界最大的汽车生产商之后不久，日本机床产值达到 37.9 亿美元，跃居世界首位。汽车工业及出口需求对日本机床产值增长功不可没， 要求苛刻的日本汽车制造商同时也极大促进了日本机床竞争力的提升。

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

核心零部件是日本机床世界领先的关键。数控机床的核心零部件主要包括数控系统，编码器、光栅尺，滚柱丝杠、线性导轨，轴承，转台等。在机床工业的发展 过程中，日本本土机床核心零部件产业也高度发展，涌现出发那科、NSK、THK 等 一批产品质量过硬、技术一流世界级的零部件企业；机床高端市场配套产业完善各 种功能部件、机电液气光等源部件、先进刀具、测量、附件、精密轴承、主轴、伺 服等一应俱全。此外，日本电子工业及计算机技术的先进地位，也为日本加速机床 机电一体化开辟了道路。上游产业的发展给予了日本机床工业配套支持，使得日本 机床产品开发投入市场的速度超过美国和德国。

日本核心零部件企业依托机床厂商选址，形成产业集群。日本产值靠前的机床 厂商集中在东京和名古屋附近，而 NSK、THK、NTN 等知名核心零部件厂商总部多 围绕东京、名古屋、奈良，形成产业集群。员工“终身制”保证代际传承。日本十分重视教育，社会集体意识较强，企业 对员工实行“终身制”，千方百计地培养人才，通过连续不断地积累技艺，增强企业 的实力。同时，政府、企业中的专家人才，也能够坚持有恒地使用社会的技术链、 生产链和供应链。

2.1.3、 三大法令支持产业突破，政府调控蓄力产值回升

20 世纪 50 年代以来，日本政府连续制定发布“机振法”、“机电法”、“机信法” 三大法令，对加速日本机床工业发展，提高机床技术水平，加强国际竞争实力起到 了决定性作用。 1956 年，日本政府制定《机械工业振兴临时措施法》（简称“机振法”），并分别 于 1961 年和 1966 年对法案实施两次修改，而后持续实施至 1971 年。确定以机床及基础配套零部件为突破口，按产品组织集团，避免低水平无序竞争。

1971 年，设立《特定电子工业和特定机械工业振兴临时措施法》（简称“机电法”）， 持续推动日本机械工业和电子工业发展，实施至 1978 年 3 月，重点为发展机电一体 化产品。 1978 年，制定《特定机械情报产业振兴临时措施法》（简称“机信法”）作为延 续机电法的后续措施，重点为以机电信息一体化为中心，提高机械工业产品水平和 整体品质。但这一法案由于与《日本国宪法》第九条规定相抵触，最终于 1985 年终 止实施。

此外，日本政府还加强了产品质量控制，及对本国机床行业的统计分析。在 1937 年之前，日本工业产品质量低下，基本为劣质产品代名词。鉴于此，日本在德国工 业标准（DIN）的基础上，制定了日本工业标准（JIS），同时逐步采用德国施莱辛格 博士的“机床检验书”，并随技术发展添加机床运转精度等检验项目。统计分析方面， 日本从 1958 年起，每 5 年对全国机床拥有量调查一次，对机床役龄结构、生产情况、 国外差距、市场需求等详细考察，从而优化本土机床结构，提高制造业工业生产能 力。 可以看出，日本振兴机床产业的思路是：（1）从基础零部件入手，推动机械设 备现代化，更新旧有设备；（2）加强质量控制，大力发展机电一体化产品，提高产 品质量及技术水平；（3）保护市场生态，避免低水平无序竞争。

在 80 年代日本泡沫经济破裂后，日本政府的积极调控同样起到了积极作用。彼 时面对遭受重创的机床工业，日本政府及时加大调控力度，整顿市场秩序，防止本 土企业对产品杀价出售；同时加强各战略机种、部件的开发投入，开拓国外市场； 及时减少 FMS、FS 等方向的开发，集中精力生产各种廉价机床，以供应客户、提高 国内外市场的竞争力；并把出口主攻方向由欧洲转向亚洲，打开新市场空间。在上 述策略的引导支持下，到 1995 年，日本机床产值和出口全面回升。 在日本政府各项政策标准的推动下，日本机床实现大批量生产自动化，质量提 高至世界一流水平，并加深了对机床精度、可靠性的深刻认知，为后续发展数控机 床打下了坚实基础。

