行业深度研究：中证机床ETF获批，“自主可控”之路加速

投资建议 中国机床进口替代空间巨大，在政策支持、制造业转型升级基金投资、中证机床ETF获批支持下，机床产业链有望加速成熟，推动机床进口替代加速，建议重点关注科德数控、合锻智能、海天精工、创世纪、拓斯达。 行业观点 2021年中国机床市场高增长，2022年受疫情影响增速下降。2021年全球机床市场空间约711.68亿美元，同比增长6.5%，增速同比提升27.2pcts，其中国内市场空间238.9亿美元 ， 同比增长12.1%， 增速同比提升16.6pcts，占比33.57%，日本出口中国机床订单210.3亿元人民币，同比大幅增长77%，反应中国高端机床市场需求旺盛。22年1至2月协会重点联系企业保持两位数增长，自3月开始受疫情影响行业需求出现下滑，22年1-7月重点联系企业营收同比下降0.5%，22年1至7月日本出口中国机床订单同比下降1.81%。 中国高端数控机床依赖进口，国产替代空间巨大。根据前瞻产业研究院数据，2018年低档、中档数控机床国产化率分别为82%、65%，而高端数控机床国产化率仅6%，高端数控机床严重依赖进口。2021年中国金属加工机床进口额74.6亿美元，同比增长20.4%，高端数控机床国产替代空间巨大。 从核心部件出发，中国高端数控机床“自主可控”之路逐渐明晰：数控机床核心部件主要包括数控系统与功能部件（主轴、滚动部件、刀塔等），我们认为数控系统与功能部件产业链基础薄弱，依赖进口导致高端数控机床国产替代进度较慢。目前数控系统国内科德数控、华中数控技术实力逐渐向海外龙头看齐。功能部件一方面主机厂积极布局自制；另一方面在政策扶持、制造业转型升级基金投资加持下，功能部件产业链有望加速成熟，我们认为中国高端机床“自主可控”之路逐渐明晰。 转型基金加码，首批中证机床ETF获批，资金支持下高端数控机床国产替代有望加速：机床为技术、资金密集型产业，目前国内机床企业研发费用率中枢约5%，以科德数控为例，在政府补助支持下，其2021年剔除政府补助研发费用率为28.62%，远高于研发费用率中枢，高研发投入有望强化长期竞争力。目前制造业转型升级基金积极投资机床产业链公司、9月18日华夏中证机床ETF、国泰中证机床ETF获证监会批复，对机床产业链带来积极资金支持，我们认为一方面有望推动主机厂加强研发投入，在技术升级、功能部件自制等方面持续加码；一方面目前投资覆盖了机床产业链上游企业，有望加速核心部件供应链成熟，从而推动国产替代发展。 风险提示 宏观经济变化的风险、原材料价格波动的风险、核心部件进口受阻风险。 1.中国为全球最大机床市场，高端数控机床依赖进口 1.1机床分为金属切削与金属成型机床，数控金属切削机床逐渐成为主流 金属切削机床为使用最广泛、数量最多的机床类别。金属切削机床是用切削、磨削或特种加工方法加工各种金属工件，使之获得所要求的几何形状、尺寸精度和表面质量的机床。金属切削机床包含车床、铣床、镗床、钻床、磨床等众多不同用途的细分品类，其中铣床、镗床、钻床又可以统称为镗铣类机床。车床主要用于车削加工领域，是金属切削机床最重要品类之一。 车削加工和镗铣类加工（镗削、铣削、钻孔、攻丝等）是金属切削领域中两种重要的加工工艺。随着机床技术的不断提升，对同一加工件的加工呈现融合趋势，如车铣复合，以车代磨等。 图表1：机床主要分类 图表2：中国机床产量以金属切削机床为主 在金属切削机床智能化逐步加深过程中，数控机床逐步成为主流。 图表3：中国金属切削机床数控化率持续提升 1.2全球机床行业规模约712亿美元，中国为全球最大机床市场 全球机床行业规模约712亿美元， 中国为全球最大机床市场 。根据Gender Research数据显示，2018-2020年全球机床行业消费总额出现下滑，21年迎来反弹，同比增长6.5%，全球机床的消费金额达到711.68亿美元。