一、我國機床產業綜合實力不斷增強
2009-2021年，我國金屬加工機床產業產值于2009年躍居全球首位，達到153億美元，并在2011年達到峰值282.7億美元，近年來基本呈平穩發展態勢，受新冠肺炎疫情影響，2019年產值同比下降17.2%，2020年產值恢復到193.6億美元，增速收窄至同比下降0.31%，而2021年產值較上年增加了50億美元，是10年來最大的單年增幅，同比增速達到25.83%(見圖1)。
圖1 2009-2021我國金屬加工機床產值 (單位：億美元)
2009-2021年，我國金屬加工機床消費總額在2011年達到峰值，為390.9億美元，隨后呈小幅波動下降態勢，受新冠肺炎疫情影響，2019年消費總額同比下降23.4%，2020年消費總額收窄至同比降低4.5%，是全球機床消費降低幅度最小的國家之一。2021年消費總額同比增速達到30%以上(見圖2)。
圖2 2009-2021我國金屬加工機床消費額 (單位：億美元)二、我國上市機床企業呈現集聚化、高端化發展
我國上市機床企業數量眾多，分布在產業鏈各個環節。2021年，我國29家上市機床企業營業收入為2116.82億元，凈利潤為﹣36.1億元，銷售毛利率為33.68%，存貨周轉率為2.44次，資產負債率為42.68%，研發率為7.53%。
從企業類型來看，29家上市機床企業中，分別有19家數控機床制造商、3家數控系統供應商，3家機床主體零件供應商，4家功能部件供應商。通過分析可以看出，2021年3家數控系統供應商的銷售毛利率和研發率不僅高于機床上市企業的整體水平，而且遠遠領先于其他類型的供應商，分別達到41.37%和15.47%(見表1)
表1 29家上市機床企業——分類指標情況
從區域分布來看，29家上市機床企業集中分布在華南和華東地區，是我國機床產業發展集聚區。其中江蘇6家、浙江6家和廣東4家，共包括12家數控機床制造商、1家機床主體零部件供應商、1家功能部件供應商和2家數控系統供應商，三省上市機床企業數量占上市企業總數的55%(見圖3)。
圖3 29家上市機床企業的區域分布
從重點企業來看，數控機床制造商領域中的秦川機床、創世紀、海天精工這三家上市公司數控機床主營業務營業收入規模超過20億元，其他上市公司的數控機床業務營業收入規模則相對較小(見表2)。
表2 2021年我國主要數控機床制造商比較
從技術發展來看，在國家科技重大專項等科技計劃及相關政策支持下，我國數控機床制造商加大了對中高端數控機床的研發，我國數控機床行業向復合化、模塊化、綠色化、智能化方向發展。
(1)復合化。圍繞質量、效率和工藝變革要求，我國高檔數控機床在技術層面發生深刻變化，機床功能不斷豐富，向復合化方向斷發展。如：秦川機床研制的VTMD160/5龍門式車銑復合加工中心一次裝夾中完成各種金屬件及合金件加工，包括車削平面、內外圓柱面、臺階，還具備多坐標聯動控制銑削、鏜削、鉆孔、攻絲等。上海機床廠研制的H376精密軸系零件復合磨削中心是典型的工序復合機床，采用柔性復合加工技術，以多種砂輪的組合型式形成系列。一次裝夾完成工件外圓、內圓、端面、錐面、非圓、曲面等部位的磨削加工，改變了多臺機床分序加工的傳統模式。北一機床研制出國內首臺車銑功能并重的超重型車銑復合數控機床，通過分段梁設計解決了超跨距重載橫梁精度制造及精度保持性難題，最大加工寬度13.5m，屬于世界同類產品最大規格。
(2)模塊化。目前國產機床在模塊化方面開展的研究較少。大連機床研制的 CHD -25九軸五聯動車銑復合中心機床可以根據用戶的要求，通過不同的模塊組合方式構成包括數控車床、車削中心、車銑中心在內的多種配置型式。
(3)綠色化。企業環保意識普遍增強，干切工藝廣泛應用，如秦川機床的 YH 系列數控干切滾齒機、宜昌長機科技YKH3180數控滾齒機等。德馬吉森精機從2021年起全部機床生產達到100%碳中和，成為全球首批碳排放氣候中性的工業企業之一，通過使用現代化的供熱、通風和冷卻技術，避免碳排放。面向用戶需求的切削工藝智能優化、狀態智能檢測與控制、符合"碳中和"的節能環保技術是未來國內外高端機床的重點發展方向。