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

总结日本机床发展历程，多轮政策引导，汽车、军工需求助推，和核心零部件 配套支持是支撑其 30 年黄金发展的主要动力。 反观我国，如我们在 1.2 中所分析，制造升级为我国工业母机高端市场提供了增 长驱动力；而在自主可控趋势下，高端工业母机作为生产高精尖设备、仪器的机器， 战略地位得到全面提升。对比中日机床发展历程，目前我国已具备政策顶层设计、 高端需求牵引两大助推因素，且市场整体体量庞大，具有支撑机床高端化的土壤。

因此，我们认为，我国数控机床已到高端突破前夜，突围关键在于：（1）产业 链配套角度的核心零部件自主可控；（2）高端产品角度的五轴联动机床、精密磨床 国产替代。

数控机床核心零部件，主要指数控系统，编码器、光栅尺，滚珠丝杠，主轴， 导轨，转台等精度及可靠性对机床性能影响较大的零部件。是数控机床传动系统、 数控系统的主要组成部分。目前，我国核心零部件高端产品国产渗透率低，国产零部件技术水平较海外厂 商有一定差距。国产替代的主要瓶颈在于：（1）硬件方面，主要为丝杠/导轨、轴承、刀具等零 部件及机身材料的热变形、刚性、应力、精度等问题；（2）软件方面，主要为数控 系统误差补偿能力，以及伺服系统加减速控制精度等不能满足高端数控机床要求。按重要性机技术壁垒排序，我们认为，核心零部件中，最核心的是数控系统， 接下来依次是编码器和光栅尺、滚珠丝杠、主轴、导轨、转台等。

3.1、 数控系统：机床最核心的“大脑”，高端国产化率低于 10%

3.1.1、 成本占比 20%-40%，高端数控系统国产渗透率低

数控系统是数控机床的控制系统，由驱动器、控制器、电机构成，是机床最核 心的控制部件。高档数控系统价值约占机床成本的 20%-40%。

数控系统具有利润高、粘性强的特点。作为数控机床最核心的部件，数控系统 掌控着工业母机运作过程中的稳定与作业安全，因此客户粘性强、毛利率高。 利润率方面，以日本发那科为例，1972 年发那科从富士通集团独立后，当年数 控系统的税前利润率为 23.2%，随着产品迭代性能增强、客户认可度提升及粘性加大， 到 1983 年，发那科数控系统的税前利润率提升至 38%。而国内厂商科德数控在 2018-2019 年以销售航空航天用高端数控系统为主的时期，毛利率一度高于 60%。

客户粘性方面，行业层面看，数控系统需要配合机床工艺不断迭代，通过机床 大量应用进而修正、升级是数控系统走向成熟可靠的必经之路。从公司层面看，数 控系统在正式投入使用前，需要投入大量磨合调试成本，因其直接影响工业母机运 作过程中的稳定与作业安全，客户一经选定，不容易轻易更换。而广泛的数据收集 和调试经验将进一步推进优势品牌的技术迭代，相比其他行业，更易形成“赢家通 吃”局面。 2022 年，我国数控系统市场规模约为 135 亿元。根据 MIR 数据，2022 年，我 国数控系统市场规模约为 135 亿元，数控系统销量达 37.9 万台/套。

数控系统国产化率低，国产替代空间大。国内目前主流的高档数控系统主要来 自德日等，如德国西门子、德国海德汉和日本发那科等。2022 年，我国海外数控系 统厂商市占率约 67%。且进口系统多为封闭式，修改和扩展控制软件较为困难。

高端数控系统国产化率低于 10%，自主力亟待提升。高端数控系统主要满足航 空航天、汽车、船舶等重要关键零件机械加工需求，一直是重要的战略资源，被发 达国家严格管控，禁止对外销售或完全开放功能。作为资本和技术密集型产业，高 端数控系统已经形成寡头市场，寡头反之加强资本和技术密集。目前我国高端数控 系统国产化率不足 10%，成为导致中国制造基础薄弱的“卡脖子”关键基础部件。 国内华中数控、北京精雕、科德数控等厂商正奋起追赶。

3.1.2、 数据积累助力产品迭代，AI 赋能缩短国内外代际差

我国高端数控系统的技术壁垒，主要在伺服电机、应用级前沿控制技术及可靠 性等方面。从中高档数控机床技术上看，国内企业在工艺技术和关键共性技术投入 上布局广泛，但在前沿技术上较国外有较大差距，且在可靠性、数字化设计及动态 误差补偿等技术上还存在一定缺口。高性能伺服和驱动技术是国内与海外差距最大 的技术之一。

