数控装备行业专利信息分析报告

发布:2019-12-19 08:50:13 阅读：446

 数控装备行业专利信息分析报告

一、行业简介

1.1、数控装备行业发展介绍

数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术，数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品，即所谓的数字化装备。

数控装备是制造工业现代化的重要基础，它关系着中国的战略地位。由于数控装备的特殊地位，从“六五”到“十二五”三十多年间，数控装备的发展持续受到国家重视和支持，“十五”目标是打破国外对“高、精、尖”重大数控装备的垄断，开发一批具有自主知识产权的研究成果和核心技术，并且形成中档数控机床的规模化生产能力；“十一五”目标是以发展普及型数控系统为重点，全面推进普及型数控系统产业化，占领国内数控机床主流市场，开发具有自主产权的数控核心高技术，全行业实现有自主版权的国产数控系统占国产数控机床总产量75%的目标；“十二五”目标是重点攻克数控系统、功能部件的核心关键技术，增强中国高档数控机床和基础制造装备的自主创新能力，实现国产高档数控系统国内市场占有率达到8%～10%的目标。培育了一批数控企业和产品，如北京凯恩帝、广州数控、华中数控和大连光洋等，促进了数控装备的进步，具备了中低端数控系统的生产能力和部分核心技术，满足了部分装备的市场需求。

二、商业情报分析

2.1、数控装备的分类

关于数控装备的分类，目前没有统一的标准。根据工艺用途可分为金属切削机床、金属成形机床和特种加工机床。

金属切削机床是指用切削的方法将金属毛培加工成机器零件的机器，它是制造机器的机器，又称为工作母机。

金属成形机床是指通过压力或剪切成形对金属或其他材料的坯料或工件进行加工，从而获得所要求的几何形状、尺寸精度和表面质量的机器。

特种加工机床是指利用电能、电化学能、光能及声能等进行加工的方法。

2.2、数控装备企业数量的变化情况 

如图2-1所示，按照国统局规模以上工业企业的标准，2010年前为年主营业务收入500万元以上（其中2006年前经机床工具协会鉴别和剔除非本行业企业，2007年后未经协会鉴别和剔除），2011年后为年主营业务收入2000万元以上的企业。2001年以来中国机床工具行业企业的数量是持续增加的。2006年以前数量小幅波动，2007-2013年企业数量增加速度加快，2014-2017年企业数量增加变得平缓。这和行业整体发展的波动性相吻合。

 

图2-1 2001-2018年数控装备企业数量的变化情况（数据来源于国统局）

2001年500万元以上规模的行业企业2055家，2011年2000万元以上规模企业4385家，2017年5811家，比2011年增加1426家，增幅为32.5%。但2015年以来，企业数量的增加速度在减缓。

2.3、数控装备消费额的变化情况

如图2-2所示，2001-2011年10年间，数控装备的消费额快速增长，从2001年的29.7亿美元增长到2011年的390.9亿美元,增长12倍多。随后几年呈波动下行趋势，2017年实现了较明显的增长，达到299.7亿美元，约为最高峰时的77%。这期间，金属成形机床消费额的波动幅度相对较小。

图2-2 2001-2018年数控装备消费额的变化情况（数据来源于国统局）

2.4、2001年-2018年数控装备进出口的变化情况

2.4.1、数控装备进出口总额的变化情况

   如图2-3所示，2001-2008年是持续快速增长阶段，数控装备进出口总额、进口额、出口额的年均增长率分别为24.4%、23.3%、36.6%。2009年出现低谷，同年也是全球数控装备行业的低谷，主要是受到国际市场的影响。

2010-2017年，出口额基本为上行，进口额在2011年达到高峰后，呈平缓波动下行趋势。这一趋势与转型升级的步伐相吻合。

2018年中国数控装备行业进出口总额为301.5亿美元，其中，进口总额为165.4亿美元，出口总额136.1亿美元。

图2-3 2001-2017年数控装备进出口总额的变化情况（数据来源于国统局）

2.4.2、金属切削机床进出口总额的变化情况

如图2-4所示，2001-2017年金属切削机床进出口总额、进口额、出口额变化趋势与数控装备行业基本一致。2012年达到最高峰后，进口波动下行，出口平稳上升。2018年中国金属切削机床进出口总额为107.3亿美元，其中，进口总额为80.7亿美元，出口总额26.6亿美元。

