投资逻辑
　　数控系鱿为机床“大脑”，市场空间广阔:数控系统为机床最核心部件，由数控装置、伺服系统、测量系统构成。由于数控系统的标准品属性规模化效应较强，同时技术难度高，大部分机床厂以外采为主。根据我们测算，21年国内数控系统市场空间216亿元，潜在进口替代空间137亿元，市场空间广阔。考虑目前国产高端机床仍有较大国产替代空间，同时在“自主可控”相关政策催化下国产替代有望加速，同时我们预计23年数控系统行业景气度也有望持续回暖，国产数控系统需求有望实现高增长。
　　海外龙头占据大部分市场，政策催化国产崛起:海外发那科、西门子等企业起步早发展成熟，在技术、客户认可度等方面处于领先地位，占据了国内3/4市场。国内企业起步晚技术成熟度上落后海外龙头，但由于数控系统作为战略性物资的特殊性，同时西方国家和日本对中国实行出口限制和监督使用政策，国家推出“04专项”等政策加速国内企业成长,涌现了华中数控、科德数控等国内领先企业,华中数控高档系统对标日、德产品1900余项功能匹配度超过98%，科德数控在功能上达到西门子840D的95.85%,依托高性价比,华中数控国内市占率从18年1.31%提升至21年3.89%，市场份额持续提升。未来政策支持有望加码，加速国产替代推进。
　　新能源汽车、航空航天产业国产替代有望加速:国内3C产业快速增长，伴随3C加工设备的国产化，华中数控切入3领域快速实现突破，相比海外数控系统在部分加工指标实现反超，覆盖了创世纪、宇环数控、汇专科技等行业龙头客户。目前航空航天、新能源汽车领域扩产、新工艺应用等变化为国产机床带来切入机会，而国产数控系统在这些行业也已积累较多成熟案例，我们认为国产数控系统也有望进一步提升渗透率。展望未来，我们认为国产数控系统有望借助智能化、新技术应用等发展机遇错位竞争，打开新的应用空间。
　　投资建议
　　建议重点关注华中数控与科德数控;
　　华中数控近年数控系统与机床业务实现高增长，18至21年增速分别为16.89%/51.87%/35.32%。根据华中数控公告，20年在国产高端数控系统中市占率50%，处国产品牌第一，伴随数控系统国产化推进潜在成长空间较大。华中数控经过校企改革，控股股东由华科资产变为卓尔智造集团，有望优化公司管理机制，推动费用率持续降低，预计公司22至24年净利率分别为0.1%/5.2%/8.6%，利润弹性有望逐步释放。预计22至24年实现归母净利润0.01/1.11/2.38亿元，对应当前PE4687X/51X/24X。
　　科德数控目前实现了五轴联动数控系统与机床的一体化布局，关键功能部件自主化率高达85%。自研GNC系列数控系统对标84OD,单独售价低于840D售价50%,带来显著成本优势,21年五轴联动机床、数控系统毛利率分别高达43.62%、49.81%，处于国内领先水平。未来五轴机床在航空航天、新能源汽车等领域需求有望高增长，科德数控拟通过定增加速扩产，伴随扩产推进，业绩有望保持高增长。预计22至24年实现归母净利润0.93/1.38/1.91亿元，对应当前PE102X/69X/50X。
　　风险提示
　　宏观经济变化风险、原材料价格波动风险、国产替代进展不及预期风险、减持风险。
　　

研究报告全文：数控系统为机床大脑市场空间广阔数控系统为机床最核心部件由数控装置伺服系统测量系统构成由于数控系统的标准品属性规模化效应较强同时技术难度高大部分机床厂以外采为主根据我们测算21年国内数控系统市场空间216亿元潜在进口替代空间137亿元市场空间广阔考虑目前国产高端机床仍有较大国产替代空间同时在自主可控相关政策催化下国产替代有望加速同时我们预计23年数控系统行业景气度也有望持续回暖国产数控系统需求有望实现高增长海外龙头占据大部分市场政策催化国产崛起海外发那科西门子等企业起步早发展成熟在技术客户认可度等方面处于领先地位占据了国内34市场国内企业起步晚技术成熟度上落后海外龙头但由于数控系统作为战略性物资的特殊性同时西方国家和日本对中国实行出口限制和监督使用政策国家推出04专项等政策加速国内企业成长涌现了华中数控科德数控等国内领先企业华中数控高档系统对标日德产品1900余项功能匹配度超过98科德数控在功能上达到西门子840D的9585依托高性价比华中数控国内市占率从18年131提升至21年389市场份额持续提升未来政策支持有望加码加速国产替代推进新能源汽车航空航天产业国产替代有望加速国内3C产业快速增长伴随3C加工设备的国产化华中数控切入3C领域快速实现突破相比海外数控系统在部分加工指标实现反超覆盖了创世纪宇环数控汇专科技等行业龙头客户目前航空航天新能源汽车领域扩产新工艺应用等变化为国产机床带来切入机会而国产数控系统在这些行业也已积累较多成熟案例我们认为国产数控系统也有望进一步提升