我们认为，国产数控系统的突破路径主要有以下三点： （1）重视各领域头部客户数据积累，利用先进应用场景反哺技术。数控系统的 优化迭代依赖对下游不同行业、工艺的数据积累和理解。日本发那科等海外顶尖数 控系统厂商始终和下游各个产业的顶尖客户紧密合作：首先研究客户的技术标准、 装备标准、质量标准、加工工艺；而后在客户加工厂进行专业化设计，再推导出数 控系统应具备的功能和应实现的差异化效果。利用先进应场景反向赋能，是发那科 数控系统迭代升级特色之一，也是数控系统厂商走向头部的不二法门。

（2）利用 AI 赋能数控系统核心伺服装置，缩减国内外代际差。国内数控系统 龙头华中数控自主研发的华中 9 型数控系统是世界首台嵌入 AI 芯片的智能化数控 系统，实现了全球数控系统市场的重大突破。搭载华中 9 型数控系统的华工激光三 维五轴激光加工装备成功实现国产替代，可在国际市场上和巨头直接竞争。

（3）深入教育系统，培养下一代工人对国产品牌的强粘性。早在 2002 年发那 科刚进军中国的过程中，北京发那科就开启了校企合作，联合深圳职业技术学院成 立了第一所 FANUC 数控系统应用中心；而后牵头成立了机械行业先进制造人才培养 联盟，成为教育部全国职业教育教师企业实践基地；并入选了教育部《职业教育校 企深度合作项目》。发那科深入教学一线，自学校起培养下一代工人的使用习惯，极 大地提高了用户粘性。目前，我国数控系统龙头企业也积极展开校企合作，如华中 数控为中国教育实训基地市场提供配套教材、数控机床、工业机器人等一揽子服务， 完成了与 100 多所院校单位的深度交流与合作。

3.2、 编码器、光栅尺：数控机床的“眼睛”，高精度供货能力稀缺

编码器、光栅尺皆属于光栅传感器，是集光、机、电、算技术于一身的高精度 位移传感器，被比喻为“数控机床的眼睛”。编码器可以检测机械运动，并将其转换 为模拟或数字编码的输出进行反馈。 编码器一般应用于机床转台、摆头等需要测量角位移的机床部件。一般来讲， 编码器在机床主轴、伺服轴和刀库上皆可安装。 按监测原理，编码器可分为光电编码器和磁电编码器两种。光电编码器由光源、 光码盘和光敏原件组成，精度高、可靠性好，一般适合用于加工中心；磁电编码器 结构简单、耐高温、耐油污，一般用于低速、低精度、环境恶劣的数控车床及铣床 等场景。

光栅尺是光栅线位移传感器的简称，一般应用于直线移动导轨。光栅尺是一种 利用光栅原理实现线位移测量的传感器，可实现移动量的精确显示和自动控制，广 泛应用于金属切削机床加工 S 的数字显示和 CNC 加工中心位置环的控制。

中低端机床一般只使用编码器，高端精密机床需要同时配置编码器+光栅尺。数 控机床伺服控制系统分为半闭环与全闭环控制系统两种。其中，半闭环控制使用间 接测量，将编码器等位置检查装置安装在伺服电机或丝杠的端部，测量误差较大； 全闭环控制能够实现终端位移的直接测量，将光栅尺安装在机床运动部件上，系统 精度更高，多见于高端精密机床；且机床精度几乎只取决于光栅尺精度和安装位置。

五轴联动机床一般配备 2 个编码器+3 个光栅尺。近两年国内外高端数控机床， 基本全部采用绝对式光栅尺。五轴数控机床 3 个直线轴和 2 个旋转轴需对应配套 3 个光栅尺和 2 个角度编码器。 我国编码器市场稳健增长，40%以上的市场被多摩川、海德汉占据。根据 MIR 数据，2022 年我国编码器市场规模约为 25.75 亿元，同比增长 7.4%；预计到 2025 年将增长到 33 亿元，2022-2025 年 CAGR 达 8.6%。根据 MIR 统计，按销售额计算，我国编码器 42%的市场被多摩川、海德汉两家外资厂商占据，国内厂商禹衡光学市 场占比 8%，位列第三。

