航空锻造产业研究：探析商业模式、格局壁垒、崛起演变

一、如何分析航空锻造行业的商业模式及比较优势

我们选取钛合金产业链典型企业为研究样本，以期从多视角审视上下游不同环节的企业经营驱动力的本质差异。

（一）航空钛合金产业链：如何理解倒√型人均创利及盈利驱动的差异

航空钛合金产业链上不同环节人均创收差异较大，上游材料、中游锻件及终端主机厂领先，但人均创利从上游至下游呈现倒√型。综合考虑军品收入占比及配套的核 心地位，我们选取航空钛合金产业链主要环节的四家典型公司，分别是西部超导、 三角防务、爱乐达、中航沈飞四家进行分析，核心是从财务指标探讨不同环节盈利 驱动的差异。计算四家企业2017-2020年四年人均创收均值，西部超导、三角防 务、爱乐达、中航沈飞四家企业分别为168.42、184.93、40.86、155.36万元/人， 上游材料、中游锻件及终端主机厂的人均创收领先，并且差异较小，或反映对应产 品的高价值属性。但从人均创利看，四家企业2017-2020年均值分别为23.85、 59.76、19.84、6.54万元/人，呈现倒√型的形态分布，与传统认知的微笑曲线 （上游及下游盈利能力领先）具有显著差异。

我们认为，商业模式的基本定义在于企业如何利用现有资源去创造价值，而现有资源从形态上可划分为人、财、物三大类，本质上企业家需要统筹三大类资源以实现 增长，具体的增长路径为企业如何赚钱、赚多少钱的关键所在。

基于对基础制造业的认知及对商业模式本质的理解，我们建立两个衡量盈利驱动模 式的核心指标——生产人员人均产值及单位机器设备产值，可观察到产业链不同环 节企业的数值及增长率存在较大差异。考虑到企业存在存货结转及下游客户确认收节奏存在差异，我们将年度产值定义为本年度的营业成本与年末存货中剔除原材 料部分的账面价值之和。基于此，“生产人员人均产值”我们定义为该年度的产值 除以公司该年度年初及年末生产人员数量的均值，“单位机器设备产值”定义为该 年度的产值除以公司该年度年初及年末机器设备账面价值的均值。观察到，2018- 2020年中下游企业生产人员人均产值保持相对稳定趋势，而西部超导、三角防务增 长较为迅速，而其中三角防务接近翻倍。在单位机器设备产值方面，中下游企业保 持相对平稳趋势，如爱乐达2017年、2020年分别为1.49、1.42，中航沈飞分别为 25.18、22.41，为四家企业最高值；西部超导逐年递减，从4.34下降至3.51，降幅 最大。而三角防务逐年增长并实现翻倍以上涨幅，从0.75增长至1.82。

以2018-2020年三个年度为分析期间，观察到产业链不同环节企业的产值核心驱动力存在较大差异。产值方面，2020年西部超导、三角防务、爱乐达和中航沈飞四 家企业较2018年分别增长至1.69、1.93、2.05和1.16倍。从企业主要资源“人”角 度分析，2018-2020年期间生产人员人均产值分别增长至1.38、2.05、1.19和1.17 倍，同期生产人员规模分别增长至1.29、1.02、1.78和0.97倍。从另一主要资源 “物”角度分析，2018-2020年单位机器设备产值四家企业分别增长至0.92、 2.00、1.11和0.87倍，同期机器设备账面价值分别增长至1.75、0.98、1.98和1.18 倍。我们认为，指标间同比增幅大小关系或反映其核心盈利驱动或者是称为规模驱 动的主要因素。

（二）受限繁杂流程上游材料规模经济较弱，下游机加范围经济较弱

上游材料产值规模扩大的核心驱动力或在于设备，体现为稳定的单位机器设备产 值、高于总产值及单位机器设备产值的机器设备投入。2018-20年期间内，西部超 导产值增长至1.69倍，单位机器设备产值、机器设备、人均产值、生产人员分别增 长至0.92、1.75、1.38和1.29倍，产值增幅与机器设备账面价值增幅接近，单位机 器设备产值缩小但接近为1，说明公司实际盈利驱动或来自于设备的持续性投入， 需要不断提高的设备投入以满足生产端规模扩大的需求。

繁杂且多环节的生产链或是导致材料环节生产规模经济相对较弱的本质原因之一。据西部超导招股书，以大棒材和锻坯的生产流程为例，需要在西部超导内部经过熔 铸厂（铸锭熔炼）和自由锻造厂（大棒材和锻坯生产）两个制造厂的加工，并在单 个厂内需要多个环节的加工流程，如在熔铸厂需要经过混料、压制电机、焊电极、 三次熔炼等工艺，而绝大多数环节需配套不同生产设备，导致各环节的生产瓶颈将 会影响最终产值的释放与扩大。

上游材料端或存在“学习曲线”效应。从单位生产人员产值看，以西部超导为例从 2017年的301.72万元，提升至2020年的418.19万元，相比于2017年增长至1.38 倍，而同期产值增长至1.69倍。我们认为，单位机器设备产值的逐年下降（从4.34 下降至3.51），设备端的规模经济较弱被另一重要的生产要素“人员”的熟练程度 提高所部分抵消，如机器设备账面净值从2016年的2.40亿扩张至2020年的6.76亿 元，同期生产人员从369人扩张至582人，前者增幅为182%，后者增幅为56%，劳 动力这一生产要素在材料的生产过程得到复用。

