精密零部件制造是指综合运用高精密金属成型工艺、精密检测、计算机技术等现代技术,通过压力铸造、熔模铸造、挤压铸造、模型锻造、冲压、切削、粉末冶金等成型手段,将金属或非金属材料加工成预定形状及尺寸的精密零部件的过程。
相比普通零部件,精密零部件具有加工精度高、尺寸公差小、表面光洁度高等特点,可广泛用于分析仪器、油气服务、半导体设备、医疗设备、航空运输等对设备精密度及质量要求较高的领域。精密零部件制造业是材料加工行业和机械行业的交叉产业,发源于 20 世纪 60 年代初的欧美、日本等经济发达地区。
当时,在制造业专业分工加速的背景下,为取得竞争优势,大型品牌制造商逐步将精密零部件的生产业务外包给专业性更强的专门厂商完成,催生了大量的精密零部件制造企业。我国精密零部件制造行业起源于 20 世纪 80 年代。
受益于改革开放和全球产业链向新兴市场转移的浪潮,我国精密零部件制造业发展十分迅速,我国逐渐成为全球精密零部件的重要生产基地。近年来,我国通过引进国外先进技术及自主创新,建立起门类齐全、独立完整的制造产业体系,制造业发展态势良好。
根据工信部数据,2024 年规上工业增加值同比增长 5.8%,较 2023 年提升 1.2个百分点;规上工业企业数量达 51.2 万家,较 2023 年末增长 6.1%;全部工业增加值完成 40.5 万亿元,制造业总体规模连续 15 年全球第一。通讯、电子、汽车、半导体、医疗、能源、航天航空等产业的迅速发展,进一步拉动了对上游精密零部件的需求,促进了精密零部件制造业规模持续扩大。
目前,在国内下游产业发展及海外需求增长的双重驱动力作用下,我国精密零部件制造业发展状况良好。
2、行业市场规模
作为全球制造业的基础性产业,精密零部件市场容量巨大。根据市场调研机构内斯特研究(Research Nester)的数据,2024 年精密零件市场规模超过 1,825.8 亿美元,预计到 2037 年将超过 9,150.8 亿美元,预测期内(即 2025-2037 年)的复合年增长率将超过 13.2%。2025 年,精密零件行业规模估计为 2,231.8 亿美元。
此外,全球金属制造市场规模也从 2021 年的 3.02 万亿美元增长至 2022 年的 3.43 万亿美元,年增长率为 13.30%;预计到 2026 年,全球金属制造市场规模将以 7.30%的年均复合增长率增长至 4.54 万亿美元。聚焦国内市场,根据国家统计局的数据,2023 年我国金属制品业规模以上企业(年收入在 2,000 万元及以上)营业收入合计达到 46,083.70 亿元。据Statista 预测,2025 年中国金属制品营业收入将达到 8,801 亿美元。
3、行业下游细分市场
(1)分析仪器
分析仪器是一种能够对物质的成分和结构进行分析的仪器,具有明显的研发属性,可应用于化学、生物、材料领域的实验室以及企业研发检验等场景。先进的分析仪器设备是科学研究和技术创新的基础条件。
随着全球进入知识密集型经济时代,各国之间的科技竞争日趋激烈,欧美、中国、日本等国家与地区纷纷出台了一系列科技创新政策,将更多资源集中到科学研发领域。据世界银行统计,2013 年至 2022 年全球研发支出占 GDP 比例从 1.98%上升至 2.68%,在统计期间内呈现逐年上升的趋势。随着科研投资的战略价值日益重要,预期全球的研发支出将仍保持持续上涨趋势。
科学研发投入增长带动了科学分析仪器的市场需求增长。据 SDI 统计,自 2016 年至 2023 年,全球实验分析仪器的市场规模从 534.1 亿美元增长至 789.2 亿美元,年均复合增长率为 5.74%。据全拓数据预测,2024 年全球实验分析仪器的市场规模将增长至 820.3 亿美元。
