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1、 1/25 2023 年年 6 月月 8 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 行業研究報告 慧博智能投研 數控數控系統系統行業深度：行業深度：市場現狀、國產化提升市場現狀、國產化提升邏輯邏輯、產業鏈及相關公司深度梳理產業鏈及相關公司深度梳理 機床是現代工業發展的重要基石。目前，我國機床產業鏈的不同環節均存在較多“卡脖子”問題，因此成為實現自主可控的典型賽道。數控系統為產業鏈中更為薄弱的環節，也是制約我國高端數控機床發展的重要瓶頸。從市場規模來看，國內數控系統規模超百億，但國產化率較低。同時面對日益復雜的國際形勢，國產化替代迫在眉睫。近年來，國內企業在核心技術和應用端持續取得突破，并在相

2、關政策的催化下國產替代有望加速，數控系統需求或將實現高增長。下面我們將以數控機床的概念數控機床的概念為起點，探討數控系統數控系統與數控機床之間的關系。同時，分析數控系統的技技術發展趨勢術發展趨勢、市場現狀市場現狀以及國產化率提升邏輯國產化率提升邏輯，并研究高端數控系統面臨的技術挑戰高端數控系統面臨的技術挑戰。此外，我們還將梳理數控系統的產業鏈以及相關公司產業鏈以及相關公司，并研究新技術如何與數控系統融合新技術如何與數控系統融合。希望這些內容能夠啟發大家更深入地了解數控系統行業。目錄目錄 一、行業概述.1 二、數控系統技術發展趨勢.7 三、市場現狀.8 四、國產化率提升邏輯.12 五、高端數控系

3、統技術難點.13 六、產業鏈及相關公司.16 七、新技術與數控系統結合.22 八、市場展望.24 九、參考研報.25 一、一、行業概述行業概述 1、數控機床概念數控機床概念 機床是制造機器的機器，又被稱為工業母機。機床是制造機器的機器，又被稱為工業母機。機床是現代制造業最為重要的工具之一，也是國家基礎制造能力的綜合體現。狹義的機床以金屬加工機床為主，按照工藝用途可劃分為金屬切削機床和金屬成形按照工藝用途可劃分為金屬切削機床和金屬成形機床。按照是否配備數控系統可劃分為數控機床和普通機床。機床。按照是否配備數控系統可劃分為數控機床和普通機床。數控機床即為裝有數控系統的機床，數控機床即為裝有數控系統

4、的機床，可以通過編制程序來實現自動化加工，集微電子技術、計算機技術、測量技術、傳感器技術、自動控制技術及人工智能技術等多種先進技術于一體，與普通機床相比，數控機床具有高效率、高精度、高柔性化及高集成化等特點。2/25 2023 年年 6 月月 8 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 從功能和性能角度，可將數控機床劃分為低檔（經濟型）、中檔（標準型或普及型）和高檔三類。性能決定著制造的質量，特別是高檔的數控機床，其技術水平更是一個國家先進工業化的體現。2、數控系統數控系統的的構成及工作原理構成及工作原理 數控系統是數字控制系統的簡稱，也被稱為計算機數控（數控系統是數字控制系統的簡稱，也被

5、稱為計算機數控（CNC），其性能優劣直接影響機床穩定性和，其性能優劣直接影響機床穩定性和精度水平，是最核心的零部件。精度水平，是最核心的零部件。數控系統是指能按照零件加工程序的數值信息指令進行控制，使機床完成工作運動的控制系統，通常由控制系統控制系統、伺服系統伺服系統和位置測量系統位置測量系統三部分組成?？刂葡到y按零件加工程序進行插補運算，發出控制指令到伺服系統；伺服系統將控制指令放大，由伺服電機驅動機械按要求運動；位置測量系統檢測機械的運動位置或速度，并反饋給控制系統以修正控制指令。從機床成本構成上看，數控系統是成本占比第二大的核心零部件。從機床成本構成上看，數控系統是成本占比第二大的核心零

6、部件。根據海天精工招股書，數控機床主要成本構成為結構件、數控系統、傳動系統、驅動系統、刀庫及其他，其中數控系統占比高達 22%，是成本占比第二大的核心零部件。3/25 2023 年年 6 月月 8 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 3、數控系統數控系統相關相關分類分類（1）根據功能分類根據功能分類 根據數控系統的功能水平的不同，可以把數控系統分為經濟型、標準根據數控系統的功能水平的不同，可以把數控系統分為經濟型、標準型和高檔型數控系統型和高檔型數控系統，高檔數控系高檔數控系統是國家戰略級資源。統是國家戰略級資源。高檔型數控系統的控制類型、加工速度、加工精度等方面會有明顯的提升，為五軸

7、或五軸以上聯動。西方發達國家目前正嚴格管控甚至禁止對外出售高檔數控系統，或者對高檔數控系統的部分功能進行限制。日本發那科的五軸聯動數控系統并未對國內企業開放。美國機床企業會對用戶進行定時核查，掌握其設備使用情況。五軸聯動數控系統強化空間復雜特征加工能力，符合制造業升級趨勢五軸聯動數控系統強化空間復雜特征加工能力，符合制造業升級趨勢。數控系統控制幾個坐標按照需要的函數關系同時協調運動稱為坐標聯動，按照聯動軸數分為二軸聯動、二軸半聯動、三軸聯動、四軸聯動、五軸聯動等。以三軸聯動機床為例，其包含了 X/Y/Z 三個直角坐標系軸，故刀軸方向固定，機床的運動控制只能沿著 X/Y/Z 三個線性軸進行控制。