下游机加重视设备及人员的双重投入。

其一，在设备单位产值有限的情况下，营收 规模的扩大需要不断投入生产设备，整体体现规模经济相对较弱。对于爱乐达， 2017-2020年单位机器设备产值分别为1.49、1.28、1.35和1.42。据公司2021年6 月2日《募集说明书》以及2021年4月14日《首次公开发行股票并在创业板上市招 股说明书》，公司数控加工产能利用率在2017、2018、2019、2020年的产能利用 率分别为62%、72%、86%、87%。从相对增幅看，爱乐达2020年相对于2018 年，总产值、机器设备账面价值、单位机器设备产值增值至2.05倍、1.98倍和1.11 倍。总产值增速与机器设备账面价值增速接近，但单位机器设备产值小于前两者。

其二，下游机加环节体现为对人员规模的持续性投入。2018-2020年，爱乐达人均 产值、生产人员规模增长至1.19倍和1.78倍，后者与爱乐达同期产值增幅接近。从 生产成本构成看，下游机加环节的重人力特征体现在高人工成本上。我们选取现金 流量表中“支付给职工以及为职工支付的现金”衡量人工成本（权责发生制与收付 实现制的差异决定该指标衡量当期发生的人工成本存在一定误差），以“支付给职 工以及为职工支付的现金/营业总成本”考量不同环节对于人工投入规模的差异， 爱乐达在2017-2020年该指标分别为50.46%、53.08%、45.55%和37.92%，以 2020年为例，分别是西部超导、三角防务、中航沈飞3.20倍、4.08倍和3.03倍。

在弱范围经济特征下，机加环节规模的扩大需要设备与人员持续的双重投入。从机械加工的生产流程及工艺考虑，机加环节具有典型的弱范围经济特征，

（1）加工 品类繁杂，不同零件的工艺流程有较大差异。金属材料的机械加工主要包括铣削加 工、车削及镗孔、钻孔、攻丝、磨削加工等，加工工艺繁多。

（2）不同零件均需 设定特定的加工工艺。在实际生产流程中，需要根据不同零件机械加工的特点，首 先选择合适的刀具，然后根据工件确定适当的车削参数、工装和切削冷却方法等。 如若加工方法和加工参数控制不当，会造成表面完整性的破坏，产生包括表面划 伤、表面烧伤、微裂纹、塑性变形等表面缺陷，最终会导致钛合金零件的疲劳性能 或抗应力腐蚀性能等使用性能的降低。

（3）不同金属材料的加工工艺存在较大差 别。例如，钛合金的机加性能与同等强度的较硬钢类似，高切削温度、与刀具发生 化学反应及弹性模量较低等，均是钛合金相比于其他金属较难进行机械加工的原 因。

以上三点共同导致机加环节的弱范围经济，即对于某一机加厂而言，前期在特 定加工零件上所积累的工艺经验，在对下一个差异较大的工件进行加工时，需要重 新根据加工材料、加工零件形状、加工周期等进行调整。

（三）中游锻造行业商业模式：类晶圆代工模式下解决主机厂需求痛点

晶圆代工行业属于半导体商业模式分工环节的一环。半导体行业产业链从上游到下 游大体可分为：设计软件（EDA）、设备、材料（晶圆及耗材）、IC设计、代工、 封装等。Fabless与IDM厂商负责芯片设计工作，其中IDM厂商是指集成了设计、制 造、封装、销售等全流程的厂商，一般是一些科技巨头公司，Fabless厂商相比 IDM规模更小，一般只负责芯片设计工作。分工模式（Fabless-Foundry）的出现 主要是由于芯片制程工艺的不断发展，工艺研发费用及产线投资升级费用大幅上 升，导致一般芯片厂商难以覆盖成本，而 Foundry厂商则是统一对Fabless和IDM 的委外订单进行流片，形成规模化生产优势，保证盈利同时不断投资研发新的制程 工艺，是摩尔定律的主要推动者。

晶圆代工行业属于典型的重资产行业，其重资产属性来自于以核心制造设备光刻机、刻蚀机等为代表的多型专用设备，而其中先进制程所使用的光刻机多外购自荷 兰厂商ASML。据中芯国际招股书，在摩尔定律的推动下，元器件集成度的大幅提 高要求集成电路线宽不断缩小，导致生产技术与制造工序愈为复杂，制造成本呈指 数级上升趋势。当技术节点向5纳米甚至更小的方向升级时，集成电路的制造需要 采用昂贵的极紫外光刻机，或采用多重模板工艺，重复多次薄膜沉积和刻蚀工序以 实现更小的线宽，使得薄膜沉积和刻蚀次数显著增加，意味着集成电路制造企业需 要投入更多且更先进的光刻机、刻蚀设备和薄膜沉积设备等，造成巨额的设备投 入，可以发现晶圆代工厂的典型企业中芯国际、台积电的固定资产占总资产净值比 重约在40%以上，致近年来折旧费用占台积电营收规模保持在20%~30%左右、总 折旧费用确认为营业成本比例在90%~95%、营业成本中折旧费用占比在40%附近 最高达50%。