渗透率展望未来我们认为国产数控系统有望借助智能化新技术应用等发展机遇错位竞争打开新的应用空间建议重点关注华中数控与科德数控华中数控近年数控系统与机床业务实现高增长18至21年增速分别为168951873532根据华中数控公告20年在国产高端数控系统中市占率50处国产品牌第一伴随数控系统国产化推进潜在成长空间较大华中数控经过校企改革控股股东由华科资产变为卓尔智造集团有望优化公司管理机制推动费用率持续降低预计公司22至24年净利率分别为015286利润弹性有望逐步释放预计22至24年实现归母净利润001111238亿元对应当前PE4687X51X24X科德数控目前实现了五轴联动数控系统与机床的一体化布局关键功能部件自主化率高达85自研GNC系列数控系统对标840D单独售价低于840D售价50带来显著成本优势21年五轴联动机床数控系统毛利率分别高达43624981处于国内领先水平未来五轴机床在航空航天新能源汽车等领域需求有望高增长科德数控拟通过定增加速扩产伴随扩产推进业绩有望保持高增长预计22至24年实现归母净利润093138191亿元对应当前PE102X69X50X宏观经济变化风险原材料价格波动风险国产替代进展不及预期风险减持风险敬请参阅最后一页特别声明1行业深度研究内容目录1空间数控系统为机床大脑市场空间广阔511数控系统为机床大脑直接影响机床性能512五轴联动数控系统强化空间复杂特征加工能力符合制造业升级趋势713数控系统软硬件一体销售标准品属性较强814目前数控系统发展模式包括西门子哈斯模式和马扎克模式1115国内数控系统市场空间216亿元潜在进口替代空间137亿元1216机床国产化加速景气度回暖有望带动数控系统需求高增长132格局海外龙头占据大部分市场政策催化国产崛起1421海外数控系统龙头起步早发展成熟主导国内市场142204专项等政策扶持下国产数控系统逐渐崛起173应用新能源汽车航空航天产业国产替代有望加速22313C产业伴随设备国产化率提升国产数控系统已实现大规模进口替代2332航空航天新能源汽车领域为国产机床带来新机遇国产数控系统渗透率也有望提升2333智能化新技术为国产数控系统带来错位竞争机会打开新的应用空间264重点关注华中数控科德数控3041华中数控国产高端数控系统龙头利润弹性有望释放3042科德数控数控系统五轴机床一体化龙头定增加速扩产345风险提示36图表目录图表1数控系统由数控装置伺服系统测量系统构成5图表2数控机床构成5图表3数控机床控制系统原理6图表4数控系统由硬线控制向计算机数控发展6图表5按照伺服系统控制方式分为开环半闭环全闭环控制数控系统6图表6XYZ直线坐标轴联动加上ABC旋转坐标轴中的两个构成五轴联动7图表7五轴联动加工优势7图表8RTCP功能简化了CAM编程提高加工精度8图表9五轴加工通过更高加工效率更小占地面积与能耗带来更高经济性8图表10五轴联动数控系统与机床毛利率较高8图表11数控系统各制造环节主要供应商9图表12数控装置的构成9图表13伺服系统构成10敬请参阅最后一页特别声明2行业深度研究图表14数控系统成本以原材料成本为主10图表15原材料以液晶屏主板功率模块伺服电机为主10图表16西门子发那科三菱均以标准产品为主配套各类机床厂商11图表17哈斯自研数控系统与机床11图表18国内外机床厂数控系统大部分以外购为主11图表19国盛智科2019年原材料成本构成12图表20纽威数控2021年原材料成本构成12图表2121年中国数控系统市场空间21577亿元人民币12图表2221年国内数控系统潜在进口替代空间137亿元12图表232020年全球机床出口量前十占比13图表24高档数控机床国产化率略有提升但仍处于低位13图表2504专项推动下国产机床功能部件供应商走向成熟13图表2622年1-11月日本出口中国机床订单在去年高基数下保持正增长14图表27月度数据看日本出口中国机床订单底部已现需求开始回升14图表28海外主要数控系统厂商14图表2921年发那科工业自动化业务收入规模133亿元人民币15图表30发那科数控系统累计出货量超过470万套15图表31西门子主要数控系统15图表32海德汉TNC7系统16图表33发那科西门子等外资厂占据国内34市场17图表34国内主要数控系统厂商17图表35数控系统研发难度高国产数控系统在技术成熟度上落后海外龙头企业18图表36国内外市场参与者对比18图表37在国家及政府相关部门政策支持下国产数控系统加速成长19图表38数控系统技术及产品国内外比较19图表39国内龙头数控系统技术实力已逐渐向海外龙头看齐20图表40国产高端数控系统基本实现核心器件配套20图表41科德数控配套伺服驱动系统已达到国际先进水平20图表42华中数控实现基于国产芯片数控系统开发21图表43