數控系統為機床最核心部件，由數控裝置、伺服系統、測量系統構成。由于數控系統的標準品屬性規模化效應較強，同時技術難度高，大部分機床廠以外采為主。

根據我們測算，21年國內數控系統市場空間216億元，潛在進口替代空間137億元，市場空間廣闊。
考慮目前國產高端機床仍有較大國產替代空間，同時在“自主可控”相關政策催化下國產替代有望加速，同時我們預計23年數控系統行業景氣度也有望持續回暖，國產數控系統需求有望實現高增長。
1.1 數控系統為機床“大腦”，直接影響機床性能

數控系統為數字控制系統(Numerical Control)簡稱。數控系統作為機床“大腦”直接影響機床精度、動態特性等核心參數，主要由數控裝置、伺服系統和測量系統三大部分組成，包含了數控裝置、伺服裝置、伺服電機、光柵尺、編碼器及其他電子元器件。

數字控制機床（Numerical Control Machine Tool），簡稱數控機床，準確地按照事先安排好的工藝流程實現加工動作的金屬切削機床。

數控機床相比普通機床區別主要在控制上，數控機床采用數字信號，普通機床一般采用模擬量控制，數控機床采用數字信號進行控制，因此需要有數字信號的發出裝置（即數控裝置）；既然有數字信號發出裝置，就必須有數字信號的接收裝置，因此有了伺服放大器及伺服電動機（稱為伺服系統）；為了檢測數控機床指令位置和實際位置的一致性，一般數控機床都裝有反饋裝置。

數控機床跟隨數控系統的發展經歷了五代兩階段。從硬線控制系統（NC）到計算機數控系統（CNC）。

數控系統按照控制系統運行方式，分為開環、半閉環、全閉環控制數控系統，閉環的數控機床精度更高、速度更快、驅動功率更大，但對于機床結構和傳動要求更高，更容易造成系統的不穩定。

1.2 五軸聯動數控系統強化空間復雜特征加工能力，符合制造業升級趨勢

數控系統控制幾個坐標按照需要的函數關系同時協調運動稱為坐標聯動，按照聯動軸數分為二軸聯動、二軸半聯動、三軸聯動、四軸聯動、五軸聯動等。
以三軸聯動機床為例，其包含了X/Y/Z三個直角坐標系軸，故刀軸方向固定，機床的運動控制只能沿著X/Y/Z三個線性軸進行控制。
五軸聯動機床則增加了兩個自由旋轉軸，讓刀具的運動可以靈活變化。

五軸聯動加工在效率、精度、加工質量等方面具有顯著優勢。

五軸聯動數控系統的五軸旋轉刀具中心（以下簡稱RTCP）功能，主要指當有旋轉軸運動時（一個或兩個旋轉軸），通過三個直線軸的實時同步補償運動，使刀具或工件的某一特定點在空間的位置始終保持不動，即刀具或工件繞這一特定點作旋轉運動，可以直接在工件坐標系下規劃刀尖軌跡，機床軸控制由算法完成，編制程序時，只需要考慮工件的坐標，不需要考慮五軸機床運動鏈結構，簡化了CAM編程，提高加工精度。

五軸加工通過更高加工效率、更小占地面積與能耗帶來經濟性，對三軸加工具有一定替代性。根據全球機床龍頭德馬吉森精機披露數據，其使用10臺五軸機床替換50臺立式五面加工機床，帶來了更高加工量、更小占地面積，并且節約能耗42%。

五軸聯動數控系統和機床技術壁壘最高，對應的毛利率也處于領先水平。以主要銷售五軸聯動數控系統與機床的科德數控為例，其21年五軸聯動機床、數控系統毛利率分別高達43.62%、49.81%。

1.3 數控系統軟硬件一體銷售，標準品屬性較強

數控系統的制造包括數控裝置制造、伺服裝置制造與伺服電機制造。

數控裝置（簡稱CNC裝置）是數控機床的控制核心，主要由CPU、存儲器、數字伺服控制卡、主板（包括I/O LINK、數字主軸、模擬主軸、通信接口、MDI接口等）、顯示控制卡以及相應的控制軟件等組成。