从本质上说，类似于晶圆代工，锻造行业依靠其加工工艺赚钱，设备也多为外购，核心壁垒取决于其对锻造工艺的理解。锻造是一种工艺，设备仅是基础，锻造不仅 仅是为了获得需要的形状尺寸，也是改善锻件组织和提高性能的关键环节，即锻造 工艺决定锻件组织形态，而锻件组织形态直接影响最终产品的力学性能。其中，锻 造工艺参数含有多方面，如锻件温度（对锻坯组织性能的影响最为明显）、保温时 间、锻造变形量、变形速率和锻后冷却速度等。参考国家知识产权局披露的发明专 利申请（申请公布号为CN 110814251 A，申请公布日为2020.02.21），三角防务 提出“一种起落架用大型TC18钛合金模锻件的锻造方法”，涉及锻造技术领域， 使用该发明生产出来组织力学性能均匀性好，并具备良好表面质量的TC18钛合金 模锻件，同时降低了原材料的消耗和零件后期机加工时，能够满足新型运输机起落 架关键件对大尺寸、高减重、长寿命和低成本的需求。

（四）锻造比较优势：研发费用前置及技术可拓展性带来的强范围经济

中游锻件典型代表三角防务在2018-2020年扩张产值依靠的是单位机器设备产值及单位生产人员产值的扩大。2018-20年，三角防务产值增长至1.93倍，同期机器设 备增幅、生产人员增幅几乎不变，而人均产值、单位机器设备产值增幅与产值增幅 接近，即三角防务2018-20年产值的扩大主要依靠设备及人员利用效率的提高，具 备强规模经济的特征。从产业链上下游对比看，三角防务的人均产值增幅及单位机 器设备产值增幅为钛合金产业链最高，西部超导、三角防务、爱乐达、中航沈飞的 2018-20年人均产值增幅分别为38%、105%、19%和17%，三角防务的人均产值增 幅明显，其余三者变化较小；四家企业的单位机器设备产值增幅分别为-8%、 100%、11%和-13%，从设备利用率看，三角防务不仅最高且与同期人均产值的增 幅接近一致，反映其对“人”、“物”两大主要生产要素的充分利用。

造成上述原因的本质，我们认为有三，制造工艺环节相对精简、潜在的产能利用率提升空间以及强范围经济特征，而其中相对精简的工艺流程与强范围经济是中游锻造环节最核心的比较优势之一。

其一，中游锻造制造工艺环节相对精简，扩张最终环节的产值的速度及投入或优于 上游材料端。例如，对于钛棒的生产流程，需要从海绵钛制成铸锭后，再将铸锭制 成棒材；对于前者，需要将海绵钛进行烘干、布料配料、处理、筛分、混料、压制 电机、电极焊接、一次熔炼、二次熔炼等多环节制成钛锭；对于后者，将铸锭制成 棒材需要经过中断、涂层、加热、打破、精锻、退火等环节才能最终入库，而上述 环节所需设备各有差异，即对于上游钛材而言，扩大下游最终产品（以棒材为例） 产能规模需要同步扩张各环节设备及一定的人力资源，扩张速度限制于多环节的瓶 颈，从“木桶理论”角度看产能的潜在瓶颈受限较大，突破最终环节的产能瓶颈意 味着需要更大的资本支出，但环节的复杂程度实际上部分反映其制造的难度及技术 壁垒。而对于中游锻造环节，其生产制造过程相对精简。

其二，潜在的产能利用率空间较大。我们认为，一方面，单位机器设备产值趋势的 变化（指增加或者降低）背后的主导因素在于其产能利用率，即生产设备的产能利 用率决定了单位机器设备的产值是增加还是降低；一方面，单位机器设备产值的绝 对值大小背后的主导因素有二，一是该设备所在的生产工序，二是该环节设备的实 际产值上限。三角防务产品制造流程可精简划分为两个环节，加热及锻压，分别所需要的 设备为加热炉及400MN锻压机，因此考虑其产能瓶颈需要单独对二者进行考虑。 对于后者，400MN锻压机潜在产值较大。

其三，中游锻造环节具有强范围经济特征。相比于下游机加和终端的整机厂环节，中游锻造环节的一个显著特征/优势在于其范围经济性，以及研发费用的前置性特 征突出，并最终反映为边际利润的增加。范围经济不同于规模经济，前者指的是当 同时生产两种产品的费用低于分别生产每种产品所需的成本的总和时，所存在的状 况被称为范围经济。，若将产品从研发环节到制造环节的成本纳入为生产产品 所需费用时，我们认为中游锻造或具有较强的范围经济。从营业成本端考虑，三角 防务作为中游锻造的典型企业，其2016-20年间直接材料、直接人工、制造费用占 同期营业成本比重的均值分别为72.58%、2.25%和25.18%，制造费用占比较低， 且在不考虑研发及销售费用的悲观假设下，计入制造费用的折旧摊销占制造费用比 重的均值为41.46%，基于此计算营业成本中折旧费用占比均值仅为10.44%，即中 游锻造行业的静态规模经济效应较弱。

