數控機床是數字控制機床（Computer numerical control machine tools）的簡稱，是一種裝有程序控制系統的自動化機床。相較于傳統機床，數控機床能較好地解決了復雜、精密、小批量、多品種的零件加工問題，其代表了現代機床控制技術的發展方向。目前我國數控機床行業正處在沖刺高端制造轉折點，提升精度與穩定性是發展兩大關鍵。此外AI賦能高端發展，其技術正在被廣泛應用于機床的設計、制造、檢測和服務等各個環節，推動推動機床智能化發展。未來AI與機床行業的深度融合將是大勢所趨。
一、我國是全球最大機床消費國，消費額占全球 29%居首位
1、我國是全球最大機床消費國
機床是制造業的基石。目前我國是全球最大機床消費國。有數據顯示，2023年全球機床消費額 6259 億元。其中我國內地機床消費額 1811 億元，全球占比約 29%，是全球最大機床消費國。
數據來源：德國機床制造協會，觀研天下整理
2、汽車是目前我國數控機床主要最大應用領域
從下游應用需求來看，汽車是目前我國數控機床主要最大應用領域，需求占比達到40%；其次是航空航天領域，占比為17%；第三是模具領域，占比為13%。
數據來源：公開數據，觀研天下整理
二、行業呈快速發展態勢，但整體市場仍較為分散
1、我國數控機床已形成完整的產業鏈
根據觀研報告網發布的《中國數控機床行業現狀深度研究與投資前景分析報告（2024-2031年）》顯示，經過多年的發展，目前我國數控機床已形成完整的產業鏈。具體來看，數控機床上游為數控機床所需的各類設備部件，包括數控系統、核心零部件、功能部件、電子元件等；中游為各類數控機床產品，可分為數控金屬切削機床、數控金屬成形機床以及數控特種加工機床等；下游為其應用領域，主要包括汽車制造、航空航天設備制造、船舶制造、模具制造、發電設備制造、冶金設備制造和通信設備制造等。
資料來源：公開資料整理，觀研天下整理
2、市場規模不斷增長
近年得益于國內制造業的快速發展和升級，以及數控機床行業技術的不斷進步和創新，我國數控機床行業呈現出快速發展的態勢。數據顯示，2021年期間我國數控機床產業規模達到了3760億元，同比增長15.3%。2023年我國數控機床市場規模達到約4090億元，同比增長為8.77%。預計2024年我國數控機床行業市場規模將達到4325億元，同比增長為5.75%。這表明我國數控機床行業在當前保持著穩健的增長態勢。
數據來源：公開數據，觀研天下整理
3、機床數控化率不斷提升
機床數控化率不斷提升。據中國機床工具工業協會數據，2023年我國機床數控化率為48%?，金屬切削機床數控化率為45.5%。不過對比日本機床數控化率維持在80%以上，美國和德國機床數控化率均超過70%來看，我國的機床數控率仍有較大提升空間。而根據國務院在2024年初印發的《推動大規模設備更新和消費品以舊換新的行動方案》提出，要深入推進機床等傳統設備再制造，到2027年，規模以上工業企業數字化研發設計工具普及率、關鍵工序數控化率分別超過90%、75%。可見我國機床數控化率仍有較大的提升空間。
數據來源：公開數據，觀研天下整理
4、整體市場仍較為分散，前9家代表性企業市場份額合計僅3.38%
目前國內數控機床市場競爭者眾多，包括創世紀、華中數控、華鼎實業、秦川機床、浙海德曼、海天精工、日發精機、亞威股份、華東數控、山東威達、科德數控、沈陽機床、齊重數控等。從營收規模看，2023年中國數控機床行業中，創世紀、海天精工、紐威數控營收規模超過20億元，處于領先地位。
雖然近年隨著我國國產機床企業不斷發展，業務規模較數年前有明顯擴張，本土數控機床企業市場份額不斷提高，加快了市場集中度提升，但整體市場仍較為分散。有數據顯示，2023年我國數控機床行業中，創世紀、海天精工這兩家領先企業合計占比僅為1.64%，前9家代表性企業市場份額合計僅為3.38%。
三、市場低端領域成絕對產量大國，中高端領域國產替代空間大
1、低端領域基本完成國產化，中高端領域國產替代空間仍較大
一般來講，按劃分標準，數控機床可分為低檔、中檔和高檔數控機床。其中低檔數控機床只能進行簡單車、銑加工。中檔數控機床精度指標高于國家對相關產品的標準要求，自動化程度高，加工效率較高，對人工操作依賴低。高檔數控機床減少了多次裝夾誤差，提高了加工精度，且具有較高技術難度。適用了動力刀架的數控車床具備銑削功能，且具有較高技術難度。
數控機床的劃分標準
| 檔次 | 劃分標準 | 劃分依據 |
| 低檔數控機床 | 采用精度、可靠性較低數控系統，部分依賴人工操作、加工精度較低 | 只能進行簡單車、銑加工。部分依賴工人操作，自動化、智能化程度低，加工精度較難保證。 |
