2015中国机床行业自动化市场研究报告.pdf

2015 中国机床行业自动化 市场研究报告 2015-7-16 目录 1 目录 Part 项目介绍.1 A.研究方法.1 B.样本分布.1 Part 定义.2 A.产品定义.2 B.地域定义.2 C.行业定义.3 D.时间定义.3 Part 机床行业概述.4 A.机床的分类.4 B.常用机床的基本机构.4 C.2014 年机床行业运行特征.7 D.国家宏观政策和机床行业政策.8 E.机床行业发展趋势.10 Part 机床行业自动化产品应用介绍.13 A.机床的自动化产品组成.13 目录 2 PartV 机床行业市场分析.16 A.机床行业整体市场.16 B.机床市场的未来发展预测.17 C.中国机床市场主要厂商市场份额.18 Part 机床行业自动化市场容量和产品份额.20 A.CNC 系统在机床市场容量以及增长判断.21 B.HMI 在机床行业市场容量和增长判断.21 C.PLC 在机床市场容量以及增长判断.22 D.伺服系统在机床行业市场容量和增长判断.23 E.电机在机床市场容量和增长判断.24 F.低压电器在机床市场容量和增长判断.25 G.低压变频器在机床市场容量和增长判断.26 Part 机床行业自动化产品供应商和市场份额.28 A.CNC 系统.28 B.HMI .29 C.PLC .31 D.伺服系统.34 E.电机 .36 目录 3 F.低压电器.37 Part 机床厂商介绍.39 A.2014 机床厂家情况调查.39 B.各类机床行业主要厂商.41 C.具体机床企业介绍.46 沈阳机床（集团）有限责任公司.46 北京第一机床.47 大连机床集团有限责任公司.47 齐齐哈尔二机床（集团）有限责任公司.48 青海华鼎重型机床有限责任公司.49 汉川机床集团有限公司.49 济南一机床集团.50 秦川机床集团有限公司.50 重庆机床（集团）有限责任公司.51 武汉重型机床集团有限公司.52 Part 附件：主要经济指标.53 GDP .53 进出口 .54 目录 4 图表：调研采样分布.1 区域划分.3 表 1：2014 年中国金属加工机床市场规模.16 表 2：2014 年中国金属加工机床进出口市场规模.17 表 3：2014 年中国主要机床厂商销售情况.19 图 1：2014 年中国主要机床厂商销售业绩（百万元）.19 表 4：2014 年机床行业自动化市场容量-按产品.20 图 2：2014 年机床行业自动化市场容量-按产品（百万元）.20 表 5：2010-2015 年机床行业 CNC 市场容量及增长情况.21 图 3：2010-2015 年机床行业 CNC 市场容量及增长情况（百万元）.21 表 6：2010-2015 年机床行业 HMI 市场容量及增长情况.22 图 4：2010-2015 年机床行业 HMI 市场容量及增长情况.22 表 7：2010-2015 年机床行业 PLC 市场容量及增长情况.23 图 5：2010-2015 年机床行业 PLC 市场容量及增长情况.23 表 8：2010-2015 年机床行业伺服系统市场容量及增长情况.24 图 6：2010-2015 年机床行业伺服系统市场容量及增长情况.24 表 9：2010-2015 年机床行业电机市场容量及增长情况.25 图 7：2010-2015 年机床行业电机市场容量及增长情况.25 表 10：2010-2015 年机床行业低压电器市场容量及增长情况.26 目录 5 图 7：2010-2015 年机床行业低压电器市场容量及增长情况.26 图 8：2010-2015 年机床行业低压变频器市场容量及增长情况.27 表 11：2010-2015 年机床行业低压变频器市场容量及增长情况.27 图 9：机床行业自动化产品2014 年 CNC 系统供应商销售台套.28 表 12：机床行业自动化产品2014 年 CNC 系统供应商市场份额-按台套.28 图 10：机床行业自动化产品2014 年 CNC 系统供应商市场份额（按销售台套）29 图 11：2014 年机床行业 HMI 市场容量.30 表 13：2014 年机床行业 HMI 市场容量.30 图 12：机床行业 2014 年 HMI 供应商市场份额.31 表 14：机床行业 2014 年 HMI 供应商市场容量.31 图 13：机床行业自动化产品2014 年 PLC 分产品市场份额.32 表 15：机床行业自动化产品2014 