数控系统是数控机床最核心的部件之一，高档数控系统为国家战略级资源：从机床结构上看，数控机床由机床主体、传动系统和数控系统构成，数控系统是数控机床的“大脑”，数控系统性能的优劣直接影响高端数控机床的加工精度及效率，是最核心的部件之一。根据数控系统的功能水平的不同，可以把数控系统分为经济型、标准型和高档型数控系统。高档数控系统是国家战略级资源，西方发达国家目前正严格管控甚至禁止对外出售高档数控系统，或者对高档数控系统的部分功能进行限制。
　　行业空间有望接近千亿，外资占据高档数控系统90%以上市场：2021年我国数控金属切削机床和数控金属成形机床的产量分别为27万台和2.4万台，我们测算2021年国内数控系统市场规模约为280亿元，机床数控化率持续提升背景下，数控系统行业将保持稳步增长，考虑到机床行业的增长和数控化率的持续提升，数控系统市场规模有望向千亿规模迈进。国内高端数控系统主要被以西门子、海德汉为代表的德国企业和以发那科、三菱为代表的日本企业占据，同时以新代、亿图、宝元为代表的中国台湾企业占据着国内中端市场，内资企业竞争力相对较弱，在低档数控系统市场上实现了替代。前三大外资企业占据国内数控系统64%的份额，而高档数控系统国产化率不足10%。
　　下游需求有望触底回升，新兴行业发展与出口提供发展新动力：2022年机床行业出现下滑，2022年下半年机床产量降幅开始收窄，随着疫情影响的减弱，机床行业有望恢复增长，也将带动数控系统行业持续增长。国内新能源、半导体、5G等行业发展迅速，新兴行业直接促进了机床需求的增长，同时新兴行业发展也通常会有更多的定制化需求，国产数控系统通常在本地化服务上更具备优势，有望实现更好的成长。2020和2021年俄罗斯外贸额中欧盟分别占到33.8%和35.9%，然而2022年2月24日俄乌冲突正式爆发后，欧盟已经对俄罗斯进行了八轮制裁，中国机床出口有望受益。根据中国机床工具协会数据，2022年我国机床工具进出口总额333.6亿美元，同比增长0.9%，其中出口金额为209.5亿美元，同比增长9.0%，金切机床、数控装置出口增速更是超过20%，机床和数控装置出口数据突出，数控系统有望逐步走出国门。
　　投资建议：国内机床数控化率将持续提升，数控系统有望长期保持较好的增长。中高端数控系统是国家重点关注的机械细分市场，中高端数控系统的国产化替代将是确定性的方向，具备核心竞争力的公司未来将具备极好的发展环境。建议关注国内中高端数控系统龙头华中数控，国内五轴联动数控系统和机床核心制造商科德数控等。
　　风险提示：下游需求发展不及预期，市场竞争加剧，国产替代进程不及预期

研究报告全文：机械设备行业深度分析报告20230414数控系统深度研究报告证券研究报告投资评级看好维持高端市场亟需替代下游需求有望触底回升最近12月市场表现核心观点数控系统是数控机床最核心的部件之一高档数控系统为国家战略级机械设备沪深300资源从机床结构上看数控机床由机床主体传动系统和数控系统构成19数控系统是数控机床的大脑数控系统性能的优劣直接影响高端数控机床12的加工精度及效率是最核心的部件之一根据数控系统的功能水平的不同5可以把数控系统分为经济型标准型和高档型数控系统高档数控系统是国家-3战略级资源西方发达国家目前正严格管控甚至禁止对外出售高档数控系统-10或者对高档数控系统的部分功能进行限制-17行业空间有望接近千亿外资占据高档数控系统90以上市场2021年我国数控金属切削机床和数控金属成形机床的产量分别为27万台和24万分析师佘炜超SAC证书编号S0160522080002台我们测算2021年国内数控系统市场规模约为280亿元机床数控化率持shewcctseccom续提升背景下数控系统行业将保持稳步增长考虑到机床行业的增长和数控化率的持续提升数控系统市场规模有望向千亿规模迈进国内高端数控系统联系人刘俊奇liujqctseccom主要被以西门子海德汉为代表的德国企业和以发那科三菱为代表的日本企业占据同时以新代亿图宝元为代表的中国台湾企业占据着国内中端市场内资企业竞争力相对较弱在低档数控系统市场上实现了替代前三大外资企相关报告业占据国内数控系统64的份额而高档数控系统国产化率不足101叉车行业专题报告2023-03-23下游需求有望触底回升新兴行业发展与出口提供发展新动力2022年机床行业出现下滑2022年下半年机床产量降幅开始收窄随着疫情影响的减弱机床行业有望恢复增长也将带动数控系统行业持续增长国内新能源半导体5G等行业发展迅速新兴行业直接促进了机床需求的增长同时新兴行业发展也通常会有更多的定制化需求国产数控系统通常在本地化服务上更具备优势有望实现更好的成长2020和