相比编码器，我国光栅尺市场增长较快，市场基本被外资垄断。根据 MIR 数据， 2022 年我国光栅尺市场规模约为 14.73 亿元，同比增长 6.2%；预计到 2025 年将增长 到 21.3 亿元，2022-2025 年 CAGR 达 13%。光栅尺市场基本被多摩川、雷尼绍、北 京发格（母公司西班牙发格）等外资厂商占据。绝对式光栅尺是多轴数控机床未来发展方向。同增量式光栅尺相比，安装绝对 光栅尺的机床可在重新开机后无需执行参考点回零操作，可在中端后马上开始原来 加工程度，显著提升了有效加工时间，更适合于多轴数控机床。

高端数控机床用绝对式光栅尺市场基本由外资垄断。我国绝对式光栅尺起步较 晚，近几年才形成产业批量化状态。在金属切削类全闭环数控机床中，封闭式玻璃 载体绝对式光栅 80%以上由海德汉公司占据。绝对式光栅尺市场的其他供应商还有 西班牙发格（FAGOR）、英国雷尼绍（RENISHAW）等。同时，超高精的产品被西 方国家列入限制出口的产品目录，对我国的购买进行严格控制。国内目前有绝对式 光栅尺供货能力的厂商主要为禹衡光学（奥普光电子公司）。

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

滚珠丝杠是将旋转运动转化为线性运动的传动机构。其主要优势是能够在高速 运行下保证定位精度，由于摩擦力比较低，传动效率可达 90%，远高于普通滑动螺 纹传动。在数控机床，机器人关节，新能源车等领域具有广泛应用。 滚珠丝杠作为数控机床核心传动部件，是机床高端化的关键。在工业母机领域， 滚珠丝杠用于直线传动，通常安装在高精度数控机床的直线轴中。如五轴联动机床 由 3 个直线轴和 2 个旋转轴构成，一般会在 X、Y、Z 轴分别安装一个高精度滚珠丝 杠。

我国是滚珠丝杠的主要消费市场之一，量产厂商稀少。根据华经产业研究院数 据，我国滚珠丝杠市场规模约占全球总量的 20%。但国内滚珠丝杠竞争格局分散， 具有量产能力的滚珠丝杠厂商稀少，主要玩家包括汉江机床（秦川机床子公司）、南 京工艺、博特精工等。贝斯特、恒立液压等公司亦有布局。 目前，我国市场上的丝杠、导轨大概可以分为 3 个应用档次：（1）对精度没有 要求的自动化领域。如自动化装配、工厂自动化等；代表企业如怡合达、沃德斯通 等。（2）对精度有一定要求的低端机床领域。该部分中档功能部件国产厂商已具有 一定市占率；代表企业如南京工艺、山东博特等，但海外进口仍然较多。（3）以加 工中心为代表的中高端机床领域；该部分基本由海外厂商占据。

中高端滚珠丝杠自主可控力弱，国产渗透率不足 10%。目前，国产滚动部件水 平基本保持在 P2 级以下水平，大部分产品在 P3-P5 级，但在精度保持性和可靠性上 仍有较大差距，难以满足中高端机床需求。相比国内产品，海外产品优势具有以下 优势：（1）国际企业基础工艺及前沿学术相对领先，产品在精度、一致性、稳定性 和可靠性方面更有优势。（2）海外厂商经过多年经营，已完成大额装备投资摊销。 成本及运营结构优势转化为利润空间，在价格竞争时具备优势。 我们测算，2023 年我国机床用滚珠丝杠市场空间约为 97 亿元，2030 年有望增 长至 190.6 亿元，市场规模翻倍。

核心假设如下： ➢ 根据台湾上银年报，其滚珠丝杠产品均价约为 768 元。由于数控机床领域 对滚珠丝杠要求较高，出货量小，而低端自动化领域对滚珠丝杠的需求量 极大，因此上银的滚珠丝杠产品均价可以基本代表低端偏中端的丝杠产品 价值量。参照自动化领域所用的中低端丝杠产品均价，我们假设，高端机 床领域所用的高端滚珠丝杠单个价值量约 1.5 万元，中端机床所用滚珠丝 杠产品约为 6500 元，低端机床所用滚珠丝杠约为 3500 元。 ➢ 按中高端机床用 3 个滚珠丝杠，低端机床平均用 2.5 个滚珠丝杠（个别低 端机床只安装 1-2 个丝杠）估算市场规模。 ➢ 我们预测，2023 年高端、中端、低端机床分别占我国金属切削机床总产量 的 10%、50%、40%。到 2030 年，高端、中端、低端机床分别占我国金属 切削机床总产量的 40%、40%、20%。