年 PLC 分产品市场容量.32 表 16：机床行业自动化产品2014 年 PLC 供应商市场容量.33 图 14：机床行业自动化产品2014 年 PLC 供应商市场容量.34 表 17：机床行业 2014 年伺服系统供应商市场容量.35 图 15：机床行业 2014 年伺服系统供应商市场份额.35 表 18：机床行业自动化产品2014 年电机供应商市场容量.36 图 16：机床行业自动化产品2014 电机供应商市场份额.37 表 19：机床行业自动化产品2014 年低压电器供应商市场容量.38 图 17：机床行业自动化产品2014 低压电器供应商市场份额.38 目录 6 表 20：2004-2014 年 GDP 及增长率.55 图 18：2004-2014 年 GDP 及增长率.56 表 21：2004-2014 年进出口额及增长率.57 图 19：2004-2014 年进出口额及增长率.57 图 20：2004-2014 年进出口增长率.55 1/58 Part 项目介绍 A.研究方法 本次的机床行业自动化市场研究报告，采用严谨的项目管理机制和专业的市场调研方法，通过机床生产商、部件生产商、用户这些市场参与者的研究，结合我们多年的行业积累，给出了我们对中国机床自动化市场发展和预期的独到见解，涵盖电梯基本知识、自动化产品的具体应用、市场规模、市场份额、市场预测、市场划分、竞争环境、发展趋势等内容。B.样本分布 本次调研根据机床行业的特点，调查对象包含机床制造商、机床部件制造商、机床行业协会、自动化产品供应商等人员，采用电话访问及面访的形式。样本分布如下：调研采样分布 调研对象 样本数量 机床制造商 41 机床部件制造商 24 机床行业协会 9 自动化产品供应商 45 自动化产品分销商 31 自动化产品系统集成商 30 其它 28 共计 200 2/58 Part 定义 A.产品定义 A1.行业产品定义 机床定义：机床是对金属或其他材料的坯料或工件进行加工，使之获得所要求的几何形状、尺寸精度和表面质量的机器。机床是制造机器的机器，也是能制造机床本身的机器，这是机床区别于其他机器的主要特点，故机床又称为工作母机或工具机。A2.自动化产品定义 CNC 系统：是用一个存储程序的计算机，按照存储在计算机内的读写存储器中的控制程序去执行数控装置的一部分或全部功能，在计算机之外的唯一装置是接口。HMI：生产中对设备进行数据存取、参数修改、操作监控的人机对话工具。PLC：可编程控制器（PLC），根据 I/O 规模的不同，小型 PLC(I/O256)、中型PLC(256I/O1024)。伺服系统：使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标（或给定值）的任意变化的自动控制系统。电机：指依据电磁感应定律实现电能的转换或传递的一种电磁装置。低压电器：是一种能根据外界的信号和要求，手动或自动地接通、断开电路，以实现对电路或非电对象的切换、控制、保护、检测、变换和调节的元件或设备。B.地域定义 调研区仅限于中国大陆地区，不包含台湾、香港和澳门地区。该报告中所定义的市场只针对大陆地区用户，并在大陆地区实现销售收入的市场，包含出口设备上使用的产品及在大陆地区采购零部件，不包含随国外设备一起引进的产品形成的市场。本次调研地域市场细分我们主要划分为五大区：东北、华北、华东、华南、西南，具体省份分布如下：3/58 区域 省份 东北 黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古 华北 新疆、甘肃、宁夏、陕西、山西、河南、河北、山东、北京、天津 华东 江苏、安徽、浙江、湖南、湖北、上海 华南 江西、广东、广西、海南，福建 西南 西藏、青海、四川、重庆、贵州、云南 区域划分 C.行业定义 根据国统局的定义，机床行业包括机床，数控机床，特种加工机床，锻压机床等。我们根据机床的用途不同将机床分为特种加工机床，锻压机床。本报告的研究范围，包括对机床的市场研究和自动化产品在机床上的应用和市场研究。D.时间定义 报告中所有数据基于自然年，即 2014 年 1 月 1 日2014 年 12 月 31 日。对于一些国外的供应商，财政年度和自然年不相符的，我们将数据调整为自然年的数据，并将市场数据拆分到四个季度当中。4/58 Part 机床行业概述 A.