2021年俄罗斯外贸额中欧盟分别占到338和359然而2022年2月24日俄乌冲突正式爆发后欧盟已经对俄罗斯进行了八轮制裁中国机床出口有望受益根据中国机床工具协会数据2022年我国机床工具进出口总额3336亿美元同比增长09其中出口金额为2095亿美元同比增长90金切机床数控装置出口增速更是超过20机床和数控装置出口数据突出数控系统有望逐步走出国门投资建议国内机床数控化率将持续提升数控系统有望长期保持较好的增长中高端数控系统是国家重点关注的机械细分市场中高端数控系统的国产化替代将是确定性的方向具备核心竞争力的公司未来将具备极好的发展环境建议关注国内中高端数控系统龙头华中数控国内五轴联动数控系统和机床核心制造商科德数控等风险提示下游需求发展不及预期市场竞争加剧国产替代进程不及预期请阅读最后一页的重要声明行业深度分析报告证券研究报告表1重点公司投资评级总市值收盘价EPS元PE代码公司投资评级亿元04142021A2022E2023E2021A2022E2023E300161华中数控85444300017-00205218135-2150008269增持688305科德数控894896030941311881137962204326未评级数据来源wind数据财通证券研究所未评级公司预测数据来自wind一致预期谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准2行业深度分析报告证券研究报告内容目录1数控系统是数控机床最核心的部件之一高档数控系统为国家战略级资源611数控系统是数控机床的大脑612国内外数控系统发展历程132行业持续增长外资占据中高端主要市场1721低档市场实现替代中高档数控系统对外依赖度高1722海外龙头简析253行业发展向好国内数控系统成长可期2931数控化率提升与机床国产化替代赋予行业成长基础2932数控机床有望恢复上行周期新兴行业与出口需求提供新动力324相关标的3441华中数控国内中高端数控系统龙头一核三军战略布局3442科德数控数控系统等机床核心部件实现自制五轴联动机床国内领航者385投资建议406风险提示40图表目录图1传统手动机床6图2立式加工中心数控机床6图3数控机床主要组成部分7图4机床成本构成海天精工2016年H17图5数控机床工作流程8图6数控系统工作原理8图7开环控制数控系统示意图10图8半闭环控制数控系统示意图11图9闭环控制数控系统示意图11图10数控系统上下游分析12图11数控系统发展历程13图12纳米平滑加工技术表面加工效果14图13SIEMENS840D系统FANVC30i系统三菱M70V系统15谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准3行业深度分析报告证券研究报告图14哈斯自研数控系统及机床15图15数控系统技术发展趋势17图16数控系统市场规模测算18图172020年中国数控系统竞争格局19图18三级别数控系统竞争格局19图19数控系统外资市场占有率高档占有率90以上20图20我国中档数控系统市场格局21图21科德数控GNC62数控系统22图22华中数控HNC-848Di五轴数控系统22图23我国高档数控系统国产化率24图24我国数控系统技术成熟度仍有较大差距25图25发那科Series30i31i32i-MODELBPlus产品26图26发那科Series0i-MODELFPlus产品26图27发那科数控系统累计出货量超470万套26图28发那科净销售收入变化27图292021年发那科不同产品销售额占比27图30西门子808828840及MC数控系统27图31海德汉TNC640数控系统28图32海德汉TNC7数控系统28图33三菱电机M800VM80V数控系统28图34M800VM80V系列具备更高效控制功能29图35M800VM80V系列图像输入界面灵活定制29图36三菱电机营收变化29图372021财年三菱电机产品营收占比29图38中国金属切削机床数控化率与发达国家差距较大30图39中国数控金属切削机床产量与金切机床数控化率30图40中国不同数控机床产品国产化率水平30图41中国金属切削机床进出口金额亿美元30图42中国金属切削机床月产量万台及增速31图43日本金属切削机床机械订单百万日元31图44企事业单位中长期新增人民币贷款同比增速33图45中国金属切削机床历年产量万台及增速33图46华中数控数控系统产品34谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准4行业深度分析报告证券研究报告图47华中数控工业机器人产