根据德国机床制造商协会数据，中国是世界最主要机床消费市场，2021年消费额达到238.9亿美元，占比接近接近34%，远超第二名美国。 图表4：2021年全球机床行业消费金额约712亿美元 图表5：2021年中国机床市场消费额239亿美元 1.3德、日等机床大国统治全球高端市场，国内高端数控机床国产化率较低，国产替代空间巨大 德、日企业统治全球高端市场，中国机床出口以中低端为主，高端机床国产化率较低。机床行业完全竞争，德国、日本、美国为主要机床大国，海外品牌在技术、规模、品牌影响力方面均处于领先地位，从出口体量上来看，德、日占据全球约45%市场。国内机床高端市场主要由海外企业垄断，截至2018年中国高端机床国产化率仅为6%。 图表6：2020年全球机床出口量前十占比 图表7：高档数控机床国产化率略有提升但仍处于低位 图表8：海外机床企业深耕多年，产品种类丰富覆盖技术实力较强 2021年中国金属加工机床进口额74.6亿美元，国产替代空间巨大。根据中国机床工具工业协会数据，2021年中国机床工具行业总进口额138.4亿美元，同比增长20.4%。其中金属加工机床进口额74.6亿美元，同比增长25.4%，进口替代空间巨大。 图表9：2021年中国金属加工机床进口额74.6亿美元，国产替代空间巨大 1.42021年中国机床市场高增长，2022年受疫情影响增速下降 从中国机床消费额来看，自2011年机床市场消费额达到峰值后整体呈下行趋势。自2001年中国加入WTO参与全球产业分工以来，直到2011年中国机床消费额一路高升并达到峰值。“十三五”期间中国机床市场保持了旺盛的需求，但从增速来看处于下行趋势。 图表10：中国机床市场消费额在2011年达到高峰后整体处于下行趋势 2021年日本出口中国机床订单同样实现高增长，日本出口中国的机床订单大幅增长77%至3580.4亿日元（按照2021年平均汇率计算为210.3亿元人民币）。 2022年1-7月日本出口中国机床订单同比下降1.81%，增速下降。 图表11：2021年日本出口中国机床订单高增长 从金属切削机床产量来看，按照10年更换周期计算，2021年为一轮机床更新换代需求高点，并且后续几年有望维持较强的更换需求。 2021年金属切削机床产量、新签订单均实现高增长，但自2022年3月疫情影响新签订单出现一定下滑，2022H1协会重点联系企业金属切削机床新签订单同比下降8.2%，在手订单同比增长5.1% 图表12：中国金属切削机床2021年迎来更新换代需求图表13：金属切削机床22H1新签订单同比下降高点 对于金属成型机床，在新能源车等行业高速成长不断释放新设备需求背景下，22H1订单保持增长。2022H1协会重点联系企业金属切削机床新签订单同比增长25.2%，在手订单同比增长14.7% 图表14：中国金属成形机床产量 图表15：金属成形机床22H1订单保持增长 2从核心部件出发，中国机床“自主可控”之路逐渐明晰 2.1产业链拆解分析，为什么中国高端数控机床一度受制于人 机床产业链拆解：上游数控系统、传统系统等构成机床核心。以数控车床为例，其主要由数控系统、伺服驱动、检测系统、传动系统、车床本体及其他辅助系统构成。 图表16：上游核心部件构成机床主要技术壁垒 机床核心部件全球供应链成熟，能够实高精度、精度稳定性、精度保持性。 图表17：机床核心部件全球供应链成熟 海外机床厂以数控系统外采、部分功能部件自制模式为主。 图表18：海外机床厂以数控系统外采、部分功能部件自制模式为主 我们认为，数控系统依赖进口、核心功能部件产业链基础薄弱等因素导致中国高端数控机床国产替代进度较慢： 数控系统受制于人：高端数控系统主要被发那科、西门子垄断，而高端数控机床成本占比高达20%~40%，进口成本较高。 图表19：2021Q1中国数控系统竞争格局 功能部件和关键零部件基础薄弱,依赖进口或影响机床厂利润：主轴单元、测量反馈单元、滚珠丝杠和导轨等功能部件产业链成熟度与发达国家仍有一定差距，品种少、寿命低、质量不稳定，高端机床功能部件依赖进口或影响了机床厂利润。 