8、五軸聯動機床則增加了兩個自由旋轉軸，讓刀具的運動可以靈活變化。4/25 2023 年年 6 月月 8 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 五軸加工通過更高加工效率、更小占地面積與能耗帶來經濟性，對三軸加工具有一定替代性。五軸加工通過更高加工效率、更小占地面積與能耗帶來經濟性，對三軸加工具有一定替代性。根據全球機床龍頭德馬吉森精機披露數據，其使用 10 臺五軸機床替換 50 臺立式五面加工機床，帶來了更高加工量、更小占地面積，并且節約能耗 42%。五軸聯動數控系統和機床技術壁壘最高，對應的毛利率也處于領先水平。五軸聯動數控系統和機床技術壁壘最高，對應的毛利率也處于領先水平。以主要銷售五軸

9、聯動數控系統與機床的科德數控為例，其 21 年五軸聯動機床、數控系統毛利率分別高達 43.62%、49.81%。（2）根據根據運行方式運行方式分類分類 數控系統按照控制系統運行方式，分為開環、半閉環、全閉環控制數控系統，數控系統按照控制系統運行方式，分為開環、半閉環、全閉環控制數控系統，閉環的數控機床精度更高、速度更快、驅動功率更大，但對于機床結構和傳動要求更高，更容易造成系統的不穩定。5/25 2023 年年 6 月月 8 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告（3）根據根據參與者技術實力參與者技術實力分類分類 根據數控系統的技術實力，數控系統參與者可以分為國外頂尖、國外一流、中國臺灣、

10、中國大陸高端和根據數控系統的技術實力，數控系統參與者可以分為國外頂尖、國外一流、中國臺灣、中國大陸高端和中國大陸普適五大類別。中國大陸普適五大類別。國外頂尖級別主要以西門子西門子、海德漢海德漢為代表，產品性能優越，國內高端五軸聯動數控系統應用較多。國外一流企業包括發那科發那科、三菱三菱等，其性能優越的同時性價比也更高。中國臺灣企業包括新代新代、億圖億圖、寶元寶元等，此類企業正逐步被國內優秀企業替代。中國大陸高端企業包括華中數控華中數控、廣州數控廣州數控、光洋光洋等企業。4、數控系統發展模式數控系統發展模式 目前國際上的數控系統公司發展模式有西門子模式西門子模式、哈斯模式哈斯模式和馬軋克模式馬軋

11、克模式三種，每種模式各有其優缺點。（1）西門子模式西門子模式 數控系統廠專業生產各種規格的數控系統，提供各種標準型的功能模塊，為全世界的主機廠批量配套。6/25 2023 年年 6 月月 8 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告（2）哈斯模式哈斯模式 主機廠獨立開發數控系統，并與其自產的數控機床配套銷售。如美國的哈斯哈斯（Haas）公司、意大利的菲菲迪亞迪亞公司等，這些公司創立之初是從數控系統研發起步的，為了銷售數控系統，開始了數控機床的生產銷售。我國的科德數控也是這種發展模式。（3）馬扎克模式馬扎克模式 主機廠在數控系統廠提供的開發平臺上，研發自主品牌的數控系統，并與其所生產的數控機床

12、配套銷售。如日本馬扎克馬扎克、森精機森精機等公司，在三菱三菱、發那科發那科提供的數控系統平臺上，共同研發形成馬扎克、森精機的數控系統品牌。整體來看，數控系統由于其相對標準化、投入回報周期長等特性，國內外機床廠大部分以外購為主。5、國內外數控系統發展歷程國內外數控系統發展歷程（1）數控系統發展歷史：基于數控系統發展歷史：基于 PC 機平臺的開放式數控系統成為主流機平臺的開放式數控系統成為主流 20 世紀世紀 50 年代以來，數控技術經歷了年代以來，數控技術經歷了 2 大發展階段和大發展階段和 6 個迭代歷程，實現從硬線控制到計算機數控個迭代歷程，實現從硬線控制到計算機數控（CNC）的進步。）的進

13、步。1952 年，世界上第一臺數控機床在美國誕生，標志著數字計算機技術開始應用于機床行業。自此，數控技術的發展同電子技術和計算機技術的發展緊密相關。自 20 世紀 90 年代開始，數控系統已經實現在 PC 機平臺上進行開發，即所謂的開放式數控系統。隨著數控系統的發展，其功能不斷增多，可靠性和精度不斷提高，價格不斷下降。7/25 2023 年年 6 月月 8 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告（2）國內數控系統發展歷程：占據中低端市場后逐步向高端進發國內數控系統發展歷程：占據中低端市場后逐步向高端進發 國內數控系統發展歷程主要可分為緩慢發展期、加速引進期、模仿學習期及國產突破期四個階段。

14、國內數控系統發展歷程主要可分為緩慢發展期、加速引進期、模仿學習期及國產突破期四個階段。在國產化外資數控系統失敗后，我國積極調整戰略，重點投資數控系統等關鍵環節。目前廣州數控等國產企業已在中低端數控系統市場占據一席之地，華中數控、科德數控等企業逐步向高端數控系統攻關并已經取得一定突破。二、二、數控系統技術發展趨勢數控系統技術發展趨勢 傳統數控系統不滿傳統數控系統不滿足現代制造業的生產需求，數控系統應當朝著智能化、網絡化和開放化方向發展，在足現代制造業的生產需求，數控系統應當朝著智能化、網絡化和開放化方向發展，在發展過程中，還需要解決網絡制造接口問題、跨平臺運行通訊機制以及先進控制算法問題，以此促