在此情况下，中游锻件行业的研发费用的前置性及下游应用产品的可拓展性决定了其具有比较优势——强范围经济性。从工艺环节看，中游锻造的目的在于改变钛合 金铸锭的铸态组织、获得所需要的显微组织类型、达到规定的超声波探伤验收条 件、获得模锻产品前的组织均匀化、保证制坯或模锻成形性能等。从这个角度考，对于不同的合金类型，包括低强度、中强度高韧性、高强高韧、超高强度、超 高强韧等牌号的合金，对于中游锻造厂仅需理解如何将这些牌号的钛合金锻压成需 要的显微组织即可。而当锻造厂掌握某一牌号钛合金的锻造工艺后，对于下游处于 同一代、同一类型、相近部位的飞机结构件需求，锻造厂较为容易将其工艺进行 “复制”以期满足客户要求，这从根本上决定了中游锻造环节的边际投入递减。以三角防务此类专利描述为例，掌握某一牌号或某类型钛合金 锻造及热处理工艺后，能够较易拓展到同一类型的机型，甚至是同一机型的不同部 位上，范围经济性体现较为突出。

二、如何总结航空中游锻造壁垒：热工艺的不可检测性

（一）改变钛合金力学性能关键：调整合金成分配比、改变热加工工艺

合成金属材料四要素，成分、工艺、组织和性能。在合金的成分、工艺、组织和性 能四要素的相互关系中，成分决定着合金的类型，工艺决定合金的显微组织，而组 织决定合金的性能。通过调整合金成分配比以及改变热加工工艺，可以在较大范围 内调整钛合金的力学性能，实现强度、塑性、韧性和疲劳性能等的综合匹配。具体 看，下游航空装备真正所需求的是钛及其合金的力学性能满足一定要求，而影响其 性能的因素繁多，但最主要的有四点，合金成分（合金化手段）、显微组织类型与 参数（锻造与热处理手段）、晶体学结构（形变与相变手段）、表面状态（后期的 完整性加工与表面强化手段）等。

调整合金成分配比及调整合金化手段，是确保新型高性能钛合金的基本性能水平、 是为后续的工艺实现强韧化提供必要的材料基础。例如，通过合金化手段，实现新 型钛合金的熔炼净化（如TD4-DT）、固溶强化（如Ti45Nb）、时效析出强化（如 TB8）和综合强韧化（如TC21）等目标，在材料合金化方面首先确保了新型高性 能钛合金的基本性能水平。

钛及其合金的显微组织决定其性能，而采取不同的热加工工艺可以得到具有不同性 能的显微组织。钛合金的性能是由其微观组织形态所决定的，不同的微观组织形态 与不同的力学性能之间相互对应，合金的微观组织形态取决于合金的化学成分、变 形工艺和热处理规范。而对于化学成分已经确定的合金，要想得到期望的微观组织 和力学性能，就只能通过热变形和热处理来达到目的，可统称为“热工艺”。具体 看，在材料创新的基础上进一步运用工艺创新，是提高钛合金构件综合性能的重要 途径。在加工工艺方面，主要是通过热工艺途径即热变形和热处理等手段获得所需 的显微组织和组织参数。例如在航空领域，飞机上使用的钛合金构件大都需要经过 热变形加工工序。高温变形时，钛合金的显微组织发生改变，而在不同的热变形条 件下合金显微组织存在差异，且通过热处理工艺亦可调控最终的显微组织，并达到 调控材料性能的目的，使其满足相关的标准要求。

（二）热工艺的不可检测性决定研发高投入及引入下游供应链的长时间

锻造与锻后热处理同属于热工艺，而热工艺的核心壁垒在于不可检测性，具体表现 在热工艺最终产成品制成前，绝大多数环节（包括工艺参数的调整）的实际影响难 以检测，同时考虑下游航空高端装备对于性能及安全的双重高严格标准，锻造产成 品核心性能如疲劳寿命等多需要实际的载机试验才能得以检测，上述两点共同决定 航空中游锻造领域（含锻造及锻后热处理双环节）的前期高研发投入及后期引入下 游供应链需要较长时间。

锻造及热处理过程的参数控制为技术核心，而由于其制造过程中的不可检测性决定 其前期需要高额的研发投入及试验件材料投入等。参考航空工业出版社《新型航空 高性能钛合金材料技术研究与发展》，在热工艺环节中，以热变形为例，大型钛合 金结构件主要通过热模锻成形，在其成形（变形）过程中，成形工艺参数如变形温 度、压下速度以及压下量等不仅决定了模锻件的成形载荷，也对钛合金的组织与性 能产生明显影响，因此如若实现锻件的组织性能调控，需要获得钛合金应力应变的 本构关系，明晰显微组织的演变规律。参数的模拟最终仍需要落实到实际生产中 进行验证，而多参数影响的不可控以及多变量之间的交叉影响因素均需要到多次的 实际试验，中游锻造厂商难以对锻造和热处理环节的每一次参数调整后的锻坯性能 进行检测。

