1.工業(yè)母機(jī)的內(nèi)涵

“工業(yè)母機(jī)”又稱機(jī)床，是制造機(jī)器的機(jī)器，機(jī)床將金屬或其它材料毛坯加工成各類機(jī)器設(shè)備，廣泛應(yīng)用于傳統(tǒng)機(jī)械工業(yè)、模具行業(yè)、汽車工業(yè)、電力設(shè)備、鐵路機(jī)車、船舶制造、航空航天工業(yè)等領(lǐng)域，是一國(guó)制造業(yè)精度、效率和品質(zhì)的起點(diǎn)。

機(jī)床主要分為金屬切削機(jī)床和金屬成形機(jī)床兩大類[0]。其中，金屬切削機(jī)床最有代表性，2023年1-5月，占全國(guó)機(jī)床產(chǎn)量76%[1]。金切機(jī)床按加工性質(zhì)和所用刀具可分為車床、銑床、鏜床、鉆床、磨床等眾多品類，通過切削、磨削或特種加工方法加工各種金屬工件。金屬成形機(jī)床包括剪板機(jī)、沖床、鍛壓機(jī)床等，通過配套模具對(duì)金屬施加作用力使其發(fā)生物理形變從而得到想要的幾何形狀。

數(shù)控機(jī)床是機(jī)床高端化趨勢(shì)。數(shù)控機(jī)床通過數(shù)字控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)精度補(bǔ)償和優(yōu)化控制，具有高精度、高效率的特點(diǎn)。聯(lián)動(dòng)軸數(shù)量通常是衡量機(jī)床先進(jìn)程度的重要標(biāo)準(zhǔn)，高端數(shù)控機(jī)床通常具有四軸或四軸以上聯(lián)動(dòng)控制功能，用于加工表面形狀復(fù)雜且精度要求較高的加工件，如汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、航空發(fā)動(dòng)機(jī)特殊型面的零件。

2.工業(yè)母機(jī)的重要性

機(jī)床在制造業(yè)中具有基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性作用，是國(guó)家基礎(chǔ)制造能力的綜合體現(xiàn)，對(duì)涉及國(guó)家安全的關(guān)鍵領(lǐng)域起重要支撐。

從產(chǎn)業(yè)發(fā)展角度看，我國(guó)雖是世界最大工業(yè)國(guó)，但長(zhǎng)期處于全球產(chǎn)業(yè)鏈中低端，需加快推進(jìn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。近年來，隨著新能源汽車、航空航天等高端制造業(yè)逐步興起，我國(guó)對(duì)精密零部件加工的要求日益提升，高端數(shù)控機(jī)床至關(guān)重要。

從國(guó)家安全角度看，高端數(shù)控機(jī)床是高端制造業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在航空裝備、燃?xì)廨啓C(jī)等關(guān)乎國(guó)家安全的領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。面對(duì)日益復(fù)雜的國(guó)際環(huán)境，必須確保核心關(guān)鍵環(huán)節(jié)自主可控，推動(dòng)高端數(shù)控機(jī)床的國(guó)產(chǎn)替代將提升我國(guó)產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈韌性和安全水平。

3.工業(yè)母機(jī)在中國(guó)的發(fā)展現(xiàn)狀

當(dāng)前，我國(guó)機(jī)床行業(yè)規(guī)模居全球第一，中低端基本實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)替代，但高端基本依賴進(jìn)口。隨著產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的逐步推進(jìn)，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)高端機(jī)床的需求日益增長(zhǎng)，為機(jī)床行業(yè)帶來了發(fā)展契機(jī)。

我國(guó)機(jī)床行業(yè)市場(chǎng)份額遠(yuǎn)超其他國(guó)家。在生產(chǎn)端，2022年全球機(jī)床行業(yè)總產(chǎn)值達(dá)803億歐元，中國(guó)以257億歐元穩(wěn)居第一，占全球32%，分別比第二和第三的日本、德國(guó)高出19.7和19.9個(gè)百分點(diǎn)。在消費(fèi)端，2022年全球機(jī)床消費(fèi)額為808億歐元，中國(guó)同樣以260億歐元居第一位，占比32%，分別比第二和第三的美國(guó)、德國(guó)高出20.2和25.6個(gè)百分點(diǎn)[2]。

圖 1 2022年全球機(jī)床產(chǎn)值前五國(guó)家市場(chǎng)結(jié)構(gòu)情況（億歐元；%）

數(shù)據(jù)來源：VDM德國(guó)機(jī)械工業(yè)網(wǎng)

