国内齿轮企业逐步实现从中低端到高端转变,高端产品替代愈加明显

2023-09-22     普华有策

原标题:国内齿轮企业逐步实现从中低端到高端转变,高端产品替代愈加明显

国内齿轮企业逐步实现从中低端到高端转变,高端产品替代愈加明显

1、我国齿轮行业发展情况

(1)我国齿轮行业体系完整,市场规模持续增加

经过多年的快速发展,我国齿轮产业规模不断扩大,并在部分高端产品的研发和产业化方面取得突破,创新能力明显增强,目前已基本形成了门类齐全、能够满足装备制造业主机及总成系统配套需求的生产体系。现阶段,我国齿轮产品正经历从中低端向高精密方向转变,部分高端产品已经达到了国际先进水平,推动齿轮传动行业规模持续增长。

(2)行业技术水平持续提升,创新能力明显增强

齿轮产品作为支持工业经济发展的基础性产品,高端齿轮产品核心技术的落后一直是制约我国齿轮工业发展的主要瓶颈。近年来,在国家政策和资金的支持下,行业创新能力明显增强,齿轮制造技术水平和制造能力得到了持续提升,部分技术和高端产品已达到国际先进水平。同时,部分工程实验室、工程研究中心、国家认定的企业技术中心、博士后科研工作站等创新平台陆续建成运行,为我国齿轮行业核心技术的攻关、关键工艺的实验、工程技术创新人才的培养提供了技术平台支撑,并促进了重大科技成果的应用与转化,如攻克了兆瓦级风电增速齿轮传动产品等高端工业齿轮产品的核心制造技术,兆瓦级风电增速齿轮传动产品在满足国内市场需求的基础上实现了批量出口。

(3)出口数据规模不断扩大,产业竞争力持续提升

我国的齿轮制造产业形成了完整产业链,齿轮制造技术水平和制造能力得到了持续提升,部分技术和高端产品已达到国际先进水平,齿轮产业在全球的竞争力持续提升,在全球装备制造中扮演着重要的角色。在全球化采购的环境下,国外企业出于供应、成本等方面的考量,开始选择采购国内企业产品,给我国齿轮制造行业创造了良好发展环境。随着国内齿轮制造工艺逐渐升级,产品技术含量进一步提高,在高端产品领域与国外的差距进一步缩小,我国齿轮产业竞争力将进一步,高端齿轮产品出口潜力将进一步释放。根据中国海关总署数据,齿轮行业出口规模自 2017 年依赖保持持续增长态势,到 2022年出口规模达205.88亿元,2017-2022年期间复合增长率为 9.22%。2023年1-8月出口规模达138.12亿元。

(4)部分高端产品依赖进口,高端产品替代效应明显

目前,外资、合资企业以中高端产品为主,本土齿轮生产企业占据大部分低端市场,整体来看我国齿轮产品在功率密度、可靠性和寿命上与国际先进水平相比仍存在一定差距,部分高端齿轮产品仍依赖进口。近年来,本土企业贴近用户市场,不断提高自身创新和研发能力,凭借良好的客户需求响应速度和定制化服务能力,在高端产品领域的竞争力逐渐增强,少部分具有一定规模和技术优势的本土企业逐步实现了从中低端到高端的转变,高端产品的替代效应愈加明显。

2、齿轮行业发展趋势

(1)数字化、信息化系统平台与齿轮制造加速融合

在大数据和云计算的时代,传统的靠经验传承的做法,已经不能完全适应智能制造时代的需求,随着国家开始大力推动工业互联网、智能制造建设,数字化、信息化齿轮制造是齿轮行业未来的重要发展方向。

在研发能力建设方面,通过数字化、信息化系统平台的支撑,将数字化样机技术应用于产品的全生命周期,实现对物理样机的功能和性能的验证,进而系统提高企业研发能力,提升产品开发效率;在生产方面,数字化、信息化系统平台可结合齿轮产品定制化的特点,对订单下达到产品完成的整个生产过程进行优化,实现生产过程和生产物料的数字化、精细化和透明化管控,实现单件产品属性及关联设备、人员和供应商的精准追溯;在质量控制方面,通过可实现齿轮设计、加工、测量、全寿命周期的数字化、信息化系统平台,将测量出实际齿面和理论齿面的误差,通过反调计算得出修正齿面的反调系数,可实现齿轮加工的闭环控制,从而得到更高品质的齿轮。

未来,随着行业竞争的进一步加剧,业内企业为进一步提高产品质量、提升研发水平、控制生产成本,将持续推动数字化、信息化与齿轮制造的融合,推进设备的自动化、数字化改造升级,构建数字化、精细化、透明化、柔性化的制造体系。