机床的分类 机床的分类形式多种多样，可以按工件大小和机床重量、加工精度、自动化程度、控制方式分类，又可以按机床的适用范围、加工方式或加工对象分类，这里采用的分类方式最为常用，如下：（1）普通机床：包括普通车床、钻床、镗床、铣床、刨插床等。（2）精密机床：包括磨床、齿轮加工机床、螺纹加工机床和其他各种精密机床。（3）高精度机床：包括坐标镗床、齿轮磨床、螺纹磨床、高精度滚齿机、高精度刻线机和其他高精度机床等。（4）数控机床：数控机床是数字控制机床的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，从而使机床动作并加工零件。B.常用机床的基本机构 B1.普通车床 普通车床：常用于加工工件的内外回转表面、端面和各种内外螺纹，采用相应的刀具和附件，还可进行钻孔、扩孔、攻丝和滚花等。其基本结构包括变速箱，主轴箱，挂轮箱，进给箱，溜板箱，刀架，尾座等。5/58（1）变速箱 变速箱用来改变主轴的转速。主要由传动轴和变速齿轮组成。通过操纵变速箱和主轴箱外面的变速手柄枣改变齿轮或离合器的位置，可使主轴获得 12 种不同的速度。主轴的反转是通过电动机的反转来实现的。（2）主轴箱 主轴箱用来支承主轴，并使其作各种速度旋转运动；主轴是空心的，便于穿过长的工件；在主轴的前端可以利用锥孔安装顶尖，也可利用主轴前端圆锥面安装卡盘和拨盘，以便装夹工件。（3）挂轮箱 挂轮箱用来搭配不同齿数的齿轮，以获得不同的进给量。主要用于车削不同种类的螺纹。（4）进给箱 进给箱用来改变进给量。主轴经挂轮箱传入进给箱的运动，通过移动变速手柄来改变进给箱中滑动齿轮的啮合位置，便可使光杆或丝杆获得不同的转速。（5）溜板箱 溜板箱用来使光杠和丝杠的转动改变为刀架的自动进给运动。光杠用于一般的车削，丝杠只用于车螺纹。溜板箱中设有互锁机构，使两者不能同时使用。（6）刀架 刀架用来夹持车刀并使其作纵向、横向或斜向进给运动。（7）尾座 尾座用于安装后顶尖以支持工件，或安装钻头、铰刀等刀具进行孔加工。尾座的结构如图 3 所示，它主要由套筒、尾座体、底座等几部分组成。转动手轮，可调整套筒伸缩一定距离，并且尾座还可沿床身导轨推移至所需位置，以适应不同工件加工的要求。（8）床身固定在床腿上，床身是车床的基本支承件，床身的功用是支承各主要部件并使它们在工作时保持准确的相对位置。（9）丝杠 丝杠能带动大拖板作纵向移动，用来车削螺纹。丝杠是车床中主要精密件之一，一般不用丝杠自动进给，以便长期保持丝杠的精度。（10）光杠 光杠用于机动进给时传递运动。通过光杠可把进给箱的运动传递给溜板箱，使刀架作纵向或横向进给运动。（11）操纵杆 操纵杆是车床的控制机构，在操纵杆左端和拖板箱右侧各装有一个手柄，操作工人可以很方便地操纵手柄以控制车床主轴正转、反转或停车。6/58 B2.数控机床 数控机床：数控机床较普通机床的不同之处在于它的控制系统CNC 系统。由程序编制及程序载体、输入装置、数控装置、驱动装置和位置检测装置、辅助控制装置、机床本体。（1）程序编制及程序载体数控程序是数控机床自动加工零件的工作指令。在对加工零件进行工艺分析的基础上，确定零件坐标系在机床坐标系上的相对位置，即零件在机床上的安装位置；刀具与零件相对运动的尺寸参数；零件加工的工艺路线、切削加工的工艺参数以及辅助装置的动作等。得到零件的所有运动、尺寸、工艺参数等加工信息后，用由文字、数字和符号组成的标准数控代码，按规定的方法和格式，编制零件加工的数控程序单。编制程序的工作可由人工进行；对于形状复杂的零件，则要在专用的编程机或通用计算机上进行自动编程（APT）或 CAD/CAM 设计。（2）输入装置输入装置的作用是将程序载体（信息载体）上的数控代码传递并存入数控系统内。根据控制存储介质的不同，输入装置可以是光电阅读机、磁带机或软盘驱动器等。数控机床加工程序也可通过键盘用手工方式直接输入数控系统；数控加工程序还可由编程计算机用 RS232C 或采用网络通信方式传送到数控系统中。（3）数控装置数控装置是数控机床的核心。数控装置从内部存储器中取出或接受输入装置送来的一段或几段数控加工程序，经过数控装置的逻辑电路或系统软件进行编译、运算 7/58 和逻辑处理后，输出各种控制信息和指令，控制机床各部分的工作，使其进行规定的有序运动和动作。（4）驱动装置和位置检测装置驱动装置接受来自数控装置的指令信息，经功率放大后，严格按照指令信息的要求驱动机床移动部件，以加工出符合图样要求的零件。因此，它的伺服精度和动态响应性能是影响数控机床加工精度、表面质量和生产率的重要因素之一。