(4)智能化。上海交大智邦科技有限公司臨港工廠集成了面向信息物理融合的全流程網絡化制造要素，將智能生產線、物流系統、實時監控系統和智能生產指揮管理系統縱向集成，實現了生產過程智能優化控制的智慧工廠應用示范，通過實時毫秒級采集指令域數據，自動分析 NC 程序潛在優化點，在不更改機械電氣部件、不影響加工工藝和加工質量的前提下，優化加工輔助路徑，持續優化和改進加工節拍，實現降本增效。寧江機床研制的系列柔性制造系統，一般由多臺加工中心、工件存儲和轉運系統、總控系統等組合而成，具有完整的自動化、信息化、智能化解決方案，具有停機不停線、停線不停機的功能。
從下游應用來看，我國數控機床最大下游用戶是汽車行業，需求占比約40%,國內企業以海天精工、國盛智科、浙海德曼為代表;在航空航天等特殊工業領域，五軸聯動等高端數控機床應用廣，國內企業以日發精機、科德數控為代表。其他應用行業主要包括磨具加工、工程機械、3C(以創世紀為代表)等領域(見表3)。
表3 數控機床下游應用
三、代表性的上市機床企業發展情況
1.創世紀﹣﹣技術為本，創新引領
廣東創世紀智能裝備集團股份有限公司成立于2005年，注冊資金3億元，2010年5月上市，主營業務包括數控機床、高端智能裝備。公司產品門類齊全，涵蓋金屬切削機床和非金屬切削機床，是國內同類型企業中技術寬度最廣、產品寬度最全的企業之一，能夠為客戶提供整套機加工解決方案，產品涵蓋五軸加工中心、立式加工中心、龍門加工中心系列、臥式加工中心系列、數控車床、高速鉆銑攻牙加工中心、3C系列產品，主要面向高端數控機床領域、新能源領域、通用機械領域和3C供應鏈的核心部件加工。2021年，公司數控機床出貨量超1萬臺，連續4年銷量翻倍，立式加工中心銷量位列全國第一。2021年五軸加工中心開始批量下線，標志著公司在高端機床領域實現實質性突破，同時龍門加工中心、臥式加工中心和數控車床均實現批量銷售。目前，創世紀已基本實現機床的聯網化、故障預測性維護、機床遠程監控和運維等，躋身為國內領先的高檔數控機床等高端智能裝備供應商。
公司圍繞高精度、高速度、高效率、高穩定性數控機床產品，持續開展技術攻關與研發。目前正在研發投入的產品包括動柱式龍門系列、臥式加工系列、立式加工系列、斜床身數控車床、龍門加工中心、型材技工中心和鉆攻加工中心。
公司始終堅持"技術是根本"的戰略定位，高度重視研發技術創新。2021年公司擁有研發人員近500人，被國家知識產權局認定為"國家知識產權優勢企業"。依托"一站一室兩中心"(深圳市院士<專家>工作站、智能精密加工關鍵技術工程實驗室、廣東省工程技術研究中心、深圳市企業技術中心)四個高端研發創新平臺，并在深圳、蘇州兩地設立企業技術中心，持續推動技術創新。截至2021年12月31日，公司共擁有有效專利697件，其中發明專利40件，實用新型526件、外觀設計專利131件，累計獲得計算機軟件著作權61件。
2021年創世紀業績大幅增長，機床業務發展向好，實現營業收入52.62億元，同比增長53.6%，其中數控機床占比達到97.36%。近年來受機構件業務影響，2020年公司虧損6.96億元，同時2020年也基本剝離了結構件業務，2021年成功實現扭虧為盈。
2.秦川機床﹣﹣加強創新鏈和產業鏈融合，走高質量發展之路
秦川機床工具集團有限公司成立于1996年，總部位于寶雞，其前身為秦川機床廠，1996年由秦川機床廠改制為國有獨資的秦川機床工具集團有限公司，1998年9月上市。最初以生產精密機床、機床液壓件、機床鑄件為主。2004年研發了VTM180、VTM260和VTM320系列龍門式車銑鏜復合加工中心。2020年收購了沃克齒輪，沃克齒輪股東由"陜西法士特汽車傳動集團有限責任公司"變更為"秦川機床工具集團股份公司"。公司目前擁有秦川機床本部、寶雞機床、漢江機床、漢江工具、沃克齒輪等多家子公司。公司主要產品為齒輪磨床、外圓磨床、高速滾齒機、復合齒輪刀具等。
