2019年中國盾構(gòu)機(jī)行業(yè)發(fā)展歷程、供需現(xiàn)狀、競爭格局及其發(fā)展前景趨勢分析[圖]

    一、盾構(gòu)機(jī)產(chǎn)品定義、分類與發(fā)展歷程

    1、盾構(gòu)機(jī)定義及其全球發(fā)展歷程概況

    盾構(gòu)機(jī)，全名叫盾構(gòu)隧道掘進(jìn)機(jī)，是一種隧道掘進(jìn)的專用工程機(jī)械。盾構(gòu)機(jī)具有一次開挖完成隧道的特色，從開挖、推進(jìn)、撐開全由該機(jī)具完成，開挖速度是傳統(tǒng)鉆爆法的5倍，然而該機(jī)具完全無法模組化，只能依照開挖隧道的直徑訂作，因此購買價(jià)格不菲。

    盾構(gòu)機(jī)的出現(xiàn)至今已有近兩百年的歷史，但正式的運(yùn)用歷史較短，1952年，美國南達(dá)科他州的歐阿希水壩是全球首個(gè)利用盾構(gòu)機(jī)施工成功的案例。至20世紀(jì)70年代，全球盾構(gòu)機(jī)研發(fā)重點(diǎn)區(qū)域從歐洲向日本和美國轉(zhuǎn)移。日本不斷研究改善盾構(gòu)施工，做出了許多卓越的貢獻(xiàn)，1968--1989年近20年之間日本研發(fā)了多種盾構(gòu)機(jī)類型，使盾構(gòu)機(jī)進(jìn)入了—個(gè)新的臺階，研發(fā)了泥水加壓盾構(gòu)、泥水式雙圓搭接盾構(gòu)工、泥土加壓盾構(gòu)、高濃度泥水盾構(gòu)、注漿盾構(gòu)工等多種施工法；1969年美國和英國在盾構(gòu)施工中率先使用油壓千斤頂盾構(gòu)以及滾筒式挖掘機(jī)；這一時(shí)期開發(fā)了多種新型盾構(gòu)工法，以泥水式、土壓式盾構(gòu)工法為主，盾構(gòu)施工法不斷完善發(fā)展，成績斐然。在1988年起的英法海底隧道建設(shè)工程完成后，盾構(gòu)機(jī)才打響名號，得到廣泛的應(yīng)用，并高速發(fā)展。

    現(xiàn)代盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)是集光、機(jī)、電、液、傳感、信息技術(shù)于一體高新技術(shù)產(chǎn)品，具有開挖切削土體、輸送土碴、拼裝隧道襯砌、測量導(dǎo)向糾偏等功能。產(chǎn)品的研發(fā)生產(chǎn)涉及地質(zhì)、土木、機(jī)械、力學(xué)、液壓、電氣、控制、測量等多門學(xué)科技術(shù)，而且要按照不同的地質(zhì)進(jìn)行“量體裁衣”式的設(shè)計(jì)制造，可靠性要求極高。盾構(gòu)機(jī)生產(chǎn)具有極高的技術(shù)壁壘。

    2、盾構(gòu)機(jī)產(chǎn)品分類

    盾構(gòu)機(jī)根據(jù)工作原理一般分為手掘式盾構(gòu)，擠壓式盾構(gòu)，半機(jī)械式盾構(gòu)（局部氣壓、全局氣壓），機(jī)械式盾構(gòu)（開胸式切削盾構(gòu)，氣壓式盾構(gòu)，泥水加壓盾構(gòu)，土壓平衡盾構(gòu)，混合型盾構(gòu)，異型盾構(gòu)）。

    國際上，廣義盾構(gòu)機(jī)也可以用于巖石地層，只是區(qū)別于敞開式（非盾構(gòu)法） 隧道掘進(jìn)機(jī)。而在我國，習(xí)慣上將用于軟土地層的隧道掘進(jìn)機(jī)稱為（狹義）盾構(gòu)機(jī)，將用于巖石地層的稱為（狹義）TBM。