锻件成品（指热处理后成品）疲劳寿命分析是下游检验其是否为合格品的关键环 节，当前多使用理论模拟及超声检测等技术手段完成，但考虑下游高端装备对性能 及安全性的双重高标准，在下游实际导入产品时常多需要一定时间的疲劳试验。参 考航空工业出版社《新型航空高性能钛合金材料技术研究与发展》，在构件疲劳寿 命分析中，通常将疲劳过程分为疲劳裂纹形成和疲劳裂纹扩展两个阶段，对于裂纹 形成阶段的寿命分析，通常采用疲劳累计损伤理论，而对于疲劳裂纹扩展阶段的寿 命估算，则普遍采用断裂力学理论。而由于这两个理论给出的疲劳寿命估算结果无 法实现很好的衔接，业内一直试图使用连续破坏过程思路来研究全物理过程的疲劳 寿命，而破坏性过程所需的时间或相对较长。此外，在钛合金锻件质量检验及控制 方面，超声检测是检出钛合金各类缺陷的最有效手段。

三、如何认知航空锻造环节竞争格局塑造的根本动力

在国家支持推动下，航空钛合金锻造行业格局演变的核心驱动力可总结为“下游装备推动、上游材料创新、中游锻造配合”。具体表现为下游装备需求变化牵引上游 钛合金牌号的发展，而由于以锻造及热处理环节为代表的热工艺是钛合金显微组织 形成的重要环节，在新装备牵引新材料的研发期，是新兴锻造厂商能够较易切入的 “关键时间窗口”，因此体现为“中游锻造配合”。

飞机设计方法的发展推动上游钛合金材料也随之向高性能方向发展，体现为下游装 备推动+上游材料创新。随着飞机设计由静强度（指结构在常温条件下承受载荷的能 力）发展到耐久性/损伤容限型设计等，钛合金材料也从追求单一高性能到追求综合 高性能方向发展，以满足飞机的长寿命与高减重的设计需求。例如，新一代飞机和高性能航空发动机对轻 质高强材料提出更苛刻的综合高性能要求，如基本要求强韧性匹配和强塑性匹配， 在使用性能方面要求高疲劳性能与损伤容限性能匹配、疲劳性能与蠕变-持久性能 匹配。

在创新发展材料的基础上，提高钛合金构件的综合高性能需要配合以热加工工艺为 代表的工艺创新，体现为“中游锻造配合”。理论层面，热工艺（含热变形与热处 理）是获得所需显微组织类型和组织参数的必要环节，研制和发展新型高性能钛合 金材料技术，需要依据合金设计与下游应用目标，结合具体合金类型、组织和强度 水平等细节特点，综合应用新型合金化设计方法和综合强韧手段，同时运用材料创 新与工艺创新，设计显微组织类型与组织参数，建立组织参数控制的工艺路线与技 术，才能最终实现下游装备所需求的新型钛合金材料的综合高性能目标。实际应用 层面，大量采用损伤容限型钛合金是新一代飞机实现高减重、长寿命和高可靠性的 重要保障。随着新一代飞机采用损伤容限设计，提出钛合金应进一步满足飞机长寿命、 高减重的使用需求，钛合金的β热处理工艺才得以推广应用。对高强度的损伤容限型钛合金来说，必须提出综合高性能要求相适应的新型β 热加工工艺技术，以便在不降低塑性的同时，获得高的损伤容限性能。

此外，从减重、提高性能及降低成本方面考虑，新型飞机结构件的大型化突破也需要中游锻造环节的“配合”。

（1）提高性能驱动航空结构件的大型化发展。高航空钛合金产品的整体性能，大型模锻件在航空锻件中所占的比例及其单件尺寸 越来越大。主要原因在于，由大量中小零件组合的构件和自由锻等毛坯制成的整体 零件会存在铆接孔，而这是应力的主要来源，小型组装锻件在组装连接处会产生较 大的应力，在实际应用中会不断产生磨损，在高温环境中疲劳和蠕变现象会被放大，造成裂纹甚至破断，从而影响性能和使用，因而更大模锻件具有更高的强度。

（2）减重及降低成本的要求驱动结构件的整体化发展。例如在安-22运输机机身采用了20个B95 合金大型隔框整体模锻件，共减少了800个零件，减轻飞机机体重量1000kg，减少 机械加工工时15%~20%。而在该趋势下，需要中游锻造厂商配合以大型模锻液压 机，当压机吨位较小、自动化程度较低时，多导致飞机大型承力框梁类构件大多采 用焊接结构，无法实现整体化，无法很好的满足新型飞机对航空构件高综合性能、 高可靠性和长寿命的要求，此处同样体现“中游锻造配合”。

四、如何思考航空锻造行业未来的格局演变及发展

（一）稀缺性及国家支持：前期设备高投入及高技术下多需要国家支持

1.以国内为例，航空锻造企业尤其是大型模锻件企业，主要为发展国内大型飞机的国家支持所驱动。

大型模锻液压机的高投入及高难度研发技术的实现，往往需要在国家支持的推动下 才能顺利发展。 我国某些关键大 型模锻件不得不依赖进口，不仅价格昂贵，而且“受制于人”，严重制约了航空航 天、石油、化工、船舶等领域顶级装备制造及行业发展。不同于常规重型装备的制造过程，800MN液压机必须一次达 到设计使用要求，否则会带来巨大的经济损失及不良影响，在800MN压机机械本体 的大型零件一旦在生产中出现问题则需要返工，只是压机拆卸和重新安装的时间就 需要12个月，费用上亿元，同时不包括停产造成的经济损失，并且需要本体遵循“无 限寿命”的设计原则进行建造。由于其较高的设计制造难度，在项目的实施中，中国 二重通过重大专项的支持，与国内10余所重点高校和顶级科研院所联手，组成国家级攻关团队，对各个课题难关进行逐一击破，并在2012年4月成功热负荷试车一次成 功。

