王靖嫻、董蘭軍

　　數控機床即數字控制機床，是一種裝有程序控制系統的自動化機床。根據數控機床的性能、檔次的不同，數控機床產品可分為高檔數控機床、中檔數控機床、低檔數控機床。高檔數控機床是指具有高速、精密、智能、復合、多軸聯動、網絡通信等功能的數控機床。
　　長期以來，國產數控機床始終處于低檔迅速膨脹、中檔進展緩慢、高檔依靠進口的局面，特別是國家重點工程需要的關鍵設備主要依靠進口，技術受制于人。《中國制造2025》將高檔數控機床列為中國制造業的戰略必爭領域之一，《<中國制造2025>重點領域技術路線圖》明確了高檔數控機床未來發展目標，“到2020年，高檔數控機床與基礎制造裝備國內市場占有率超過70%；到2025年，高檔數控機床與基礎制造裝備國內市場占有率超過80%，中國的關鍵工序數控化率將從現在的33%提升到64%，高檔數控機床與基礎制造裝備總體進入世界強國行列”。這對我國數控機床行業的發展起到了極大的助推作用。
　　高檔數控機床的需求側將傳導至供給側，有力推動數控機床結構升級，而以生產高檔數控機床的企業將迎來有利發展機會。

數控機床行業市場發展現狀

　　數控機床行業規模將超5000億，進出口呈雙雙增長
　　受益于我國汽車、航空航天、船舶、電力設備、工程機械等行業快速發展，對機床市場尤其是數控機床產生了巨大需求，數控機床行業成長迅猛。據前瞻產業研究院發布的《數控機床行業戰略規劃和企業戰略咨詢報告》統計，2014~2016年，我國數控機床銷售收入均超過2400億元；2016年，我國數控機床銷售額為2630.4億元，同比增長7.69%。

圖1　2010-2016年我國數控機床行業銷售規模情況¹

圖2　2018-2023年中國數控機床行業市場預期²

　　我國數控機床由于技術發展以及下游市場的逐漸復蘇等原因，仍會保持10~12%之間的增長速度，到2023年，我國數控機床行業的市場規模將突破5000億元。

　　據海關統計，2016年數控機床進口1.28萬臺，27.65億美元，金額下降12.96%；出口2.93萬臺，8.42億美元，金額下降12.03%。總體看，全行業進出口同比減少，與我國機械工業固定資產投資增速乏力有關（2016年我國固定資產投資增長8.1%，其中機械工業僅增長1.7%）。多數產品進出口下降，但數控折彎或矯平機床進出口量都保持增長，特別是出口增長幅度較大，說明國內需求結構發生了變化。³

　　其中數控臥式車床進口3412臺，3.51億美元，金額下降14.81%；數控鍛造或沖壓機床進口514臺，3.04億美元，金額下降17.4%；數控折彎或矯平機床進口825臺，1.75億美元，金額增長0.33%；數控電加工機床進口1539臺，1.54億美元，金額下降12.86%。

　　數控臥式車床出口8011臺，2.44億美元，金額下降12.24%；數控電加工機床出口3741臺，1.25億美元，金額下降15.38%；數控折彎或矯平機床出口5952臺，1.03億美元，金額增長10.48%。

　　據海關統計，2017年數控機床進口1.59萬臺，30.98億美元，金額增長12.02%；出口4.23萬臺，同比去年增長44.4%。總體看，全行業進出口比2016年快速好轉，由去年的雙雙下降轉為雙雙增長。一是全行業進口由去年的下降轉為增長，而且增長幅度較大，尤其是數控龍門銑床、數控刃磨機床和數控電加工機床進口高速增長，說明國內市場需求顯著增加。二是出口由去年連續下降轉為較大幅度增長，形勢轉好。數控電加工機床、數控折彎矯平機床出口快速增長。

　　行業整體投資熱度下降，部分企業融資金額仍保持較高水平
　　根據投中研究院及投資界的數據，整理了國內主要數控機床公司的投融資信息如表5。

表5　重點投融資企業5，⁶

　　下游應用仍以汽車產業為主，高檔數控機床是未來需求

　　目前，數控機床行業下游應用領域涉及傳統機械工業、汽車工業、電力設備、鐵路機車、船舶、國防工業、航空航天工業、石油化工、工程機械、電子信息技術工業以及其他加工工業等。

圖3　2016年數控機床行業下游行業消費占比情況

　　從數控機床行業下游消費需求比重來看，汽車是主要的下游需求領域，消費占比約為40%；其次是航空航天，消費比重約為17%；模具和工程機械分別為數控機械第三和第四消費領域，占比分別在13%和10%左右。

