2016中国机床行业自动化市场研究报告
一、市场概述当今世界，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。二、机床行业自动化产品应用介绍1、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。 （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）机床主机是数控机床的主体，包括床身、主轴、进给传动机构等机械部件。2、在数控机床的应用（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-inType)，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-aloneType)。 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。（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）低压电气产品在数控机床中的应用
低压电气产品在各种电控设备中都有广泛应用，数控机床中的低压电气产品种类也相对较多，如低压断路器、熔断保护器、开关等部件。三、机床行业市场分析1、机床行业整体市场
中国机床工具工业协会数据显示，2015年是机床工具行业市场和经济运行进入下行通道的第5个年头，与前几年相比，行业承受的下行压力强度更大，范围更广，整体形势比较严峻。机床市场销售金额1260.4亿元，同比下降13.7%%。工具行业、金切机床行业、成型机床行业运行情况如下。（1）金切机床行业
金切机床行业销售金额714.8亿元，同比下降12.5%；金切机床同比降低14.7%。（2）成型机床行业
成型机床行业销售金额545.6亿元，同比下降16.6%；成型机床同比下降16.8%。（见表1）http://fs10.chuandong.com/upload/images///20160705/9182C30FF45FBF5Fm.png 2015年机床行业累计进出口额717.7亿美元，同比下降15.3%；其中进口额524.2亿美元，同比下降21.1%；出口额193.5亿美元，同比下降6.1%。进出口逆差330.7亿美元，同比下降14.5%。（见表2）http://fs10.chuandong.com/upload/images///20160705/B4F60D0AD7EC89D0m.png2、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。 2015年机床行业延续2014年以来的颓势，呈现下降幅度再度扩大、下行领域全面扩展、内外贸双下降和全行业利润状况持续恶化等特征。 基于国内宏观经济形势和机床行业特点，预计2016年机床行业整体销售额将比2015年有下降，产品进出口额将有较大幅度缩减。四、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、低压电气产品等。各类机床用产品的市场容量规模相对都比较大，根据跟踪了解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。（见表3、图2）http://fs10.chuandong.com/upload/images///20160705/FBA3B6D071151902m.pnghttp://fs10.chuandong.com/upload/images///20160705/DE388E0A0B810603m.png1、CNC系统在机床市场增长判断
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，2015年高端机型的需求情况较为稳定，但整体还是下降的趋势，2015年及2011-2016年CNC市场容量及增长情况如下。（见表4、图3）http://fs10.chuandong.com/upload/images///20160705/7F2CA5944448E666m.pnghttp://fs10.chuandong.com/upload/images///20160705/0F99BB7AD55564E2m.png2、HMI在机床行业增长判断
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。由于机床市场低迷，2015年HMI市场依旧延续下降趋势。（见表5、图4）http://fs10.chuandong.com/upload/images///20160705/5EE68CDB312C465Am.pnghttp://fs10.chuandong.com/upload/images///20160705/A8A19EDC05DC0AAEm.png3、PLC在机床增长判断
PLC在工业自动控制领域应用愈来愈广，它在控制性能、组机周期和硬件成本等方面所表现出的综合优势是其它工控产品难以比拟的。随着PLC技术的发展，它在位置控制、过程控制、数据处理等方面的应用也越来越多。在机床的实际设计和生产过程中，为了提高数控机床加工的精度，对其定位控制装置的选择就显得尤为重要。 受市场低迷影响，机床行业PLC市场销售额依旧出现较大幅度下降，下表是近几年的销售额情况以及未来一年的预测。（见表6、图5）http://fs10.chuandong.com/upload/images///20160705/87FD173A28E721F9m.pnghttp://fs10.chuandong.com/upload/images///20160705/E27E6FCE433DD3F9m.png4、伺服系统在机床行业增长判断
作为数控机床的重要功能部件，伺服系统的特性一直是影响系统加工性能的重要指标。围绕伺服系统动态特性与静态特性的提高，近年来发展了多种伺服驱动技术。可以预见随着超高速切削、超精密加工、网络制造等先进制造技术的发展，具有网络接口的全数字伺服系统、直线电动机及高速电主轴等将成为数控机床行业的关注的热点，并成为伺服系统的发展方向。由此可以判断，应用在电机上伺服系统将愈加广泛。 随着市场大环境的变化，机床行业伺服系统的市场容量在2015年延续了下滑的趋势。（见表7、图6）http://fs10.chuandong.com/upload/images///20160705/52B4FD075A018EEFm.pnghttp://fs10.chuandong.com/upload/images///20160705/302D4F6F21BD92E6m.png5、电机在机床增长判断
直线电机及其驱动控制体系在技能上已日趋老练，已具有枯燥传动装置无法相比的优秀性能。过往人们所担心的直线电机推力小、体积大、温举高、可靠性差、担心定、难安置、难防护等标题，随着电机制造技能的改革，已不再是大标题。而驱动与控制技能的成长又为其性能拓展和安定性提供了包管。选择得当的直线电机及驱动控制体系，配以合理的机床设计，完全可以生产出高性能、高可靠性的机床。 电机市场受机床行业生产情况的影响较大，2015年依然延续下降趋势。（见表8、图7）http://fs10.chuandong.com/upload/images///20160705/1478B8DEB2708031m.pnghttp://fs10.chuandong.com/upload/images///20160705/576E0BF0E93BB600m.png6、低压电气产品在机床增长判断
低压电气产品在机床中应用广泛，种类分别是低压断路器、继电器、开关电源、变压器、按钮和指示灯。其中主要部件为低压断路器。据市场上相关数据指标分析，2015年各类低压电气产品产品的市场容量相较于2014年呈现下降趋势。（见表9、图8）http://fs10.chuandong.com/upload/images///20160705/3A70E251B5A80D3Em.pnghttp://fs10.chuandong.com/upload/images///20160705/D1F6CAC658E743DFm.png7、低压变频器在机床增长判断
由于机床加工范围较广，不同的工件，不同的工序，使用不同的刀具，要求机床执行部件具有不同的运动速度，因此机床的主运动应能进行调速，机床用户对变频器产品的调速作用更为关注。 主轴是车床构成中一个重要的部分，对于提高加工效率，扩大加工材料范围，提升加工质量都有着很重要的作用，变频器主要应用于主轴调速系统。目前对客户来说变频器的性价比很高，所以变频器在车床上使用非常普遍。 通用变频器要想顺利的使用在机床行业必须有两个重要考虑：一是选用无速度传感器矢量控制的产品，二是要设计在超速运转以提高低速转矩。 据市场上相关数据指标分析，2015年各类低压变频器产品的市场容量相较于2014年呈现下降趋势。（见表10、图9）http://fs10.chuandong.com/upload/images///20160705/AD9DC04C78811A31m.pnghttp://fs10.chuandong.com/upload/images///20160705/0D9B45184DB54672m.png 当前，数控行业呈现出高精度化、高速化、高可靠性、系统化、微型化、智能化、“电子——机械”商品化等特点，由传统的万能机床向机床功能专用化和产品多样化发展是必然；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；发展经济型数控机床和加工中心已成为当前数控机床发展的一种趋势。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5um以内，主轴转速达1万转／min以上，最高达4—5万转／min，快速进给速度达100m／min。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。
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