品34图48华中数控一核三军战略35图49华中数控机床数控系统相关产品及应用35图50华中数控工业机器人相关产品及应用36图51华中数控HY-2005B型红外智能体温检测系统36图52华中数控HNC-KZJ175A高速智能平面口罩机36图53华中数控各业务营收占比37图54卓尔智能完成公司控股38图55科德数控收入结构38图56科德数控各业务发展情况亿元38图57科德数控机床数控系统相关产品及应用39图58行业公司数控机床数控系统产品毛利率39图59科德数控营收变化39表1普通机床与数控机床生产效率对比7表2采用数控机床和普通机床加工时间及工序对比30CrMnSiA7表3数控系统的功能介绍9表4闭环数控系统拥有更稳定性能10表5三级别数控系统项目对比12表62015年两大阵营数控系统领先技术14表7我国数控系统发展历程16表8国内外数控系统市场参与者对比18表9数控系统海外主要参与者介绍20表10数控系统国内主要参与者介绍21表11科德数控GNC60与西门子840D数控系统对比22表12数控系统技术及产品国内外比较23表13高档数控系统的核心零部件自研配套24表14数控机床行业相关政策文件31表15俄罗斯机床主要进口来源百万美元33表162023年公司募集资金扩充机床与核心部件产能40谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准5行业深度分析报告证券研究报告1数控系统是数控机床最核心的部件之一高档数控系统为国家战略级资源11数控系统是数控机床的大脑机床是制造机器的机器又被称为工业母机机床是现代制造业最为重要的工具之一也是国家基础制造能力的综合体现机床产品的性能决定着制造的质量特别是高档的数控机床其技术水平更是一个国家先进工业化的体现数控机床加工全能其可以把车铣螺纹加工等集中到一台机床上使其具有多种工艺手法数控机床可以很好地解决精度高复杂小批量多品种的零件加工问题提高产品质量保证加工零件的精度数控机床是在普通机床的基础上发展起来由于数控机床具有良好的柔性高加工精度和稳定性可加工复杂零件等一系列优点目前在机械制造业中有着十分广泛的应用图1传统手动机床图2立式加工中心数控机床数据来源淘宝网财通证券研究所数据来源马扎克官网财通证券研究所数控机床相对传统机床具有明显的加工优势正逐步替代传统机床产品高档数控机床是能够实现高精度高复杂性高效高动态加工的数控机床具备明显的技术优势1高精度在同等机床档次条件下具备更高精度加工能力主要应用于精密模具等零件加工2高复杂性五轴联动加工下才能够完成具备形状复杂多线型异形曲面等特点的零件3高效高动态主要服务于航空航天汽车军工等重点领域满足零件加工对高动态特性高速高节拍等特点的需求常见于航空航天发动机叶轮叶盘叶片及飞机结构件等由于数控机床可以明显提升加工效率和加工质量在现代生产之中数控机床正逐步替代传统的手动机床产品谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准6行业深度分析报告证券研究报告表1普通机床与数控机床生产效率对比设备每人操作数量台每台日生产件数件每人日生产件数件加工时间d普通机床1878758数控机床316048011数据来源数控机床与普通机床性能比较分析辛晓叶罗春红财通证券研究所表2采用数控机床和普通机床加工时间及工序对比30CrMnSiA设备每件工件加工时间min完成工序未完工序普通机床55车磨制螺纹数控机床3车制螺纹无数据来源数控机床与普通机床性能比较分析辛晓叶罗春红财通证券研究所数控系统是机床的重要部件从机床结构上看数控机床由机床主体传动系统和数控系统构成机床主体是机床的框架包括床身及底座铸件主轴及变速箱等传动系统包括传动机械辅助动力系统等机床主体和传动系统构成工件加工的基础其刚度抗震性等要求比较高从成本占比上看2016H1海天精工数控机床主要成本构成为结构件控制系统传动系统驱动系统刀库及其他其中结构件占35控制系统占22传动系统占20驱动系统占13总计达到90数控系统是数控机床的大脑数控系统性能的优劣直接影响高端数控机床的加工精度及效率是最核心的部件之一图3数控机床主要组成部分图4机床成本构成海天精工2016年H123513352022结构件控制系统传动系统驱动系统刀库刀塔及组件光栅尺其他数据来源直驱与传动公众号财通证券研究所数据来源海天精工招股说明书财通证券研究所谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准7行业深度分析报告证券研究报告图5数控机床工作流程数据来源中国数控机床网财通证券研究所数控系统是数字控制系统的简称