华中数控近年数控系统与机床业务收入高增长22图表44华中数控国内市占率持续提升22图表45近年来多部门发布政策支持中国高端数控机床产业发展未来政策支持有望加码22图表46创世纪钻攻机等3C行业设备收入规模快速增长构筑了国产替代的市场基础23图表47华中数控HNC-808AM系统在钻攻中心应用实现了加工效率上的反超23图表48新能源汽车与航空航天领域有望为国内企业带来成长机遇24敬请参阅最后一页特别声明3行业深度研究图表49科德数控针对航空航天领域积累成熟应用经验24图表50华中数控五轴数控系统在航空领域大规模应用25图表51沈阳航空复杂结构件智能制造生产基地25图表52新能源汽车三电大量使用铝合金组件26图表53华中数控铝合金精密结构件加工自动化柔性线26图表54NC-Link协议实施加速机床行业智能化27图表55基于华中数控智能产线系统的柔性化产线27图表56华中9型实现了全套的智能化布局28图表57与华中数控联合研发的智能加工中心28图表58数控加工的新技术直线电机29图表59直线电机机床构成29图表60批量配置华中8型系统和直线电机的高速钻攻中心30图表61采用华中数控系统的全直驱五轴数控加工中心30图表62公司自研数控系统实现与海外龙头全面对标31图表63HNC848配套不同构型五轴机床31图表64华中数控2021年营收高增长32图表65华中数控2021年商誉减值影响利润增长32图表66工业机器人受原材料价格上涨影响毛利率下降32图表6722年净利率下降后续有望回暖32图表68校企改革后卓尔智造集团成为公司控股股东32图表69公司近年数控系统与机床业务收入高增长33图表70公司市占率持续提升33图表71公司保持高研发支出比例33图表72公司目前在3C新能源汽车航空航天领域具有广泛客户覆盖基础34图表73华中数控盈利预测34图表74公司通过数控系统电机反馈装置直驱功能部件核心技术构筑独有竞争壁垒35图表75公司1H22数控机床产量高增长35图表76公司定增项目继续加码扩产35图表77科德数控盈利预测36敬请参阅最后一页特别声明4行业深度研究数控系统为机床最核心部件由数控装置伺服系统测量系统构成由于数控系统的标准品属性规模化效应较强同时技术难度高大部分机床厂以外采为主根据我们测算21年国内数控系统市场空间216亿元潜在进口替代空间137亿元市场空间广阔考虑目前国产高端机床仍有较大国产替代空间同时在自主可控相关政策催化下国产替代有望加速同时我们预计23年数控系统行业景气度也有望持续回暖国产数控系统需求有望实现高增长11数控系统为机床大脑直接影响机床性能数控系统为数字控制系统NumericalControl简称数控系统作为机床大脑直接影响机床精度动态特性等核心参数主要由数控装置伺服系统和测量系统三大部分组成包含了数控装置伺服装置伺服电机光栅尺编码器及其他电子元器件图表1数控系统由数控装置伺服系统测量系统构成来源中国自动化技术发展报告国金证券研究所数字控制机床NumericalControlMachineTool简称数控机床准确地按照事先安排好的工艺流程实现加工动作的金属切削机床图表2数控机床构成来源数控机床数控系统编程与操作国金证券研究所数控机床相比普通机床区别主要在控制上数控机床采用数字信号普通机床一般采用模拟量控制数控机床采用数字信号进行控制因此需要有数字信号的发出装置即数控装置既然有数字信号发出装置就必须有数字信号的接收装置因此有了伺服放大器及伺服电动机称为伺服系统为了检测数控机床指令位置和实际位置的一致性一般数控机床都装有反馈装置敬请参阅最后一页特别声明5行业深度研究图表3数控机床控制系统原理来源数控机床系统连接与调试国金证券研究所数控机床跟随数控系统的发展经历了五代两阶段从硬线控制系统NC到计算机数控系统CNC图表4数控系统由硬线控制向计算机数控发展来源数控机床系统连接与调试国金证券研究所数控系统按照控制系统运行方式分为开环半闭环全闭环控制数控系统闭环的数控机床精度更高速度更快驱动功率更大但对于机床结构和传动要求更高更容易造成系统的不稳定图表5按照伺服系统控制方式分为开环半闭环全闭环控制数控系统来源中国自动化技术发展报告国产数控机床动态精度技术现状与对策国金证券研究所敬请参阅最后一页特别声明6行业深度研究12五轴联动数控系统强化空间复杂特征加工能力符合制造业升级趋势数控系统控制几个坐标按照需要的函数关系同时协调运动称为坐标联动按照联动轴数分为二轴联动二轴半联动三轴联动四轴联动五轴联动等以三轴联动机床为例其包含了XYZ三个直角坐标系轴故刀轴方向固定机床的运动控制只能沿着XYZ三个线性轴进行控制五轴联动机床则增加了两个自由旋转轴让刀具的运动可以灵活变化图表6XYZ直线坐标轴联动加上ABC旋转坐标轴中的两个构成五轴联动来源华中