驱动装置包括控制器（含功率放大器）和执行机构两大部分。目前大都采用直流或交流伺服电动机作为执行机构。（5）辅助控制装置辅助控制装置的主要作用是接收数控装置输出的开关量指令信号，经过编译、逻辑判别和运动，再经功率放大后驱动相应的电器，带动机床的机械、液压、气动等辅助装置完成指令规定的开关量动作。这些控制包括主轴运动部件的变速、换向和启停指令，刀具的选择和交换指令，冷却、润滑装置的启动停止，工件和机床部件的松开、夹紧，分度工作台转位分度等开关辅助动作。由于可编程逻辑控制器（PLC）具有响应快，性能可靠，易于使用、编程和修改程序并可直接启动机床开关等特点，现已广泛用作数控机床的辅助控制装置。（6）机床本体数控机床的机床本体与传统机床相似，由主轴传动装置、进给传动装置、床身、工作台以及辅助运动装置、液压气动系统、润滑系统、冷却装置等组成。但数控机床在整体布局、外观造型、传动系统、刀具系统的结构以及操作机构等方面都已发生了很大的变化。这种变化的目的是为了满足数控机床的要求和充分发挥数控机床。C.2014 年机床行业运行特征 2014 年中国机床行业整体情况依然严峻，同时企业间竞争加剧。具体来说，2014年中国机床行业运行呈现以下特征。发展步入“新常态”。截至 2014 年，机床整体行业依旧处于高位回落状态。这意味着机床行业从“产品低端、定位模糊、产能过剩“为特征的发展阶段逐步转变为”市场细分、科技含量增加、附加值提升“为特征的新阶段。在新阶段，整个行业将进行内部市场的重新洗牌，企业将集中各自的优势力量扩大核心产品的市场竞争力。新常态下，机床行业整体追求目标从高速向高效能、高品质转变。在此情况下，行业内的企业面临着转型和定位的难题。8/58 积极开拓新市场、加速布局海外。2014 年中国机床行业在国内需求萎靡的情况下，积极寻求海外市场。机床行业海外布局是主观因素和客观因素共同推进的结果。主观因素方面，企业希望通过并购或投资等手段引进新技术、获取新市场；客观因素方面，全球加工制造业布局处于调整期，同时美国经济和消费市场复苏明显，部分地区机床产品需求增加。机床行业海外布局不仅是国内整体市场下行压力的结果，同样是中国制造业转型的结果。利润小幅回升，去库存形式严峻。2014 年机床行业整体需求下降，但利润水平低位回升。2014 年机床整体市场销售额和订单量分别同比下降 1.5%和 1.2%，但全行业利润总额同比增长 11%，其中亏损企业占比达 31%。从上述数据可以看出，行业内部企业盈利水平两极分化较为严重，也从侧面表明部分企业已经获得了转型的初步成功。2014 年机床行业整体产量有所降低，成品存货小幅下降。2014 机床产量同比下降2%，全行业成品存货同比下降 6.5%，但由于库存基数较大，库存水平依旧较高。总体来说，2014 年机床行业整体呈现下行趋势，行业整体发展步入新常态，部分企业已经取得了转型的阶段性成果。D.国家宏观政策和机床行业政策 全球经济复苏乏力，中国机床工具行业处于缓慢下行，国内众多企业转型升级和开拓国外市场的意愿更为强烈，海外并购是企业实现这一目标的重要手段。2014 年，日发精机收购具有全球领先的卧式加工中心的意大利 MCM 公司 80%的股权，大连机床集团与保利科技及俄罗斯国家技术集团机床工业股份公司在俄罗斯合作建厂，浙江台州北平机床收购德国施耐亚机床有限公司。国内方面，中端产品市场进一步细分，通用型低端产品竞争加剧，中端和高端产品需求增加。但国产中高档机床在性能、质量、可靠性、服务、品牌影响力等方面与工业发达国家相比仍存较大差距，核心竞争力薄弱是未来较长一段时间内面临的突出问题，低水平产能结构与越来越高的需求结构之间的矛盾更显突出。为推动和规范中国机床行业的发展，缓解供需矛盾和恶性竞争，政府和社会各界均做出了一定的努力。9/58 1、设立数控机床及其应用标准化咨询委员会 2014 年 5 月，国际委联合工信部等 11 个政府部门发布了2014 年战略性新兴产业标准综合体指导目录。在此背景下，数控机床及其应用标准化咨询委员会于 10 月 17日在北京成立，并从强化标准化协调和标准化咨询两个维度开展工作，以达到标准化工作顶层设计和机制创新的目标。标准是工业化生产的灵魂，作为工业母机的机床是标准化生产的必备工具，其自身标准化的重要性不言而喻。2、颁布中国机床工具行业反不正当竞争公约 机床行业同质化竞争问题突出，差异化发展不足。