    一般而言，根據(jù)地層條件和具體施工方法的不同，盾構(gòu)機(jī)可以分為硬巖盾構(gòu)、軟巖盾構(gòu)、軟土盾構(gòu)、復(fù)合式盾構(gòu)（硬巖軟土盾構(gòu)）。而按開挖面的閉合程度，可分為開敞式、半開敞式和封閉式。其中，開敞式又可細(xì)分為人工開挖盾構(gòu)、半機(jī)械開挖盾構(gòu)、機(jī)械開挖盾構(gòu)；半開敞式也有擠壓盾構(gòu)和網(wǎng)格盾構(gòu)之分，而封閉式則可進(jìn)一步分為泥水加壓平衡盾構(gòu)（含直接控制型、間接控制型兩種）、土壓平衡盾構(gòu)（包括普通型、加泥型、加水型、泥漿型等種類）。

    還有將兩種類型復(fù)合在一起的復(fù)合型，也包括泥水型、土壓型、敞開型等多種，此外，還有適用于城市地下工程，如市政供排水、電纜管道建設(shè)的微型盾構(gòu)。而目前作為主流技術(shù)的，主要有泥水加壓平衡盾構(gòu)機(jī)、土壓平衡盾構(gòu)機(jī)、復(fù)合型盾構(gòu)機(jī)、TMB掘進(jìn)機(jī)和微型盾構(gòu)機(jī)五種。

盾構(gòu)機(jī)主要種類情況

資料來源：智研咨詢整理

    3、盾構(gòu)機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)分析

    盾構(gòu)機(jī)上游行業(yè)上游主要是：鋼鐵工業(yè)、電氣系統(tǒng)制造、液壓系統(tǒng)制造、 其他零部件配套設(shè)備制造業(yè)等。盾構(gòu)機(jī)下游行業(yè)主要是城市地鐵、公路隧道、鐵路隧道、市政工程建設(shè)施工等行業(yè)。

盾構(gòu)機(jī)行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)疽鈭D分析

資料來源：智研咨詢整理

    二、中國盾構(gòu)機(jī)行業(yè)發(fā)展與市場概況

    1、中國盾構(gòu)機(jī)行業(yè)發(fā)展歷程

    我國的盾構(gòu)技術(shù)研究始于上個(gè)世紀(jì)50年代，由于起步晚，難度大，我國盾構(gòu)技術(shù)發(fā)展緩慢，與國外先進(jìn)的盾構(gòu)技術(shù)仍有一定差距，因此，我國使用的盾構(gòu)掘進(jìn)設(shè)備進(jìn)口居多，主要進(jìn)口于德國和日本，當(dāng)時(shí)這兩個(gè)國家的盾構(gòu)設(shè)備在中國市場的占有率已超過90%。

    進(jìn)入21世紀(jì)以來，隨著科技的發(fā)展，盾構(gòu)機(jī)中存在的問題得到了有效的解決，其技術(shù)的瓶頸部分被不斷突破、升級，像刀具的更換及使用壽命，及面對惡劣環(huán)境下的施工方案探討，使盾構(gòu)機(jī)有了進(jìn)一步的發(fā)展。且生產(chǎn)制造區(qū)域不斷向中國轉(zhuǎn)移。

    我國盾構(gòu)產(chǎn)業(yè)相對于歐美等發(fā)達(dá)國家而言起步較晚，按照產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)模的大小和成熟度，將我國盾構(gòu)產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程主要分為3個(gè)階段：

我國盾構(gòu)產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程

資料來源：智研咨詢整理

    中國對盾構(gòu)機(jī)的生產(chǎn)與使用都相對較晚，但是進(jìn)展迅速，目前已經(jīng)成為全球最為主要的盾構(gòu)機(jī)生產(chǎn)國。目前盾構(gòu)機(jī)已廣泛用于地鐵、鐵路、公路、市政、水電等隧道、地下綜合管廊工程等領(lǐng)域。中國對盾構(gòu)機(jī)的首次使用在1996年，西康鐵路正式修建時(shí)，為了加快工期，打通全長18.46公里秦嶺隧道（現(xiàn)仍為中國已投入使用第三長隧道），中國第一次引進(jìn)了兩臺德國盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行施工，大大的縮短了工期。