数控官网国金证券研究所五轴联动加工在效率精度加工质量等方面具有显著优势图表7五轴联动加工优势来源华中数控官网国金证券研究所五轴联动数控系统的五轴旋转刀具中心以下简称RTCP功能主要指当有旋转轴运动时一个或两个旋转轴通过三个直线轴的实时同步补偿运动使刀具或工件的某一特定点在空间的位置始终保持不动即刀具或工件绕这一特定点作旋转运动可以直接在工件坐标系下规划刀尖轨迹机床轴控制由算法完成编制程序时只需要考虑工件的坐标不需要考虑五轴机床运动链结构简化了CAM编程提高加工精度敬请参阅最后一页特别声明7行业深度研究图表8RTCP功能简化了CAM编程提高加工精度来源华中数控官网国金证券研究所五轴加工通过更高加工效率更小占地面积与能耗带来经济性对三轴加工具有一定替代性根据全球机床龙头德马吉森精机披露数据其使用10台五轴机床替换50台立式五面加工机床带来了更高加工量更小占地面积并且节约能耗42图表9五轴加工通过更高加工效率更小占地面积与能耗带来更高经济性占地面积加工时间分钟去除量mLmin能耗KWh立式五面加工设备单设备31650台共15800512585136DMC340FD五轴加工中心单设备22910台共2290259157579对比减少86减少49增加169减少42来源德马吉森精机国金证券研究所五轴联动数控系统和机床技术壁垒最高对应的毛利率也处于领先水平以主要销售五轴联动数控系统与机床的科德数控为例其21年五轴联动机床数控系统毛利率分别高达43624981图表10五轴联动数控系统与机床毛利率较高海天精工国盛智科浙海德曼创世纪秦川机床华中数控数控系统与机床科德数控数控系统科德数控五轴机床8070605040302010020172018201920202021来源Wind各公司公告国金证券研究所13数控系统软硬件一体销售标准品属性较强数控系统的制造包括数控装置制造伺服装置制造与伺服电机制造敬请参阅最后一页特别声明8行业深度研究图表11数控系统各制造环节主要供应商来源中国战略性新兴产业研究与发展数控系统国金证券研究所数控装置简称CNC装置是数控机床的控制核心主要由CPU存储器数字伺服控制卡主板包括IOLINK数字主轴模拟主轴通信接口MDI接口等显示控制卡以及相应的控制软件等组成图表12数控装置的构成来源数控机床系统连接与调试国金证券研究所伺服驱动系统由控制单元测量反馈单元和驱动执行单元组成来自数控装置的位置控制移动指令转变成机床工作部件的运动使工作台按规定轨迹移动或精确定位从而加工出符合图样要求的工件敬请参阅最后一页特别声明9行业深度研究图表13伺服系统构成来源数控机床系统连接与调试国金证券研究所根据华中数控招股说明书数据数控系统制造人工成本制造费用占比较低原材料成本在90以上图表14数控系统成本以原材料成本为主原材料人工成本制造费用来源华中数控招股说明书国金证券研究所注为2009年占比数据仅供参考原材料以液晶屏主板功率模块伺服电机为主大部分属于电子类产品采购价格呈逐年下降趋势图表15原材料以液晶屏主板功率模块伺服电机为主液晶屏16伺服电机47主板26功率模块11来源华中数控招股说明书国金证券研究所注为2009年占比数据仅供参考相比数控机床数控系统更具有标准品属性一般由数控系统厂商提供基本模块清单和价目表由下游客户根据机床功能实际应用要求进行组合同一名称的数控系统会根据客敬请参阅最后一页特别声明10行业深度研究户选择配置不同有较大价格差异但整体来看依旧具有较强标准品属性14目前数控系统发展模式包括西门子哈斯模式和马扎克模式目前国际上的数控系统发展模式有西门子模式哈斯模式和马轧克模式三种1西门子模式数控系统厂专业生产各种规格的数控系统提供各种标准型的功能模块为全世界的主机厂批量配套图表16西门子发那科三菱均以标准产品为主配套各类机床厂商来源中国战略性新兴产业研究与发展数控系统国金证券研究所2哈斯模式主机厂独立开发数控系统并与其自产的数控机床配套销售通常这些企业创立之初以数控系统研发起步后来形成数控系统机床的布局哈斯通过一体化的模式实现了机床销量走向全球前列国内科德数控也采用这种模式从数控系统起步逐步实现了五轴机床的一体化布局图表17哈斯自研数控系统与机床来源中国战略性新兴产业研究与发展数控系统国金证券研究所3马扎克模式主机厂在数控系统厂提供的开发平台上研发自主品牌的数控系统并与其所生产的数控机床配套销售以如马扎克森精机等公司为例在三菱发那科提供的数控系统平台上共同研发形成马扎克森精机的数控系统品牌整体来看数控系统由于其相对标准化投入回报周期长等特性国内外机床厂大部分以外购为主图表18国内外机床厂数控系统大部分以外购为主德国哈默日本马扎克日本大隈科德数控海天精工国盛智科埃弗米纽威数控外购基于三数控系统外购自制自制外购外购外购外购菱二次开发敬请参阅最后一页