随着机床整体行业下行压力的增强，市场竞争日趋激烈，企业间恶性价格战开始显现，低端市场尤为明显，严重危及了机床行业的共同利益。为保障机床工具市场健康有序的发展，规范机床市场行为，中国机床工具工业协会于 2014 年 12 月出台了中国机床工具行业反不正当竞争公约。3、出台中国制造 2025（征求意见稿）为凝聚共识实现建设制造强国的总目标，工信部2014年9月编制了 中国制造2025（征求意见稿）。该稿将数控机床及智能机器人作为重点发展领域，其具体内容包括：突破主机、功能部件、数控系统等关键共性技术和成套工艺，开发一批精密、高速、高效、柔性数控机床与基础制造装备及集成制造系统；加快智能机床、增材制造、智能机器人等前沿技术和装备研究与开发；以可靠性、精度保持性为重点，提高高档数控系统和功能部件研发及产业化能力，打造完整、有竞争力的产业配套体系。4、启动机床工具行业信息系统升级工作 2014 年 5 月，中国机床工具工业协会按照“统筹规划、分步实施”的原则，通过一系列推进措施和优惠政策（如信息发布管理政策、展位和参展价格优惠政策、统计工作补贴和奖励等），吸引和凝聚优秀企业共同把行业运行信息统计和分析工作提升到更高水平。综上可以看出，政府部门试图通过宏观指引和法律、法规的制订为机床行业指明方向。行业协会则试图通过行业准则的制订及行业规范的完善努力促进行业整体健康、稳定的发展。10/58 E.机床行业发展趋势 当今世界，工业发达国家对机床工业高度重视，竞相发展机电一体化、高精、高效、高自动化先进机床，以加速工业和国民经济的发展。尤其是数控机床发展迅速，年产量逐年攀升，但所产机床精度等方面达不到要求。长期以来，欧、美、亚在国际市场上相互展开激烈竞争，已形成一条无形战线，特别是随微电子、计算机技术的进步，数控机床在20 世纪 80 年代以后加速发展，各方用户提出更多需求，早已成为四大国际机床展上各国机床制造商竞相展示先进技术、争夺用户、扩大市场的焦点。目前，我国的数控机床无论从产品种类、技术水平、质量和产量上都取得了很大的发展，在一些关键技术方面也取得了重大突破。据统计，目前我国可供市场的数控机床有1500 种，几乎覆盖了整个金属切削机床的品种类别和主要的锻压机械。这标志着国内数控机床已进入快速发展的时期。在金切机床中几乎所有品种均可实现数控化；数控系统向高度集成(采用 64 位 CPU)、高分辨率(0.1um)、小型化方向发展。加工中心的定位精度在 5tun 以内，主轴转速达 1万转min 以上，最高达 45 万转min，快速进给速度达 100mmin。机械加工向工序复合化、智能化方向发展。未来工厂将广泛应用数控机床、柔性加工单元和柔性加工生产线，最终实现计算机集成制造系统。工厂可以灵活地根据用户需要，在短时间内设计、制造出全新的产品，实现更高精度、效率和效益。1、高精度化。国外效控系统的设定单位由 1um 发展到 0.1um 和 0.01um。1992年 7 月，日本 FANUC 公司在庆祝该公司成立二十周年的新成果展示会上，展示了实现纳米加工的整套技术，实现了 0.001um脉冲的控制系统，能顺利执行每个脉冲当量为0001um 的伺服单元，伺服电机、气浮丝杠、气浮主轴等部件，能检测纳米级精度的高精度检测反馈系统。据资料介绍，这是世界上第一个真正实现纳米加工的成套技术。2、高速化。快速行程已从 24mmin 提高到 240mmin(当设计单位为 1um 时)，加工中心的切削进给速度可达 10mmin 以上。数控系统已从 16 位微机发展到 32 位、64 位机，或用 40 多个 CPU 的结构。FANUC 公司开发的 15B 数控系统就采用了 64 位微机的 RISC 技术(压缩、优化程序、消除跟踪误差)。3、高可靠性。FANUC 公司的计算机数控系统的平均无故障工作时(MTBF)是 0.01次月台，即实现了100个月里出现一次故障的高可靠性t从而使机器人也实现了0.013次月台的高可靠性(另一种说法是国外数控系统的 MTBF 在 1 万小时以上)。11/58 4、系统化。在新厂筹建和老厂扩建过程中，人们已注意到了耍在系统工程观念指导下来添置数控机床、柔性加工单位及柔性制造系统、机器人等机电一体化产品。德国的维勒尔公司已经给世界各国提供了上百条柔性制造系统。FANUC 公司还在筑波科学城中按计算机集成制造系统(O1MS)的五层结构建成 CIMS 模式的工厂。富士通公司建立了绍津CIMS 工厂，富士电机也建立了吹上 C1MS 工厂德国的西门子公司建立了 CIMS 数控系统制造厂。