从实验分析仪器产品结构来看,据 SDI 和大禾智库统计,2022 年其他分析仪器、质谱仪相关仪器份额合计超 50%。其他分析仪器市场份额排名第一,占比 44%;质谱仪、仪器零配件位居第二和第三,占比分别为 15%和 12%。色谱仪、气体或烟雾分析仪器、光谱仪下游市场广阔,合计占比达到 26%。
①质谱仪
质谱仪是一种通过测量带电粒子的质量进而对物质进行定性和定量分析的分析仪器,根据应用范围的不同,质谱仪可分为同位素质谱仪、无机质谱仪和有机质谱仪等。根据 Data Bridge MarketResearch 的数据,2024 年全球质谱市场规模价值 67.6 亿美元,预计到 2032 年将达到 130.6 亿美元,复合年增长率为 8.58%。质谱仪作为仪器仪表行业的高端分析产品,国内起步较晚,进口依赖度较高,国内市场中的质谱仪产品仍以进口产品为主。根据海关总署及 iFinD 的统计,2022、2023、2024 年,我国质谱仪设备进口金额分别为 17.71 亿美元、19.01 亿美元、13.96 亿美元。
②色谱仪
色谱仪是分析仪器的细分类别之一,主要用于复杂的多组分混合物的分离、分析。自 20 世纪80 年代以来,色谱仪逐渐取代光谱仪成为最主要的仪器分析方案。其中,随着相关技术进步,高效的液相色谱仪与气相色谱仪正成为色谱领域最重要细分产品之一。
根据 Global Market Insights的数据,2022 年全球色谱仪市场规模达 92 亿美元,预计 2023 年至 2032 年期间的年均复合增长率将超过 5%。目前,沃特世、赛默飞、丹纳赫等全球科学仪器巨头凭借技术优势占据了色谱领域的大部分市场份额。我国色谱仪器呈现进口依赖度高的特征。据海关总署及 iFinD 统计,2017-2022 年我国色谱仪进口数量整体呈增长趋势,2023 年以来进口数量有所下降,主要受下游需求承压所致。随着未来科技创新政策的陆续出台以及科研投资的持续增长,国内色谱仪需求将长期向好。
③基因检测设备
基因检测技术指将受检者的基因从血液、体液或组织标本细胞中提取出来,并进行检测、分析的技术。基因检测行业是我国重点发展的新兴行业。《国民经济和社会发展“十四五”规划纲要》明确指出,基因及生物技术是七大科技前沿攻关领域之一,生物技术是九大战略性新兴产业之一,基因技术则是前瞻谋划未来产业之一。根据华经产业研究院数据,2019 年我国基因检测市场规模为149 亿元,到 2023 年已增长至 297 亿元,2019-2023 年均复合增长率为 14.8%。预计到 2024 年,市场规模有望增至 335 亿元,继续保持较高的增长速度。
国内用于进行基因检测的技术主要分为 PCR 技术、基因测序技术、FISH 技术和基因芯片技术四种。其中,在第二代测序技术的推动下,基因测序的应用领域迅速拓宽,基因测序行业成为基因检测行业增长速度较快的细分领域。根据 BCC Research 的数据,全球基因测序市场规模将从 2021 年的 157 亿元增长至 2026 年的 377 亿元,年均复合增长率将达 19.1%。基因测序产业中的测序设备及其试剂生产商主要包括以高通量测序技术为主的 Illumina、Thermo Fisher,和以单分子测序技术为主的 Pacific Biosciences、Oxford Nanopore Technologies等企业。
(2)油气服务
油气服务是指为石油和天然气行业提供各类专业技术支持和服务,服务范围涵盖了钻探、开采、运输和加工等环节。
①石油服务