近二十年我國(guó)金屬加工機(jī)床市場(chǎng)發(fā)展走勢(shì)呈倒V型，當(dāng)前將迎來周期性回暖。頭十年，我國(guó)機(jī)床消費(fèi)額快速增長(zhǎng)，在2011年達(dá)到頂峰，2001至2011年消費(fèi)額從39.7億美元上漲至390.9億美元，年均復(fù)合增長(zhǎng)25.7%；此后十年，機(jī)床行業(yè)受國(guó)內(nèi)產(chǎn)能調(diào)整影響迎來下行周期，2021年消費(fèi)額僅為279億美元[3]。從設(shè)備使用周期來看，機(jī)床產(chǎn)品的最佳壽命通常在十年左右，上一輪機(jī)床消費(fèi)高點(diǎn)是2011年，意味著我國(guó)即將開始新一輪的存量替換。從宏觀環(huán)境看，我國(guó)正處于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整升級(jí)的關(guān)鍵階段，高端制造業(yè)比重不斷上升，對(duì)高精度、高效率的數(shù)控機(jī)床有巨大需求。

圖 2 中國(guó)金屬加工機(jī)床消費(fèi)額（億美元）

資料來源：中國(guó)機(jī)床工具工業(yè)協(xié)會(huì)，國(guó)海證券研究所，中大咨詢

我國(guó)基本實(shí)現(xiàn)中低端機(jī)床國(guó)產(chǎn)化，但高端機(jī)床依賴進(jìn)口。根據(jù)《機(jī)械工業(yè)“十四五”發(fā)展綱要》，我國(guó)高端數(shù)控機(jī)床自給率不足10%。目前，技術(shù)含量最高的五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床主要被德國(guó)、日本和美國(guó)占據(jù)?？频聰?shù)控在2022年年度報(bào)告中提到，目前能夠?qū)崿F(xiàn)自主研制和生產(chǎn)五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床的國(guó)內(nèi)企業(yè)較少，國(guó)產(chǎn)機(jī)床難以滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求。2021年，我國(guó)對(duì)德國(guó)機(jī)床進(jìn)口額達(dá)13.89億歐元，同比增長(zhǎng)24.26%，對(duì)德國(guó)機(jī)床出口額達(dá)1.57億歐元,逆差比2020年擴(kuò)大2.35億歐元。

國(guó)內(nèi)機(jī)床企業(yè)規(guī)模相對(duì)較小。2022年,國(guó)內(nèi)龍頭企業(yè)營(yíng)收普遍在30至50億元之間，如創(chuàng)世紀(jì)、秦川機(jī)床和海天精工，營(yíng)收分別為45.27億元、41.01億元和31.77億元；而全球前五機(jī)床企業(yè)平均營(yíng)收為269.04億元，其中山崎馬扎克營(yíng)業(yè)收入355.14億元，位居全球第一位。

國(guó)內(nèi)機(jī)床企業(yè)綜合技術(shù)水平有所提高，但在數(shù)控化水平、數(shù)控系統(tǒng)、功能部件等方面與國(guó)外仍存差距。數(shù)控化率方面，我國(guó)機(jī)床產(chǎn)量數(shù)控化率快速提升，2015-2022年從31.6%上升至48%[4]，但日本機(jī)床的數(shù)控化率基本穩(wěn)定在98%左右,國(guó)產(chǎn)機(jī)床仍有較大提升空間。數(shù)控系統(tǒng)方面，國(guó)產(chǎn)系統(tǒng)的功能完備性不足，可靠性仍待提升，完備性上，國(guó)外高檔數(shù)控系統(tǒng)具備高速程序預(yù)處理、多種樣條曲線插補(bǔ)、空間刀補(bǔ)、RTCP等技術(shù)，國(guó)內(nèi)企業(yè)如華中數(shù)控、廣州數(shù)控已擁有部分功能，但尚不完善；在可靠性上，國(guó)內(nèi)一流企業(yè)的MTBF為10000h，而世界一流企業(yè)為30000h[5]。功能部件方面，電主軸是數(shù)控機(jī)床的核心元件，我國(guó)只有少數(shù)企業(yè)可研發(fā)生產(chǎn)部分產(chǎn)品，如洛陽軸承、廣州昊志電機(jī)，但依然難以應(yīng)用于高端機(jī)床生產(chǎn)。我國(guó)的電主軸在主軸電機(jī)、軸承技術(shù)、潤(rùn)滑技術(shù)和冷卻技術(shù)方面與瑞士、德國(guó)等國(guó)外廠商存在差距。