特别声明11行业深度研究德国哈默日本马扎克日本大隈科德数控海天精工国盛智科埃弗米纽威数控伺服驱动器外购外购自制自制外购外购外购外购电机外购外购自制自制外购外购外购外购来源各公司招股说明书各公司公告国金证券研究所15国内数控系统市场空间216亿元潜在进口替代空间137亿元数控系统作为机床核心部件成本占比在20左右图表19国盛智科2019年原材料成本构成图表20纽威数控2021年原材料成本构成机制件其他42数控系统及配钣金件件4功能部件2026其他机床附件366传动部件传动系统1512数控系统等电钣焊类气件原材料铸件212022铸件类原材料12来源国盛智科招股说明书国金证券研究所来源纽威数控招股说明书国金证券研究所根据德国机床制造商协会数据21年中国机床消费金额2389亿美元按照数控系统占机床成本20机床毛利率30美元兑人民币汇率645计算2021年中国数控系统市场空间约为21577亿元人民币图表2121年中国数控系统市场空间21577亿元人民币数控系统市场空间亿元人民币YoY400153501030052500200-5150-10100-1550-200-2520112012201320142015201620172018201920202021来源中国机床工具工业协会德国机床制造商协会国金证券研究所测算考虑国产数控系统主要配套国产机床假设国内数控系统市场空间中低档中档高档占比分别为206020按照对应档次机床国产化率进行测算假设21年低档中档高档机床国产化率分别为8872512对应21年国产数控系统潜在进口替代空间约为137亿元图表2221年国内数控系统潜在进口替代空间137亿元20142015201620172018201920202021数控系统市场空间亿元2737523975255642834126659215412058421577按照结构拆分低档数控系统市场空间54754795511356685332430841174315中档数控系统市场空间1642514385153391700515995129251235112946敬请参阅最后一页特别声明12行业深度研究20142015201620172018201920202021高档数控系统市场空间54754795511356685332430841174315国产机床占有率低档数控机床6570758082848688中档数控机床4550556065687073高档数控机床2356681012数控系统潜在进口替代空间亿元1105910693125271507815089126881259813701来源前瞻产业研究院科德数控招股说明书国金证券研究所测算16机床国产化加速景气度回暖有望带动数控系统需求高增长德日企业统治全球高端市场中国机床出口以中低端为主高端机床国产化率较低机床行业完全竞争德国日本美国为主要机床大国海外品牌在技术规模品牌影响力方面均处于领先地位从出口体量上来看德日占据全球约45市场国内机床高端市场主要由海外企业垄断截至2018年中国高端机床国产化率仅为6图表232020年全球机床出口量前十占比图表24高档数控机床国产化率略有提升但仍处于低位3028德国50低档数控机床中档数控机床高档数控机床日本9080807582中国62239707065意大利65666060中国台湾55735050瑞士4520540105韩国30美国14120比利时10奥地利35660220142015201620172018来源Statista国金证券研究所来源前瞻产业研究院科德数控招股说明书国金证券研究所目前机床产业供应链逐步走向成熟同时伴随自主可控相关政策催化机床国产化进程有望加速带动国产数控系统需求提升图表2504专项推动下国产机床功能部件供应商走向成熟来源机床核心功能部件的自主研发与创新发展国金证券研究所从机床产业景气度看日本出口中国机床订单增速从22年8月见底回升23年机床景气度有望持续回暖2021年日本出口中国机床订单大幅增长77至35804亿日元按照2021年平均汇率计算为2103亿元人民币月度数据来看订单从今年1月份开始走弱从敬请参阅最后一页特别声明13行业深度研究8月份开始出现趋势性反弹8月到11月已经实现连续4个月正增长考虑当前疫情等不利因素影响逐渐减弱我们认为23年机床景气度有望持续回暖图表2622年1-11月日本出口中国机床订单在去年高基数图表27月度数据看日本出口中国机床订单底部已现需求下保持正增长开始回升yoy日本出口中国的机床订单十亿日元日本出口中国机床订单百万日元YoY40014035012045000500100300400008040025035000603000030020040250002020015020000010015000100-201000