图2-4 2001-2017年金属切削机床进出口总额的变化情况（数据来源于国统局）

2.4.3、金属成形机床进出口总额的变化情况

如图2-5所示，2001-2017年金属成形机床进出口总额、进口额、出口额变化趋势与金属切削机床一致，但2012年后进口下降、出口上升的趋势更为平稳。

 2018年中国金属成形机床进出口总额为29.3亿美元，其中，进口总额为15.9亿美元，出口总额13.4亿美元。

图2-5 2001-2017年金属成形机床进出口总额的变化情况（数据来源于国统局）

2.5、2019年1月-9月数控装备行业的运行情况

2.5.1、数控装备行业的营业收入

如图2-6所示，根据国统局规上企业统计数据，数控装备行业1-9月累计完成营业收入同比降低0.9%。其中金属切削机床1-9月累计完成营业收入同比降低13.9%，金属成形机床1-9月累计完成营业收入同比降低5.2%。

图2-6 2019年1月-9月数控装备行业的营业收入及同比变动情况（数据来源于国统局）

2.5.2、数控装备行业的利润总额

如图2-7所示，根据国统局规上企业统计数据，数控装备行业1-9月累计实现利润总额同比降低18.4%。其中金属切削机床累计实现利润总额同比降低67.5%，金属成形机床累计实现利润总额同比降低19.2%。

图2-7 2019年1月-9月数控装备行业的利润总额及同比变动情况（数据来源于国统局）

2.5.3、数控装备的产量

如图2-8所示，根据国统局规上企业统计数据，数控装备行业1-9月的金属切削机床产量同比下降16.2%，金属成形机床产量同比下降7.8%。

图2-8 2019年1月-9月数控装备的产量及同比变动情况（数据来源于国统局）

三、专利情报分析

3.1、金属切削机床专利分析

检索数据库：soopat

检索关键词：( ( 切削机床 or 切削设备 or 切削装备 or 切削装置 or 切削机构 ) )

检索范围：中国

检索日期：2019.12.03

3.1.1、申请量分析

图3-1 1985年--2019年金属切削机床的专利申请量

从图3-1可以看出，自1985年至2019年关于金属切削机床的专利申请量已有4934件。2005年以前的专利申请量较少，上升的趋势亦不明显，反映出各个公司对金属切削机床的开发没有投入较多的研发资金，致使在技术上没有出现重大的技术突破，也可能是企业对专利的申请并不重视。

在2006年至2011年之间，金属切削机床的专利申请量变化较大，说明了技术上有了新的突破，某些公司已经对金属切削机床上投入了研发资金，专利申请量有增加。

在2012年至2018年之间，金属切削机床的专利申请量已有大幅度提升，并在2018年达到最高的783件，这说明这段时间内各个公司在金属切削机床投入大量的研发资金，使得金属切削机床的技术取得了较大的突破，从而使得金属切削机床的专利申请量呈井喷式增长，各个公司都在积极地申请专利为自身产品保驾护航，同时确保竞争对手不能抄袭自己的产品设计。2019年由于专利文件尚未全部公开，所以查询到的专利数量有限。建议各个公司的技术人员充分利用、参阅这些专利技术，从中寻找对自己公司有用的技术信息，一方面利用现有专利中较好的技术点改善自己公司现有的金属切削机床，另一方面也对一些高风险专利进行规避。

3.1.2、申请人分析

表3-1 1985年--2019年金属切削机床的申请人排名情况

 

从表3-1可以得知，在金属切削机床技术领域，申请量排名前20的申请人，包括株式会社迪思科（209件）、天津第一机床总厂（19件）、株式会社迪斯科（18件）、浙江大学（17件）、湖州精圆数控设备有限公司（16件）等。这说明这五个申请人的专利布局比较全面，技术比较先进，在中国销售金属切削机床时，需要着重关注这几个申请人，尤其株式会社迪思科，该公司在中国处于技术领先地位，防止贵司的金属切削机床侵犯上述几家的相关专利。