15、進數發展過程中，還需要解決網絡制造接口問題、跨平臺運行通訊機制以及先進控制算法問題，以此促進數控系統的全新發展，從根本上提升現代制造業的發展水平?？叵到y的全新發展，從根本上提升現代制造業的發展水平。1、高速、高精度、高可靠性高速、高精度、高可靠性 機床的高速化極大地提高加工效率、降低加工成本、縮短生產周期和提高市場競爭力；高精度直接關系到產品的加工質量；可靠性是數控系統綜合性能優劣的直接體現，能否在可靠性方面縮短與國外數控系統的差距是關系到國產數控系統及其裝備能否占領市場的關鍵因素。2、多軸聯動、復合化多軸聯動、復合化 多軸聯動數控系統集計算機控制、高性能伺服驅動和精密加工技術于一體，多軸聯動

16、加工可利用刀具的最佳幾何形狀進行切削，產品的加工效率、加工質量和加工精度將大幅提升。隨著市場對于個性化需求日益強烈，交貨日期不斷縮短，金屬加工行業愈來愈多地采用復合機床對復雜工件進行綜合加工，數控系統在工藝上的復合程度不斷提升，相較只具備單一加工功能的數控系統，用戶更需要能夠提供車削銑削、鏜削、鉆削和磨削等工序的復合型數控系統。3、智能化、柔性化、網絡化智能化、柔性化、網絡化 8/25 2023 年年 6 月月 8 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 智能化體現在方方面面：1）智能控制加工質量和效率智能控制加工質量和效率，如自適應控制加工過程、自動生成工藝參數等；2）智能提高驅動性能智

17、能提高驅動性能，如負載自動識別、電機參數自適應運算、前饋控制等；3）智能編程和操作智能編程和操作，如自動編程和智能化的人機界面。數控系統向柔性化發展的趨勢表現在兩個方面：一方面是由點（數控單機）、線（柔性生產線）向面（自動化車間）、體（CIMS）的方向發展；另一方面是向注重經濟性和實用性的方向發展。數控系統的網絡化主要是數控系統與外部控制系統進行網絡連接與控制。在網絡技術成熟發展過程中，逐漸提出數字制造概念，已經成為機械制造企業的現代化標志。4、開放式、軟數控模式開放式、軟數控模式 開放式數控系統是指數控系統制造商可通過對數控系統功能進行重新組合、修改、添加或刪減，快速構開放式數控系統是指數控

18、系統制造商可通過對數控系統功能進行重新組合、修改、添加或刪減，快速構建不同品種和檔次的數控系統，并且可以針對不同廠家、用戶和行業需求，將其特殊應用和技術經驗集建不同品種和檔次的數控系統，并且可以針對不同廠家、用戶和行業需求，將其特殊應用和技術經驗集成到數控系統中，形成定制型數控系統。成到數控系統中，形成定制型數控系統。未來的數控系統能夠被用戶重新配置、修改、擴充和改裝，并允許模塊化地集成傳感器、監視加工過程、實現網絡通信和遠程診斷等，而不必重新設計軟硬件。三三、市場現狀、市場現狀 1、我國機床數控化率仍處于較低水平我國機床數控化率仍處于較低水平，數控系統成長空間巨大，數控系統成長空間巨大 20

19、21 年我國金屬切削機床產量為 60.2 萬臺，其中數控金屬切削機床為 27 萬臺，金屬成形機床產量為21 萬臺，其中數控金屬成形機床產量為 2.4 萬臺，因此從產量上看，我國金屬切削機床和金屬成形機床 9/25 2023 年年 6 月月 8 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 的數控化率為 45%/11%，而金屬加工機床的數控化率合計為 36%。相對發達國家 80%以上的數控化率，存在較大差距。遠期來看，我國機床數控化率有望有一倍以上的提升空間，考慮機床下游需求的持續增長，數控系統長期成長空間巨大。中國制造 2025明確提出到 2025 年關鍵工序數控化率將提升到64%，十四五期間我

20、國數控機床和數控系統均有較好的發展環境。2、機床國產化加速，有望帶動數控系統需求高增長機床國產化加速，有望帶動數控系統需求高增長 機機床行業被德、日企業統治全球高端市場，中國出口以中低端為主，高端機床國產化率較低。床行業被德、日企業統治全球高端市場，中國出口以中低端為主，高端機床國產化率較低。機床行業完全競爭，德國、日本、美國為主要機床大國，海外品牌在技術、規模、品牌影響力方面均處于領先地位，從進出口數據上看，我國 2022 年金屬切削機床進口金額約為 56.1 億美元，約 385 億元人民幣，占據我國數控金切機床較大份額，同時國內還有部分外資企業的產能，總體來看我國中高檔數控機床對外資的依賴

21、度仍然較高。全球疫情爆發促使國內機床替代加速，全球疫情爆發促使國內機床替代加速，機床產業供應鏈逐步走向成熟，機床產業供應鏈逐步走向成熟，數控系統數控系統國產化進程國產化進程也也有望加速有望加速。目前國內多家上市公司及眾多非上市公司已經開始使用國內數控系統或者與國內領先企業開始合作研發，未來數控系統有望在國內機床企業中得到大量應用，隨著國內機床的國產化持續替代，數控系統國產化替代進程也有望加速。3、數控系統全球市場超數控系統全球市場超 500 億元，國內在億元，國內在 90-160 億元區間波動億元區間波動 10/25 2023 年年 6 月月 8 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 根

22、據根據計計算，全球數控系統市場空間超算，全球數控系統市場空間超 500 億元。億元。根據德國機床制造商協會數據，2021 年全球主要機床生產規模為 709.4 億歐元。按照全球機床綜合數控化率為 60%，數控系統占機床成本比例 20%，歐元兌人民幣匯率 1:7.5 計算，全球數控系統市場空間約為 638.5 億人民幣。國內數控系統市場空間在國內數控系統市場空間在 90-160 億元區間波動。億元區間波動。根據 MIRDATA 數據，2017-2022 年間國內數控系統實際銷售額在 90-160 億區間內波動。其中 2019 年國內數控系統銷售額最低為 87.2 億元；2021 年國內數控系統銷