5、微型化。FANUC 公司由于采用了 64 位傲处理嚣、RISC 技术、SMT 技术(表面涂装技术)，用液晶显示器代替 CRT 及三维立体安装等新技术。已将 16、18 等新数控系统鳍小到原有数控系统的 1/3。同时，已开始与其它公司，政府部门合作，开展了徽型机器人的研制工作。用于医学顿域的傲型机器人要能进入人体，执行打通血管阻塞的任务，还要在任务完成后自动退出人体。6、智能化。视觉、触觉、模糊逻辑控制等智能化工作仍在积极进行。如 FANUC 公司展示的 7 轴双腕智能化机器人。日本在无人化工厂的研制上长期保持 l2 个示范工厂的状态现已打破，目前已有 7 个无人化工厂。FANUC 公司在无人化工厂的研制上每年投入 1 亿美元的研制费。7、由传统的万能机床向机床功能专用化和产品多样化发展。由于机床的万能性和多功能性，造成机床结构复杂、制造周期长、成本也相应提高。用户往往只需要都分功能，但付出的却是多功能的代价，功能浪费了，根不经济。现在机床制造业从品种少、批量大的生产转换为多品种、专业化和小批量生产。对每一种具体的机床产品来说，它的功能应该是有限的，适合用户特定需要的，尽量步带不必要的功能。如加工中心的刀库，原来一般为 60 把刀，后考虑多数用户需要的刀数还不到一半，生产企业把刀库容量降到 25 把刀或以下。8、以模块化设计实现产品多样化，功能专用化，已成为当前机床发展的主流。这类机床是较为专用化的机床。这类机床在机床镑售额中所占的比重，过去 510 年为 3%，现在已达到 10%，再过 510 年，将达到 50%以上。生产企业要为每个不同的用户专门设计机床，而规格和功能完全相同的机床将缸来愈少。甚至于以后有可能不再出现。9、发展经济型数控机床和加工中心也成为当前数控机床发展的一种趋势。经济型(国外多称为廉价型)数控机床，加工中心，是美国、日本等国的机床业作为一个参与市场竞争的新策略而再现的。起初这些企业为扩大销售市场，眼光从西方转向东方，针对中国大 12/58 陆和东南亚这一片市场，如以功能复杂、档次高而价格昂贵的数控机床、加工中心在市场上竞争并不有利，相反，以价廉和便于操作的数控机床来适应，则更加符合于这些地区的实际需要。10、“电子机械”商品化。一般认为机电一律化商品，机械部分成本较高。现在国际市场上机电一体化商品中的“电子”部分的比例不断增加。FANUC 公司正准备将成本中的电子都分增加到占 60%，机械部分占 40%，即形成以“电子”为主，以“机械”为辅的机电一体化商品。13/58 Part 机床行业自动化产品应用介绍 A.机床的自动化产品组成 在机床行业，应用自动化产品最多、最为广泛的莫过于数控机床。数控机床一般由输入装置、数控系统、伺服系统、测量环节和机床床体（组成机床本体的各机械部件）组成。数控机床组成示意图如下图所示：（1）输入输出装置输入装置可将不同加工信息传递于计算机。在数控机床产生的初期，输入装置为穿孔纸带，现已趋于淘汰；目前，使用键盘、磁盘等，大大方便了信息输入工作。（2）数控装置数控装置是数控机床的核心与主导，完成所有加工数据的处理、计算工作，最终实现数控机床各功能的指挥工作。它包含微计算机的电路，各种接口电路、CRT 显示器等硬件及相应的软件。（3）可编程控制器即 PLC，它对主轴单元实现控制，将程序中的转速指令进行处理而控制主轴转速；管理刀库，进行自动刀具交换、选刀方式、刀具累计使用次数、刀具剩余寿命及刀具刃磨次数等管理；控制主轴正反转和停止、准停、切削液开关、卡盘夹紧松开、机械手取送刀等动作；还对机床外部开关（行程开关、压力开关、温控开关等）进行控制；对输出信号（刀库、机械手、回转工作台等）进行控制。计算机数控系统 进给伺服装置 测量装置 主轴伺服单元 输入输出装置 PLC 主轴驱动装置 进给驱动装置 计算机数控装置 机辅助控制机构 进给传动机构 主运动机构 机床 I/O 电路和装置 机床本体 操作 14/58（4）检测反馈装置由检测元件和相应的电路组成，主要是检测速度和位移，并将信息反馈于数控装置，实现闭环控制以保证数控机床加工精度。（5）机床主机数控机床的主体，包括床身、主轴、进给传动机构等机械部件。1.CNC 系统在数控机床中的应用 CNC 系统最主要的应用领域是数控车床，随着数控车床产量的增长，对 CNC 系统的需求量也在不断上升。CNC 作为数控机床主要控制系统，对机床设备的影响极为关键。2.HMI 在数控机床中的应用 为实现数控机床和 CNC 加工中心的高度模块化，采用 HMI 连接人的指令与机器的执行。