    嘗到甜頭之后，中國的施工企業(yè)就開始逐步在隧道建設(shè)中引入盾構(gòu)機(jī)幫助施工，但由于價(jià)格昂貴，維修非常不方便，對盾構(gòu)機(jī)的普及應(yīng)用形成了明顯的阻礙。同時(shí)國內(nèi)龐大的基建需求也使得國內(nèi)盾構(gòu)機(jī)自主研發(fā)與生產(chǎn)提上日程。

    為了打破國外技術(shù)壟斷，2002年，中國正式成立研發(fā)團(tuán)隊(duì)；2008年，中國首臺復(fù)合式盾構(gòu)機(jī)研發(fā)成功。2009年以來，國內(nèi)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的快速發(fā)展，給予了盾構(gòu)制造企業(yè)技術(shù)足夠的實(shí)踐案例及數(shù)據(jù)支持，盾構(gòu)的新理念、新技術(shù)、新工藝不斷涌現(xiàn)。

    2015年，國產(chǎn)首臺鐵路大直徑盾構(gòu)機(jī)下線，擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)，打破了國外近一個(gè)世紀(jì)的技術(shù)壟斷。到2020年，國產(chǎn)盾構(gòu)機(jī)已走過18年，從開始85%依賴進(jìn)口，到現(xiàn)在輸出全球，占全球市場份額三分之二以上。中國已經(jīng)成為全球最大的盾構(gòu)機(jī)市場，也是最大的盾構(gòu)機(jī)生產(chǎn)國。

    二、中國盾構(gòu)機(jī)市場現(xiàn)狀

    總的來看，在國產(chǎn)盾構(gòu)機(jī)的發(fā)展歷程中，引進(jìn)吸收，再創(chuàng)造是我國盾構(gòu)機(jī)行業(yè)技術(shù)發(fā)展的主要路徑。一般我國盾構(gòu)機(jī)研發(fā)制造企業(yè)首先根據(jù)施工方引進(jìn)的國外先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備進(jìn)行研究、消化吸收，自行嘗試研發(fā)制造，再與國外高端設(shè)備研制公司進(jìn)行合作制造，到最后完全掌握核心技術(shù)，自主研發(fā)設(shè)計(jì)制造。同時(shí)還有一些公司通過并購海外高端裝備制造企業(yè)或購買核心技術(shù)產(chǎn)權(quán)，來加快技術(shù)進(jìn)步和市場地位提高的進(jìn)程，實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展。

    2012年以來，中國的盾構(gòu)機(jī)產(chǎn)量高速增長，技術(shù)水平不斷進(jìn)步，在全球競爭力顯著增強(qiáng)，出口保持穩(wěn)定的增長態(tài)勢，進(jìn)口量有較為明顯的減少，2019年有所回升。

    《中國工程機(jī)械工業(yè)年鑒》數(shù)據(jù)顯示：2017年我國盾構(gòu)機(jī)產(chǎn)量為561臺，2018年我國盾構(gòu)機(jī)產(chǎn)量為580臺，2019年我國盾構(gòu)機(jī)產(chǎn)量約為640臺。

2012-2019年中國盾構(gòu)機(jī)產(chǎn)量走勢

資料來源：《中國工程機(jī)械工業(yè)年鑒》、智研咨詢整理

    海關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2012年我國出口盾構(gòu)機(jī)僅為69臺，2014-2015年受全球經(jīng)濟(jì)回落影響，出口有較為一定的回落，2016年大幅上升至130臺，2019年我國盾構(gòu)機(jī)出口達(dá)到了160臺，同期進(jìn)口量僅為22臺。