3.1.3、发明人分析

 

表3-2 1985年--2019年金属切削机床的发明人排名情况

从表3-2中可以看出，金属切削机床相关专利的技术研发人员主要是关家一马（29件）、刘振玲（18件）、翁伯祥（16件）和福冈武臣（13件），贵司可以着重持续跟进这些技术人员作为发明人申请的相关专利，进而考量金属切削机床整个技术行业的发展趋势，确保贵司的金属切削机床可以紧跟行业的发展动向，进而开发出符合市场需求的金属切削机床。

3.1.4、技术分类分析

表3-3 1985年--2019年金属切削机床的技术分类情况

 

按照IPC分类号的小组对专利进行统计分析，排名前20的热点技术如表3-3，目前的技术热点主要集中在1、B23Q11/00 适用于保持刀具或机床部件良好的工作状态或者适用于工件冷却的安装在机床附件；专门组合于，或配置于，或专门适用于，有关机床的安全设备；2、B23D79/00 不包含在其他类目中的切削加工的方法，机械或装置；3、B23Q11/10 刀具或工件的冷却或润滑的配置。这说明上述技术分类中的专利较多，公开的技术信息也相对较多，贵司如需对现有的金属切削机床进行改进或升级，建议从上述技术分类中查找相关专利借鉴；贵司如需对金属切削机床进行研发创新，建议绕开上述表格中的技术分类，由于上述技术分类中已申请了较多专利，研发资金投入性价比相对较低，可以考虑将研发创新资金投入到上述表3-3中没有出现的技术空白区内。

 

 

3.2、金属成形机床专利分析

检索数据库：soopat

检索关键词：( ( 成形机床 or 成形设备 or 成形装备 or 成形装置 or 成形机构 ) )

检索范围：中国

检索日期：2019.12.03

3.2.1、申请量分析

图3-2 1985年--2019年金属成形机床的专利申请量

从图3-2可以看出，自1985年至2019年关于金属成形机床的专利申请量已有6713件。2003年以前的专利申请量较少，上升的趋势亦不明显，反映出各个公司对金属成形机床的开发没有投入较多的研发资金，致使在技术上没有出现重大的技术突破，也可能是企业对专利的申请并不重视。

2004年至2010年之间，金属成形机床相关的专利申请量较2003年有所上升，说明了技术上有了新的突破，专利申请量有增加。

2011年至2018年之间，金属成形机床的专利申请量已有大幅度提升，并在2017年达到最高的742件，这说明这段时间内各个公司在金属成形机床投入大量的研发资金，使得金属成形机床的技术取得了较大的突破，从而使得金属成形机床的专利申请量呈井喷式增长，各个公司都在积极地申请专利为自身产品保驾护航，同时确保竞争对手不能抄袭自己的产品设计。2019年由于专利文件尚未全部公开，所以查询到的专利数量有限。建议各个公司的技术人员充分利用、参阅这些专利技术，从中寻找对自己公司有用的技术信息，一方面利用现有专利中较好的技术点改善自己公司现有的金属成形机床，另一方面也对一些高风险专利进行规避。

3.2.2、申请人分析

表3-4 1985年--2019年金属成形机床的申请人排名情况

 

从表3-4可以得知，在金属成形机床技术领域，申请量排名前20的申请人，包括宁波精达成形装备股份有限公司（137件）、华中科技大学（106件）、哈尔滨工业大学（96件）、吉林大学（88件）、西安交通大学（59件）等。这说明这五个申请人的专利布局比较全面，技术比较先进，在中国销售金属成形机床时，需要着重关注这几个申请人，尤其宁波精达成形装备股份有限公司，该公司在中国处于技术领先地位，防止贵司的金属成形机床侵犯上述几家的相关专利。