3.PLC 在数控机床中的应用 数控机床中所用的 PLC 可分为两类：一类是专为实现数控机床顺序控制而设计制造的内装型 PLC(built-in Type)，另一类是那些输入输出技术规范，输入输出点数，程序存储容量以及运算和控制功能等均能满足数控机床控制要求的独立型 PLC(Stand-alone Type)。内装式 PLC 也称集成式 PLC，采用这种方式的数控系统，在设计之初就将 NC 和 PLC结合起来考虑，NC 和 PLC 之间的信号传递是在内部总线的基础上进行的，因而有较高的交换速度和较宽的信息通道。它们可以共用一个 CPU 也可以是单独的 CPU。这种结构从软硬件整体上考虑，PLC 和 NC 之间没有多余的导线连接，增加了系统的可靠性，而且NC 和 PLC 之间易实现许多高级功能。PLC 中的信息也能通过 CNC 的显示器显示,这种方式对于系统的使用具有较大的优势。高档次的数控系统一般都采用这种形式的 PLC。独立式 PLC 也称外装式 PLC，它独立于 NC 装置，具有独立完成控制功能的 PLC。采用这种应用方式，可根据用户自己的特点，选用不同专业 PLC 厂商的产品，并且可以更为方便的对控制规模进行调整。15/58 4.伺服系统在数控机床中的应用 伺服系统是以机械运动的驱动设备电机为控制对象，以控制器为核心，以电力电子功率变换装置为执行机构的电气传动控制系统。这类系统控制电机的转矩、转速和转角，将电能转换为机械能，实现运动机械的运动要求。具体在数控机床中，伺服系统接收数控系统发出的位移、速度指令，经变换、放大与调整后，由电机和机械传动机构驱动机床坐标轴、主轴带动工作台及刀架，通过轴的联动使刀具相对工件产生各种复杂的机械运动，从而加工出用户所需的工件。5.电机在数控机床中的应用 机床在设计中采用直线电机驱动，对减轻运动部件质量、加强机床刚性、解决高速高加速运动下的抗冲击性、直线电机的防护，以及控制系统、伺服系统与电机的匹配和优化调试等方面做了 突出的贡献。6.低压电器在数控机床中的应用 低压电器在各种电控设备中都有广泛应用，数控机床中的低压电器种类也相对较多，如低压断路器、熔断保护器、开关等部件。16/58 PartV 机床行业市场分析 本章节主要介绍机床市场本身的市场发展情况。A.机床行业整体市场 中国机床工具工业协会数据显示，2014 年机床行业整体保持稳定，机床工具行业、金切机床行业、成型机床行业运行情况如下：机床工具行业 机床工具行业累计实现产品销售收入 8186.8 亿元，同比增长 2%。机床工具行业实现利润 552.4 亿元，同比增长 11.4%。本期累计固定资产投资完成额同比增长 15.7%。切机床行业 金切机床行业实现产品销售收入 1547.6 亿元，同比增长 0.3%。金切机床行业实现利润 60.9 亿元，同比增加 7.9 亿元，增长 14.9%。金切机床产量为 713512 台，同比降低 1.7%。形机床行业 成形机床行业实现产品销售收入 773.3 亿，同比增长 2.4%。成形机床行业实现利润51.45 亿元，同比增加 1.45 亿元，增长 2.9%。成形机床产量为 225734 台，同比下降3.3%。表 1：2014 年中国金属加工机床市场规模 台套数（万台）产值（百万元）金切机床 71.3 154,768 成形机床 22.5 77,332 合计 93.9 232,100 数据来源：睿工业（www.MIR）2014 年机床工具累计进出口额 294.7 亿美元，同比增长 15%；其中出口额 116.42亿美元，同比增长 22.1%；进口额 178.34 亿美元，同比增长 22.1%。进出口逆差 61.9亿美元，同比下降 5.6%。17/58 表 2：2014 年中国金属加工机床进出口市场规模 金属加工机床 市场规模（亿美元）增长率 进口 178.3 10.8%出口 116.4 22.1%数据来源：睿工业（www.MIR）B.机床市场的未来发展预测 2012 年下半年开始，机床行业出现急速下滑的局面，主要原因是国内重点行业投资减速，对大型设备的需求量减少，加上 2011 年以前机床行业急速扩张，产能过剩严重。2014 年机床行业延续 2013 年以来的颓势，整体呈现小幅度下滑。但从调查的数据可以看出，机床行业部分相关产品的市场规模出现小幅度上升。基于国内宏观经济形势和机床行业特点，预计2015年机床行业整体销售额将和2014年持平，产品出口额将有较大幅度上升。