(2)齿轮产品质量与性能水平不断提升

齿轮行业是我国装备制造业的基础性产业,是装备制造业实现产业升级、技术进步的重要保障,齿轮产品作为整机设备的核心传动装置,其质量的好坏、性能的高低直接影响整机设备的作业效率、使用寿命。下游应用领域的转型与升级,将倒逼齿轮等核心零部件向高端精密制造方向转型,促使齿轮产品生产企业进一步提升产品质量与性能水平。

在风电领域,随着近海资源逐渐开发逐渐成熟,海上风电项目建设持续向深远海发展,而深远海风机运转环境复杂,对齿轮产品的要求更高。同时,风电机组功率的不断扩大,将直接带动大功率齿轮产品产业化的步伐,对齿轮产品的精度、可靠性、可维护性及重量提出了更高的要求。

在工程机械领域,随着工程机械产品吨位的不断拓展,行业对工程机械配套齿轮相关产品的尺寸、负载能力要求也不断提升。加之,工程机械作业环境恶劣,作业对象和负荷多变,需要工程机械在不同工况、不同作业强度仍具有较高的可靠性,工程机械整机企业为进一步提升产品质量与性能,对齿轮产品等核心零部件的可靠性、使用寿命、工作强度等指标的要求也进一步提高。

在油气领域,传统油气开发的技术理论不能完全适用于非常规油气开发,非常规油气开发技术要求高、开发难度大,对齿轮产品的要求更高,随着非常规油气逐步成为油气开发的主体,将促使现有齿轮产品进行优化升级,满足非常规油气开发的需求。同时,石油装备长期服役在沙漠、戈壁滩、远海等极端环境下,油气开采行业为提高油气开采效率,提升油气开采规模,降低油气开采设备运维成本,对产品的可靠性、精度、使用寿命要求将不断趋严。

因此,在风电、工程机械、油气等下游领域发展的推动下,将进一步提升我国齿轮制造产业针对齿轮精度、可靠性、使用寿命、功率密度等方面的研发创新与优化升级,以提升产品质量与水平,满足下游应用领域对高水平齿轮产品的需求。

(3)下游应用领域对国产齿轮产品的需求进一步扩大

随着我国工业制造的技术升级,风电、工程机械、油气等下游行业为进一步提升自身竞争实力,推动行业独立自主发展,并出于采购周期、维修成本等方面的考量,对国产齿轮产品的需求进一步扩大。

在风电领域,为增强能源供应链安全性和稳定性,推动能源生产消费方式绿色低碳变革,加快构建清洁低碳、安全高效的能源体系,风电行业将独立自主发展作为行业发展的重点,把实现风机及其零部件的自主生产作为行业发展的重要目标。目前,高端风电齿轮产品对国外仍存在一定依赖,尚未实现全面进口替代,而在风机国产化的大背景下,新机的配套及现有风机的维修,都将推动国产齿轮产品的需求规模扩大。

在工程机械领域,我国工程机械关键零部件的自主研发制造和检测能力不能满足使用需要,工程机械中高端主机和重大技术装备所需的关键零部件、元器件依赖进口。《工程机械行业“十四五”发展规划》提到,要进一步提升产业配套水平,25%零部件具备进口替代能力,完全依赖进口零部件比例低于5%,将高效传动技术作为重点发展领域。在此背景下,行业对国产化齿轮产品的需求将进一步提升。

在油气领域,我国非常规油气开发,虽通过借鉴和引进北美先进钻井完井理念、方法和技术,逐步实现非常规油气资源的规模开发,水平井钻井完井技术取得了较大进步,但与北美相比仍存在钻井周期长、建井成本高和单井产量低等问题。随着非常规油气开发的重要性不断凸显,我国为缩小与北美地区页岩油等非常规油气开发的技术差距,将加大对非常规油气开采技术及设备的开发力度,从而带动对非常规油气开发设备配套齿轮产品国产化的需求。

(4)下游行业对齿轮企业新产品开发能力要求提升

齿轮产品下游行业处于快速发展阶段,下游企业为提升市场竞争实力,聚焦新技术、新发明的研发与应用,持续提升研发效率,缩短研发周期,推动产品的迭代与优化,促使各类新产品不断涌现,如风电领域,风电机组从兆瓦级突破到十兆瓦级;油气领域,压裂泵车从柴油驱动到实现部分新能源驱动;工程机械领域,新能源矿用自卸车从 60 吨、90 吨到突破 100 吨。

齿轮产品作为风电、油气、工程机械设备的重要传动装置,下游领域新产品研发创新速度加快,对齿轮企业的产品研发设计能力、产品开发周期、产品交付能力提出了更高的要求,只有具备良好研发创新能力、较高的研发效率、快速的客户响应能力的齿轮企业,才能紧跟下游市场产品不断优化与迭代的趋势,助力下游客户及时将新产品推向市场,抢占市场份额,进而巩固自身与下游客户之间的合作关系,保持市场竞争地位。