2012-2019年中國盾構(gòu)機(jī)進(jìn)出口量統(tǒng)計(jì)

資料來源：中國海關(guān)、智研咨詢整理

    智研咨詢發(fā)布的《2020-2026年中國盾構(gòu)機(jī)行業(yè)市場現(xiàn)狀調(diào)研及未來發(fā)展前景報(bào)告》指出：從國內(nèi)市場需求來看，在經(jīng)歷了2016-2017年爆發(fā)式增長之后，國內(nèi)盾構(gòu)機(jī)需求量增長有所放緩，2018年達(dá)到了462臺，2019年約為502臺。

2012-2019年我國盾構(gòu)機(jī)需求量走勢

資料來源：智研咨詢整理

    從國內(nèi)市場規(guī)模來看，雖然需求量保持相對穩(wěn)定的增長，但由于生產(chǎn)技術(shù)更為成熟，生產(chǎn)企業(yè)增加，行業(yè)市場競爭有所加劇，同時(shí)綜合管廊等業(yè)務(wù)使得部分小型化產(chǎn)品的需求增長，行業(yè)產(chǎn)品價(jià)格總體呈現(xiàn)出較為明顯的下降態(tài)勢，行業(yè)市場規(guī)模也有所回落。2019年我國國內(nèi)盾構(gòu)機(jī)行業(yè)市場規(guī)模92.87億元，較上年略有回升。

2012-2019年中國盾構(gòu)機(jī)市場規(guī)模走勢

資料來源：智研咨詢整理

    從細(xì)分市場鬼按摩來看，軟巖盾構(gòu)機(jī)仍是我國最為主要的產(chǎn)品，2019年市場規(guī)模達(dá)到了39.44億元，占比 42.47%，其次是軟土盾構(gòu)機(jī)，規(guī)模達(dá)到了29.68億元，占比31.96 %。2019年我國盾構(gòu)機(jī)細(xì)分產(chǎn)品規(guī)模占比如下圖所示：

2019年我國盾構(gòu)機(jī)細(xì)分產(chǎn)品規(guī)模占比

資料來源：智研咨詢整理

    目前，國內(nèi)盾構(gòu)機(jī)行業(yè)國產(chǎn)化率不斷提高，從2012年的73.8%增長到了2019年的98.2%，近幾年我國盾構(gòu)機(jī)國產(chǎn)化率情況如下圖所示：

2012-2019年中國盾構(gòu)機(jī)國產(chǎn)化率

資料來源：智研咨詢整理

    三、盾構(gòu)機(jī)行業(yè)市場競爭格局分析

    受盾構(gòu)機(jī)行業(yè)技術(shù)壁壘、資金壁壘、人才壁壘三大競爭性壁壘的影響，目前行業(yè)整體呈現(xiàn)較為集中的競爭格局。近年來，國內(nèi)盾構(gòu)機(jī)行業(yè)規(guī)模較大的企業(yè)主要包括以中鐵裝備為代表的擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的國內(nèi)盾構(gòu)生產(chǎn)企業(yè)，以德國海瑞克股份公司、日本株式會社小松制作所等為代表的國際企業(yè)，以及以中交天和機(jī)械設(shè)備制造有限公司、遼寧三三工業(yè)有限公司等為代表的合資企業(yè)。

國內(nèi)盾構(gòu)機(jī)主要制造企業(yè)

資料來源：智研咨詢整理

    國內(nèi)的企業(yè)中，主要制造企業(yè)來自于國有企業(yè)，行業(yè)經(jīng)過多年的合縱連橫，鐵建重工、中鐵裝備、中交天和、三三工業(yè)等企業(yè)已成為行業(yè)中的佼佼者。國內(nèi)企業(yè)在全球市場上的競爭力也顯著提升。