相比较于国企，资本实力相对欠缺的民企发展大型航空锻造业，也需要国家支持。 以三角防务为例，据三角防务招股书披露，不完全统计下，从2007-2018年间累计 收到中央部委或者当地政府部门下发的超9000万元的项目支持拨款等，例如根据 2008年科学技术部下发的《关于十一五国家科技支撑计划400MN重型航空模锻液 压机研制等项目的批复》，公司于2007-09年合计收到“400MN重型航空模锻液压 机研制”项目拨款6108万元，该项政府补助按固定资产使用年限（30年）摊销。

2.复盘美国，在下游战机研发需求下，政府基于二战战利品为相关企业研制大型模锻机。

美苏大型模锻液压机的发展源自于德国战败后缴获的“战利品”。在第二次世界大战前， 德国因战争需要成功于1934年建造70MN模锻水压机用于生产铝合金航空模锻件， 为其发挥空战优势发挥较大作用。美国在二战期间建造百余台中小型模锻和挤压 水压机，但其中最大的仅为50MN，用于生产如B-17、B-25、B-29轰炸机铝合金锻 件，大型模锻水压机的缺乏导致战时大型模锻件供应不足。二战结束后，美国和前 苏联认识到重型模锻液压机对其国防建设，尤其是对航空工业建设的重要战略作 用，作为战争赔偿款分别从德国拆走万吨级模锻水压机，并且苏联俘获德国的水压 机设计师为其服务。

对超音速航空以及在朝鲜战争中对发展及生产新型战机的兴趣，催生美国政府投入 大型模锻液压机的建造，并将所建造的大型模锻液压机平均分给两家传统航空锻件 供应商经营。在德国战败后，美国战争委员会对在美国发展类似于德国的大型模锻 机设施产生兴趣，1944年决定在美国马萨诸萨州的北格拉夫顿建造180MN的液压 机，该液压机由美国梅斯塔机器公司承保建造，而因美国威曼高登公司自1883年 开始专门从事飞机锻件的设计与制造而被美国战争委员会选择经营该液压机。在德 国缴获的液压机回国后，美国战争委员会为建造更大、强度更高的飞机锻件，由当 初主导德国“赔偿款”模锻液压机项目的美国空军中将K. B. Wolfe领导并启动一项 称为 “美国空军重型模锻压力机项目” （Air Force Heavy Press Program），并 让洛伊维建筑公司在美国设计和制造350MN和500MN各两台，并于1955年建成。 350MN和500MN各两台分别放置在美国铝业公司的克利夫兰工厂和威曼高登的格 拉夫顿工厂，作为美国大型锻件的唯二供应商。

（二）稳格局及有限玩家：设备的有限性及与下游密切关系决定稳格局

因单台大型模锻液压机潜在产能瓶颈较大，决定了设备需求及供给的有限性，进而 间接决定了航空大型模锻件的高集中度格局。因设备潜在产能较大，截至到20世纪末近40余年时间内美国也仅有50年 代建造的两台500MN级设备，设备的需求性有限。以威曼高登公司为例，据 Funding Universe网站对于威曼高登的公司介绍，20世纪开发的F-14和F-15战斗机 增加的钛锻造发动机部件和机身机构部件也多为威曼高登公司所提供，而仅F-15自 1974年首架量产型交付美空军使用以来40余年时间内总生产数量达1200架， 20世 纪60年代威曼高登中标波音747主起落架系统的支撑梁，截至2013年波音747已生 产千架，单台大型模锻液压机的产能空间较大。

在与下游主机厂长期的配套关系下，锻件供应商格局较为稳固。以美国为例，据上 文所述，

（1）从单个供应商看，以威曼高登为例，该公司于1883年成立，一开始 运营以自行车踏板、链轮和主轴等金融零件，以及铁路车辆的自动耦合器以及其他 交通工具的主轴，尚未涉及航空。第一次世界大战开始时，威曼高登开始与美国政 府签订合同，为飞机发动机签订锻件。通过该合同切入后，凭借优良技术及迅速的 生产服务，威曼高登几乎为第一次世界大战期间内美军使用的所有飞机制造了各种 发动机和机身锻件，并到20世纪30年代，威曼高登已与商用和军用飞机的制造商 建立了密切联系。在第二次世界大战时，威曼高登几乎与所有美国飞机制造商签订 合同，在战争期间每架战斗中的飞机几乎都包括由其锻造的发动机部件、曲轴、结 构性机身部件、螺旋桨机构或起落架部件。作为世界少有的掌握钛合金锻造技术、 第一个商业开发“热处理”科学的公司在50年代中期为B-52轰炸机、波音707和 KC-135运输机提供发动机钛合金锻造部件。