也被称为计算机数控ComputerizedNumericalControlCNC数控系统是根据计算机存储器中存储的控制程序执行部分或者全部数值控制功能并且配有接口电路和伺服驱动装置的专用计算机系统因此数控系统包括控制系统驱动系统和检测系统三大部分数控系统中的核心模块为计算机数字控制器即CNC控制器操作者将编程信息传输至CNC控制器随后CNC控制器将命令进行控制执行操作者可以在改变计算机数控系统软件的同时对数控机床的主轴电器电机等单元进行操作与控制数控系统根据程序内容发出指令一方面由伺服系统中的电动机通过传动装置控制机床执行件的运动另一方面控制机床的其它辅助运动如主轴转速转向选择冷却泵的开停等检测系统可以检测机床部件的运动位置速度并反馈到控制系统和伺服系统用于修正控制指令图6数控系统工作原理数据来源现代机械设计手册秦大同谢里阳财通证券研究所谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准8行业深度分析报告证券研究报告数控系统通常包括基本功能和选择功能基本功能是数控系统必备的功能包括数控加工程序解释数据处理进给轴控制和开关量控制功能选择功能是供用户根据机床特点和用途进行选择的功能不仅提高了数控加工过程和操作的方便性和舒适性而且拓宽了数控系统的适用范围使制造系统中制造单元的集成成为可能选择功能包括主要包含以下功能编程功能图形模拟功能和通信功能表3数控系统的功能介绍数控装置控制各运动轴的能力功能的强弱取决于能控制和能同时控制联动的坐标轴数一般数控车床只需二轴控制二轴联动一般数控铣床需要三轴控制三轴联动或二轴控制功能半轴联动一般加工中心为多轴控制控制轴数越多特别是联动控制的轴数越多要求CNC系统的功能就越强同时CNC系统也就越复杂编制程序也越困难准备功能是指令机床动作方式的功能包括基本移动平面选择坐标设定刀具补偿准备功能固定循环等指令一个CNC装置的准备功能丰富与否是其功能强弱的主要标志之一基本功能数控系统实现零件轮廓平面或空间加工轨迹运算的功能一般CNC系统仅具有直线和圆插补功能弧插补而现在较为高档的数控系统还具有抛物线椭圆极坐标正弦螺旋线及样条曲线插补等功能进给功能是数控机床进给速度的控制功能有三种形式切削进给速度控制刀具相对工件的运动速度同步进给速度实现切削速度和进给速度的同步进给倍率操作进给功能面板上设置了进给倍率使用倍率开关不用修改程序就可以改变进给速度并可以在试切零件时随时改变进给速度或在发生意外时随时停止进给数控系统可提供各种数控加工程序的编程工具分为手工编程系统自动编程系统及面向车间的编程WOPworkshoporientedprogramming系统自动编程系统用计算机代替手工编程系统编程人员根据被加工零件的几何图形和工艺要求用自动编程语言写出源程序编程功能并输入计算机由计算机自动生成数控加工程序WOP利用图形编程操作简单编程人员不需使用抽象的语言只要以图形交互方式进行零件描述利用WOP系统推荐的工艺数据根据自己的生产经验进行选择和优化修正WOP系统就能自动生成数控加工程序选择功能数控系统在不启动机床的情况下可在显示器上进行各种加工过程的图形模拟特别是对图形模拟难以观察的内部加工及被切削液防护罩等挡住的加工部分的检查编程者可利用图形模功能拟功能检查和优化所编写的数控加工程序减少机床的准备时间CNC与外界进行信息和数据交换的功能通常CNC系统都是具有RS232C等串行接口可与外部计算机进行通信传送零件加工程序有的还备有DNC接口以利于实现直接数通信功能控更高档的系统还可与MAP制造自动化协议相连以适应FMSCIMS等大制造系统集成的要求现在一般新生产的数控系统多支持基于TCPIP协议的通用网卡数据来源现代机械设计手册秦大同谢里阳财通证券研究所根据伺服系统控制方式的不同可以把数控系统分为开环半闭环闭环控制数控系统高档数控系统通常为闭环控制数控系统谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准9行业深度分析报告证券研究报告表4闭环数控系统拥有更稳定性能项目开环数控系统半闭环数控系统全闭环数控系统通过采样伺服电机或丝位置反馈器无有位置检测装置杆旋转角度检测较低取决于伺服驱精度动系统及机械传动结介于开环和闭环之间较高精度构的性能和精度电机步进电机伺服电机伺服电机结构简单工作稳结构简单工作稳定优点定价格低维修简精度高精度较高单系统相对不稳定设计安单项信号流无反馈综合性价比高应用广其他装调试存在困难一般用纠正机制泛于精度要求高的机床数据来源数控技术马宏伟财通证券研究所1开环控制数控系统不带检测装置无反馈电路以步进电动机为驱动元件原理是