3.2.3、发明人分析

表3-5 1985年--2019年金属成形机床的发明人排名情况

 

从表3-5中可以看出，金属成形机床相关专利的技术研发人员主要是郑良才（64件）、李明哲（42件）、赵升吨（37件）和胡志清（35件），贵司可以着重持续跟进这些技术人员作为发明人申请的相关专利，进而考量金属成形机床整个技术行业的发展趋势，确保贵司的金属成形机床可以紧跟行业的发展动向，进而开发出符合市场需求的金属成形机床。

3.2.4、技术分类分析

表3-6 1985年--2019年金属成形机床的技术分类情况

序号	分类号按小组	合计
1	B21D37/10 模具组；导向支柱	306
2	B21D37/16 加热或冷却	186
3	B22F3/105 利用电流、激光辐射或等离子体	176
4	B33Y30/00	157
5	B33Y10/00	128
6	B21D26/14 应用磁力	124
7	B21D43/00 连接于或配置于或专门适用于有关加工或处理金属板、金属管或金属型材料的进给、定位或储存装置；其与切割装置的连接	115
8	B21D22/02 用刚性设备或工具的冲压	90
9	B21D31/00 用于加工金属板、金属管、金属型材的其他方法	81
10	B21D35/00 按照组B21D 1/00至B21D 31/00中所列的方法的组合加工	80
11	B21D26/33	79
12	B21J13/02 锻模或其安装	72
13	B21D26/47	72
14	B21D26/02 通过流体压力	71
15	B21C25/02 模具	68
16	B21D26/21	64
17	C03B17/06 玻璃板的成型	61
18	B21D22/22 带有夹持毛坯边缘装置的	58
19	B21D22/20 拉深	56
20	B22F3/115 利用喷射熔融金属，例如喷射烧结、喷射铸造	54

 

按照IPC分类号的小组对专利进行统计分析，排名前20的热点技术如表3-6，目前的技术热点主要集中在1、B21D37/10 模具组；导向支柱；2、B21D37/16 加热或冷却；3、B22F3/105 利用电流、激光辐射或等离子体。这说明上述技术分类中的专利较多，公开的技术信息也相对较多，贵司如需对现有的金属成形机床进行改进或升级，建议从上述技术分类中查找相关专利借鉴；贵司如需对金属成形机床进行研发创新，建议绕开上述表格中的技术分类，由于上述技术分类中已申请了较多专利，研发资金投入性价比相对较低，可以考虑将研发创新资金投入到上述表3-6中没有出现的技术空白区内。

 

 

3.3、特种加工机床专利分析

检索数据库：soopat

检索关键词：( ( 特种加工机床 or 特种加工设备 or 特种加工装备 or 特种加工装置 or 特种加工机构 ) )

检索范围：中国

检索日期：2019.12.04

3.3.1、申请量分析

图3-3 1985年--2019年特种加工机床的专利申请量

从图3-3可以看出，自1985年至2019年关于特种加工机床的专利申请量已有941件。2006年以前的专利申请量较少，上升的趋势亦不明显，反映出各个公司对特种加工机床的开发没有投入较多的研发资金，致使在技术上没有出现重大的技术突破，也可能是企业对专利的申请并不重视。

在2007年至2015年之间，特种加工机床的专利申请量变化较大，说明了技术上有了新的突破，某些公司已经对特种加工机床上投入了研发资金，专利申请量有增加。

在2016年至2018年之间，特种加工机床的专利申请量已有大幅度提升，并在2018年达到最高的206件，这说明这段时间内各个公司在特种加工机床投入大量的研发资金，使得特种加工机床的技术取得了较大的突破，从而使得特种加工机床的专利申请量呈井喷式增长，各个公司都在积极地申请专利为自身产品保驾护航，同时确保竞争对手不能抄袭自己的产品设计。2019年由于专利文件尚未全部公开，所以查询到的专利数量有限。建议各个公司的技术人员充分利用、参阅这些专利技术，从中寻找对自己公司有用的技术信息，一方面利用现有专利中较好的技术点改善自己公司现有的特种加工机床，另一方面也对一些高风险专利进行规避。