伺服驅動系統由控制單元、測量反饋單元和驅動執行單元組成，來自數控裝置的位置控制移動指令轉變成機床工作部件的運動，使工作臺按規定軌跡移動或精確定位，從而加工出符合圖樣要求的工件。

根據華中數控招股說明書數據，數控系統制造人工成本、制造費用占比較低，原材料成本在90%以上。

原材料以液晶屏、主板、功率模塊、伺服電機為主，大部分屬于電子類產品，采購價格呈逐年下降趨勢。

相比數控機床，數控系統更具有標準品屬性，一般由數控系統廠商提供基本模塊清單和價目表，由下游客戶根據機床功能、實際應用要求進行組合，同一名稱的數控系統會根據客戶選擇配置不同有較大價格差異，但整體來看依舊具有較強標準品屬性。
1.4 目前數控系統發展模式包括西門子、哈斯模式和馬扎克模式

目前國際上的數控系統發展模式有西門子模式、哈斯模式和馬軋克模式三種：

1）西門子模式：

數控系統廠專業生產各種規格的數控系統，提供各種標準型的功能模塊，為全世界的主機廠批量配套。

2）哈斯模式：

主機廠獨立開發數控系統，并與其自產的數控機床配套銷售，通常這些企業創立之初以數控系統研發起步，后來形成數控系統+機床的布局，哈斯通過一體化的模式實現了機床銷量走向全球前列。國內科德數控也采用這種模式，從數控系統起步逐步實現了五軸機床的一體化布局。

3）馬扎克模式：

主機廠在數控系統廠提供的開發平臺上，研發自主品牌的數控系統，并與其所生產的數控機床配套銷售。以如馬扎克、森精機等公司為例，在三菱、發那科提供的數控系統平臺上，共同研發形成馬扎克、森精機的數控系統品牌。
整體來看，數控系統由于其相對標準化、投入回報周期長等特性，國內外機床廠大部分以外購為主。

1.5 國內數控系統市場空間216億元，潛在進口替代空間137億元

數控系統作為機床核心部件，成本占比在20%左右。

根據德國機床制造商協會數據，21年中國機床消費金額238.9億美元。

按照數控系統占機床成本20%，機床毛利率30%，美元兌人民幣匯率6.45計算，2021年中國數控系統市場空間約為215.77億元人民幣。

考慮國產數控系統主要配套國產機床，假設國內數控系統市場空間中低檔、中檔、高檔占比分別為20%、60%、20%，按照對應檔次機床國產化率進行測算，假設21年低檔、中檔、高檔機床國產化率分別為88%、72.5%、12%，對應21年國產數控系統潛在進口替代空間約為137億元。

1.6 機床國產化加速、景氣度回暖，有望帶動數控系統需求高增長

德、日企業統治全球高端市場，中國機床出口以中低端為主，高端機床國產化率較低。機床行業完全競爭，德國、日本、美國為主要機床大國，海外品牌在技術、規模、品牌影響力方面均處于領先地位，從出口體量上來看，德、日占據全球約45%市場。國內機床高端市場主要由海外企業壟斷，截至2018年中國高端機床國產化率僅為6%。

目前機床產業供應鏈逐步走向成熟，同時伴隨“自主可控”相關政策催化，機床國產化進程有望加速，帶動國產數控系統需求提升。

從機床產業景氣度看，日本出口中國機床訂單增速從22年8月見底回升，23年機床景氣度有望持續回暖。2021年日本出口中國機床訂單大幅增長77%至3580.4億日元（按照2021年平均匯率計算為210.3億元人民幣）。
從數據來看，訂單從今年1月份開始走弱，從8月份開始出現趨勢性反彈，8月到11月已經實現連續4個月正增長，考慮當前疫情等不利因素影響逐漸減弱，我們認為23年機床景氣度有望持續回暖。