050-40050000-600-100来源日本机床工业协会国金证券研究所来源日本机床工业协会国金证券研究所海外发那科西门子等企业起步早发展成熟在技术客户认可度等方面处于领先地位占据了国内34市场国内企业起步晚技术成熟度上落后海外龙头但由于数控系统作为战略性物资的特殊性同时西方国家和日本对中国实行出口限制和监督使用政策国家推出04专项等政策加速国内企业成长涌现了华中数控科德数控等国内领先企业华中数控高档系统对标日德产品1900余项功能匹配度超过98科德数控在功能上达到西门子840D的9585依托高性价比华中数控国内市占率从18年131提升至21年389市场份额持续提升未来政策支持有望加码加速国产替代推进21海外数控系统龙头起步早发展成熟主导国内市场海外数控系统市场参与者以发那科西门子海德汉三菱为主西门子840D发那科30i海德汉TNC640为目前高端数控系统代表图表28海外主要数控系统厂商主要品牌介绍世界上数控系统研发设计制造销售实力强大的企业它的数控系统主要面向我国的中端制造市场具有高加工性能高运转率易用性功能全等特点适用于各种机床和生产机械市场占有率远远超过其他数控系统数控装置CNC产发那科品阵容强大覆盖面广涵盖适用于从普通数控机床到复杂构造的复合加工机床及产业机械的产品类别主要产品包括16i18i21i30i系列和300i310i320i系列西门子SINUMERIK数控系统发展了很多代目前广泛使用的主要有802810840等几种类型西门子的数控装置采用模块化结构在一种标准硬件上配置多种软件使它具有多种工艺类型满足各种机床的需要并成为系列产品西门子西门子的高档型数控装置主要指SINUMERIK840系列其中SINUMERIK840Dsl具有模块化开放灵活而又统一的结构为使用者提供了最佳的可视化界面和操作编程体验以及最优的网络集成功能iTNC530iTNC640采用全新的微处理器结构具有非常强大的计算能力可控制12轴控制器本身包含主机单元和控制海德汉单元两个部分主机单元采用Intel处理器以及AGP图形显示卡并带有基于各类数据通信标准EthernetRS232RS422USB等的界面是典型的基于PC的系统2018年推出的M800M80E80系列数控系统提出了数控装置和机器人联动解决方案机器人可以用机床数控装置的G代码编程通过Ethernet实现数控装置与机器人的简单连接该系列数控系统无需机器人专用人机交互界面HMI没有机器三菱人语言的知识但可以交互地生成G代码程序也可以在机器人示教的同时创建加工程序能够根据系统间等待执行同期操作无需梯形图设定即可执行等待来源中国战略性新兴产业研究与发展数控系统国金证券研究所发那科1978年研制成功采用直流伺服电机的数控系统5后续逐步成长为全球最大数控系统生产厂家产品系列完善涵盖适用于从普通数控机床到复杂构造的复合加工机床及敬请参阅最后一页特别声明14行业深度研究产业机械的产品类别主要产品包括16i18i21i30i系列和300i310i320i系列21年工业自动化业务包含数控系统电机伺服驱动等收入133亿元人民币截至1H21数控系统累计出货量超过470万套规模显著领先国内企业图表2921年发那科工业自动化业务收入规模133亿元人图表30发那科数控系统累计出货量超过470万套民币发那科工业自动化业务营收亿元人民币YoY140501204030100208010600-1040-2020-300-402018201920202021来源发那科官网国金证券研究所来源发那科官网国金证券研究所注按照当年日元平均汇率换算注截至1H21数据西门子数控系统为西门子集团旗下自动化与驱动集团产品目前802810840等类型广泛应用西门子数控装置采用模块化结构在一种标准硬件上配置多种软件使它具有多种工艺类型满足各种机床的需要并成为系列产品图表31西门子主要数控系统来源西门子官网国金证券研究所三菱2018年推出M800M80E80系列数控系统提出数控装置与机器人联动解决方案机器人通过数控机床G代码编程进行交互三菱工业自动化业务CNC系统断路器工业机器人伺服电机等2021年收入规模87553亿元人民币同比增长632敬请参阅最后一页特别声明15行业深度研究图表121年三菱工业自动化业务收入规模87553亿元人民图表221年三菱工业自动化业务营业利润5639亿元人民币币三菱工业自动化业务收入亿元人民币YoY三菱工业自动化业务营业利润亿元人民币YoY900812015088061008604100284080050820-2608000-440780-620-50760-8201720182019202020210-10020172018201920202021来源三菱官网国金证券研究所来源三菱官网国金证券研究所注按照当年日元