石油服务行业主要受原油市场的波动影响。当油价处于高位时,石油公司将拥有足够的资金及动力增加资本性支出,扩大油田开采规模。反之,石油公司将收缩资本性支出计划,进而对石油设备的市场需求造成不利影响。国际油价受国际市场供求关系、油气公司竞争、国际地缘政治、美元汇率以及新能源技术等因素影响,周期性明显。
自 2020 年以来,在下游需求回暖、中东地区局势变化等因素的综合作用下,美国西德克萨斯轻质原油(WTI)和国际油价布伦特原油(BRENT)价格分别从 2020 年的 39.68 美元/桶和 41.96 美元/桶,上涨至 2024 年的 75.83 美元/桶和 80.52 美元/桶,全球原油价格进入快速上升期。2024 年,国际原油价格回落,但总体仍处于历史高位。根据美国能源信息管理局(EIA)于 2025 年 3 月发布的《短期能源展望》,预计 2025 年布伦特原油年均现货价格为 74 美元/桶,原油价格将仍处于高位。
从短期来看,原油价格的周期性上涨将提振石油服务企业的信心,促进其加大资本性支出,扩大石油钻探、开采、运输等业务规模。根据贝克休斯的统计数据,全球钻机数量与国际原油价格高度相关,均于 2008 年全球金融危机及 2015 年原油市场危机期间下降。自 2020 年下半年以来,受国际原油价格反弹驱动,全球钻机数量呈现增长趋势,至 2024 年 12 月底达到 1,593 部。
而从长期来看,一方面,石油等化石燃料仍是全球主要能源,全球经济的持续发展将形成对石油能源的刚性需求。根据国家统计局,我国的原油生产量从建国初期的 12.00 万吨增长至 2024 年的 21,289.09 万吨。
根据 OPEC 在 2024 年发表的《世界石油展望 2050》,从长远来看,全球石油需求预计将增加近 1,800 万桶/日,从 2023 年的 10,220 万桶/日增至 2050 年的 12,010 万桶/日,2029年全球石油需求将达到 1.123 亿桶/日,较 2023 年大幅增加 1,010 万桶/日,增长趋势明显;另一方面,自北美页岩革命之后,全球非常规石油产量迅速增长,石油资源的勘探和开发难度进一步加大,石油服务设备的升级需求将进一步扩大。据国外学者研究,2023 年全球非常规石油市场价值为3,549 亿美元,预计在 2024-2032 年预测期内将以超过 4.2%的健康成长率成长。
②天然气服务
天然气服务行业的固定资产投资同样受天然气价格波动影响。2021 年下半年至 2022 年,受欧洲地缘政治因素影响,天然气等生产能源供应紧张、价格大幅上升,美国 Henry Hub 天然气现货价格一度突破 8 美元/百万英热单位。而 2023 年以来,受各地库存保持充足、需求疲软影响,国际天然气价格大幅下跌,基本回到 2021 年下半年之前的水平。随着行业需求向好,天然气价格也逐渐回升,截至 2024 年 12 月底,美国 Henry Hub 天然气现货平均价格为 3.01 美元/百万英热单位,同比上涨超过 19.44%。
根据 EIA 预测,美国 Henry Hub 天然气现货价格将于 2025 年达到 4.2 美元/百万英热单位,2026年年均价格将接近 4.5 美元/百万英热单位,短期内保持上升趋势,有望带动天然气服务行业增长。聚焦国内天然气市场,我国天然气生产量从 1957 年的 9.86 万吨标准煤增长至 2023 年的28,980.00 万吨标准煤,2017 至 2023 年的年均复合增长率达到 6.94%,长期增长保持稳定。根据中国石化发布的《中国能源展望 2060(2024 年版)》,2024 年我国天然气消费总量达到 4,300 亿立方米,预计“十五五”期间再增 1,100 多亿立方米,并于 2035 至 2040 年来到峰值平台期,峰值消费量约为 6,200 亿立方米。因此,在未来较长时间内,我国天然气产量及销量将仍保持良好的增长趋势。