CNC装置输出的指令进给脉冲经驱动电路进行功率放大转换为控制步进电动机各定子绕组依次通电断电的电流脉冲信号驱动步进电动机转动再经机床传动机构齿轮箱丝杠等带动工作台移动这种方式控制简单价格比较低廉被广泛应用于经济型数控系统中图7开环控制数控系统示意图数据来源现代机械设计手册秦大同谢里阳财通证券研究所2半闭环控制数控系统位置检测元件被安装在电动机轴端或丝杠轴端通过角位移的测量间接计算出机床工作台的实际运行位置直线位移并将其与CNC装置计算出的指令位置或位移相比较用差值进行控制由于闭环的环路内不包括丝杠螺母副及机床工作台这些大惯性环节由这些环节造成的误差不能由环路所矫正其控制精度不如闭环控制数控系统但其调试方便成本适中可以获得比较稳定的控制特性因此在实际应用中这种方式被广泛采用谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准10行业深度分析报告证券研究报告图8半闭环控制数控系统示意图数据来源现代机械设计手册秦大同谢里阳财通证券研究所3闭环控制数控系统位置检测装置安装在机床工作台上用以检测机床工作台的实际运行位置直线位移并将其与CNC装置计算出的指令位置或位移相比较用差值进行控制这类控制方式的位置控制精度很高通常在高端数控机床领域使用由于闭环控制数控系统将丝杠螺母副及机床工作台这些大惯性环节放在闭环内整个系统连接的刚性变差调试时其系统稳定状态很难达到图9闭环控制数控系统示意图数据来源现代机械设计手册秦大同谢里阳财通证券研究所根据数控系统的功能水平的不同可以把数控系统分为经济型标准型和高档型数控系统高档数控系统是国家战略级资源高档型数控系统的控制类型加工速度加工精度等方面会有明显的提升并且西方发达国家目前正严格管控甚至禁止对外出售高档数控系统或者对高档数控系统的部分功能进行限制日本发那科的五轴联动数控系统并未对国内企业开放美国机床企业会对用户进行定时核查掌握其设备使用情况谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准11行业深度分析报告证券研究报告表5三级别数控系统项目对比项目经济型标准型高档型伺服电机半闭环或全闭环伺服电机具备多通道控制能电机类型步进电机开环控制控制力全闭环控制多轴联动两轴或三轴联动三轴或四轴联动五轴或五轴以上联动系统分辨率大于1m1m亚微米或纳米级主轴转速最高可达6000rmin最高可达10000rmin可达10000rmin以上可达40mmin以上进给加速度快移速度最高可达810mmin最高可达2440mmin可达1g以上定位精度003mm003mm0005mm001mm0001mm通常不具备用户可编程的PLC开发程度支持用户开发PLC功能完备的PLC控制功能功能主要与多轴多通道高速高精柔性复合加工的高档大主要与价格相对较低的数控车主要与数控铣床全功能重型数控机床和数控成套设备应用场景床数控铣床配套的数控系统车车削中心立卧式加工配套的数控系统主要满足航空产品中心配套的数控系统产品航天军工通信汽车船舶等重要关键零件的加工除具有人机对话通信联网具有人机对话通信联其他监控等功能外还具有专用高级网监控等功能编程软件数据来源华经产业研究院财通证券研究所数控系统产业链正逐步实现国产化数控系统产业上游包括制造所需的工控机显示屏计算芯片功率模块伺服电机和其他部件这些上游产品一同构成了数控系统的控制系统测量系统和伺服驱动系统国内数控机床的计算芯片和功率模块以进口为主不过国内数控系统制造商已经逐步采用国内芯片产品部分伺服驱动和电机市场已经国产化替代但是产品性能与国外产品还有一些差距数控系统下游是数控机床制造商后者广泛应用于汽车船舶航空航天国防军工机械制造和石油化工等工业领域图10数控系统上下游分析数据来源华中数控招股说明书前瞻产业研究院财通证券研究所谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准12行业深度分析报告证券研究报告12国内外数控系统发展历程1952年美国麻省理工学院研制出第一台试验性数控系统开创了世界数控系统技术发展的先河20世纪80年代中期数控系统技术进入高速发展阶段1986年三菱MITSUBISHI推出了采用Motorola32位68020CPU的数控系统掀起了32位数控系统的热潮1987年发那科FANUC公司32位多CPU系统ES-15的问世使系统内部各部分之间的数据交换速度较原来的16位数控系统显著提高图11数控系统发展历程数据来源国内外数控系统技术研究现状与发展趋势蔡锐龙财通证券研究所90年代以来受计算机技术高速发展的影响利用PC丰富的软硬件资源数控系