日本机床行业发展分析报告( 77 页)

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目录

1.日本机床产业发展复盘..... 10

1.1 起步（1853-1945 年）：军需驱动行业需求增长....... 10

1.1.1 幕末至明治时期（1853-1912 年）：主要从欧洲进口，国产手动机床远落后于欧洲机床....... 10

1.1.2 第一次世界大战（1914-1918 年）：欧美忙于参战，日本趁机发展机床工业..... 10

1.1.3 第二次世界大战（1931-1945 年）：政策扶持与战争军需双重刺激机床行业发展..... 11

1.2 追赶（1945-1970 年）：从技术模仿到实现自主化..... 12

1.2.1 战败国的萧条（1945-1950 年）：大部分机床作为赔款，产量受限制，市场急剧萎缩..... 12

1.2.2 朝鲜战争刺激与政策驱动（1950-1956 年）：从“引进又保护”到国产化转型 ..... 13

1.2.3 技术变革期（1956-1970 年）：数控技术问世，日本技术追赶加速..... 15

1.3 走向超越（1971 年-）：计算机数控时代来临，日本从追赶走向反超..... 16

1.3.1CNC 时代（1971-1982 年）：数控化率快速提升，全球市场份额上升.... 16

1.3.2 进军全球市场（1982-2009 年）：日本机床产值连续27 年全球第一.... 19

1.3.3 深耕海外市场（2009 年-）：机床产值位居世界前三，出口市场以中国和美国为主....... 21

1.4 行业龙头复盘：数控技术洗牌后，天田、马扎克、森精机、大隈等企业确立行业龙头地位 ..... 23

1.4.1 马扎克：紧抓出海市场提升制造技术，拥抱柔性化/数控化新技术构筑竞争优势 .... 24

1.4.2 大隈：机电一体化机床企业，创造稀缺性竞争优势 ..... 26

2.产业变革视角：为什么日本机床产业能够实现反超..... 29

2.1 技术视角：数控时代来临构筑历史性机遇，日本小船掉头快一举从落后快速反超 ..... 29

2.2 成本视角：低成本劳动力同时追求精益生产，叠加美元升值影响，日本机床性价比尤为突出构筑巨大竞争优势..... 34

3.产业链视角：上游零部件成长空间大同时赋能行业成长，下游汽车行业影响巨大....... 35

3.1 上游零部件企业成长空间巨大，与中游主机厂成长相辅相成 ....... 35

3.1.1 数控系统：发那科成长史即日本数控系统发展史，让日本机床实现高起点 ..... 36

3.1.2 滚动功能部件、轴承：THK/NSK/NTN 等企业成长为全球领军企业，为产业发展打下良好基础...... 39

3.2 下游汽车行业影响巨大，对上游零部件、中游主机厂均有较大拉动 ..... 45

4.出海视角：全球制造业转移带来历史性机会，日本企业紧抓出海成长..... 47

4.1 全球制造业转移构筑机床产业历史性机会，过去几轮需求高峰均由制造业转移催化 ....... 47

4.2 日本企业紧抓出海成长机会走向全球化 ..... 49

5.政策视角：日本政府灵活的产业政策显著加速了机床行业发展....... 52

5.1 日本政府推出的组合型政策支持工具取得了良好成效 ..... 52

5.1.1 从供给、需求、经营环境等方面推出成体系的组合型政策支持工具 ....... 52

5.1.2 以《机振法》为例，日本重点针对中小型企业进行扶持，促进“专精特新”成长 ...... 53

5.2 从企业视角看，政策支持与企业成长构成了紧密的联系 ....... 55

6.对中国机床产业的启示..... 56

6.1 产业变革启示：技术变革构筑下一次成长机会，中国低成本优势持续发挥 ....... 56

6.2 产业链启示：上游投资价值重点关注，下游新能源汽车创造超车机会 ....... 61

6.2.1 上游数控系统、丝杠导轨投资价值重点关注 ....... 61

6.2.2 下游新能源汽车高增长同时降本增效诉求较强，催化行业技术进步 ....... 68

6.3 出海启示：制造业转移是机床企业的历史性机会，中国龙头企业出海重点关注 ....... 72

6.4 政策启示：我们判断国内正逐步从发展阶段向追赶阶段切换，除需求型政策支持，未来环境型、供给型政策支持力度有望加大....... 74

7.投资建议..... 76

8. 风险提示.... 76

图表目录

图表1： 铁质脚踏车床（1978 年造，复制品）...... 10

图表2： 日本第一台国产车床（池贝公司1889 年造） ....... 10

图表3： 日本进口的车轮车床（1907 年英国造）.... 10

图表4： 位于东京葛饰区的机械加工工厂 ...... 10

图表5： 1915-1921 年机床行业产值年化增长51.3% ..... 11

图表6： 1914-1917 年机床与零部件制造人数增加约一倍..... 11

图表7： 瑞士制造的镗床(左)和日本产镗床（右） ...... 11