3、齿轮行业的主要壁垒构成

(1)人才壁垒

齿轮行业是一个专业化技术程度较高的行业,属于技术密集型行业,需要市场竞争参与者不仅有雄厚的技术积累,还要具备大批经验丰富的人才储备,来保证企业研发、制造水平的先进性与持续性。齿轮高端人才缺乏,高素质的开发团队和技工人员的培养不是一蹴而就,需要不断的积累和培养,技术研发人员自身也需要不断的学习与创新,不断适应新的工艺、新的技术,而新进入企业缺乏经过长期生产实践培养出来的专业技术人员,人才缺乏成为限制其发展的重要障碍。因此对于新进入企业来说缺乏时间去积累、培养高级技术与创新研发人员。

(2)技术壁垒

齿轮行业属于技术密集型行业,齿轮产品作为核心传动装置,在风电、工程机械、油气、航天、海洋工程等高精度、高可靠性场景得到广泛应用,上述场景对齿轮产品的精度、负载能力、硬度、可靠性、使用寿命等性能有着较高的要求,对齿轮生产企业的工艺技术水平和储备有一定门槛。同时,齿轮加工工艺较为复杂,涉及热处理、滚齿、磨齿、精车等众多工艺环节,每道工艺出现问题都会对齿轮产品的最终质量造成影响,企业只有通过提高工艺技术水平,不断的研发新技术、新工艺,才能保持自身的技术竞争优势。

同时,齿轮行业具有定制化特性,需要根据客户的定制化需求设计、生产满足不同客户要求的齿轮产品,只有具有技术优势和丰富生产工艺积累的企业,才能及时为客户提供定制化齿轮传动解决方案。此外,业内的技术发展也在不断的迭代,对企业自身的技术研发与创新能力提出了更高的要求,对于新进入企业来说,如果缺乏强大的技术研发与创新能力,也将跟不上市场的步伐。

(3)资金壁垒

进入齿轮行业需要巨大的资金投入。一方面,齿轮行业涉及到大量高精度的机械加工和检测设备,包括数控滚齿机、加工中心、数控镗铣床等设备,部分高端产品生产设备依赖进口,价格昂贵,投资规模较大;另一方面,为应对行业数字化、智能化、集成化发展趋势,进一步提高齿轮生产效率,提升齿轮产品性能,业内企业开始引进数字化、信息化生产与管理系统,进一步扩大了业内企业的资金投资规模。

同时,随着行业竞争的日趋激烈,下游应用领域对产品的性能要求不断提升,业内企业为保持持续的竞争优势及技术领先,需要不断的进行技术研发、产品创新与迭代,企业需要大量的研发投入并引进先进、高精、性能优越、自动化水平更高的生产线,特别在高端产品的研发领域,由于高端产品的技术含量高,工艺要求高,导致产品研发周期长,前期产品开发、工艺改善投入巨大,促使企业在技术研发、设备采购等方面需要承担较大的资金压力。

(4)质量控制及生产管理壁垒

为保证齿轮产品能满足下游客户对于工况环境、产品精度、产品使用寿命等需求,齿轮生产企业需要对整个生产流程根据市场需求及客户要求进行实时调整和跟进,对齿轮生产企业的精细化管理水平提出了高要求。同时,生产企业在对业务生产流程标准化、自动化的同时,需要对非自动化工序进行流程化管理,并对各工艺环节进行控制与质量检测,严格控制良品率。上述质量控制与管理过程需要生产经验丰富的管理人员对生产流程进行个性化、精细化管理,提高生产效率,保证齿轮质量的稳定性和供货的持续性。

此外,随着国内齿轮产品生产企业数量和规模的不断扩大,各企业竞争愈发激烈,在工业化和信息化融合的大趋势下,如何通过提高企业自动化、信息化、数字化水平来提高生产效率,也为新进入者设置了较高的管理壁垒。而完善的质量控制和先进的生产管理水平来自于长期生产经营过程中的经验积累,行业新进入者较难在短时间内建立起高效的质量与生产管理团队和管理机制,因此,对于新进企业来说,齿轮行业具有一定的质量控制与生产管理壁垒。

(5)客户壁垒

行业客户在选择供应商时均实行严格的资质考核制度,对供应商的产品设计能力、技术研发水平、质量控制体系、产品供货能力等方面有着严格的要求,经各项条件考察合格后,方可进入合格供应商名录。同时,齿轮产品的生产具有定制化的特点,产品生产之前都需要经过齿轮生产企业和下游客户不断调试,从产品设计、样机生产、产品实验、成品确认、小批量生产到大批量生产需经历较长的周期,过程中双方需要进行较大的资金投入,一旦齿轮产品生产企业通过客户的产品质量标准考核,且能不断跟上客户产品迭代的步伐,出于机会成本以及供应链稳定的角度,下游客户不会轻易解除合作关系。因此,对于新进企业来说,齿轮行业存在较高的客户认可度壁垒。

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