统朝着开放式体系结构方向发展德美日等各国争相开发新一代的高速数控机床加工中心的主轴转速工作台移动速度换刀时间分别从80年代的30004000rmin10mmin和510s提高到90年代的1500050000rmin80120mmin和13s进入21世纪数控系统技术在控制精度上取得了突破性进展2010年国际制造技术展览会上专业的数控系统制造商纷纷推出了提高控制精度的新举措FANUC展出的Series30i31i32i35i-MODELB数控系统推出了AI纳米轮廓控制AI纳米高精度控制纳米平滑加工NURBS插补等先进功能能够提供以纳米为单位的插补指令大大提高了工件加工表面的平滑性和光洁度SIEMENS展出的SINUMERIK828D数控系统所独有的80位浮点计算精度可充分保证插补中轮廓控制的精确性从而获得更高的加工精度此外MITSUBISHI公司的M700V系列数控系统也可实现纳米级插补谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准13行业深度分析报告证券研究报告图12纳米平滑加工技术表面加工效果数据来源国内外数控系统技术研究现状与发展趋势蔡锐龙财通证券研究所经过持久研发和创新德美日等国已基本掌握了数控系统的领先技术目前在数控技术研究应用领域主要有两大阵营一个是以发那科FANUC西门子SIEMENS为代表的专业数控系统厂商另一个是以山崎马扎克MAZAK德玛吉DMG为代表自主开发数控系统的大型机床制造商表62015年两大阵营数控系统领先技术主要公司数控系统特点其他推进了与高档机型30i系列的无缝化Seriesoi-MODEL接轨具备满足自动化需求的工件装卸控发那科支持最新的I0网络I0LinkF制新功能和最新的提高运转率技术强化了循环时间缩短功能SINUMERIK840Dsl具有模块化开放灵活而又统一的结构为使西门子的数控装置采用模块化结构在一用者提供了最佳的可视化界面和操种标准硬件上配置多种软件使它具有作编程体验以及最优的网络集成西门子SINUMERIK840多种工艺类型满足各种机床的需要并功能SINUMERIK840Disl可以成为系列产品西门子的高档型数控装置在数控核心部分使用标准的开发主要指SINUMERIK840系列工具对用户指定的系统循环和功能宏进行调整SmoothX数控系统搭配先进软硬件在高进给速度下可进行多面高全新制造理念SmoothTechnology以精度加工图解界面和触屏操作使基于Smooth技术的第七代数控系统MAZATROL用户体验更佳即使是复杂的五轴山崎马扎克MAZATROLSmoothX为枢纽可提供高SmoothX加工程序通过简单的操作即可修品质高性能的智能化产品和生产管理服改内置的应用软件可以根据实际务加工材料和加工要求快速地为操作者匹配设备参数CELOS系统简化和加快了从构思到成品CELOS系统可以将车间与公司高德玛吉CELOS的进程其应用程序CELOSAPP使用层组织整合在一起为持续数字化户能够对机床数据工艺流程以及合同订谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准14行业深度分析报告证券研究报告单等进行操作显示数字化管理和文档和无纸化生产奠定基础实现数控化如同操作智能手机一样简便直观系统的网络化智能化数据来源国内外数控系统技术研究现状与发展趋势蔡锐龙财通证券研究所两种阵营下的数控系统公司发展模式又分为了西门子模式哈斯模式和马扎克模式每种模式各有其优缺点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如美国的哈斯Haas公司意大利的菲迪亚公司等这些公司创立之初是从数控系统研发起步的为了销售数控系统开始了数控机床的生产销售我国的科德数控也是这种发展模式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如日本马扎克森精机等公司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图13SIEMENS840D系统FANVC30i系统三菱图14哈斯自研数控系统及机床M70V系统数据来源中国战略性新兴产业研究与发展数控系统向华财通证数据来源中国战略性新兴产业研究与发展数控系统向华财通证券研究所券研究所我国数控系统起步阶段以政府为主导1958年我国出现第一台数控机床1981年我国开始引进发那科数控技术随后开始引进GE西门子等数控系统1996年我国领先数控系统制造商开始模型学习自助创新2006年以后我国开始研发高端数控系统经过多年的发展国内涌现处华