图表8： 日本进口的美国车床（后）和日本产车床（前） .... 11

图表9： 1938 年《机床制造事业法》相关的支持法规.... 11

图表10： 1932-1938 年机床企业和产量大幅增加.... 12

图表11： 二战期间机床职工人数暴增约30 倍 ...... 12

图表12： 二战期间日籍美国专家威廉·高汉姆设计指导的六角车床 .... 12

图表13： 撤走60 万台机床，年产量限制1 万台，重创日本机床产业 ...... 13

图表14： 战后日本机床工厂数量急剧下降 ..... 13

图表15： 1951 年6 月20 家机床企业开工情况总体较差...... 13

图表16： 朝鲜战争与政策扶持双重刺激下日本机床年产量迅速上升 ....... 14

图表17： 日本与西德公司合作生产的镗床 ..... 14

图表18： 日本与美国公司合作生产的六轴车床 ..... 14

图表19： 1956 年《机振法》的主要内容....... 14

图表20： 《机振法》三阶段发展机械工业 ..... 15

图表21： 《机振法》的一般性机制 ....... 15

图表22： 1963 年5 月开始量产马扎克车床..... 15

图表23： 1968 年9 月数控车床第1 号机MITC1000M 完成..... 15

图表24： 美国麻省理工学院于1952 研发的世界最早的数控铣床 ...... 16

图表25： 1957 年东京工业大学公开日本第一台数控车床..... 16

图表26： 日本国产初期的数控铣床 ....... 16

图表27： 1954-1986 年日本数控机床的技术转变.... 16

图表28： 1980-2011 年机床专利申请数量...... 17

图表29： 山崎马扎克1978-1991 年专利申请数 ..... 17

图表30： 为促进计算机技术研发，1972 年颁布电子计算机产业对策特别会计....... 17

图表31： 日本电子和电机工程本科毕业生逐步超过美国 ..... 17

图表32： 日本电子和电机工程本硕博毕业生逐步超过美国 ....... 17

图表33： 1980-1990 年日本机床总产量的数控化占比整体上呈现出上升的趋势...... 18

图表34： 1980-1990 年日本机床的数控专业化指数...... 18

图表35： 1975-1985 年日本数控机床产量在日、EEC、美的占比从30%上升至72.3%...... 19

图表36： 1981 年山崎马扎克公司研发的旗下首款高端数控车床QUICK TURN1O ...... 19

图表37： 日本机床产值1982-2008 年连续27 年世界第一 .... 19

图表38： 1980-1990 年日本机床组成中车床从32.3%下降至24.2%，加工中心占比从16.3%上升至25.7%.... 20

图表39： 日本的机床出口/进口的值1969 年的0.6（进口大国）变为1988 年的8.3（出口大国） ..... 20

图表40： 1988 年日本机床出口占世界总份额的19.4%，位居世界第2...... 21

图表41： 1988 年日本机床进口份额仅占世界总份额的2.78%，位居世界第10....... 21

图表42： 1983-1990 年日本加工中心的出口分布.... 21

图表43： 1983-1990 年日本数控车床的出口分布.... 21

图表44： 2000-2020 年主要国家/地区的机床生产值..... 22

图表45： 2009-2023 年日本机床国外净新订单的区域分布情况.... 22

图表46： 1990-2022 年日本是机床出口大国，2009 年出口受金融危机影响下滑较大（十亿日元） ..... 22

图表47： 2013-2022 年日本机床出口的数控化比持续上升，2022 年超96%（十亿日元）...... 22

图表48： 2020-2022 年机床出口到亚洲地区的份额下降，北美和欧洲地区的份额上升.... 23

图表49： 2022 年日本机床出口前五大国家/地区为中国大陆、美国、中国台湾省、韩国和印度.... 23

图表50： 2020-2022 年加工中心、车床和物理化学机床的出口增幅较大.... 23

图表51： 2022 年日本机床出口以加工中心、车床、物化学加工机床为主....... 23

图表52： 到1990 年，日本天田、马扎克、大隈、森精机营收规模超过5 亿美元 .... 23

图表53： 到2019 年天田、马扎克、森精机（已合并成德玛吉森精机）、大隈依旧是全球规模前10 企业 .... 24

图表54： 马扎克经过百年发展市占率走向全球第一 ..... 25

图表55： 马扎克流水线+专用设备的建设进行了大规模设备投资 ...... 25

图表56： 1986 年马扎克工厂已有较高自动化程度....... 26

图表57： 工厂设备操作通过中控室控制 ....... 26

图表58： 大隈机电一体化布局，围绕数控系统构筑公司竞争力 ....... 27