3.3.2、申请人分析

表3-7 1985年--2019年特种加工机床的申请人排名情况

 

从表3-7可以得知，在特种加工机床技术领域，申请量排名前20的申请人，包括江苏大学（23件）、江南大学（14件）、清华大学（14件）、上海交通大学（13件）、南京航空航天大学（13件）等。这说明这五个申请人的专利布局比较全面，技术比较先进，在中国销售特种加工机床时，需要着重关注这几个申请人，尤其江苏大学，该公司在中国处于技术领先地位，防止贵司的特种加工机床侵犯上述几家的相关专利。

3.3.3、发明人分析

表3-8 1985年--2019年特种加工机床的发明人排名情况

 

从表3-8中可以看出，特种加工机床相关专利的技术研发人员主要是张朝阳（15件）、李勇（13件）、赵万生（10件）和刘建勇（10件），贵司可以着重持续跟进这些技术人员作为发明人申请的相关专利，进而考量特种加工机床整个技术行业的发展趋势，确保贵司的特种加工机床可以紧跟行业的发展动向，进而开发出符合市场需求的特种加工机床。

3.3.4、技术分类分析

表3-9 1985年--2019年特种加工机床的技术分类情况

序号	分类号按小组	合计
1	B23K26/38 利用镗孔或切削	21
2	B23H1/00 放电加工，即在液体电介质中，采用在电极和工件之间一连串迅速重复放电的方法移去金属	16
3	B23H5/00 组合加工	13
4	B23H11/00 其他类目不包括的附属装置或零件	10
5	B23H9/14 加工孔	9
6	B23P15/00 制造特定金属物品，采用不包含在另一个单独的小类中或该小类的一个组中的加工	9
7	B23H7/10 线电极的支承，绕组或电气连接	8
8	B23Q3/06 工件夹紧装置	8
9	B23H3/00 电化加工，即在电解液中，在电极和工件之间通过电流除掉金属	8
10	B23H7/02 线切割	6
11	B23K37/04 用于工件的固定或定位	6
12	B23H5/02 放电加工与电化加工组合	6
13	B23K26/70	6
14	B23P23/02 用于两行不同机械加工的机床	5
15	B23Q11/00 适用于保持刀具或机床部件良好的工作状态或者适用于工件冷却的安装在机床附件；专门组合于，或配置于，或专门适用于，有关机床的安全设备	5
16	B23H7/38 采用不直接涉及除掉金属的专用方法对金属加工，如超声波，磁场或激光照射	5
17	B23H1/04 专用电极或其制造	5
18	B23K26/21	5
19	B23Q3/00 工件或刀具的夹固，支承，定位装置，一般可从机床上拆下的	5
20	B62D55/14 支重轮的装置，定位或配合	5

 

按照IPC分类号的小组对专利进行统计分析，排名前20的热点技术如表3-9，目前的技术热点主要集中在1、B23K26/38 利用镗孔或切削；2、B23H1/00 放电加工，即在液体电介质中，采用在电极和工件之间一连串迅速重复放电的方法移去金属；3、B23H5/00 组合加工。这说明上述技术分类中的专利较多，公开的技术信息也相对较多，贵司如需对现有的特种加工机床进行改进或升级，建议从上述技术分类中查找相关专利借鉴；贵司如需对特种加工机床进行研发创新，建议绕开上述表格中的技术分类，由于上述技术分类中已申请了较多专利，研发资金投入性价比相对较低，可以考虑将研发创新资金投入到上述表3-9中没有出现的技术空白区内。

 

四、数控装备行业未来发展预测

4.1、数控技术及装备的发展趋势

数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，他对国计民生的一些重要行业(IT、汽车、轻工、医疗等)的发展起着越来越重要的作用，因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看，其主要研究热点有以下几个方面。