中数控广州数控北京凯恩帝等具备一定市场竞争力的企业谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准15行业深度分析报告证券研究报告表7我国数控系统发展历程时间重要事件北京集装研究所引进发那科4个系列数控技术1981-1985辽宁精密仪器厂引进美国bandix样机引进GE的数控系统发那科6系列数控系统国产化率达到601989-1990BS-04型号数控系统国产化率超过80问题片面追求国产化率使电子元件质量无法保证航天数控珠峰数控和东方西门子研发普及型数控系统1991-1995南京大方合作研发经济型数控系统广州数控大连大森华中数控大连光阳等企业通过模仿学习自主创新产学研1996-2005结合等模式在中低端数控系统中占据一席之地在九五十五数控系统产业化后开始研发高端数控系统并取得突破2006-2010主机厂系统厂用户厂联盟初步形成国内数控系统在中端市场占据13份额高端市场也开始有产品进入2011-2015华中数控埃斯顿北京凯恩帝南京泽荣等企业初具规模数据来源前瞻产业研究院财通证券研究所传统数控系统不满足现代制造业的生产需求数控系统应当朝着智能化网络化和开放化方向发展在发展过程中还需要解决网络制造接口问题跨平台运行通讯机制以及先进控制算法问题以此促进数控系统的全新发展从根本上提升现代制造业的发展水平虽然国产高端数控系统与国外相比在功能性能和可靠性方面仍存在一定差距但近年来在多轴联动控制功能复合化网络化智能化和开放性等领域也取得了一定成绩1高速高精度高可靠性机床的高速化极大地提高加工效率降低加工成本缩短生产周期和提高市场竞争力高精度直接关系到产品的加工质量可靠性是数控系统综合性能优劣的直接体现能否在可靠性方面缩短与国外数控系统的差距是关系到国产数控系统及其装备能否占领市场的关键因素2多轴联动复合化多轴联动数控系统集计算机控制高性能伺服驱动和精密加工技术于一体多轴联动加工可利用刀具的最佳几何形状进行切削产品的加工效率加工质量和加工精度将大幅提升一般认为2至3台三轴机床的加工效率仅能和1台五轴联动机床的加工效率相媲美随着市场对于个性化需求日益强烈交货日期不断缩短金属加工行业愈来愈多地采用复合机床对复杂工件进行综合加工数控系统在工艺上的复合程度不断提升相较只具备单一加工功能的数控系统用户更需要能够提供车削铣削镗削钻削和磨削等工序的复合型数控系统3智能化柔性化网络化智能化体现在方方面面智能控制加工质量和效率如自适应控制加工过程自动生成工艺参数等智能提高驱动性能如负载自动谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准16行业深度分析报告证券研究报告识别电机参数自适应运算前馈控制等智能编程和操作如自动编程和智能化的人机界面数控系统向柔性化发展的趋势表现在两个方面一方面是由点数控单机线柔性生产线向面自动化车间体CIMS的方向发展另一方面是向注重经济性和实用性的方向发展数控系统的网络化主要是数控系统与外部控制系统进行网络连接与控制在网络技术成熟发展过程中逐渐提出数字制造概念已经成为机械制造企业的现代化标志4开放式软数控模式开放式数控系统是指数控系统制造商可通过对数控系统功能进行重新组合修改添加或删减快速构建不同品种和档次的数控系统并且可以针对不同厂家用户和行业需求将其特殊应用和技术经验集成到数控系统中形成定制型数控系统未来的数控系统能够被用户重新配置修改扩充和改装并允许模块化地集成传感器监视加工过程实现网络通信和远程诊断等而不必重新设计软硬件图15数控系统技术发展趋势数据来源国内外数控系统技术研究现状与发展趋势蔡锐龙数控系统的发展趋势及若干问题的探讨孙若承财通证券研究所2行业持续增长外资占据中高端主要市场21低档市场实现替代中高档数控系统对外依赖度高机床数控化提升将持续带动行业增长行业市场空间有望接近千亿根据机床工具协会数据2021年我国数控金属切削机床和数控金属成形机床的产量分别为27万台和24万台按照金属切削机床和金属成形数控系统单价分别为10万元和谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准17行业深度分析报告证券研究报告415万元计算2021年国内数控系统市场规模约为280亿元国内机床数控化率低于50海外发达国家数控化率在80左右国内数控机床和数控系统还有较大的成长空间考虑到机床行业的增长和数控化率的持续提升数控系统市场规模有望向千亿规模迈进图16数控系统市场规模测算1000090008000700060005000400030002000100000202020212022E2023