图表59： 大隈自研数控系统构筑了四大核心优势 ....... 27

图表60： 大隈22 年营业收入高达2276.36 亿日元 ...... 28

图表61： 22 年大隈实现净利润191.95 亿日元...... 28

图表62： 大隈毛利率在30%以上，净利率相对较低...... 28

图表63： 大隈大部分收入来自于海外市场 ..... 29

图表64： 复盘来看，日本基本上在第一时间就开始向数控机床领域布局，在新一轮技术浪潮中抢占先机 ... 29

图表65： 从1950s 开始的行业格局是美国、英国、意大利企业通过技术进步缓慢缩短与德国、瑞士差距 ... 30

图表66： 日本借助CNC 技术实现了和欧美国家技术差距快速缩小 ..... 30

图表67： 正处于高速成长期的大隈铁工所、山崎铁工所、森精机第一时间采用数控技术，改变了日本机床行业的竞争格局..... 31

图表68： 美国机床市场经过NC/CNC 技术洗牌市场出现较大动荡 ...... 32

图表69： PC 技术的出现继续带来行业洗牌，但日本企业占据了牢固的市场领先地位..... 33

图表70： 数控时代来临后日本的数控化率快速提升，后持续全球领先 ..... 33

图表71： 日本更低的劳动力成本在竞争上构筑了优势 ....... 34

图表72： 1990s 下半叶美元的升值也对行业企业竞争力造成了较大影响.... 34

图表73： 以汽车行业为例，丰田公司注重精益生产持续优化产线，最终生产销量反而显著高于通用汽车 ... 35

图表74： 上游核心部件构成机床主要技术壁垒 ..... 35

图表75： 日本企业占据了全球机床核心部件供应链重要地位 ..... 36

图表76： 发那科从创立至今规模实现了跃迁式的成长 ....... 36

图表77： 1956 年日本开发出第一台NC 机床.... 36

图表78： 富士通让发那科得以在具有计算机开发能力的良好氛围下从事数控系统研制 ....... 37

图表79： 发那科从富士通独立前基本完成了数控系统产品开发逐步走向成熟 ....... 37

图表80： 发那科22 年营收达到8520 亿日元 ....... 37

图表81： 发那科22 年净利润达到1706 亿日元 ..... 37

图表82： 发那科1Q-3Q23 收入结构 ....... 38

图表83： 发那科采用双研究所机制同时兼顾前瞻与实战 ..... 38

图表84： 发那科全球化布局 ..... 39

图表85： NSK 主要产品...... 39

图表86： NSK1921 年的抛光产线...... 40

图表87： NSK 在1958-1959 年实现了滚珠丝杠量产...... 40

图表88： 1958 年NSK 与Hoover 签署合同...... 41

图表89： 半环形无级变速器 ..... 41

图表90： NSK 成功开发生物质滚动轴承塑料保持器...... 41

图表91： NSK 通过百余年发展成为全球轴承、滚珠丝杠行业领军企业...... 42

图表92： NSK22 年收入结构...... 43

图表93： 本土市场仅占NSK1/3 收入 ...... 43

图表94： THK 发展历史...... 43

图表95： 制造端全球布局以尽量贴近市场 ..... 43

图表96： THK 中国总公司.... 43

图表97： THK22 年产品收入结构...... 44

图表98： THK22 年全球收入结构...... 44

图表99： NTN 发展历程...... 44

图表100： 22 年NTN 收入结构.... 45

图表101： 22 年NTN 海外收入占比超过70% .... 45

图表102： 日本乘用车销量逐步超过美国 ...... 45

图表103： 我们认为日本汽车工业的快速发展对日本机床市场份额走向全球第一做出了较大贡献 ...... 46

图表104： 汽车产业支撑了日本机床上游零部件企业的核心成长 ...... 46

图表105： 日本汽车工业对机床需求有较大拉动 .... 47

图表106： 日本汽车工业机床订单中专用机床占比较高 ...... 47

图表107： 19 世纪工业革命以来全球历经的五次大规模制造业迁移.... 47

图表108： 1962-2022 年全球机床消耗量、产量、进口量和出口量历经三次制造业迁移，出现三次阶段性高峰....... 48

图表109： 从日本本土数据看，历次制造业转移的周期也对需求有明显拉动，例如2001 年至2008 年中国制造

业的高增长也带动了日本需求持续高增..... 49

图表110： 日本机床出口/进口在七八十年代迅速激增，转变为出口大国；同时期美、英、法转变为进口国，且

输入依赖度上升..... 50

图表111： 日本泡沫经济崩溃后内需走弱，外需订单占比快速提升，促使企业重视海外市场开拓 ...... 50

图表112： 日本机床企业在1980s 之前积极开拓发达国家市场 .... 51

图表113： 日本机床企业海外基地开始生产时间较晚 .... 51

