机床行业深度报告：格局优化，替代提速，龙头业绩行情渐行渐近

文琳行业研究 2024-04-11

（报告出品方/作者：兴业证券，石康、李博彦、李雅哲）

1、行业概览：工业母机，壁垒高、空间大

机床简介：工业母机，大国重器

机床是制造业的“工业母机”。机床（Machine Tool）是指制造机器的机器。以切削加工为例，基本原理是利用刀具与工件之间的相对运动，去除工件上多余材料，使之达到图纸要求的形状及尺寸精度。

金属加工机床分为金属切削机床和金属成形机床。1）金属切削机床：包括加工中心、数控车床、数控磨床、数控铣床、数控镗床、其他数控机床、非数控机床等；2）金属成形机床：包括折弯机、压力机、冲压机、剪切机等。本报告主要研究对象为金属切削机床。

数控机床的设计制造水平是一个国家制造业发展水平的缩影。数控机床组成：分为机床主体、传动系统和数控系统三大部分。数控机床（CNC，装有程序控制系统的自动化机床）的可靠性和稳定性决定加工零部件的质量，更决定整个生产线的可靠性和稳定性。尤其是用于自由曲面精密加工的多轴联动数控机床设计制造水平，反映了一个高端制造业的发展上限。

机床产业链：下游应用广泛，汽车+航空航天占比最高

上游：结构件（铸铁、钢件）、数控系统、驱动系统、传动系统（导轨、丝杠、主轴等）、刀库、刀塔及组件、光栅尺、润滑水冷类（水冷机、泵、密封、紧固等）、传感测量类（传感器）等原材料和零部件。

中游：机床本体制造商。

下游：应用广泛，覆盖汽车制造、造船工业、工程机械、航空航天、电力电子、兵器制造、模具制造、铁路机车等机械制造业。从终端需求看，2018年数控机床下游行业消费占比中，汽车行业占比最大，约为40%，航空行业位居第二，占比约17%，二者约占我国数控机床下游行业总消费的50~60%。

2、产量分析：多重维度利好，景气维持高位

利好一：受益制造业高景气，订单大幅提升，行业供不应求

通用自动化行业景气度持续提升

制造业投资与切削机床行业复苏趋势明显。制造业固定资产投资完成额与切削机床产量走势较为一致。2020年8月开始，制造业固定资产投资完成额开始触底回升。

工业机器人产量增速保持较高水平。工业机器人产量从2019Q4开始，进入高景气上行区间，产量增速出现V形拐点。2020年全年，工业机器人产量在疫情之下逆势增长，2020Q3至今行业增速维持在30%以上。

利好二：更新周期开启，置换需求托底

机床更新周期为10年。机床作为通用机械设备，服役年限一般为10年，超过10年的机床稳定性和精度会大幅下降。

用户对超过服役年限的机床主要有三种选择：报废、进入二手市场、翻新改造。如果制造业景气度下滑，新机生产需求会下降，二手市场和翻新机市场会相对活跃。尤其是对于中小企业，更喜欢购买二手机床或翻新机来解决短期现金流问题。

更新需求潜力巨大。我国机床保有量约为800万台，其中超过10年的机床占比超60%，还有很多服役年限在50年以上的旧机床，待更新量相当可观。按照国际通用的3%的淘汰率来计算，每年至少有20万台机床被淘汰。

2021年开始更新需求有望加速释放。更新需求主要分布在一些设备已经很久没有更新的传统行业，例如冶金、船舶等。2011~2013年是我国机床产量的历史顶点。按照十年更新周期，2011~2013年的老旧设备置换将在2021-2023年加速释放。

我们判断，机床更新需求更多的是托底作用。更新需求对产销量起到稳定作用，使得行业不会出现前几年的连续下滑。制造业景气度回暖，下游需求企稳回升+进口替代才是提振产量的深刻内在因素。

利好三：疫情加速国产替代

机床工具全行业已实现贸易顺差。2020年机床工具进出口保持了自2019年6月以来的顺差态势，贸易顺差24.5亿美元。贸易顺差如：切削刀具（13.6亿美元）、金属成形机床（2.1亿美元）。金属切削机床仍为逆差（21.5亿美元）。

从进口数量指数看，2018年以后切削机床进口数量指数进入明显下行区间，2021Q1受2020年低基数影响有所抬升。

2020年疫情加速国产替代。1）历史数据：2011-2020年金属切削机床进口占比并未大幅下降，未出现明显的替代迹象；2） 2020年金属切削机床进口额49.0亿美元，同比下降14.9%，降幅较2020年前三季度收窄3.5个百分点。