　　未來，電子與通訊設備、航空航天裝備、軌道交通裝備、電力裝備、汽車、船舶、工程機械與農業機械等重點產業的快速發展以及新材料、新技術的不斷進步將對數控機床提出新的戰略性需求和轉型挑戰。對數控機床的需求將由中低檔向高檔轉變、由數字化向智能化轉變、由通用機床向量體裁衣的個性化機床轉變。

　　數控機床的技術水平可以從機床的中央處理單位、分辨率、進給速度、多軸聯動功能、顯示功能、通訊功能方面體現。數控機床技術水平主要指標如表6。

表6　數控機床技術水平主要指標⁷

　　高檔數控機床

　　高檔數控機床是指具有高速、精密、智能、復合、多軸聯動、網絡通信等功能的數控機床。

　　數控機床產品需求結構矛盾升級，高檔產品國產化率低

　　我國數控機床行業存在明顯的供需矛盾，主要體現在低檔數控機床的產能過剩和高檔數控機床的供應不足而導致供給側結構性失衡。由于低檔數控機床行業門檻低，進入企業多，且近幾年低檔數控機床市場有效需求不足，該領域已經出現產能過剩的現象；另一方面，隨著國民經濟的發展以及產業結構的升級，高檔數控機床的應用越加普及，產品需求越來越大，供給卻難以滿足需求。

　　由于我國高檔數控機床起步較晚，目前國產產能不能滿足國內需求，國內大多數高檔數控機床依賴進口。2016年，數控機床專項支持研發的高檔數控系統已累計銷售1000余套，國內市場占有率由專項啟動前的不足1%提高到了5%左右，2017年我國高檔數控機床的國產化率大約在6%左右，依然較小。但從需求方面看，2013年我國高檔數控機床的需求占比已經達到了10%左右，2017年大約在15~20%之間，與6%的國產化率相比差距甚大。

圖4　我國不同數控機床產品的國產化率情況²

　　高檔數控系統市場幾乎為外資壟斷，主要被發那科、西門子等國外巨頭占據，國內只有南京埃斯頓、廣州數控、華中數控等少數企業具備生產能力。

　　目前行業整體競爭格局分為三個層次：

　　層次為梅耶伯格、小松NTC株式會社、安永株式會社、萊瑪特、日本創技、日本濱井、高鳥株式會社等，這些企業的產品技術含量高，價格較高，占據了行業的高端市場；

　　第二層次為國內具備一定核心競爭力的企業，主要包括晶盛機電、宇環數控、蘇州赫瑞特、江西新航科技及中國電子科技集團公司第四十五研究所等；

　　第三層次為數量眾多的低端企業，產品技術含量較低，同質化嚴重，缺乏核心競爭力，競爭非常激烈。

　　多項政策刺激高檔數控機床加快實現產業化

　　啟動于2009年的“國家科技重大專項”中的第4項“高檔數控機床與基礎制造裝備”專項（04專項）指出，在“十二五”期間重點實施的內容和目標分別是：重點攻克數控系統、功能部件的核心關鍵技術，增強我國高檔數控機床和基礎制造裝備的自主創新能力，實現主機與數控系統、功能部件協同發展，重型、超重型裝備與精細裝備統籌部署，打造完整產業鏈。國產高檔數控系統國內市場占有率達到8%~10%。研制40種重大、精密、成套裝備，數控機床主機可靠性提高60%以上，基本滿足航天、船舶、汽車、發電設備制造等四個領域的重大需求。