圖 3 中國(guó)金屬加工機(jī)床數(shù)控化率

數(shù)據(jù)來源：觀研天下，秦川機(jī)床2022年年度報(bào)告，中大咨詢

4.頂層導(dǎo)向與政策部署

為滿足國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)升級(jí)需求，應(yīng)對(duì)國(guó)外技術(shù)封鎖挑戰(zhàn)，國(guó)家從頂層設(shè)計(jì)到具體的推廣應(yīng)用目錄均做了全面部署，支持機(jī)床行業(yè)健康發(fā)展及高端機(jī)床國(guó)產(chǎn)替代。

黨的二十大把“安全”放在重要位置，要求“著力提升產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈韌性和安全水平”，“實(shí)施產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)再造工程和重大技術(shù)裝備攻關(guān)工程”，“在關(guān)系安全發(fā)展的領(lǐng)域加快補(bǔ)齊短板”。頂層導(dǎo)向表明，我國(guó)將圍繞產(chǎn)業(yè)鏈安全的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，著力補(bǔ)齊發(fā)展短板，其中高端機(jī)床的自主可控對(duì)保障我國(guó)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)安全至關(guān)重要。

多部委多部門聯(lián)合協(xié)同推進(jìn)，為機(jī)床行業(yè)營(yíng)造良好政策環(huán)境。2019年，工信部、發(fā)改委等十三部門印發(fā)《制造業(yè)設(shè)計(jì)能力提升專項(xiàng)行動(dòng)計(jì)劃，推動(dòng)高檔數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人等制造業(yè)短板領(lǐng)域，以及節(jié)能環(huán)保、人工智能等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)原創(chuàng)設(shè)計(jì)突破。同年發(fā)布《首臺(tái)（套）重大技術(shù)裝備推廣應(yīng)用指導(dǎo)目錄》，鼓勵(lì)企業(yè)實(shí)現(xiàn)重大技術(shù)突破，對(duì)數(shù)控機(jī)床、加工中心等做了參數(shù)規(guī)定。

2021年，國(guó)家“十四五”規(guī)劃要求，要培育先進(jìn)制造業(yè)集群，推動(dòng)高端數(shù)控機(jī)床等產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展。此后，多省市針對(duì)當(dāng)?shù)厍闆r出臺(tái)數(shù)控機(jī)床發(fā)展政策。如上海出臺(tái)《戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)和先導(dǎo)產(chǎn)業(yè)發(fā)展“十四五”規(guī)劃》，推動(dòng)高端機(jī)床等成套裝備與系統(tǒng)的工程應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化；江蘇出臺(tái)條例，支持裝備制造業(yè)研制數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人等數(shù)字化設(shè)備。同年，工信部等八部門出臺(tái)《“十四五”智能制造發(fā)展規(guī)劃》，要求“十四五”末，突破一批包括智能數(shù)控系統(tǒng)、高精度數(shù)控磨床等工業(yè)母機(jī)、智能工作母機(jī)。

2022年7月，由國(guó)家產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)專家委員會(huì)編制的《產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)創(chuàng)新發(fā)展目錄》為各級(jí)政府部門確定支持重點(diǎn)起到?jīng)Q策支撐作用，也為各類金融機(jī)構(gòu)服務(wù)于實(shí)體產(chǎn)業(yè)提供指引。目錄中與數(shù)控機(jī)床相關(guān)的內(nèi)容有汽車用自動(dòng)換刀無極變速電主軸、高檔數(shù)控機(jī)床CAM軟件、數(shù)控機(jī)床性能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等。

2023年6月，工信部等五部門發(fā)布《制造業(yè)可靠性提升實(shí)施意見》，要求重點(diǎn)提升工業(yè)母機(jī)用導(dǎo)軌、主軸、數(shù)控系統(tǒng)等關(guān)鍵專用基礎(chǔ)零部件和高端軸承、精密齒輪等通用基礎(chǔ)零部件可靠性水平，提升五軸聯(lián)動(dòng)加工中心、重型數(shù)控機(jī)床等整機(jī)裝備的可靠性水平。

隨著我國(guó)數(shù)控機(jī)床的進(jìn)步，與2019年相比，近兩年新推出的政策更加聚焦補(bǔ)強(qiáng)弱點(diǎn)，將功能部件、數(shù)控系統(tǒng)、工業(yè)軟件等作為重點(diǎn)突破領(lǐng)域。

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[0]?《2020中國(guó)機(jī)床工具工業(yè)年鑒》

[1]?中國(guó)機(jī)床工具工業(yè)協(xié)會(huì)

[2]?VDM 德國(guó)機(jī)械工業(yè)網(wǎng)

[3]?中國(guó)機(jī)床工具工業(yè)協(xié)會(huì)

[4]?秦川機(jī)床2022年年度報(bào)告

[5]?《中外高端數(shù)控系統(tǒng)差距分析及對(duì)策》郭遠(yuǎn)東

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