主要原因：1）我国疫情迅速得到有效控制，海外公司供给受限（难以进行现场安装调试）。2）龙头企业技术突破，产品质量提升，经客户验证后，客户对国产品牌接受度提高，推动国产机床对部分中高端海外机床实现替代。

3、竞争格局：高端供给不足，国企退场、民企登台

竞争格局三分天下，低端市场大而分散

国内数控机床行业竞争格局呈现出国有企业、民营企业、“三资”企业三分天下之势：第一阵营为实力雄厚的外资企业、跨国公司。集中在高端数控机床。第二阵营为大型国有企业、具有一定知名度和技术实力的民营企业。集中在中端机床。第三阵营为技术含量较低、规模较小的众多民营企业。集中在低端机床。

截至2021年6月，金属切削机床制造企业数为899家，行业销售利润率为6.19%（2011年以来最高点，一般维持在3%-4%之间）。目前国内数控机床市场以低端产品为主，大量中小企业集中在低端市场竞争，技术门槛低，竞争激烈，大多采取薄利多销的销售方式。

国企退场，民企登台

“十八罗汉”、“七所一院”逐渐退出机床历史舞台

新中国成立后确定18家国有骨干企业（国产“十八罗汉”），一度代表中国机床行业技术和规模的最高水平，见证了我国制造业由技术引进到自主研发的过程。受国外先进机床挑战，叠加市场经济冲击，产业格局巨变，18家国企大多破产、重组或转型。

4、他山之石：从海外龙头看国内外机床产业差距

海外龙头共性

“百年老店”居多。拥有完善的工业数据库和研发体系。紧跟时代前沿，注重技术创新。坚持开放，全球化。后期配套服务较强。国内外数控机床企业毛利率差距不大，但营收规模差距较大。海外龙头营收可达300亿元以上。

国内外机床产业差距

可靠性差距。机床可靠性主要由静态特性、动态特性、热力特性三大特性决定。国内更注重定位精度等静特性指标，忽视对动态特性和热特性带来的误差的研究。带来的后果是：机床静刚性和动态性能协调性不高，高速加工的同时难以保证高精度；机床热误差控制相关技术不成熟，长时间连续工作情况下，难以保证高精度。精度保持年限和无故障运行时间远低于国外。

复杂加工差距。联动轴数少，复杂型面及难切削材料加工效率不高。

检测技术差距。检测技术落后，且无法与加工技术高效集成。

自主配套生产差距。

智能化差距。智能化成套加工设备开发能力不足，加工设备难以完美实现一体化复合与集成。

5、发展趋势：行业格局持续改善，高端市场进口替代

趋势一：数控化率持续提升

对标发达国家，数控化率有翻倍空间

历史数据：我国机床数控化率持续提升，由21世纪初的不足 10%提升到2020年的43%。

对标海外：西方发达国家在上世纪70年代末至80年代初就已基本完成了普通机床向数控机床的升级，而我国大致在2013 年以后才基本完成这一过程。发达国家数控化率普遍在70% 以上，德国在75%-80%，日本达到80%-90%。对比发达国家，国产机床数控化率有翻倍空间。

政策支持：数控机床被写入12个省市十四五规划纲要。根据《中国制造2025》规划，预计我国关键工序数控化率在十四五期间达到50%。

趋势二：高端数控机床市场进口替代

“高端化、高利润”替代“薄利多销”是行业趋势

我们估算机床设备价值量可能占产成品价值量的3%-5%。机床本质是生产机器的工具。对整个产业链，机床的价值远远低于机床所生产的机械零件的价值。

优质高端数控机床厂商具有较高用户粘性。数控机床需要连续生产大量零件，因此数控机床的稳定性和可靠性至关重要。高端数控机床厂商具有较高的用户粘性，由于机床设备价值量占比不高，采购方对于价格接受度高，不会轻易变更供应商。

行业增长点在中高端市场。在过去行业上行期，产量持续提升，市场空间持续变大，企业依靠薄利多销可以存活。当总量逻辑失效，行业结构发展成为主导因素，低端市场竞争激烈，低价策略失效，提高产品档次和质量才是关键，未来行业主要增长点在中高端数控机床市场。