(3)医疗器械
医疗器械包括用于预防、诊断、治疗或缓解疾病或伤害的各类器械。受全球人口整体增长、发达地区人口老龄化程度加剧、医疗技术不断进步、医疗产品升级换代、人们对健康的重视程度提高等众多因素影响,医疗器械行业市场规模呈现持续增长的趋势。据弗若斯特沙利文数据,自 2017年至 2022 年,全球医疗器械市场规模从 4,050 亿美元增长到 5,752 亿美元,年复合增长率为 7.27%。预计 2025 年全球医疗器械市场规模将增长到 6,999 亿美元。
医疗器械领域是关乎国计民生的重要产业领域。一方面,欧美及日本等医疗器械发展较早的地区对医疗器械的技术水平和质量标准要求不断提高,更新换代需求旺盛;另一方面,以中国、印度为代表的新兴发展中国家不断在医疗器械领域取得关键技术突破,促进了国内医疗器械制造产业的蓬勃发展。根据全球权威咨询机构 Evaluate MedTech,2028 年全球医疗技术市场规模将达 7,538亿美元。医疗器械的市场前景良好。在医疗器械领域,主要分析产品应用于外科手术器械、植入医疗器械等领域。上述细分应用领域的市场规模情况如下:
①外科手术器械
外科手术器械泛指外科手术医师进行手术操作过程中需要用到的各种医疗器械,如手术刀、手术剪、手术镊、血管钳等。外科手术器械是手术过程中必不可少的基础性工具。根据 Industry ARC的数据,2030 年外科术器械市场规模将达到 358 亿美元,在 2024-2030 年预测期内的复合年增长率为 8.4%。老年人口患病率上涨、慢性疾病种类增加以及各类意外事故的发生将是外科手术器械市场扩大的主要动因。
②植入医疗器械
植入医疗器械是指借助外科手术植入人体,并在手术结束后长期留在体内的医疗器械。植入医疗器械是医疗器械行业中一项重要的技术和服务,在改善患者生活质量和恢复健康方面发挥着重要作用。例如,在骨科领域,人工关节、骨钉、骨板、螺钉和骨填充材料等植入医疗器械被广泛用于治疗骨折、关节退化、关节炎和其他骨骼疾病。根据 Verified Market Research 的数据,2024 年全球植入医疗器械的市场规模为 1,084.4 亿美元,预计到 2032 年将达到 1,797.3 亿美元,年均复合增长率为 6.52%,行业发展态势良好。
(4)半导体
半导体行业包括半导体材料的研发、半导体器件的制造以及半导体应用领域的开发和创新,是引领新一轮科技革命和产业变革的关键力量,已成为关系全球各国经济社会发展的战略性产业。根据全球半导体贸易统计组织(WSTS)的数据,2010 至 2024 年,全球半导体市场规模已从 2,983.15亿美元增长至 6,268.69 亿美元,年均复合增长率达 5.45%。
尽管受全球消费电子市场需求薄弱等因素影响,2023 年全球半导体产业阶段性收缩;但 2024 年在人工智能、物联网、云计算、AR/VR、自动驾驶、5G/6G 等产业的驱动下,全球半导体产业逐渐复苏,增速达到 18.98%,并在未来维持持续增长态势。WSTS 预计全球半导体产业市场将于 2025 年以 11.22%的增速,强劲增长至 6,971.84 亿美元。
受全球半导体产业整体发展变化影响,半导体设备行业预期也将于 2023 年迎来阶段性收缩,并于 2024 年恢复增长。根据国际半导体产业协会(SEMI)的数据,2023 年半导体设备市场规模为1,059.10 亿美元,其中晶圆生产设备、测试设备、组装设备的市场规模分别为 956.10 亿美元、62.70亿美元、40.30 亿美元。2024 年,预计前述设备的市场规模将分别增长至 1,007.50 亿美元、71.40亿美元和 49.40 亿美元,同时 2025 年、2026 年市场规模仍将持续增长。