　　“04專項”的實施為國產數控系統的發展帶來了契機。通過采用政、產、學、研、用的創新發展模式，下達一系列研究課題，重點支持武漢華中數控股份有限公司、廣州數控設備有限公司、大連光洋科技集團有限公司、沈陽高精和航天數控等企業自主研發高檔數控系統關鍵技術，實現高端裝備國產化。
　　2017年6月26日，科技部會同工業和信息化部組織召開了“04專項”成果發布會。會上，專項牽頭實施單位工業和信息化部裝備工業司羅俊杰副司長介紹，2009年至2016年，數控機床專項共安排課題562項，中央財政資金投入91.14億元。累計申請發明專利3956項，立項國家及行業標準407項，研發各類新產品、新技術2951項，數控機床專項支持研發的高檔數控系統已累計銷售1000余套，國內市場占有率由不足1%提高到了6%左右8，新增產值約706億元。高檔數控機床水平持續提升，機床主機平均無故障時間從專項實施前的400~500小時已普遍提升至1200小時，部分產品達到2000小時以上。高檔數控系統打破國外技術壟斷，關鍵功能部件實現批量配套。⁹
　　2015年3月，國務院常務會議審議通過的《中國制造2025》中提及了10大重點領域，“高檔數控機床”就囊括其中。根據行動綱領，我國要開發一批精密、高速、高效、柔性數控機床與基礎制造裝備及集成制造系統；加快高檔數控機床、增材制造等前沿技術和裝備的研發；以提升可靠性、精度保持性為重點，開發高檔數控系統、伺服電機、軸承、光柵等主要功能部件及關鍵應用軟件，加快實現產業化；加強用戶工藝驗證能力建設。
　　《<中國制造2025>重點領域技術路線圖》明確了高檔數控機床未來的發展目標：到2020年，高檔數控機床與基礎制造裝備國內市場占有率超過70%，數控系統標準型、智能型國內市場占有率分別達到60%、10%，主軸、絲杠、導軌等中高檔功能部件國內市場占有率達到50%；到2025年，高檔數控機床與基礎制造裝備國內市場占有率超過80%，其中用于汽車行業的機床裝備平均無故障時間達到2000小時，精度保持性達到5年；數控系統標準型、智能型國內市場占有率分別達到80%、30%；主軸、絲杠、導軌等中高檔功能部件國內市場占有率達到80%；高檔數控機床與基礎制造裝備總體進入世界強國行列。

　　根據《<中國制造2025>重點領域技術路線圖》，未來在高檔數控機床領域的發展重點是：

　　1.重點針對航空航天裝備、汽車、電子信息設備等重點產業發展的需要，開發高檔數控機床、先進成形裝備及成組工藝生產線。針對電子信息設備加工裝備，重點開發20000~60000r/min高速鉆攻中心、五軸聯動高速加工中心、PSA貼敷機等。針對航空航天裝備大型結構件制造與裝配裝備，重點開發鋁/鎂/鈦/高溫合金等難加工材料用多軸聯動龍門數控銑床、五坐標蒙皮鏡像加工機床等。

　　2.高檔數控系統。重點開發多軸、多通道，高精度插補、動態補償和智能化編程、具有自監控、維護、優化、重組等功能的智能型數控系統；提供標準化基礎平臺，允許開發商、不同軟硬件模塊介入，具有標準接口、模塊化、可移植性、可擴展性及可互換性等功能的開放型數控系統10。

　　多軸聯動數控機床符合機床行業未來的發展趨勢

　　工業上需要加工復雜的曲面，艦艇、飛機、火箭、衛星、飛船中許多關鍵零件的材料、結構、加工工藝都有一定的特殊性和加工難度，用傳統加工方法無法達到要求，必須采用多軸聯動、高速、高精度的數控機床才能滿足加工要求。多軸聯動是在一臺機床的多個坐標軸上同時運動，刀具或工件可在數控系統控制下同時協調運動，從而完成復雜形狀零件的加工。

　　以五軸聯動加工中心為代表的高檔數控機床作為難度Z大、應用范圍Z廣的數控機床技術，在加工方面有著不可替代的優點，符合未來機床的發展趨勢，被認為是航空航天、船舶、精密儀器、發電等行業加工關鍵部件的Z重要加工工具。在飛機典型結構件、航天復雜與精密結構件、飛航導彈發動機零部件等領域實現批量示范應用，為大飛機、新型戰機、探月工程等國家重大專項和重點工程提供了關鍵制造裝備。

　　五軸聯動數控機床具有適用范圍廣、加工質量精、工作效率高的優點：

　　（1）更廣的適用范圍：五軸機床能夠加工一般三軸聯動機床不能加工或者無法一次裝夾加工完成的連續光滑的自由曲面。例如航空發動機轉子、大型發電機轉子、大型船舶螺旋槳等。由于五軸聯動數控機床在加工過程中刀具相對于工件的角度可以隨時調整，避免了刀具的加工干涉，可以完成三軸聯動機床不能完成的許多復雜的加工。

　　（2）更精的加工質量：五軸機床可以提高自由空間曲面的加工精度、加工效率和加工質量。相對于三軸數控機床加工一般的型腔復雜的工件，五軸數控機床可以在一次裝夾中完成加工，并且由于五軸數控機床加工時可以隨時調整位姿角，五軸數控機床可以以更好的角度加工工件，避免了多次裝夾，大大提