平均汇率换算CNC系统仅为该业务一部分右同海德汉专注高端应用领域主机单元采用Intel处理器以及AGP图形显示卡并带有基于各类数据通信标准EthernetRS232RS422USB等的界面是典型的基于PC的系统最新推出的TNC7系统通过图形化编程动态碰撞监测工件监测加工过程监测进一步提升加工效率与易用性图表32海德汉TNC7系统来源海德汉官网国金证券研究所从国内市场份额来看外资厂商进入中国市场多年建立了广泛的客户基础发那科西门子等外资厂商占据国内34市场市占率领先国内企业敬请参阅最后一页特别声明16行业深度研究图表33发那科西门子等外资厂占据国内34市场国内其他华中数控广州数控台湾新代发那科西门子等外资厂来源国金证券研究所估算2204专项等政策扶持下国产数控系统逐渐崛起数控系统由于直接影响数控机床性能功能又涉及国防军工产业数控系统产业被各国政府视为战略性产业发达国家对于中国的高端数控技术及产品实行了封锁与限制的策略例如针对数控系统闭环外误差的部分先进技术从理论阶段走向了工程应用推出了加速度相关的刀尖点位置误差补偿功能西门子推出了俯仰补偿功能但这些新功能在2D002出口列表项限制对欧盟以外国家出口从上世纪90年代开始中国企业开始尝试采用X86ARM架构芯片基于WindowsLinux系统开发数控系统涌现了广州数控华中数控科德数控中科数控等生产数控系统或自配自己的数控机床企业图表34国内主要数控系统厂商公司名称介绍是从事高端五轴联动数控机床及其关键功能部件高档数控系统的研发生产销售及服务的高新技术企业主要产品为系列化五轴立式含车铣五轴卧式含车铣五轴龙门五轴卧式铣车复合科德数控四大通用加工中心和五轴磨削五轴叶片两大系列化专用机床以及服务于高端数控机床的高档数控系统伺服驱动装置系列化电机系列化传感产品电主轴铣头转台等主要为各类数控机床企业和航空航天汽车3C木工磨床等重点行业用户提供数控系统配套和服华中数控务包括为各类专机高速钻攻中心加工中心五轴机床等机型提供华中8型高档数控系统以及针对普及型数控车床和数控铣床等提供系列数控系统系列伺服驱动系列伺服电机等成立于1991年2000年改制转型为民营企业被誉为中国南方的数控产业基地数控系统相关业广州数控务包括GSK机床控制系统交流伺服驱动装置和伺服电机主轴伺服驱动装置和主轴电机等从事数控系统驱动装置与电机自动化产品及数字化车间解决方案研发生产与销售形成了以多通道多轴联动高速高精运动控制为核心技术覆盖中高档数控系统驱动装置与电机机器人及控中科数控原沈阳高精制器DNC等系列化成套产品高档数控系统可实现8通道8轴联动64轴控制并在航空制造领域批量应用来源科德数控招股说明书各公司官网国金证券研究所国产数控系统相比进口数控系统存在的差距主要体现在两方面1数控系统核心技术包括运动轨迹控制速度控制误差补偿技术等海外龙头企业经过长期大批量验证迭代积累了丰富的应用经验技术成熟度较高而国产数控系统起步晚在技术成熟度上相比海外企业仍有一定差距敬请参阅最后一页特别声明17行业深度研究图表35数控系统研发难度高国产数控系统在技术成熟度上落后海外龙头企业来源中国战略性新兴产业研究与发展数控系统国金证券研究所2市场认可度不够海外龙头企业在全球范围内建立了技术壁垒与市场优势地位并且已经进入中国市场多年基于技术性能认可度优势形成了一部分企业生态壁垒图表36国内外市场参与者对比可靠性分类级别代表品牌功能完备性性能及适用范围MTBFCADCAM多种样条曲线插补RTCP三环全数字驱控一体纳米级高速高精曲空间刀补智能误差补偿3D仿真线插补智能化自适应机床参数配置通国外顶尖西门子海德汉30000h后置处理智能诊断MES过参数选择可以满足几乎所有设备控制ERP1000M工业总线通讯应用CAD简易CAM多种样条曲线插补三环全数字驱控一体纳米级高速高精曲RTCP空间刀补综合误差补偿国外一流发那科三菱NUM线插补通过参数数据可满足车铣加15000h3D仿真后置处理智能诊断1000M工中心及各类专用设备控制工业总线通讯简易CAMNURBS样条插补RTCP位置环闭环控制微米级高速高精插补中国台湾新代亿图宝元侧刃加工动态误差补偿2D仿真通过参数选择可满足车铣加工中心及10000h系统在线诊断100M工业总线通讯部分专用设备控制NURBS样条插补RTCP侧刃加工位置环闭环控制微米级高速高精插补大陆高端华中光洋广数KND动态误差补偿2D仿真在线诊具有车铣加工中心及部分专用设备控10000h断100M工业总线通讯制系统加工效率一般通用插补功能刀具直线及半径补脉冲或总线闭环控制小线段前瞻插补控大陆普适华兴开通达丰广泰偿功能静态误差补偿2D仿真制具有车铣加工中心及个别专用设3000h在线诊断100M工业总线通讯备控制系统加工效率较低来源中外高端数控系统差距分析及对策