精密零部件是半导体设备的重要组成部分,其质量、性能和精度优劣直接决定了半导体设备的可靠性和稳定性,价值在半导体设备中占比较高。根据中原证券及弗若斯特沙利文报告,2022 年全球半导体设备精密零部件市场规模为 3,861 亿元人民币,中国半导体设备精密零部件市场规模为1,141 亿元,半导体设备零部件市场空间广阔。作为半导体设备不断向先进制程精进的基础,半导体设备相关精密零部件的市场需求将长期向好。
(5)航空运输
航空运输装备主要指飞机等用于航空领域的各种设备和系统。随着全球化进程的加速,海内外的贸易、旅游和文化交流等活动日益频繁,航空运输的需求不断增长。根据奥纬咨询发布的《2023-2033 年全球机队和 MRO 市场预测》,预计 2033 年全球民航飞机总数为 36,305 架,较 2023年增长 32.57%。根据国家统计局数据,长期以来我国民用飞机架数保持稳定增长趋势,至 2023 年已达到 7,573 架。
为保证设备在高空环境和高风险任务中的性能和安全,航空运输装备对精密零部件的精确度及可靠性的要求十分严格,要求零部件制造企业在在材料选择、加工技术和质量控制等方面保持高水平。未来,随着航空技术的升级与广泛应用,相关精密零部件行业也将向着更高精密度、更高科技含量方向发展升级。
(6)工业设备零部件
工业设备零部件指可广泛用于各种工业设备的装配机、组件等各类零部件。工业设备零部件的需求量增长与全球工业化的深入发展密切相关。自第一次工业革命以来,工业已成为现代化国家经济体系中不可或缺的一部分,也是技术创新的重要来源,可带动农业、服务业等其他产业的发展,进而推动整个国家经济的发展。
在全球工业升级的过程中,新技术、新工艺的推广和应用将不断推动通用零部件的技术创新和升级,为高精度、高强度、轻量化的零部件提供新的市场需求。目前,主要分析生产的工业设备零部件可用于工业连接器、电动及气动元件、真空泵等众多领域。上述细分应用领域的市场规模情况如下:
①工业连接器
近年来,受益于通信、汽车、消费电子、工业控制、轨道交通等相关行业的持续推动,全球连接器市场规模总体呈现扩大趋势。根据 Bishop & Associates 统计数据,2017 年到 2023 年,全球连接器规模从 601 亿美元增长至 818.5 亿美元,年均复合增长率达 5.28%,预计 2024 年将达到 851亿美元。其中,工业连接器主要用于连接工业系统中的工控机、传感器、驱动器等。相较其他类型的连接器,工业连接器能够广泛适用于工业生产环境,满足严苛及复杂环境下的连接需求。根据Bishop & Associates 的数据,2022 年全球工业连接器市场规模为 107.88 亿美元。随着全球工业自动化行业的快速发展,工业连接器作为工业控制设备的重要零部件,具有较好的成长空间。
②电动及气动元件
电动元件是一种将电能转换成机械能以实现往复运动或回转运动的电磁元件,是驱使各类机械进行运动的电动机的重要组成部分。根据 Markets and Markets 的数据,2024 年全球电动机设备的市场规模为 1,522 亿美元,2029 年市场规模有望达到 2,064 亿美元,年均复合增长率可达 6.3%。制造业的持续发展为电动机及电动元件的市场扩张提供了持续动力。
气动技术是以压缩空气为动力源,实现各种生产控制的技术,具有高效、无污染等优点。气动元件作为自动化设备的关键零部件,广泛应用于汽车、半导体、电子、机床等基础工业领域。据 MarketResearch Future 的数据,2024 年气动元件市场规模估计为 148.2 亿美元。气动元件市场行业预计将从 2025 年的 155.6 亿美元增长到 2034 年的 241.4 亿美元,预测期内(2025-2034 年)的复合年增长率(CAGR)预计 5.20%。提升机械效率的需求是促进气动元件市场扩大的重要动力。