图表114： 日本从1990s 开始海外基地的设立开始向亚洲集中 .... 51

图表115： 日本头部机床企业紧抓海外市场机会持续加码海外市场布局 .... 52

图表116： 日本政府推出了符合产业发展规律的组合型政策支持工具 ...... 53

图表117： 日本在机床产业不同阶段应用不同的产业政策工具 .... 53

图表118： 1956 年《机振法》的主要内容...... 54

图表119： 从《机振法》开始日本形成了一种新的产业政策体系 ...... 54

图表120： 《机振法》加速形成了1980s 日本大企业与中小企业紧密合作的产业体系 .... 55

图表121： 《机振法》提升日本中小企业全要素生产率，对日本制造业全要素生产率形成支撑 .... 55

图表122： 日本机床领军企业马扎克的每个发展阶段均得到了相关行业政策的支持 ...... 56

图表123： 每次技术迭代均会带来不同的加工理念 ...... 57

图表124： 数字化工厂由智能化制造和智能化机床组成，实现从设计、编程、加工、监测、、售后的全流程数字

化管理..... 57

图表125： 以宁德时代为例，其通过应用人工智能、图像识别、机器学习、预测性算法和5G 等新技术打造高效

智能工厂，当前电池缺陷检测甚至使用了AI 技术.... 58

图表126： NC-Link 协议实施，加速机床行业智能化..... 58

图表127： 基于华中数控智能产线系统的柔性化产线 .... 59

图表128： 数控系统控制系统原理 .... 60

图表129： AI 的应用有望缩小与海外企业在经验积累上的差距.... 60

图表130： 采用AI 技术的华中9 型在国内AI 技术快速发展背景下有望缩小与海外龙头企业差距 ...... 61

图表131： 国内主要数控系统厂商 .... 61

图表132： 数控系统研发难度高，国产数控系统在技术成熟度上落后海外龙头企业 ...... 62

图表133： 国内外市场参与者对比 .... 62

图表134： 在国家及政府相关部门政策支持下，国产数控系统加速成长 .... 63

图表135： 数控系统技术及产品国内外比较 .... 63

图表136： 国内龙头数控系统技术实力已逐渐向海外龙头看齐 .... 64

图表137： 国产高端数控系统基本实现核心器件配套 .... 65

图表138： 科德数控配套伺服驱动系统已达到国际先进水平 ...... 65

图表139： 传动系统（丝杠/导轨为主）占机床价值量15%左右.... 66

图表140： 丝杠导轨国产化率约25%，国产替代空间巨大..... 66

图表141： 国内滚动功能部件主要企业 .... 66

图表142： 汉江机床滚动功能部件实验室 ...... 67

图表143： 从2011 年到2020 年国产滚动功能部件中高端应用比例明显提升 .... 67

图表144： 终端用户在滚珠丝杠的采购上话语权较强 .... 68

图表145： 在有政策引导情况下，有85.1%企业愿意试用或购买国产中高端滚动功能部件..... 68

图表146： 新能源汽车有大量金属壳体加工需求 .... 69

图表147： 新能源汽车销量快速扩张 ...... 69

图表148： 比亚迪资本开支高增长 .... 69

图表149： 乘用车自主品牌占比快速提升为国产设备带来机会 .... 70

图表150： 新能源汽车零部件材料/设计/工艺变化打破原有机床市场格局 ...... 70

图表151： 比亚迪第十一事业部西安工厂总装车间综合开动率2020 年相比2018 年提升18pcts.... 71

图表152： 比亚迪第十一事业部西安工厂总装车间在设备自动化改造、信息化管理提升背景下直通率快速提升....... 71

图表153： 比亚迪第十一事业部西安工厂总装车间实现了单车人工成本的下降 ...... 71

图表154： 纽威数控目前已有近30 款产品适用于新能源汽车行业加工，高度重视赛道成长机会 ....... 72

图表155： 海天精工新能源汽车行业解决方案 ...... 72

图表156： 08 年后美国机床市场消费额全球占比开始回升.... 73

图表157： 08 年后英国机床市场消费额全球占比开始回升.... 73

图表158： 除中国外，巴西、印度等国家外国直接投资也呈增加趋势 ...... 73

图表159： 08 年后中低端产业开始向越南、印度等市场转移，带动了东南亚机床消费额占比的提升.... 73

图表160： 23 年中国机床出口额快速增长...... 74

图表161： 23 年加工中心出口额高增长，出口结构优化...... 74

图表162： 海天精工步步为营向海外市场开拓 ...... 74

图表163： 纽威数控海外营收快速增长 .... 74

图表164： 海天精工海外营收快速增长 .... 74

图表165： 我们认为国内机床产业正从发展阶段向追赶阶段切换 ...... 75

图表166： 国家近年推出多项机床产业支持性政策 ...... 75

图表167： 机床行业重点公司盈利预测 .... 76