3.4、 主轴：电主轴为高端机床必需环节，国产替代启动

主轴是机床上带动刀具或工件旋转，产生切削运动的运动轴。主轴属于数控机 床传动系统的一部分，其质量好技术水平直接影响机床品质、性能、工作效率及运 行稳定性。按照主轴的驱动方式，机床主轴可分为机械主轴和电主轴两大类。 机械主轴通过主轴电机和中间的传动装置（如皮带、齿轮、联轴器等）带动主 轴旋转工作，一般用于非数控机床和大扭矩机床。机械主轴技术成熟、结构简单、 制造和维修难度小、价格低廉且后期维护成本低，在大重型机床低速大扭矩、大功 率等要求上表现优越。

电主轴是数控机床三大高新技术（高速电主轴、数控系统、进给传动）之一， 更适宜高性能数控机床。电主轴由无外壳电机、主轴、轴承、主轴单元壳体、驱动 模块和冷却装置等组成。转子采用压配方法与主轴做成一体，主轴则由前后轴承支 承。定子通过冷却套安装于主轴单元的壳体中。主轴的变速由主轴驱动模块控制， 而主轴单元内的温升由冷却装置限制。在主轴的后端装有测速、测角位移传感器， 前端的内锥孔和端面用于安装刀具。将电动机与主轴从结构上融为一体。 电主轴代替机械主轴大势所趋。因省去了皮带、齿轮或联轴器的传动环节，相 比传统机械主轴，电主轴具有高转速、高精度、高效率、高可靠性等特点，其根据 昊志机电招股书，并联运动机床、五面体加工中心等高档数控机床，由于加工工艺和加工对象的特殊性，必须使用电主轴。

我国每年主轴市场规模近百亿。按每台机床平均搭配 1.3 根主轴（部分机床搭载 2 根主轴），主轴均价 1 万元计算，机床加工环节和加工时长都会影响其寿命。以无 心磨床为例，机床每使用 2000 小时就需要更换一次主轴，每年约更换 4 次，存量替 换空间可观。我国电主轴竞争格局分散，量产厂商较少。根据《A 智能装备有限公司差异化 战略研究》数据统计，我国电主轴主要厂商包括昊志机电、无锡博华等。龙头企业 昊志机电市占率约为 21%。大部分市场被企业自制或中小厂商占据。

低端电主轴基本实现国产化，高端市场国产化率较低。全球主轴行业领先企业 主要集中在欧洲、日本、台湾等地，瑞士 FISCHER 公司、瑞士 IBAG 公司、德国 Kessler 公司、英国西风等欧洲厂商在全球电主轴行业占据重要份额。日本、台湾的 主轴技术水平相对落后于欧洲，但产业发展成熟，性价比较好。目前国产电主轴已 基本实现了对台湾厂商的超越。 主轴轴承突破是电主轴国产化率提升的关键。主轴轴承是电主轴最核心的部件， 在电主轴产品的生产成本中占比较高。昊志机电电主轴的轴承主要进口自德国舍弗 勒，而可比规格型号的进口轴承价格大幅高于国产轴承，使得国产电主轴的价格居 高不下，限制了电主轴的进一步渗透。因此，突破主轴轴承的关键技术，实现主轴 轴承国产化是高端电主轴国产化率提升的关键。

3.5、 转台：航空航天领域要求高，国产突破、台资逐渐退出

机床转台是机床上用于固定工件并提供旋转坐标，从而使机床实现多面或曲面 加工的零部件。按旋转轴数分，机床转台可分为第四轴（即一个旋转轴）和第五轴 （即两个旋转轴）两种，也就是常说的单转台和双转台。

五轴机床中，采用双转台形式的机床较多。五轴机床可分为双摆头、双转台、 单摆头单转台三种。双摆头机床制造难度大（体积小故内部机械组件相对细小，难以保证高刚性），摆头价格高（国内常用双摆头一般在 300-400 万元；单摆头在 30-60 万元）；而国内双转台的单价大概在 15-50 万元。因此，五轴机床多采用双转台结构。 但对于加工体积大、重量重的工件，还是会采用双摆头或者单摆单转台形式的机床。 航天航空领域对转台精度、稳定性、扭矩要求较高。航发叶片加工精度及质量 要求极高，所用高温合金或铁合金材料加工难度极大，因此对加工的母机（如高端 五轴叶片加工机床）提出了前所未有的精度及稳定性要求。用于固定工件转台，需 要满足高速、高精度、高稳定性及大扭矩四大要求。