其主要原因包括以下四个方面。一、经济体制改革力度加大，投融资体制改革逐步到位。随着经济体制改革的不断推进，政府与市场的合理边界进一步厘清，投资主体不断丰富。在此背景下，国家放宽投资准入，社会资本可进入的领域极大拓宽，这为促进各行业发展和保持宏观经济平稳运行提供了巨大推动力。二、区域发展战略步入实施阶段，各项投资将加速增长。随着各区域发展战略的实施，与机床工具行业密切相关的装备制造业及机床行业本身的需求有所回升，这将有利于机床行业的去库存化，改善企业运营，机床相关主要部件销量的增长证实了这一点。三、部分企业已完成初步转型，逐渐适应市场需求结构转变。在机床行业下行压力下，部分企业由于产品定位清晰、生产技术先进或者企业转型及时等原因实现了销量的逆向增长。目前，更多的企业正处于转型探索期，其成果在 2015 年将有所显现。四、全球制造业布局调整，企业积极开拓海外市场。国内部分具有实力的机床生产企业通过收购和海外建厂等方式开拓海外市场。国内劳动力成本的上涨促使部分劳动密集型产业向周边国家转移，此外美国经济逐步复苏，这均为国内机床企业创造了机会。18/58 C.中国机床市场主要厂商市场份额 2014 年多数主要机床厂商呈现小幅的下滑，但也存在部分厂商存在逆流而上的情形，具体情况如下：沈阳机床：全年低端产品下滑严重，高端（龙门、落地镗床等）则保持稳定，在军工等行业有所收获，下半年情况好于上半年。昆明机床：受降价促销的影响，昆机全年呈现出较高幅度的上升，优势领域（工程机械、风电、水电行业）贡献重大。大连机床：受低端市场竞争加剧，需求低迷的影响，大连机床销售额持续下降，其降价促销，改善付款条件等营销策略作用并不明显。秦川发展：秦川发展一直坚持着稳定发展的道路，并不断尝试整合供应链，减少流转环节，全年销售额稳中有升。武汉重型：剔除上年 1 亿军工订单的影响，武汉重型的业绩保持着较为稳定的发展水平，并在一定程度上有所提升。北一机床：受上年度人事变动和日元贬值的影响，北一整体销售情况继续走低，相比人事变动，日元贬值对北一的冲击更大。宁波海天：海天结合自身特点，专注于高端、大型床子；在多数企业销售额下降的情况下，依旧保持了较高水平的增长。南通科技：受企业转型升级的影响，企业运行所需固定成本较高，南通科技全年业绩持续下滑。20/58 Part 机床行业自动化市场容量和产品份额 机床行业使用的自动化产品包括 CNC 系统、PLC、电机、伺服系统、HMI、低压电器等。各类机床用产品的市场容量规模相对都比较大，我们跟踪市场上重要用户及多个厂家的使用情况，得到如下所示数据：表 4：2014 年机床行业自动化市场容量-按产品 自动化产品类型 市场容量（百万元）份额 CNC 系统 6212.5 57.4%HMI 179.5 1.6%PLC 319.5 3.0%伺服系统 1482.0 13.4%电机 591.0 5.4%低压变频器 496.3 4.5%低压电器 1623.0 14.6%共计 10903.8 100.0%数据来源：睿工业（www.MIR）图 2：2014 年机床行业自动化市场容量-按产品（百万元）CNC系统,57.50%HMI,1.60%PLC,3.00%伺服系统,13.40%电机,5.40%低压变频器,4.50%低压电器,14.60%21/58 A.CNC 系统在机床市场容量以及增长判断 CNC 市场随着机床行业的波动，近几年变化明显。因军工、教育等行业需求的支撑，2014 年高端机型的需求情况较为稳定，2014 年及 2010-2015 年 CNC 市场容量及增长情况如下：表 5：2010-2015 年机床行业 CNC 市场容量及增长情况 市场容量（百万元）增长率 2010 6303.8 2011 7438.5 18.0%2012 6426.9-13.6%2013 6131.3-4.6%2014 6212.5 1.3%2015 6450.0 3.8%数据来源：睿工业（www.MIR）图 3：2010-2015 年机床行业 CNC 市场容量及增长情况（百万元）B.HMI 在机床行业市场容量和增长判断 HMI 即操作面板，是操作人员与数控装置进行信息交流的工具组成：按钮站/状态灯/按键阵列/显示器。基本每种数控机床都需要一个人机界面来连接机器与人的操控。由于标准配置的要求和产品应用范围的扩大，2014 年 HMI 市场容量有所上升。6303.87438.56426.96131.36212