| 中檔數控機床 | 精度未達精密級的3軸加工中心、采用非動力刀架的數控車床 | 中檔數控機床全部采用較高精度、可靠性的數控系統，精度指標高于國家對相關產品的標準要求，自動化程度高，加工效率較高，對人工操作依賴低。 |
| 高檔數控機床 | 4軸以上的加工中心、采用動力刀架的數控車床、車銑復合數控機床、精度達到精密級的其他機床 | 4軸以上加工中心可對工件側面進行加工，減少了多次裝夾誤差，提高了加工精度，且具有較高技術難度。適用了動力刀架的數控車床具備銑削功能，且具有較高技術難度。精密級依據《金屬切削機床精度分級》及配套國家標準確定。且該等數控機床均具有通信和聯網功能，具有三維圖形顯示功能。 |
數據來源：公開資料，觀研天下整理
目前在中低端市場，我國數控機床國產化率要相對較高。尤其是在低端機床領域，我國已成為了絕對的產量大國，不僅能夠大量滿足國內企業需求，還能出口發展中國家。數據顯示，2023 年全球機床行業產值約 6259 億元。其中我國機床產值 1936 億元，占全球比重31%。
但是在高端市場，國產化率仍較低，與發達國家仍有較大差距。有數據顯示，目前我國在高端數控機床的國產化率僅6%。80%以上的數控機床的數控系統仍然使用進口產品，其中國外品牌在中高端數控系統市占率約為70%，高端系統占90%以上，可見國產替代空間大。
目前我國數控機床核心零部件產品國產滲透率
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機床零部件 |
低端 |
終端 |
高端 |
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機床主體 |
85% |
過半 |
較低 |
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數控系統 |
整體35%左右 高端滲透率較低 |
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主軸（電主軸） |
82% |
65% |
6% |
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絲杠、導軌 |
基本實現100% |
50%左右 |
10%左右 |
資料來源：公開資料，觀研天下整理
2、我國正處在沖刺高端制造的轉折點，國內相關企業正在不斷發力
數控機床是裝備制造業智能制造的工作母機，是衡量一個國家裝備制造業發展水平和產品質量的重要標志。在此背景下，國內相關企業不斷發力，不斷加大中高端數控機床自主研發力度，打破國外壟斷，實現國產替代。例如南通國盛智能科技集團股份有限公司自主研發的GMB2520LX橋式五軸龍門加工中心設備，可保證機床在一定加工強度下所加工零件的精度，最高轉速可達24000rpm，適用于復雜空間曲面的高精度加工，打破了國外壟斷。沈陽精銳數控機床有限公司自主開發研制的翻板加工中心及五軸精密臥式加工中心等高端設備，其高精度和高加速度復合指標，達到國際先進水平。
當前我國正處在沖刺高端制造的轉折點，高端數控機床存在較大的國產化空間。根據工信部發布的《<中國制造2025>重點領域技術路線圖》明確了高檔數控機床的發展目標，2025年，我國高檔數控機床與基礎制造裝備，主軸、絲桿、線軌等中高檔功能部件國內市場占有率將達到80%。預計未來隨著政策的驅動，疊加我國高端機床研發領域、人才體系、市場轉型等方面的問題不斷解決，我國高端機床有望實現跨越式發展。
《中國制造 2025》規劃下機床核心部件國產化率目標
| 核心部件 | 2022年國產化率 | 2025年國產化率（預計） |
| 數控系統 | 標準型60%智能型10% | 標準型80%智能型30% |
| 主軸 | 50% | 80% |
| 導軌 | 50% | 80% |
| 絲桿 | 50% | 80% |
資料來源：公開資料，觀研天下整理
四、提升精度和穩定性是實現高端數控機床國產發展兩大關鍵，AI加速賦能高端發展
1、提升精度和穩定性是實現高端數控機床國產發展兩大關鍵
為突破高端數控機床發展，提升精度和穩定性是實現高端數控機床國產發展兩大關鍵。
提升精度方面：上游核心零部件作為數控機床的基本組成部分，其品質是數控機床等智能制造裝備產品性能和質量的重要保障。因此上游核心零部件的精度及可靠性對機床性能影響較大。