高端市场进口替代，助力国内市场空间加速释放

假设2020年高端机床市场占比10%，高端市场国产化率8%（2018年国产化率为6%）；2020年中端机床市场占比35%，中端市场国产化率70% （2018年国产化率65%）。中高端市场合计占比45%，基本是目前我国机床市场数控系统的渗透率。我们假设到 2025年数控化率接近发达国家最低门槛70%，1）高端市场占比18%，其中国产替代率20%；2）中端市场占比45%，其中国产化率80%。由此计算2021E/2022E/2025E，中高端市场国产设备空间分别为60/77/106亿美元，约388/503/692亿元，国内中高端市场国产设备空间有望加速释放。

趋势三：五轴联动数控机床是高端市场重要切入点

五轴联动基本概念：五轴联动是指在三轴基础上增加了A、B、C其中两个回转轴，可以通过X、Y、Z三个直线轴以及两个回转轴的联动，任意调整刀具或工件的姿态，实现对空间复杂型面的加工。机床轴的绝对数量并非衡量数控机床先进程度的标准，重点在于联动轴数量。科德数控能够实现的五轴联动为目前数控机床的最大联动轴数。

轴联动加工优势：提高加工精度、表面质量和加工效率。五轴加工可以实现一次装夹完成铣削、钻孔、攻丝等多面加工，通过五轴五联动可加工复杂零件的自由曲面，减少多次装夹造成的重复定位误差，缩短上下料的辅助时间，降低多序加工时的设备采购成本和工装夹具的使用成本，提高产品的加工精度和加工效率。

五轴联动数控机床是高端市场重要切入点。以五轴联动加工中心为代表的高档数控机床难度最大、应用范围最广，在加工方面有着适用范围广、加工质量精、工作效率高等特点，符合未来机床的发展趋势，系航空航天、船舶、精密仪器、发电机组等下游行业加工关键部件的重要加工工具。近年来五轴数控机床销售数量增长较快。对比国外，我国五轴数控机床渗透率还较低，多轴联动技术相关专利申请量快速增长，企业研发投入较多，预计会成为今后国内市场主流产品。

6、重点企业分析

科德数控：五轴联动执牛耳者，自主突破打造高端制造中国品牌

公司是国内极为稀缺的“五轴数控机床+高档数控系统+关键功能部件”完整产业制造商。核心零部件自制能力强，机床85% 以上的关键功能部件都来自自主研发，包括数控系统、主轴、电机、伺服、传感器等。公司已成长为国内颇具规模的五轴装备产销基地。2018-2020年，公司共销售五轴联动数控机床266台。

五轴产品储备充足，定位高端，单价已达进口数控机床水平。公司主营产品均具备自主知识产权和核心技术，包括五轴立式加工中心、五轴卧式加工中心、五轴龙门加工中心、五轴卧式铣车复合加工中心四大通用加工中心和五轴磨削加工中心、五轴叶片加工中心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，电机，传感产品，电主轴，铣头，转台等。五轴联动数控机床销量占比98%，产品定位高端，单价已达到进口数控机床水平。截至2020年底公司数控机床各类产能115台。高端数控机床量价齐升，持续贡献业绩，公司近年来业绩快速增长，归母净利润2017-2020年复合增速 70.56%。2020年公司营收/归母净利润分别为1.98/0.35亿元。

海天精工：中高端齐头并进，规模效应增厚毛利

Q2净利率再创新高，规模效应摊薄期间费率。2021 H1公司综合毛利率24.30%，同比增加1.30个百分点；净利率12.52%，同比增加4.59个百分点。分季度看，2021Q2公司单季度毛利率24.77%，同比增加1.24个百分点，环比增加1.11个百分点；单季度净利率13.26%，同比增加2.89个百分点，环比增加1.74个百分点，Q2净利率达到上市以来最高水平。公司净利率提升幅度高于毛利率，主要系公司产能利用率提升、规模效应摊薄期间费率。2021 H1公司期间费用为1.26亿元，同比增长41.57%，期间费用率为9.94%，同比减少3.21个百分点。

前瞻指标预示在手订单充足，支撑下半年业绩高增长。截至2021年6月30日，公司合同负债+其他流动负债余额为8.36亿元，较去年同期（预收账款）增长87.02%，环比增长9.42%，而2019年年底预收账款仅为3.39亿元。报告期末公司存货为9.79亿元，同比增长37.50%，环比增长13.84%，从前瞻财务指标，可推测公司目前在手订单充裕，为下半年业绩持续增长提供有力支撑。

报告节选：