E2024E2025E2026E2027E2028E2029E2030E金属成形机床数控系统市场规模亿元金属切削机床数控系统市场规模亿元数据来源机床工具工业协会国家统计局财通证券研究所根据数控系统的技术实力数控系统参与者可以分为国外顶尖国外一流中国台湾中国大陆高端和中国大陆普适五大类别国外顶尖级别主要以西门子海德汉为代表产品性能优越国内高端五轴联动数控系统应用较多国外一流企业包括发那科三菱等其性能优越的同时性价比也更高中国台湾企业包括新代亿图宝元等此类企业正逐步被国内优秀企业替代中国大陆高端企业包括华中数控广州数控光洋等企业表8国内外数控系统市场参与者对比分类级别代表品牌功能完备性性能及适用范围可靠性MTBFCADCAM多种样三环全数字驱控一体条曲线插补RTCP纳米级高速高精曲线插空间刀补智能误差补智能化自适应机床国外顶尖西门子海德汉补偿3D仿真后置30000h参数配置通过参数选处理智能诊断择可以满足几乎所有设MESERP1000M备控制应用工业总线通讯CAD简易CAM多种样条曲线插补三环全数字驱控一体RTCP空间刀补综纳米级高速高精曲线插国外一流发那科三菱NUM合误差补偿3D仿补通过参数数据可满15000h真后置处理智能足车铣加工中心及诊断1000M工业总各类专用设备控制线通讯谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准18行业深度分析报告证券研究报告简易CAMNURBS位置环闭环控制微米样条插补RTCP侧级高速高精插补通过刃加工动态误差补中国台湾系统新代亿图宝元参数选择可满足车10000h偿2D仿真在线诊铣加工中心及部分专断100M工业总线用设备控制通讯NURBS样条插补位置环闭环控制微米RTCP侧刃加工动级高速高精插补其有华中光洋广数中国大陆高端态误差补偿2D仿车铣加工中心及部10000hKND真在线诊断分专用设备控制系统10OM工业总线通讯加工效率一般通用插补功能刀具脉冲或总线闭环控制直线及半径补偿功小线段前瞻插补控制华兴开通达丰中国大陆普适能静态误差补偿具有车铣加工中心3000h广泰2D仿真在线诊断及个别专用设备控制系10OM工业总线通讯统加工效率较低数据来源华经产业研究院财通证券研究所外资占据国内主要市场份额中高档数控系统基本被垄断根据华经产业研究院统计数据2020发那科占我国数控系统市场份额为34三菱数控为21广州数控为15西门子为10前三大外资企业市占率约65低端型国产替代难度低目前国内企业已占据主要市场中端型对稳定性要求高目前市场竞争激烈外资企业主要为日本发那科三菱国内公司如华中数控科德数控凯恩帝已逐渐渗入突破市场由于高端数控系统对技术要求高附加值高国产公司替代难度较大在国家政策的支持下国内涌现了一小批研制高档数控系统的企业并实现了部分国产化但市占率仍不足10图172020年中国数控系统竞争格局图18三级别数控系统竞争格局发那科三菱电机广州数控西门子其他数据来源华经产业研究院财通证券研究所数据来源华经产业研究院财通证券研究所谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准19行业深度分析报告证券研究报告图19数控系统外资市场占有率高档占有率90以上1009080706050403020100中高档市场占有率高档市场占有率数据来源玉环市机床行业发展现状分析玉环市统计局科德数控招股书财通证券研究所表9数控系统海外主要参与者介绍主要公司基本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发那科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的高档西门子型教控装置主要指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单元两个部分主机单元采用Intel处理器以海德汉及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三菱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数据来源中国战略性新兴产业研究与发展数控系统向华财通证券研究所根据2018年前瞻产业研究院数据华中数控在中高档数控系统具有一定优势该公司在我国中档数控系统的占有率约为30高档数控系统市占率也是国内最高北京凯迪恩和大连大森在我国中档数控系统市占率分别为22和14谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准20