數控機床主要由機床主體、傳動系統和數控系統三部分組成。其中機床主體是數控機床的主要組成部分，也是硬件部分，包括床身及底座鑄件、主軸及變速箱、導軌及滑臺、潤滑、排屑及冷卻等部分；傳動系統是數控機床的重要“脈絡”，主導數控機床各部分的有序進行及完成機床的工作使命，包括刀具、傳動機械和輔助動力系統。數控系統是數控機床的大腦與核心，是完成各項功能和作業的精髓所在，分為驅動裝置和控制及檢測裝置兩大類。
資料來源：公開資料，觀研天下整理
受技術壁壘等因素影響，我國數控機床行業上游零部件發展較為緩慢。雖然電主軸、滾珠絲杠、數控刀架、數控系統、伺服系統等已形成一定的生產規模，但大多滿足中低檔數控機床的配套需要，國產中高檔數控機床采用的功能部件依賴進口較為嚴重。
軟件方面，目前國產主要瓶頸在于數控系統誤差補償能力，以及伺服系統加減速控制精度等不能滿足高端數控機床要求。其中數控系統是核心控制部件（成本占比約 30%，而越是高端的數控機床，其數控系統的價值通常更高），是決定數控機床功能、性能、可靠性的最關鍵因素，也是制約我國高端數控機床發展的重要瓶頸。
硬件方面，國產主要瓶頸為絲杠/導軌、軸承、刀具等零部件及機身材料的熱變形、剛性、應力、精度等問題。
因此可見，提升精度是我國發展高端數控機床的一大關鍵點。
數據來源：公開數據，觀研天下整理
目前國內外廠商零部件技術水平對比
| 機床零部件 | 海外廠商 | 國產廠商 | 國內外對比 |
| 數控系統 | FANUC，西門子，三菱，海德漢等 | 華中數控，廣州數控，科德數控，秦川機床等 | 國產數控系統在高精度高速等性能方面與國際先進水平尚存在較大差距 |
| 編碼器、光柵尺 | 多摩川、海德漢 | 奧普光電等 | 一流廠商接近國際先進水平 |
| 滾珠絲杠、導軌 | 日本THK，德國Rexroth等 | 秦川機床，啟尖絲杠，江門凱特等 | 國產廠商較多，但具備量產能力的廠商較少，產品精度、可靠性有待提升 |
| 主軸 | 德國Kessler，瑞士FISCHER，瑞士MCT，瑞士IBAG，英國西風，英國ABL | 吳志機電，國機精工，科隆電機，陽光精機等 | 量產廠商稀缺，技術仍需迭代 |
| 轉臺 | / | 秦川機床、科德數控、吳志機電等 | 多為自用 |
| 刀具 | 瑞典山特維克，美國肯納，日本京瓷等 | 華銳精密，歐科億，秦川機床，株洲鉆石等 | 材料較落后，穩定性不高，平均壽命只有國際先進水平的1/3-1/2 |
資料來源：公開資料，觀研天下整理
穩定性方面：其實在當下國內外機床精度本身相差不大，更主要的是我們精度的保持性，機床的穩定性。而機床穩定性是一個復雜的工程化問題，涉及到原材料、設計、裝配、維護、保養等整條鏈的工程化技術。
據了解，產品的成熟度、穩定度與應用端的測試驗證息息相關。當前國產數控系統在各種應用場景下的測試驗證還不夠充分。尤其是軟件類產品本身需要不斷地進行用戶反饋、迭代更新，以實現產品成熟度和穩定度的螺旋式上升。很多數控機床、數控系統，都需要經驗豐富的大國工匠才能操作好、加工出更高精度的產品。因此可見，除了精度，穩定性也是我國高端數控機床的一個重要關鍵點。
2、AI加速賦能高端發展，推動機床智能化發展
智能機床是數控機床發展的高級形態，也是數控機床的發展方向。隨著技術的不斷成熟和成本的降低，AI將在機床行業中扮演越來越重要的角色。AI不僅能夠提高生產效率和產品質量，還能夠幫助企業更好地應對市場變化和客戶需求。未來AI與機床行業的深度融合將是大勢所趨，有望推動中國制造業向更高層次的智能化、數字化發展。
目前，在AI與機床行業結合方面，我國已經取得了顯著的進展，AI技術正在被廣泛應用于機床的設計、制造、檢測和服務等各個環節。例如華中數控的9型數控系統是世界首臺嵌入AI芯片的智能化數控系統，集成了AI芯片，融合AI算法，匯聚大數據，融合大模型，集成強算力，形成了真正的智能化數控系統平臺，具備基于大模型的數控系統AI會診、加工代碼生成功能，實現全球數控系統市場的重大突破。
AI與機床行業結合也將提升行業精度與穩定性。例如華中數控通過融合AI，開發了基于大模型的故障診斷與處理決策支持系統，可通過對話式排查、反饋、學習等方式，實現可信生成式故障診斷與處理。目前，這個系統相當于具有1年至2年經驗的工程師，而在未來，隨著系統的不斷學習提升，其將成為AI故障診斷專家。
不過，正如前文所述，產品精度、成熟度、穩定性方面的提升，離不開應用端持續不斷的驗證過程，當前我國機床的數控化率仍有較大的上升空間，因此智能機床產品距離真正的成熟，仍需歷經持續不斷的優化升級與迭代革新。（WW）
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