4.1.1、高速、高精度加工技术及装备的发展趋势

随着信息技术的快速发展，有效促进了数控技术的发展，使得数控技术离高速、高精度方向越来越近，极大提高了工作人员的工作热情，进而提高了员工的工作效率。在制造高速机床时，不但减少了生产周期，还提高了机床的质量，进而为企业带来更多的经济效益，使企业在激烈的竞争中占有一定的优势，促进企业长远发展。以航空领域数控技术的应用为例，对于零件的质量、精度具有较高的要求，如果零件出现细微的差距，都会给航空领域带来巨大的损失，因此，必须加强高速、高精度的数控技术，从而确保航空领域的工作顺利进行。此外，航空领域的零件大多是薄壁、刚性较差的铝合金，这给工作人员的工作带来较大的困难。现在大多采用大型整体铝合金柸料的方法制造机翼，这样能够加强构件的强度，进而实现了加工设备高速、高精度的要求。

4.1.2、五轴联动加工和复合加工机床的发展趋势

随着制造业的不断发展，对于机床提出了更高的要求，对于机床的加工要求也越来越严格，需要工作人员有较高的职业素养，才能满足企业发展的要求。现在员工大多数都采用五轴联动的加工方式实现复合加工机床，与普通机床相比，五轴联动机床具有一定的优势，能够为企业带来更多的经济效益。

4.1.3、智能化、开放式、网络化的当代数控系统的发展趋势

21世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统，智能化的内容包括在数控系统中的各个方面：1、为追求加工效率和加工品质方面的智能化，如加工过程的自适应控制、工艺参数自动生成；2、为提高驱动性能及使用连接方便的智能化，如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负载自动选定模型、自整定等；3、简化编程、简化操作方面的智能化，如智能化的自动编程、智能化的人机界面等；4、还有智能诊断、智能监控方面的内容以及方便系统的诊断和维修等。

所谓开放式数控系统就是数控系统的开发可以在统一的运行平台上，面向机床厂家和最终用户，通过改变、增加或剪裁结构对象(数控功能)，形成系列化，并可方便地将用户的特殊应用和技术诀窍集成到控制系统中，快速实现不同品种、不同档次的开放式数控系统，形成具有鲜明个性的名牌产品。目前开放式数控系统的体系结构规范、通信规范、配置规范、运行平台、数控系统功能库以及数控系统功能软件开发工具等是当前研究的核心。

网络化数控装备是近两年国际著名机床博览会的一个新亮点。数控装备的网络化将极大地满足生产线、制造系统、制造企业对信息集成的需求，也是实现新的制造模式如敏捷制造、虚拟企业、全球制造的基础单元。

生产系统智能化是制造技术的发展方向，由于市场多变和用户个性化要求增多，很多工业产品都是多品种、小批量生产模式，即使是大批量单品种的汽车工业，也要经常变换型号。因此，制造商为降低生产成本，对机床的柔性、自动化程度要求越来越高。

4.2、2019年数控装备行业形势

从宏观层面看，2019年国内生产总值GDP同比增速持续下降，今年前三季度GDP同比增速为6.2%。国统局10月制造业采购经理人指数PMI为49.3%，连续6个月低于荣枯线。1-9月全社会固定资产投资同比增长5.4%，其中制造业投资同比增长2.5%，作为机床工具产品主要用户行业的汽车制造业，投资同比增长1.8%。制造业、汽车制造业的投资增速都明显低于全社会投资增速。

作为机床最大市场的汽车制造业已15个月同比连续下滑。今年1-9月汽车累计产销量比上年同期分别下降11.4%和10.3%，这对机床工具行业的市场需求将造成很大影响。

 

从外部情况看，今年以来其他主要机床生产国和地区也都出现了严重的下滑。例如，德国机床行业今年二季度订单总额同比下降22%；美国机床行业1-8月订单总额同比下降14%；日本机床行业1-8月订单总额同比下降30.6%；中国台湾地区今年1-9月机床出口额同比下降14.2%，其中对中国大陆出口下降24.2%。2018年全球机床消费额增长4.8%，各主要机床生产国大多实现了可观增长，但2019年以来普遍遇到了市场下行压力。国际贸易保护主义抬头，以及中美贸易摩擦已经对全球机床市场产生了明显的负面影响。