③真空泵
真空泵是在封闭空间内产生、提高和维持真空的装置,可广泛用于工业生产、医疗诊断、实验室设备等领域。随着技术进步以及各领域对更高真空度的需求增长,真空泵的需求在全球范围内呈现出增长的趋势。例如,真空泵可应用于制药行业中的蒸馏、提纯、真空送料、混料等多种工序,在医药企业对制药过程的真空环境要求日益提高的趋势下,更高性能、清洁度及密封性的真空泵的市场需求日益增长。根据 Grand View Research 的数据,2022 年全球真空泵市场规模 57.29 亿美元,预计 2023 年至 2030 年的年均复合增长率为 5.4%。
4、行业技术水平及特点
(1)精密器械加工技术与表面处理特种工艺相结合
精密加工技术是基于精密加工设备并配合精准优良的加工工艺和制造工艺,根据材料力学性能与产品结构匹配合理的加工参数,从而生产出高质量、高精密的产品。精密零部件制造商在满足客户精密设备的功能性需求的同时,通过对机械加工精度和所加工材料的精准把控,提升精密设备的整体性能及使用寿命。
随着精密设备向更先进的工艺演进,不仅对精密零部件的尺寸及形位精度要求越来越高,同时也对精密零部件的洁净度、耐磨性、耐腐蚀性、抗氧化性、抗疲劳性、密封性等性能指标提出了越来越严格的要求。精密零部件的表面处理特种工艺是实现前述性能需求的关键工序,可分为物理表面处理和化学表面处理,物理表面处理包括激光熔覆、抛光、喷砂及喷涂等;化学表面处理包括化学清洗、阳极氧化、化学镀铝以及电解抛光等。因此,目前精密零部件的生产需要精密机械加工技术与表面处理特种工艺相结合。
(2)生产精度及可靠性高
关键精密零部件的技术水平往往直接决定着下游产品的性能、质量和可靠性。下游设备性能需求的提升推动着精密零部件行业钻研新的生产工艺技术、改良制造工序,以满足产品高精密、高可靠性的要求,并实现较高的生产效率。以半导体领域的精密零部件为例,其具有精度高、批量小、多品种、尺寸特殊、工艺复杂等特点,制造商需要兼顾强度、应变、电磁特性、材料纯度、耐腐蚀性、电子特性等复合功能要求。为此,在生产过程中,制造商需要严格把控关键零部件所用原材料的纯度、原材料批次的一致性、质量稳定性、机加精度控制、特殊表面处理、洁净清洗、真空无尘包装等。因此,精密零部件产品具备生产精度及可靠性较高的特点。
(3)柔性生产
精密零部件制造业所提供的产品具备小批量、多品种、定制化的特点。首先,由于不同应用领域需求的多样化和复杂性,精密零部件厂商需针对下游客户的差异化需求,定制化地生产非标准产品;其次,各应用领域使用的设备种类丰富,每个设备所需要的精密零部件的类型和规格则更为繁多。因此,精密零部件制造厂商需具备多品类产品的生产能力和技术实力;最后,由于精密零部件涉及领域众多且定制化程度较高,导致客户订单具有多批次的特征。
因此,精密零部件厂商需要具备高效的生产能力和灵活的生产计划,以适应不同批次的生产需求,并确保按时交付客户订单。为适应上述产品生产特征,业内主要企业已构建相对完整的柔性生产系统,即通过系统结构、人员组织、生产加工和运作方式等方面的协同管理,同时引入自动化生产设备以及智能信息化管理系统等软硬件设施,对市场需求变化作出快速反应,并满足不同行业客户对精密零部件在外观、性能、结构等方面的差异化要求。柔性生产提高了企业的设备利用率和员工劳动生产率,提高了产品交付速度,保障了企业的经营效益。
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