23、售額最高達 159.4 億元，主要系通用制造業復蘇，機床行業進入新一輪景氣周期。4、外資占據國內外資占據國內數控系統數控系統主要市場份額，中高檔基本被壟斷主要市場份額，中高檔基本被壟斷 目前國內數控系統市場主要可分為三大陣營：1）高端數控系統市場：主要被日德等外資企業所壟斷，代表企業包括發那科發那科、西門子西門子等；2）中端數控系統市場：國內頭部企業與外資爭奪的主力戰場，國內代表企業包括華中數控華中數控、廣州數控廣州數控等；3）低端數控系統市場：已基本被國產企業占據，包括廣州數控、凱恩帝凱恩帝及大量小規模的民營企業。從市占率來看，2022 發那科占我國數控系統市場份額為 37%，三菱數控為 1

24、7%，廣州數控為 12%，西門子為 12%，前三大外資企業市占率為 66%。同時高檔數控系統國內企業市占率不足 10%，中高檔數控系統依然被外資壟斷。11/25 2023 年年 6 月月 8 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 5、國內高檔數控系統國產化替代開始突破國內高檔數控系統國產化替代開始突破 中國處在由低端制造轉向先進制造的關鍵節點，高速高精復合機型及五軸系統更加匹配高端制造業目前的需求。而國產數控系統相比進口數控系統，存在的差距主要體現在：1）技術成熟度差距明顯，缺乏長期應用驗證；2）市場認可度不夠。面對這些差距，國家推出了一些系列產業支持政策。在國家政策的支持下，國內涌現了

25、一小批研制高檔數控系統的企業并實現了部分國產化，根據科德數控招股書，國內華中數控華中數控、科德數控科德數控已經掌握伺服驅動、電機等技術，從產品自制率上看已經不遜于海外龍頭企業?！笆濉?、“十三五”期間，國產數控系統在功能、性能和可靠性方面取得了巨大進步，打破了我國在航空、航天等領域高檔數控系統被國外壟斷的局面。國內高檔數控系統國產化替代開始突破。12/25 2023 年年 6 月月 8 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 四四、國產化率提升邏輯、國產化率提升邏輯 1、國產數控系統性能加速提升國產數控系統性能加速提升 研發投入不足及缺乏高端應用場景，是多年來國產數控系統難以進步的原因。

26、研發投入不足及缺乏高端應用場景，是多年來國產數控系統難以進步的原因。一方面，數控系統系軟件類產品，開發難度大，需投入大量研發費用。而國產數控系統售價較低，導致企業利潤微薄，難以支持高額研發投入。根據 MIRDATA 數據統計，2022 年發那科發那科等外資龍頭數控系統均價在 5 萬元/臺以上，而國產廠商如廣州數控廣州數控和華中數控華中數控均價在 1-2 萬元/臺間，價格差距較大。另一方面，數控系統需要大量實際應用進行升級迭代，但國產數控系統應用多集中在低端市場，缺乏高端應用場景是阻礙其進步的重要原因。國家項目扶持及大量投入研發后，國產數控系統產品性能得到提升。國家項目扶持及大量投入研發后，國產

27、數控系統產品性能得到提升。自 2009 年開始實施的“高檔數控機床與基礎制造裝備”國家重大科技專項（04 專項）圍繞主機、數控系統、功能部件、共性技術、創新平臺及應用示范工程等任務，以及航空航天、船舶、汽車制造、發電設備制造四大領域進行核心技術和重點產品攻關。在在 04 專項支持下，國產高檔數控系統和國產功能部件關鍵技術指標基本達到國際專項支持下，國產高檔數控系統和國產功能部件關鍵技術指標基本達到國際先進水平，機床可靠先進水平，機床可靠性和精度保持性性和精度保持性得到得到提高，華中數控等國產高檔數控系統企業市占率逐漸提升。提高，華中數控等國產高檔數控系統企業市占率逐漸提升。2022 年 9 月

28、，首個中國主導的機床數控系統系列國際標準 ISO23218-2 正式發布，表明我國在 04 專項支持下建立的“高檔數控系統關鍵技術標準體系”成果得到國際認可。2022 年 9 月，工信部表示將會同有關部門繼續做好工業母機行業頂層設計，統籌產業、財稅、金融等各項政策，積極推進專項接續。2、外資品牌封鎖逐步加強外資品牌封鎖逐步加強 西方國家通過實行高端封鎖、低端傾銷戰略打壓國內數控系統行業，自主可控緊迫性強。西方國家通過實行高端封鎖、低端傾銷戰略打壓國內數控系統行業，自主可控緊迫性強。1）對高端數控系統實施出口封鎖：以高端五軸數控系統為例，發那科發那科等日本企業完全禁止出口中國，而海德漢海德漢等歐

29、系產品交貨期也在逐步拉長。2）對低端數控產品出口傾銷：試圖擴大在中國的市場滲透率，進一步擠壓國內數控企業生存空間。3）頒布技術出口禁令：禁止中國企業收購國外高技術企業（美國、日本尤其明顯），同時禁止部分在美上市中國企業的美國分支機構轉移回國，以防止技術外流。13/25 2023 年年 6 月月 8 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 3、自主可控下國產系統得到大量驗證迭代機會自主可控下國產系統得到大量驗證迭代機會“換腦工程”新增 6000 套軍工企業換腦系統，華中數控華中數控成為主力。根據軍工、機床兩協會代表及華中科技大學的軍工企業數控機床換腦工程調研報告，6000 套軍工企業在冊數控