2021年秦川機床加快創新鏈和產業鏈融合，深入開展"利劍行動"，加速科技成果轉化。2021年共實現研發投入2.81億元，約占營業收入5.56%，開發新產品和改進重點產品161項。申請專利42項，其中20項已獲授權，獲得軟件著作權5項，制定行業標準2項。2021年秦川集團公司級研發項目共計39項，其中：新開發的YKZ7236磨齒機，突破砂輪最大線速度80米/秒，砂輪最大轉速10000轉/分鐘。YK3115滾齒機，突破了硬齒面直接滾削技術，實現綠色干切加工。重新組合的薩耀系列加工中心，形成模塊化設計，精度大幅提升。新開發的全新一代數控車銑中心BL20- HSY ，實現零部件間靈活搭配。研發的智能滾珠絲杠副，突破絲杠運行狀態檢測，實現絲杠運行狀態與數控系統的交互。開發的同步器高速拉刀，拉削速度提高至6-8米/分鐘。2021年度秦川集團共申報核心技術攻關項目24項，其中：五軸加工中心核心功能部件精度達到國內技術領先水平，可替代進口，解決航空航天企業關鍵工序制造的"卡脖子"問題。引進西班牙 GMTK 五軸車銑復合加工中心，可實現在飛機起落架、航空發動機中軸、大型船舶曲軸和凸輪軸、風電減速機零件加工等多個領域加工設備的國產化，打破國外機床的長期壟斷。
2021年秦川集團獲評"國家技術創新示范企業"，獲授"陜西省高檔數控機床共性技術研發平臺"，獲批掛牌"陜西省智能機床創新中心"，牽頭籌建"陜西省數控機床產業創新聯盟"。集團本部、寶雞機床分別榮獲中國機械工業科學技術進步獎一等獎、陜西省科學技術進步獎一等獎。
2021年，秦川機床以企業高質量、產品高端化發展為主線，加快建設重點項目步伐，經營業績在2020年度實現大幅度增長的基礎上再創新高。2021年秦川機床實現營業收入50.52億元，同比增長23.38%。漢江機床絲杠、導軌產值分別增長為49%、75%。秦川數控全年交付數控系統同比增長30%。
3. 海天精工﹣﹣注重研發，積極開拓海外市場
寧波海天精工股份有限公司成立于2002年，2016年11月上市，主要從事高端數控機床的研發、生產和銷售，主營產品包括龍門加工中心、臥式加工中心、立式加工中心、數控車削中心等。公司擁有寧波大港制造基地、寧波堰山制造基地、大連海天精工制造基地。
海天精工在數控機床研發領域已有二十年的經驗積累，截至2021年12月31日，共取得了240項專利，并與國內科研院校合作開發了多項技術。2021年實現研發投入1.13億元，占營業收入比重4.15%，擁有研發人員342人，占公司總人數比例為18.16%。
受益于國內疫情的有效控制和航空航天、新能源行業的設備投資需求大增拉動了機床的需求，2021年海天精工營業收入達到27.3億元，同比增長67%。數控龍門加工中心、數控立式加工中心、臥式加工中心銷量分別同比增長41%、119%和97%，分別占公司營業收入的51.22%、26.06%、16.09%。此外，公司積極開拓海外客戶，實現海外市場營業收入1.9億元，同比增長38.2%，并完成了土耳其子公司和馬來西亞子公司的設立注冊。
四、我國機床產業創新發展之路仍任重道遠
近年來，雖然我國機床產業創新發展碩果累累，但整體水平與第一梯隊國家尚有10-15年差距，總體表現為產業基礎薄弱、核心技術受制于人、高端產品供給不足、創新產品應用難、企業競爭力不強、創新人才不足等問題長期存在。比如：一是我國機床產業仍處在全球產業鏈價值鏈的低端，產品附加值和利潤率較低，短板裝備受制于人，高端裝備競爭力不強，所需的高檔數控系統、高檔數控機床等進口依賴達90%，形成了"高端失守、中端爭奪、低端內戰"的局面。二是由于用戶對國產機床不信任，很多研發的新產品在"最后一公里"夭折，沒有機會得到用戶的使用驗證，造成國產機床的可靠性和穩定性不高，重點領域用戶的高端機床市場占有率較低。三是由于機床是資金密集、知識密集、人才(技能)密集型產業，受薪資待遇和機制體制影響，機床行業對年輕技術人才缺乏吸引力，而現有技術人才或老化或流失，嚴重影響了企業長期的創新發展。此外，一些國外知名機床企業，如馬扎克、德馬吉并未上市，但仍保持著良好的創新發展勁頭，技術創新處于全球領先水平。而我國機床龍頭沈陽機床和大連機床在上市后相繼破產重組，一部分原因就是企業上市后容易受資本影響而盲目追求規模和速度，從而陷入"內功不強、外功不精"的窘迫境地。這些問題都值得我國上市機床企業深思熟慮，尤其是在當前百年未有之大變局疊加新冠肺炎疫情沖擊的影響下，我國機床產業創新發展之路依然任重道遠。