我国数控转台市场由台资主导，2020-2025 年市场 CAGR 有望达 12%。根据 QYResearch 数据，2021 年我国数控转台 CR5 均为台资企业，集中度 56%，国内品 牌存在感较弱。2025 年数控转台市场空间有望达 8.36 亿美元，对应 2020-2025 年 CAGR 为 12%。目前，国产数控转台产品主要集中在中低端市场，本土竞争力较弱， 主要厂商包括昊志机电、烟台大华、杰鑫机械、德川机械、环球机床等。

按结构分，数控转台可分为凸轮滚子结构、涡轮蜗杆结构、谐波结构、DD 电机 结构四种。其中，蜗轮蜗杆转台为当前主流应用，但刚性差、维护成本高。凸轮滚 子转台定位精度高、寿命长，但其凸轮、YRT 轴承的技术壁垒较高，国内 YRT 轴 承生产厂家较少，主要厂家坐落于位于洛阳、瓦房店、哈尔滨等地。DD 直驱电机转 速高、响应快、精度高，目前国内科德数控、昊志机电、豪迈科技、北京精雕等厂 商皆具备 DD 直驱转台生产能力。

4.1、 五轴联动机床：高端制造不可或缺的“卡脖子”环节，国产化率 10%

五轴联动代表机床领域的最高技术水平，是进行复杂曲面加工的理想机器。五 轴联动机床的五个轴分别为传统机床的 X、Y、Z 三个直线轴，组成空间直角坐标系； 以及 A、C 两个旋转轴，以此实现球面空间任意角度的加工。此外，五轴联动机床 在加工复杂工件时只需要设置一个坐标系、进行一次对刀，就可以完成加工，无需 考虑机床运动和刀具长度，能够极大提高加工效率和精度。

五轴联动机床是我国把握航空航天核心领域自主可控、提升民用高端制造水平 的关键环节。五轴联动机床广泛应用于航空航天、精密设备、城市轨道交通、新能 源汽车等领域。2022 年，我国五轴联动机床前两大下游分别为航空航天（25%）和 汽车（23%）。航空航天方面，在现代国防装备中，许多关键零部件的材料、结构、加工工艺 都有一定的特殊性和加工难度，必须采用多轴联动、高速、高精度的高端数控机床 进行加工。航空、航母等高端装备的关键零部件也几乎完全依赖高端数据机床的精 度保证。

民用高端制造方面，五轴联动机床在新能源汽车领域的应用主要分为四个方面： 电驱和电机，电池电源，智能驾驶电控（包括相关的连接件或执行件、线动、底盘等），和一体化车身。电池组作为新能源汽车的关键核心部件，约占整车成本的 35%-40%。搭载在车辆上的电池组在续航要求下体积庞大，上盖、外壳、底座、保 护罩都有高加工需求；原材料为铝合金和高强度钢板，重量轻，对制造工艺以及机 床提出更高要求。此外，新能源汽车零部件还包括和电相关的一系列部件。按加工 制程时间测算，预计新能源车四大系统或三电系统，在 1-2 年内就会起量。

五轴联动机床价值量高。根据中国机床工业协会数据，2020 年协会重点联系企 业五轴联动机床全品类销售均价约为 186.6 万元/台。其中，五轴立式加工中心占比 最高，卧式、重型龙门机床价值量大。按机床放置方式分，五轴联动机床可分为卧 式和立式两种。立式加工中心一般用于消费电子、汽车等领域中小型零部件加工， 卧式五轴联动机床用于航空航天、汽车等领域大重型、复杂零部件加工。五轴重型 龙门机床均价可达 800 万元以上。

2022 年，我国五轴联动机床市场空间约为 113.3 亿元。根据中国机床工业协会 披露数据，五轴联动机床均价约为 186.6 万元/台。根据 MIR 数据，2022 年我国五轴 联动机床销量为 6073 台，测算得我国五轴联动机床市场空间约为 113 亿。