（2）从行业格局看，格局仍然较为稳定， 自上世纪50年代中期美国空军授予威曼高登以及美国铝业两家公司各两台大型模锻 液压机（350MN和500MN）至今，并无其他企业参与大型航空锻件竞争，我们考 虑与其高投入、高技术、与下游主机厂长期合作关系稳固相关。

五、如何理解需求限定下航空锻件企业的增长思维

以军工行业为例，下游需求的限定性往往成为竞争壁垒稳固的内在催化剂之一。例 如上文，如高端锻件集中于航空航天市场，客户需求方单一且往往强调产品的高可 靠性，牵引严格的供应审核流程，下游客户对产品供应链稳固性要求内在催化了中 上游供应商竞争格局的稳定性。但我们强调，需求的限定性具有“双刃剑”特征， 从长期看在增长性单一、客户结构简单的背景下，下游需求具有限定性特征的企业 往往成为黑天鹅事件下首当其冲的对象。因此如何实现破局，以实现持续增长，往 往成为制造业，尤其是高端装备领域供应商必须面对的难题之一。基于此，我们尝 试从理论及实际案例双重角度，尝试理解在需求限定下航空锻件企业实现可持续、 可加速增长思维的破局关键。

（一）理论基础：构建增长型思维的关键在于由外向内战略及扩张边界

复盘美国军工企业各时期经营战略，并不是所有企业都能很好的把握行业增长机遇 成就伟大。参考Deloitte 2016年《The next era of aerospace and defense: How to outperform in an environment of innovative disruption》一文，美国航空航天和国 防工业很大一部分公司表现不佳。在过去25年，尽管行业环境、结构和市场需求发 生了重大变化，但25%至50%以上的A&D公司坚持 “坚持到底”的战略和商业模 式。与那些调整战略和商业模式，以更好地适应不断变化的环境和市场需求的公司 相比，这些公司表现得更差。研究发现，适应行业变化的A&D公司的表现比不适应 变化的公司高出7倍。

在军费变化的不同时期，采取不同战略的美国军工企业股权回报率存在明显差异。 以股东总回报(TSR)衡量，在2016年前两次国防预算低迷期间，采用“整合重组核 心”战略的公司往往表现最好（即通过重大整合消除行业过剩产能）。将投资组合 调整到更具吸引力的细分市场的公司也表现不错（即采取战略5，重组业务布 局），但它们的下行风险更高。如果时机把握得当，退出国防市场的公司表现良 好。但那些并未采取任何策略等待军费低迷消退的公司表现最差。而在军费上升 期，样本内多数公司表现均良好，但采取“进行重大投资”、“重组业务布局”的 公司整体表现更为良好。

理论层面上，构建增长型思维的企业路径有二：通过由外向内的战略，扩张企业的 边界。本处参考全球著名管理咨询大师拉姆·查兰对于企业获取可持续增长基因的 认识（原文为《清华管理评论》杂志2019年10月刊），并借鉴其持续的增长路径 象限。

（1）转换思维，构建由外向内的思维方式。传统竞争者对于增长的理解更 多基于自身优势出发，如核心技术、品牌粘性和独特影响等，按照公司→客户→最 终使用者的路径思考经营重点，缺陷在于该路径是在用现有思维去思考未来。而构 建由外向内的思维方式，企业经营者关注的是客户本身，即按照最终使用者→客户 →公司的路径关注需求。对需求的关注意味着公司需时刻思考最终使用者的实际需 求，考虑需求何时发生改变，经营者如何能更好适应改变的需求，经营者是否能创 造新的需求。结合L3发展路径，公司起始于信息化建设初期，近年伴随美军电子战 概念的升级逐步拓展多个新兴市场领域，践行了从战争环境变化（最终使用者）→ 军方客户需求（客户）→公司自身体系化的军工电子布局（公司核心竞争力）的思 维方式。

（2）强调扩张企业边界。该路径强调三步骤：从外部寻找环境中存在的 不确定性、定义由不确定性为现有客户或新客户所创造的需求、将这些需求与公司 优势相匹配。

（二）增长实例：三优势、二趋势、五举措助企业跨越“毛绒背”瓶颈

基于微观经济学从本质上说，企业战略的核心是“战胜市场”，即要对抗完全有效市场将经济剩余归零的力量。基于此，经济利润（全称Economic Value Added， 简称EVA，中文可称为经济增加值、经济附加值或者经济利润，即扣除资本成本后 的总利润）衡量的便是这样“对抗”的成效。EVA具体公式可理解为将公司经过会调整后的经营利润减去资本所必要报酬（成本）后的企业当年所创造的价值。 EVA 作为经济利润的定义最早由1890 年经济学家阿尔弗雷德马歇尔所提出——企 业利润减去股东资本后所剩余的部分。基于经济利润思想并参考大样本数据研究， 可以发现对于绝大多数企业几乎没有创造经济利润。