30、機床需更換國產數控系統。此外在民用領域，憑借其越來越優異的產品性能，華中數控已經和埃弗米埃弗米、宇環數控宇環數控、創世紀創世紀、日發精日發精機機等國產機床龍頭達成聯合攻關合作，共同進行產品試制和開發。五、高端五、高端數控系統技術難點數控系統技術難點 目前國內高檔數控系統存在的技術難點問題為：缺少 CAM 等研發設計類工業軟件；無法實現高速高精度插補功能；可靠性的時長不足；高端五軸 RTCP 功能不齊全等。1、國內國內 CAE、CAM 等研發設計類工業軟件同國外差距較大等研發設計類工業軟件同國外差距較大 加工具有復雜輪廓曲線的工件需要借助計算機自動編程，而自動編程過程中緊密集成多個工業軟件加工具

31、有復雜輪廓曲線的工件需要借助計算機自動編程，而自動編程過程中緊密集成多個工業軟件（CAD、CAE 和和 CAM）。）。通常步驟為首先使用 CAD（計算機輔助設計軟件）制作零部件的輪廓描述 14/25 2023 年年 6 月月 8 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 信息，接著用 CAE（計算機輔助工程軟件）進行仿真分析，最后借助 CAM（離線編程系統）將生成的輪廓信息轉換為數控系統能識別的 G 代碼。數控系統識別數控系統識別 G 代碼后，基于插補功能生成刀具加工軌跡。代碼后，基于插補功能生成刀具加工軌跡。數控系統中的插補功能是指數控系統根據前序自動編程獲得的零件輪廓曲線的特征參數（G

32、代碼），按照一定的數學方法不斷計算出刀具運行軌跡上的一些中間點，從而控制刀具對工件進行切削。一次加工程序通常分為多個插補周期，在連續的實時插補計算中，數控系統控制刀具逐漸切削出逼近理想的工件外形輪廓。國內國內 CAE、CAM 等研發設計類工業軟件同國外差距較大。等研發設計類工業軟件同國外差距較大。目前國內 CAD 軟件 2D 功能基本與國外一致，但是在 CAE、CAM 軟件領域落后較多大部分廠商使用的免費版本只包含部分簡化的功能。針對國產高端數控系統設計的專用后置處理器更是落后，國產數控系統只能使用國外 CAM 軟件中免費開放的后置處理功能，而這只能同數控系統實現簡單的配合加工。國產數控系統已

33、具備適用于普通工況的通用插補技術，但缺少在高速高精度工況下的先進插補能力。國產數控系統已具備適用于普通工況的通用插補技術，但缺少在高速高精度工況下的先進插補能力。例如，在高速加工復雜輪廓工件時，國產數控系統缺少預插補功能。高速加工中常遇到拐角或者高曲率點，此時的刀具進給方向可能發生突變。如果刀具速度沒有及時的降低，將會引起過切，從而影響加工精度。預插補功能通過在實時插補的同時向前預插補一段距離，提前獲知待加工零件的輪廓進給方向上是否有突變點以及計算出通過該點的最佳速度，避免過切問題。2、國內高檔數控系統可靠性時間與國外差距較大國內高檔數控系統可靠性時間與國外差距較大 國外高檔數控系統的平均無故

34、障運行時間可達國外高檔數控系統的平均無故障運行時間可達 30000 小時，而國內的一般在小時，而國內的一般在 10000 小時左右，可靠小時左右，可靠性時長差距較為明顯。性時長差距較為明顯。主要原因系：1）國內數控系統硬件壽命較短：）國內數控系統硬件壽命較短：國內數控系統主要與中低端機床配套，加工環境較為惡劣，硬件質保通常為 3 年，而國外系統硬件壽命長達 10 年。2）國內數控系統軟）國內數控系統軟 15/25 2023 年年 6 月月 8 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 件的容錯率和智能化水平較低：件的容錯率和智能化水平較低：國內系統軟件兼容性差，不足以應對多樣的工作現場。此外

35、國外系統能夠實現智能化誤差補償，彌補機床隨著年限增加精度降低的情況，進而提高了數控系統的使用年限。3）國內遠程故障診斷水平落后：國內遠程故障診斷水平落后：國外高端系統具備遠程故障診斷能力，能夠提前預判機床故障，顯著增加配套機床的無故障運行時間，提高了數控系統的使用壽命。3、高檔五軸數控系統高檔五軸數控系統還還需具備五軸聯動需具備五軸聯動 RTCP 功能功能 五軸聯動五軸聯動 RTCP 功能大幅提升加工效率、縮短加工周期、提高加工精度。功能大幅提升加工效率、縮短加工周期、提高加工精度。五軸聯動 RTCP 控制功能主要指當有旋轉軸運動時（一個或兩個旋轉軸），通過三個直線軸的實時同步補償運動，使刀具

36、或工件的某一特定點在空間的位置始終保持不動，即刀具或工件繞這一特定點作旋轉運動，可以直接在工件坐標系下規劃刀尖軌跡，機床軸控制由算法完成，編制程序時，只需要考慮工件的坐標，不需要考慮五軸機床運動鏈結構，簡化了 CAM 編程，提高加工精度。16/25 2023 年年 6 月月 8 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 六六、產業鏈、產業鏈及相關公司及相關公司 數控系統產業鏈正逐步實現國產化。數控系統產業鏈正逐步實現國產化。數控系統產業上游上游包括制造所需的顯示屏、功率板塊、計算芯片、功率模塊、伺服電機和其他部件，這些產品一同構成了數控系統的控制系統、測量系統和伺服驅動系統。數控系統一般應用