五轴联动机床国产渗透率约为 10%，我国尚缺乏规模生产能力。五轴联动机床 技术壁垒极高。目前国内市场主要被德马吉森、格劳博、赫姆勒等海外企业占据。 我国五轴联动机床生产能力较低，龙头科德数控的五轴联动机床产能约为 240 台/年， 预计未来募投项目扩产后将增加到 1095 台/年。秦川机床五轴联动机床定增项目投产 后产能将增加到 248 台/年。海天精工等龙头也在积极建厂，扩充产能。2020 年我国 国产五轴联动机床销售额约为 11.8 亿元，按市场空间 113 亿粗略估算，我国五轴联 动机床国产渗透率约为 10.4%。

4.2、 精密磨床：精密零部件生产的命门，高端依赖进口

磨床是利用磨具对工件表面进行磨削加工的机床。我国市场中主要的磨床产品 包括外圆磨床、凸轮轴磨床、曲轴磨床、轧辊磨床、齿轮磨床、双端面磨床、平面 磨床、无心磨床、螺纹磨床等。 精密磨床主要用于轴承、减速器、丝杠等机床、机器人核心零部件打磨。因此， 精密磨床的高端化水平，将决定我国工业母机、机器人精度的高低，从而影响我国 自主可控的整体进程。核心零部件方面，端面磨床、外圆磨床等是机床主轴轴承、转台轴承生产的关 键设备。精密螺纹磨床是数控机床高端滚珠丝杠突破的核心装备，滚珠丝杠也在机 器人、自动化传动、新能源车上有广泛应用。

磨齿机是RV减速器的关键装备，精密RV减速器磨齿机价值量较大，可逾千万。 而精密减速器都是我国亟待突破的核心零部件，是高端装备制造突围的必需环节。 此外，磨齿机也是新能源车齿轮箱加工的必须环节。

我国磨床市场空间约为 80 亿元，国产化率 31%。根据中国机床工具工业协会数 据，我国 2020 年磨床进口金额约为人民币 54.9 亿元，协会统计企业磨床均价约为 23.3 万元；根据 MIR 数据，2020 年国产磨床销售量（不含出口）为 10732 台；测算 得 2020 年国产磨床行业本土销售额约为 25 亿元。磨床行业整体市场空间约为 79.9 亿元，磨床行业国产化率约为 31%。

进口磨床集中于高端领域，日德占据重要份额。国产磨床市场以中端磨床为主， 总体工艺能力低于进口。2020 年，我国进口磨床均价约为 120 万元/台，但国产磨床 均价约为 23.3 万元/台。进口磨床约占我国机床消费额的 70%，但消费量仅占 30%， 可见其大多集中于高端领域。其中，德国米克罗莎（无心磨床）、日本光洋株式会社 （无心磨床），日本东洋（内圆磨床）在我国高精度磨床领域占据重要份额。

国内磨床性能提升、具有交付优势，逐步打破海外垄断。精密磨床领域品牌效 应强、客户认证周期长。日德厂商严格按照规划进行机床的生产，不会轻易扩产， 交货周期很长，而国内企业具有交货周期优势。国内宇环数控（端面磨床）、秦川机 床（磨齿机、螺纹磨床、外圆磨床等）生产的磨床性能比肩海外，具备国产替代的 能力，逐步打破海外垄断。

（1）品牌溢价：机床、自动化机构组成了制造业企业的生产线，如果生产设备 出现故障，产线停工的每一秒对企业都是损失。因此，下游企业会优先选择已经过 市场验证的产品，这也是中高端机床国产替代难以推进的原因之一。 因此我们认为：①已经被市场认可的、具有核心产品的机床厂商具有明显优势， 表现为营收跑赢行业。②企业的品牌溢价、产品性能也会体现在价格上，表现为利 润率提升。③目前国内机床产品以通机为主，专机市场的竞争格局尚未完全确定， 深耕某一特定领域、专机产品过硬的厂商有望迅速建立品牌形象、抓住机床高端化 及国产替代机会。

（2）自主可控：主要体现两方面：①具备核心零部件自制能力：即供应链受海 外影响小，交付周期相对自主，在产业链、供应链波动中的交付刚性较强。②研发 投入高：其一为，具有实现核心零部件自制的预期；其二为，具备整机产品向高端 领域突破的潜能。（3）产品出海：机床设备的替换周期约为 10 年，而我国上一轮峰值出现在 2020-2021 年，替换需求逐步下行。而一带一路沿线，特别是东南亚、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：有利于企业内部降本增效、保证员工代际传承。主要体现为人 效优化。

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）