2018年主要盾構(gòu)機(jī)生產(chǎn)企業(yè)盾構(gòu)機(jī)銷量情況

資料來源: 中國工程機(jī)械工業(yè)協(xié)會掘進(jìn)機(jī)械分會

    四、行業(yè)發(fā)展不足與行業(yè)前景趨勢分析

    1、中國盾構(gòu)機(jī)行業(yè)發(fā)展不足

    盾構(gòu)機(jī)結(jié)構(gòu)極為復(fù)雜，需要大量的零部件。各類型零部件行業(yè)跨度廣、制造難度不一，整機(jī)廠商不可能全部自己制造，因此，零部件供應(yīng)商的技術(shù)、工藝水平和生產(chǎn)能力對本行業(yè)有一定影響。此外，盾構(gòu)機(jī)許多配套設(shè)備要求很高，但是國內(nèi)機(jī)械配套設(shè)備生產(chǎn)技術(shù)相對落后，許多關(guān)鍵設(shè)備還需要進(jìn)口。尤其是涉及到盾構(gòu)機(jī)使用壽命與性能的關(guān)鍵核心零部件。

    雖然國內(nèi)某些頂尖企業(yè)已具備了生產(chǎn)TBM的能力，此外，對于目前需要進(jìn)口的一些主要配套件，如主軸承、主驅(qū)動(dòng)、部分液壓件、控制系統(tǒng)等，還遠(yuǎn)未達(dá)到世界一流水平。如盾構(gòu)機(jī)的關(guān)鍵部件——主軸承一直被少數(shù)國際軸承企業(yè)壟斷?？偟恼f來，技術(shù)不成熟以及核心零部件尚未完全掌握是盾構(gòu)機(jī)行業(yè)目前遇到的主要瓶頸。

    二、行業(yè)發(fā)展前景與趨勢

    盾構(gòu)機(jī)作為安全高效的隧道及地下工程施工的大型專用設(shè)備，在我國被廣泛使用，目前國內(nèi)保有量已近2000臺，且每年還在以200臺的速度增長。盾構(gòu)機(jī)市場需求與基礎(chǔ)設(shè)施投資高度相關(guān)，而隨著中國盾構(gòu)機(jī)行業(yè)在全球的競爭力持續(xù)增強(qiáng)，全球基礎(chǔ)設(shè)施變化對行業(yè)推動(dòng)力將顯著增加。

    同時(shí)隨著城鎮(zhèn)化率不斷提升帶來的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)需求，我國盾構(gòu)機(jī)市場仍有十幾年的增長空間。同時(shí)“一帶一路”戰(zhàn)略實(shí)施，東南亞，非洲等發(fā)展中國家的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)空間巨大，國際市場具有廣袤的發(fā)展空間。

    全球基礎(chǔ)設(shè)施中心（GIH）發(fā)布的《2040年全球基礎(chǔ)設(shè)施投資展望》指出，2016-2040年間全球基礎(chǔ)設(shè)施投資需求將達(dá)到94萬億美元。這將比按目前投資趨勢推算的數(shù)值高出19%，且平均每年為3.7萬億美元。

    未來幾年，亞洲仍將主導(dǎo)全球基礎(chǔ)設(shè)施市場。2040年，亞洲占全球基礎(chǔ)設(shè)施投資需求的比例約為54%，而排在第二位的地區(qū)為美洲，其該比例為22%。事實(shí)上，僅中國、美國、印度和日本四國就占到2040年全球基礎(chǔ)設(shè)施投資需求的一半以上。據(jù)估計(jì)，僅中國就占全球基礎(chǔ)設(shè)施需求的30%。

    總的來看，預(yù)計(jì)未來全球盾構(gòu)機(jī)行業(yè)總體將持續(xù)增長，中國盾構(gòu)機(jī)行業(yè)發(fā)展機(jī)會更大，但由于租賃市場的發(fā)展，競爭的持續(xù)增強(qiáng)，單一的盾構(gòu)機(jī)制造業(yè)務(wù)將會面臨更大的壓力，預(yù)計(jì)未來行業(yè)集中度仍將持續(xù)提升，行業(yè)內(nèi)企業(yè)業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)也將更為多元化。