37、于數控機床與工業機器人等工控自動化裝備，最后被運用于下游各領域。1、數控系統制造、數控系統制造 數控系統的制造包括數控裝置制造、伺服裝置制造與伺服電機制造。數控系統的制造包括數控裝置制造、伺服裝置制造與伺服電機制造。根據數據，數控系統制造人工成本、制造費用占比較低，原材料成本在 90%以上。數控系統原材料大部分屬于電子類產品，目前采購價格呈逐年下降趨勢。國內數控機床的計算芯片和功率模塊以進口為主，不過國內數控系統制造商已經逐步采用國內芯片產品。部分伺服驅動和電機市場已經國產化替代，但是產品性能與國外產品還有一些差距。17/25 2023 年年 6 月月 8 日日 行業行業|深度深度|研究報告研

38、究報告 數控裝置數控裝置（即控制系統硬件）是數控機床的控制核心，主要由 CPU、存儲器、數字伺服控制卡、主板（包括 I/OLINK、數字主軸、模擬主軸、通信接口、MDI 接口等）、顯示控制卡以及相應的控制軟件等組成。伺服驅動系統伺服驅動系統由控制單元、測量反饋單元和驅動執行單元組成，來自數控裝置的位置控制移動指令轉變成機床工作部件的運動，使工作臺按規定軌跡移動或精確定位，從而加工出符合圖樣要求的工件。18/25 2023 年年 6 月月 8 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 2、下游下游應用應用 制造完成的數控系統在下游被應用于數控機床與工業機器人等工控自動化裝備。目前我國數控系統主

39、要應用于立式加工中心、激光加工機、車床等各類加工設備。這些設備將應用于 3C 電子、汽車船舶、國防軍工、機械制造和石油化工等工業。（1）航空航天領域航空航天領域 高端機床國產替代需求旺盛，國產大飛機產業鏈持續釋放增量市場需求。以五軸機床為例，其在航空航天領域應用場景較多，覆蓋飛機結構件、起落架、葉片、機匣、壓氣機葉輪等部件加工。伴隨國產大飛機逐步進入批量制造，五軸機床需求有望持續提升。同時在貿易摩擦影響下，航空航天領域急需可以實現進口替代的高端機床，增量市場空間有望向國內企業傾斜。目前科德數控科德數控、華中數控華中數控均在航空航天領域積累了較多成熟案例，在當前航空航天產業鏈“自主可控”需求催化

40、下，國產份額有望持續提升。（2）新能源汽車新能源汽車 目前一體化壓鑄等新工藝推進有望持續帶來五軸等高端機床需求增長。新能源汽車制造向輕量化、一體化轉型，一體化成形的異型結構件有望帶來增量空間。目前伴隨汽車制造材料變化，新能源汽車“三電”涉及的電機殼、電池箱體、電池箱上蓋、電池箱底殼、高壓盒 PEU 殼體，減速箱殼體等材料以鋁合金組件為主。相比傳統燃油車鑄鐵加工，針對機床設計、加工工藝等方面的最優方案機床廠仍處于探索狀態，為國內機床廠切入賽道帶來了機會。（3）3C 產業產業 國內 3C 產業快速增長，對于設備采購需求較大，國內加工 3C 產品的高速鉆攻機一直被日本、美國、韓國等國家占據第一陣營，

41、3C 產品對于復雜曲面加工要求較高，對于數控系統、設備的效率、精度均有很高要求。伴隨國內設備供應商崛起，國產數控系統有了推進國產替代的基礎。3、國內數控系統國內數控系統相關公司相關公司（1）華中數控：國內中高端數控系統龍頭，華中數控：國內中高端數控系統龍頭，“一核三軍一核三軍”戰略布局戰略布局 武漢華中數控股份有限公司創立于 1994 年，是國內中、高檔數控系統研究和產業化基地，也是國產數控系統首家上市公司。公司以“一核三軍”為發展戰略，即“以數控系統技術為核心，以機床數控系統、工業機器人及智能產線、新能源汽車配套為三個主要業務板塊”。公司以數控系統技術起家，首先在國內機床企業中大量配套數控系

42、統，引領著國內中高端數控系統發展。同時公司利用自己在數控系統上的技 19/25 2023 年年 6 月月 8 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 術優勢，將數控系統技術應用于工業機器人領域，目前是國內知名的工業機器人制造商。隨著新能源汽車的快速發展，公司開始將數控系統核心技術在新能源汽車行業中應用和推廣，“一核三軍”戰略逐漸成形。機床數控系統配套業務主要是為各類數控機床企業和航空航天、汽車、3C、木工、磨床等重點行業用戶提供數控系統配套和服務，包括為各類專機、高速鉆攻中心、加工中心、五軸機床等機型提供華中 8 型高檔數控系統，以及針對普及型數控車床和數控銑床等提供系列數控系統、系列伺服

43、驅動、系列伺服電機等。2019 年公司推出了 9 型智能數控系統，該產品是基于 AI 技術的智能數控系統，提供了機床指令域大數據匯聚訪問接口、機床全生命周期“數字雙胞胎”的數據管理接口和大數據智能（可視化、大數據分析和深度學習）的算法庫，主要用于智能數控機床的控制。華中數控國內市占率偏低，但在高端領域有技術領先優勢華中數控國內市占率偏低，但在高端領域有技術領先優勢，自主可控需求下國產替代開始提速，華中數自主可控需求下國產替代開始提速，華中數控高端系統逐步放量：控高端系統逐步放量：根據華中數控披露，2021/2022 年高端數控系統產銷量分別為 300/1000 套左右，2023 年目標產銷量約