图表20：国盛智科2019年成本构成 图表21：浙海德曼2019年成本构成 2.2核心部件自制能力提升与供应链的成熟，有望成为高端数控机床“自主可控”破局之路 结合前文分析我们认为，要实现高端数控机床国产替代必须打破核心器件依赖进口局面，通过产业链成熟/自主研发破局： 2.2.1数控系统：国产数控系统已有所建树，技术实力逐渐向海外龙头看齐 高端数控系统作为机床“大脑”，被发达国家严格管控，直接影响机床精度、动态特性等核心参数。 图表22：高端数控系统技术特征 从上世纪90年代开始，中国企业开始尝试采用X86/ARM架构芯片，基于Windows/Linux系统开发数控系统，涌现了广州数控（1991年成立）、华中数控（1994年成立）、凯恩帝（1993年成立）、维宏（2007年成立）、光洋（2000年开始数控系统研发，配套子公司科德数控）等生产数控系统、或自配自己的数控机床企业。 图表23：数控系统主要上市公司 图表24：国内数控系统公司营收增长较快 图表25：国内数控系统公司保持较高毛利率 华中数控、科德数控目前已基本实现了高端数控系统的核心零部件配套。 图表26：国产高端数控系统基本实现核心器件配套 在“04专项”推动下，目前国内数控系统技术实力已逐渐向海外龙头看齐。 以科德数控为例，其2011年突破并掌握了高端数控系统的相关技术，在2013年实现了生产自主数控系统五轴联动数控机床。2019年“04专项”数控系统相关课题通过验收，完全自主知识产权的GNC60数控系统做到了与西门840D系统对标，总体通过率95.85%。 图表27：科德数控GNC60与西门子840D基本功能相当 与数控系统配套的伺服驱动系统科德数控指标与西门子、发那科、海德汉也基本持平，达到国际先进水平。 图表28：科德数控配套伺服驱动系统已达到国际先进水平 2.2.2功能部件：头部企业自制率有望持续提升，供应链逐渐成熟 国内机床企业积极布局功能部件自制。数控机床精密功能部件包括主轴单元、丝杠、导轨、刀库刀塔等，目前国内头部机床企业均积极布局核心部件自制。 图表29：国内机床企业积极布局功能部件自制 国内功能部件供应链也逐渐迈向成熟，主轴、滚动功能部件供应商技术实力不断提升： 整体来看，在“04专项”推动下，国产功能部件技术实力显著进步，基本实现主机配套，并且性能指标满足设计指标，未来在精度保持性、核心零件制造配套实力有望进一步强化。 图表30：沈阳航空产业集团某示范工厂高端数控机床国产功能部件应用情况 主轴：目前国内昊志机电、速锋科技等企业技术实力不断增强。昊志机电作为国内主轴龙头，主轴产品应用领域已涵盖PCB钻孔机、PCB成型机、数控雕铣机、高速加工中心、钻攻中心、磨床、车床、木工机械等多个领域，产品品种齐全，技术性能优异，不仅实现了大规模进口替代，还已成功实现出口，在国内市场占据了较高的市场份额。 图表31：国内主要主轴供应商 图表32：国内主轴企业收入规模 图表33：国内主轴企业盈利能力较强 昊志机电部分产品技术指标已与国外厂家较为接近。 图表34：昊志机电气浮电主轴技术指标与海外厂家接近 滚动功能部件：汉江机床、南京工艺滚动部件有望实现进口替代 汉江机床为秦川机床控股子公司，一直专注于螺纹制造技术装备和精密滚动功能部件的研发、生产和销售，产品广泛应用于航空航天、高铁及高档数控机床等领域，参与多项国家重大项目。 汉江机床重型滚珠丝杠副已应用于军工行业，微型精密滚珠丝杠副已成为军工行业多家企业指定产品；滚珠导轨、地铁导轨、智能直线导轨副等产品实现进口替代。 图表35：汉江机床主要滚动部件产品 2021年汉江机床作为项目牵头单位，中标高精度系列化滚动功能部件项目，技术实力持续提升。该项目总投资预算3亿元，将完成导轨、丝杠关键材料性能提升，研究滚动功能部件高效