国金证券研究所面对这些差距国家推出了一些系列产业支持政策加速国产数控系统的技术进步追赶海外龙头例如针对高端中高端数控系统难以实现首台套应用问题国家及政府相关部门通过通过科技重大专项以及国产数控系统应用示范工程来树立国产数控系统品牌增强用户信心提高对国产数控系统的认知度同时在国家科技重大专项推动下国内立项的高端数控系统的数控系统装置伺服电动机及驱动装置主轴电动机电主轴及驱动装置力矩电动机及驱动装置直线电动机及驱动装置等方面的04专项课题攻克了一批关键核心技术支持了华中数控科德数控等企业快速成长国产高端数控系统得以在航空航天等高端产业批量示范应用产业化进展很快敬请参阅最后一页特别声明18行业深度研究图表37在国家及政府相关部门政策支持下国产数控系统加速成长来源中国自动化技术发展报告国金证券研究所从国内技术水平与国际前沿水平对比看每个细分领域国内已有优势单位形成明显突破未来差距有望不断缩小图表38数控系统技术及产品国内外比较技术产品国内现状国际前沿水平国内优势单位西门子发那科海德汉深耕高性能算法投入多研究时间长华中数控依托华中科技大学在前沿算法研究上数控高阶算法高端产品占据绝对优势国内高阶算法投入少效果差以中具有先天优势低端产品为主国内产品在功能和性能上基本媲美海外品牌但易用性稳定数控机床高精密伺服控汇川技术伺服驱动达到国际领先水平性能上不性还有差距以低价格占据一定市场份额但高性能需求场合制系统输国际优势产品难以进入国内大部分基于嵌入式平台采用商用开源实时操作系统和实软实时操作系统和时总线主站自身无实时操作系统和总线主站研发能力国外科德数控具备自主研发实时操作系统的能力并EtherCAT主站西门子发那科等都拥有具有自主知识产权的实时操作系统和在五轴联动机床上应用有较好的效果相应的总线主站数控机床和机器人一体华中数控广州数控均拥有自主知识产权的数控国外已有机床机器人融合样机国内主要为简单交互化控制系统系统和机器人控制系统具有先发优势数控机床工业互联网应国内大部分产品具备互联互通接口应用设备监控简单操作华中数控在工业互联前沿应用领域具备独特优势用技术和生产计划等浅应用国内产品多采用向第三方付费PLC平台或开源PLC平台国外自主知识产权PLC-IDE科德数控具有自主研发软PLC系统并在自由五发那科西门子拥有具备自主知识产权的PLC平台能与CNC数控平台轴联动机床应用效果较好深度交互效果更优来源中国战略性新兴产业研究与发展数控系统国金证券研究所目前从科德数控华中数控看作为国内首批研发数控系统企业目前高端数控系统已经实现了与发那科西门子等国际龙头产品对标1科德数控数控系统对标西门子840D从中国机床监督检测中心出具的公司数控系统与西门子840D的对比检测报告来看在功能上公司已达到西门子840D的9585搭载自研数控系统五轴联动机床打入了航空航天等高端制造业领域2华中数控8型高性能数控系统与德国日本等国家的高性能数控系统产品功能全面对标标准型数控系统产品600余项功能对标匹配度达到100高档型数控系统产品1900余项功能对标匹配度超过98与豪迈数控纽威数控宁波海天常州瑞其盛敬请参阅最后一页特别声明19行业深度研究东莞埃弗米等机床企业合作在高端数控系统领域渗透率持续提升图表39国内龙头数控系统技术实力已逐渐向海外龙头看齐类别项目西门子840D科德数控GNC6012610取决于不同的通道数最大8通道数控单元2631取决于不同的数总控制轴数最多支持328轴控单元技术指标双驱控制支持支持倾斜轴控制支持支持主轴数2631取决于不同的NCU最多16个全闭环控制支持支持圆柱面坐标系插补支持支持数控功能变换倾斜轴插补支持支持五轴加工包支持支持通用插补器NURBS支持支持三轴样条插补ABC压缩器支持支持数控功能插补5轴样条插补支持选件支持多项式插补支持支持程序段预读支持支持数控功能程序功程序段预处理支持支持能宏程序编程支持支持插补型双向螺距误差补偿支持支持垂直度误差补偿支持支持补偿功能直线度误差补偿支持支持扭摆误差补偿支持支持双驱误差补偿支持支持来源科德数控招股说明书国金证券研究所科德数控华中数控目前已基本实现了高端数控系统的伺服驱动电机配套图表40国产高端数控系统基本实现核心器件配套核心零部件德国西门子日本发那科华中数控科德数控数控系统有有有有伺服驱动器有有有有角度测量无有无有直线测量无有无有传感器刀具测量无无无有工件测量无无无有伺服电机有有有有主轴电机有有有有电机力矩电机有有有有直线电机有有有有来源科德数控招股说明书国金证券研究所与数控系统配套的伺服驱动系统科德数控指标与西门子发那科海德汉也基本持平达到国际先进水平图表41科德数控配套伺服驱动系统已达到国际先进水平指标西门子S120书本型发那科i-B系列海德汉UM系列科德GDUB伺服驱动敬请参阅最后一页特别声明20