44、 2000 套，主要系公司通過“04”專項、“換腦”工程等項目和國內知名央企、國企合作，并逐步打入埃弗米、豪邁科技、宇環數控等頭部民營機床企業供應鏈。（2）科德數控：數控系統等機床核心部件實現自制，五軸聯動機床國內領航者科德數控：數控系統等機床核心部件實現自制，五軸聯動機床國內領航者 科德數控股份有限公司（科德數控）是國內專業化高檔數控系統、關鍵功能部件和高端數控機床制造商。公司主營業務包括高端數控機床、高檔數控系統、關鍵功能部件等。憑借高度專業自主化程度，目前科德已經成長為國內頗具規模的五軸裝備產銷基地。公司產品競爭力強，應用于高端裝備領域。公司產品競爭力強，應用于高端裝備領域。公司機床產品

45、包括系列化五軸立式（含車銑）、五軸臥式（含車銑）、五軸龍門、五軸臥式銑車復合四大通用加工中心和五軸工具磨削、五軸葉片機兩大系列化專用機床。關鍵功能部件包括伺服驅動裝置、系列化電機、系列化傳感產品、電主軸、銑頭、轉臺等；數控系統主要為五軸聯動數控系統。公司的五軸聯動數控機床產品與傳統數控機床產品相比具有支持空間復雜特征加工能力的優勢，更易于實現多工序復合加工，具有更高的加工效率和精度。在應用領域方面，產品主要服務于當前高速發展的航空、航天、軍工等領域復雜、精密零部件的加工制造，在航空發動機關鍵零部件制造方面，屬于關鍵加工裝備。此外，五軸聯動數控機床在發電設備核心零件、硬質合 20/25 2023

46、 年年 6 月月 8 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 金刀具、精密模具、汽車零部件制造等民用產業亦有諸多成功案例。公司自研自產的數控系統和功能部件產品屬于高檔數控機床裝備的核心關鍵部件，直接決定了高檔數控機床產品的功能、性能、可靠性和盈利能力。（3）廣州數控：中低端數控系統國產龍頭，高端領域仍待積累廣州數控：中低端數控系統國產龍頭，高端領域仍待積累 順應國內數控機床爆發期，廣州數控迅速成長。順應國內數控機床爆發期，廣州數控迅速成長。廣州數控成立于 1991 年，1992 年自主研發出第一套GSK928 車床數控系統。順應 21 世紀以來國內數控機床產業發展東風，廣州數控產品迅速放量

47、。2003年廣州數控數控系統產銷量突破 1 萬套；2018 年廣州數控 GSK 數控系統累計產銷量超 100 萬套。公司主要有 GSK208/928/980/990 系列，產品多用于中低端，高端領域仍待積累。其中 GSK208/928 為經濟型數控系統，GSK980/990 則是較為高端的數控系統。目前廣州數控高端產品序列較少，在高端領域市占率仍有提升空間。銷售額/銷量口徑下，2022 年廣州數控數控系統市占率分別為為 11.8%/25.1%。21/25 2023 年年 6 月月 8 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 廣州數控優勢在于：1）主賽道格局好：廣州數控產品主要面向量大面廣的

48、車床領域，該領域外資參與度低，競爭格局較好；2）研發機制靈活：廣數研發引入內部競爭機制，新項目通常由 2-3 個課題組同時研究，提高研發成功率的同時也提高了研發效率，因此公司每年新增產品 2 項以上，且新產品產值占比通常高達 50-70%。（4）蘇州新代：運動控制起家，綜合競爭實力強蘇州新代：運動控制起家，綜合競爭實力強 1995 年新代于中國臺灣以線切割控制卡起家，承接三菱數控技術后，產品序列逐步拓展至數控系統。蘇州新代（即蘇州華新）系新代于 2003 年成立的大陸銷售子公司，進軍大陸市場后新代實現快速發展，2010 年數控系統銷量突破 1 萬套，2013 年數控系統銷量突破 3 萬套，20

49、22 年僅蘇州新代數控系統銷量已達 5.3 萬臺。新代數控系統質量高，在中低端車床、車銑復合新代數控系統質量高，在中低端車床、車銑復合/雕銑機市場口碑較好。雕銑機市場口碑較好。新代車床數控系統可分為 6 系列（標準車床，支持 2-4 軸）、21 系列（車銑復合）及全新的 200 系列（多軸群車銑復合，最多可實現五軸聯動）。蘇州新蘇州新代數控系統銷量排名國產第二代數控系統銷量排名國產第二。2022 年蘇州新代數控系統銷售額 9.9 億元，銷售額市占率 7.3%；數控系統銷量 5.3 萬臺，銷量市占率 13.9%，市占率在國產廠商僅次于廣州數控。蘇州新代的競爭優勢在于其全面性：一方面，作為中國臺灣

50、品牌，其承接三菱數控系統技術，產品質量較高；另一方面，其在國內的銷售策略靈活，能夠及時感知市場需求，并推出對應新品。（5）凱恩帝：數控系統技術水平領先，營銷能力有待提升凱恩帝：數控系統技術水平領先，營銷能力有待提升 凱恩帝承接發那科數控系統技術，順應國產數控機床發展東風迅速成長。凱恩帝承接發那科數控系統技術，順應國產數控機床發展東風迅速成長。凱恩帝于 1993 年在北京創立，承接發那科數控系統技術，成功研發出擁有自主品牌的國產數控系統。創業初期公司發展緩慢，主要系20 世紀 90 年代國內機床行業發展停滯，對數控系統需求量較低。21 世紀初期乘國產機床行業東風實現高速發展，凱恩帝數控系統銷量迅

51、速增長。經過近三十年的發展，凱恩帝已擁有數控系統、機器人控制器、進給驅動和電機、主軸驅動和電機、工業互聯網等多個系列產品。通過自制電機和伺服驅動器，凱恩帝在保障自身數控系統產品性能的同時有效解決“卡脖子”問題。凱恩帝數控系統型號齊全，可用于車床、銑床、車銑復合、磨床等多產品系列，其中車床數控系統為其拳頭產品。同時下游應用豐富，在汽車零部件、泵、氣/液系統、小五金、消費電子產品等加工領域，均有較好的表現。22/25 2023 年年 6 月月 8 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 凱恩帝兩大創始人均為技術出身，30 年的技術積累下，其中低端數控系統產品性能優異，有很好的品牌效應。同時核心