研究发现公司所创造的经济利润在曲线上的位置大约有50%源自行业因素，因此强 调“进军什么行业”是关键战略选择之一。麦肯锡研究发现，不同行业的经济利润 表现也遵循经济利润曲线，头部公司与尾部差距巨大，同时绝大多数行业几乎不创 造经济利润。例如，研究对象中有12家烟草公司，其中有9家进入全行业的前1/5， 而公共事业、交通运输、建筑材料公司主要位于后五分之一。此外，优秀行业里的 普通公司所创造的经济利润也大于一般行业的优秀公司。例如印度制药公司Sun Pharmaceuticals经济利润为4.24亿美元，都能在化工企业中排名前五分之一、在 食品公司中排名前10%。航空公司的平均经济利润亏损9900万美元，但航空航天 和国防领域供应商的平均经济利润达到4.53亿美元，行业差距明显，但航空航天与 国防仍是经济利润总额为正且排名靠前的行业。若以10年为维度，对于最初始于经 济利润曲线中部的公司而言，仅有8%左右的公司实现从中部移动到前1/5。

以航空航天与国防公司PCC为例，该公司十年内的股东回报总额复合增长率达到 27%。对于公司如何提升自己的经济利润，麦肯锡总计出了10个重要变量，将其分 为三大类——优势（营收规模、借债能力、过去的研发投资）、趋势（行业趋势、 地域趋势）、举措（系统化并购与剥离、资源再分配、资本支出、生产力改进、差 异化提升）。在用模型对样本2393家企业进行回测时发现，在预测企业10年间在 经济利润曲线上的移动时，按照他们在10年是处于顶端、中间还是底部做出的预 测，其准确率达到86%。PCC（精密飞机零部件制造商）在2000-2004年的平均年 度经济利润为26亿美元，而到2010-2014年其年均经济利润达到540亿美元，并且 PCC是航空航天与国防类样本中唯一实现这样惊人提升的公司。通过复盘及量化其 措施，麦肯锡研究发现，除了行业因素外，PCC在“举措”5个变量里的重要行动 提高了PCC在经济利润曲线向上移动的概率。例如，积极实施系统化并购与剥离资 产，并且循序渐进进行。

（三）复盘：体系化及强强联合，大型模锻厂与中小型企业合并为趋势

复盘美国，航空锻件格局体现为大型模锻企业与中小型锻件供应商的合并、大型模锻企业为提高重点金属原材料可控积极拓展上游、积极拓展下游含热表处理检测及 机加环节，并朝材料-锻造/铸件-机加全环节航空结构件供应商寡头发展。

参考二战后全球航空锻件竞争格局演变，相比于具备大型锻件制造能力的企业，中 小型航空锻件厂商数量相对较多，但供应时间均较长，体现行业的高壁垒特征。例 如，美国航空中小型锻件公司含Drop Dies and Forgings（1919年成立，现已为 Precision Castparts Corp.子公司）、Cameron（1924年成立，现已为Precision Castparts Corp.子公司）、McWilliams Forge（1946年成立，现已为Precision Castparts Corp.子公司）、RTI International Metals（1950年成立，现已为Arconic 子公司）、Firth Rixon（1928年成立，现已为Arconic子公司）、Ladish Forging （1905年成立，现已为Allegheny Technologies子公司）。

复盘美国大型锻件巨头威曼高登历史，结论有三：

（1）通过并购或自建实现上游 重要金属材料可控，如钛合金、高温合金等，利于降低营业周期及提高经营效率。据Funding Universe网站对于威曼高登的公司介绍，在1970s末期，威曼高登收到 来自商用飞机制造商约280种型号飞机提供锻造钛合金的需求，不久下游市场对钛 合金锻件的需求量激增。但上游海绵钛及熔炼机的生产商对未来钛合金需求的增长 持怀疑态度，拒绝为威曼高登公司增加产能，导致公司上游原材料的采购受限，部 分影响公司下游产品的交付节奏。基于此，在1980s初期，威曼高登以1200万美元 收购了位于华盛顿州摩西湖的International Titanium, Inc.的多数股权，并采用彼时 先进技术生产海绵钛。其后公司继续积极实施其垂直整合战略。

（2）积极拓展中小型锻 件企业以增强系统配套能力。90年代初期，威曼高登决定收购Cooper Industries的 Cameron Forged Products Division，该合并使得威曼高登成为美国一家庞大的钛 合金锻造生产商。

（3）积极补充热表处理和机加等能力所需设备或产线。为更好 服务于下游客户，除锻多型造设备外，威曼高登还补充含数控机床、扫描检测仪、 超声波、二维矩阵零件制作等设备或能力。在次要服务上，威曼高登同时也为下 游客户提供通过机械除锈、轮磨和/或化学清洗和钝化去除锻造氧化皮等热表处理 服务，例如自1984年以来公司飞机零件的FPI流程已获得NADCAP-PRI 的批准。

（4）航空航天市场金属材料、锻件、铸件实现一体化是长期发展趋势。2000年， PCC以7.84亿美元收购威曼高登，为当时PCC成立以来最大的收购案、2016退市 前的第三大收购案，实现航空航天铸件与锻件一体化生产。此后，PCC为继续实施 威曼高登的垂直整合战略，2007年收购Special Metals公司补充其高温镍基合金且 合并至威曼高登部门（合并后称为Forge部门）、2012年收购Titanium公司进一步 补充钛合金生产制造能力。

报告链接：航空锻造产业研究：探析商业模式、格局壁垒、崛起演变

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）