52、研發團隊人員穩定，激勵充分，研發氛圍濃厚。競爭劣勢方面凱恩帝在銷售和市場開拓水平方面不及國內友商，對市場需求的敏感度也有待提升。七七、新技術與數控系統結合、新技術與數控系統結合 如今機床控制系統不再僅局限于承擔加工職能，而是兼容涵蓋了向設計、仿真、感知、分析、控制、維護、診斷等多功能一體化的方向發展。人工智能的自學習、自調節等屬性將促進控制系統功能進一步豐富優化。當前當前 AI、數字孿生等新技術發展方興未艾，運用于數控系統領域有望為國產系統創造、數字孿生等新技術發展方興未艾，運用于數控系統領域有望為國產系統創造“換道超換道超車車”的契機，的契機，AI 智能決策智能決策+控制、智能化加工成為重要

53、特色?？刂?、智能化加工成為重要特色。數控系統中人工智能、數字孿生等新技術的運用集中體現在智能決策的自主性數控系統中人工智能、數字孿生等新技術的運用集中體現在智能決策的自主性，包含加工工藝的智能推理制定，加工信息的自主建模與智能分析，加工過程的智能決策、智能控制，工業大數據累積知識的自成長學習、智能迭代優化等多個方面，貫穿加工前、加工中、加工后的全加工流程?？傮w來說，在數控系統中引入人工智能、數字孿生等新技術，將進一步優化加工的效率、精度，并進一步代替人工進行感知、分析、推理、決策。1、加工前加工前 AI 將進行零部件要求分析、工藝方法選擇、加工特征排序、加工軌跡規劃、加工過程仿真以及程序智將進

54、行零部件要求分析、工藝方法選擇、加工特征排序、加工軌跡規劃、加工過程仿真以及程序智能編制等工藝任務流程。能編制等工藝任務流程。在工藝決策階段，AI會直接從零部件的 CAD模型中提取材料、尺寸、工藝要求等特征，并匹配合適的工藝。采用 BP 神經網絡模型，AI會根據工件孔加工特征類型、毛坯類型、表面粗糙度等指標，快速制定工藝路線，并智能規劃加工軌跡。同時，AI可以對粗加工、半精加工和精加工等不同環節進行過程建模和仿真分析，并規劃最優加工解決方案。23/25 2023 年年 6 月月 8 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 2、加工中加工中 人工智能、數字孿生等新技術面對切削過程的復雜特征，

55、需要實時監測人工智能、數字孿生等新技術面對切削過程的復雜特征，需要實時監測/評估切削刀具、工件、機床等評估切削刀具、工件、機床等多個實時狀態變化并對存在的偏差進行感知與修正，對可能發生的故障、錯誤等問題進行提前預警。多個實時狀態變化并對存在的偏差進行感知與修正，對可能發生的故障、錯誤等問題進行提前預警。刀具：對切削過程中切削力、振動、切削溫度、主軸功率、2D 圖像等信息搜集及分析實現對刀具狀態智能量化感知，對刀具剩余壽命進行預測判斷，保證刀具的高效加工及效果一致性。工件：對工件的幾何精度、表面形貌、粗糙度、殘余應力、加工硬化等不同狀態進行智能分析判斷，并進行誤差補償等優化控制。機床：對機床加工

56、誤差（幾何誤差、熱誤差、動態誤差等）、模態、剛度等機床性能狀態及各種可能的故障狀態進行建模分析，并進行誤差補償等優化控制。3、加工后加工后 充分利用生產數據信息中的價值，經過采集、預處理、清洗和關聯整合等步驟，形成基于工業大數據的充分利用生產數據信息中的價值，經過采集、預處理、清洗和關聯整合等步驟，形成基于工業大數據的知識庫。知識庫。利用不同機床的大數據知識集組合，比如機床能耗大數據、機床故障診斷等，可以對機床各個方面狀態進行智能分析與優化應用。同時人工智能可以對工藝大數據、參數優化大數據、故障診斷大數據等實現自學習成長，代替人工經驗判斷，極大提升工作效率。24/25 2023 年年 6 月月

57、 8 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 相較以前的數控系統更側重于完成高精度、高效率的加工，引入人工智能、數字孿生等新技術，或將真正意義上使機床設備實現“自主感知-自主學習-自主決策-自主執行”的智能化制造。八八、市場市場展望展望 考慮到機床行業市場空間的擴大、機床數控化率的逐步提升和數控系統行業國產化率的提升，預計在悲觀、中性和樂觀的情況下，國內數控系統市場空間將從 2022 年的 135 億元提升至 2025 年的153/174/196 億元，CAGR 分別為 4.3%/8.9%/13.3%。其中 2025 年由國產品牌占據的市場空間為54/87/118 億元，國產品牌實際可替代外資的市場空間為 50/57/71 億元。25/25 2023 年年 6 月月 8 日日行業行業|深度深度|研究報告研究報告 九、參考研報九、參考研報 1.東吳證券-數控系統行業深度：“自主可控”背景下，看好國產數控系統加速突圍2.財通證券-機械設備行業數控系統深度研究報告：高端市場亟需替代，下游需求有望觸底回升3.招商證券-華中數控-300161-國產數控系統龍頭，最具潛力的國產替代者4.國金證券-數控系統行業：國之大任，披荊斬棘5.長江證券-機械行業：當前時點，如何看數控系統與 AI、數字孿生等新技術結合？免責聲明：以上內容僅供學習交流，不構成投資建議。