一、盾構機產品定義、分類與發展歷程

    1、盾構機定義及其全球發展歷程概況

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

    盾構機的出現至今已有近兩百年的歷史，但正式的運用歷史較短，1952年，美國南達科他州的歐阿希水壩是全球首個利用盾構機施工成功的案例。至20世紀70年代，全球盾構機研發重點區域從歐洲向日本和美國轉移。日本不斷研究改善盾構施工，做出了許多卓越的貢獻，1968--1989年近20年之間日本研發了多種盾構機類型，使盾構機進入了—個新的臺階，研發了泥水加壓盾構、泥水式雙圓搭接盾構工、泥土加壓盾構、高濃度泥水盾構、注漿盾構工等多種施工法；1969年美國和英國在盾構施工中率先使用油壓千斤頂盾構以及滾筒式挖掘機；這一時期開發了多種新型盾構工法，以泥水式、土壓式盾構工法為主，盾構施工法不斷完善發展，成績斐然。在1988年起的英法海底隧道建設工程完成后，盾構機才打響名號，得到廣泛的應用，并高速發展。

    現代盾構掘進機是集光、機、電、液、傳感、信息技術于一體高新技術產品，具有開挖切削土體、輸送土碴、拼裝隧道襯砌、測量導向糾偏等功能。產品的研發生產涉及地質、土木、機械、力學、液壓、電氣、控制、測量等多門學科技術，而且要按照不同的地質進行“量體裁衣”式的設計制造，可靠性要求極高。盾構機生產具有極高的技術壁壘。

    2、盾構機產品分類

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

    國際上，廣義盾構機也可以用于巖石地層，只是區別于敞開式（非盾構法） 隧道掘進機。而在我國，習慣上將用于軟土地層的隧道掘進機稱為（狹義）盾構機，將用于巖石地層的稱為（狹義）TBM。

    一般而言，根據地層條件和具體施工方法的不同，盾構機可以分為硬巖盾構、軟巖盾構、軟土盾構、復合式盾構（硬巖軟土盾構）。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，開敞式又可細分為人工開挖盾構、半機械開挖盾構、機械開挖盾構；半開敞式也有擠壓盾構和網格盾構之分，而封閉式則可進一步分為泥水加壓平衡盾構（含直接控制型、間接控制型兩種）、土壓平衡盾構（包括普通型、加泥型、加水型、泥漿型等種類）。

    還有將兩種類型復合在一起的復合型，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、電纜管道建設的微型盾構。而目前作為主流技術的，主要有泥水加壓平衡盾構機、土壓平衡盾構機、復合型盾構機、TMB掘進機和微型盾構機五種。

盾構機主要種類情況

資料來源：智研咨詢整理

    3、盾構機產業鏈結構分析

    盾構機上游行業上游主要是：鋼鐵工業、電氣系統制造、液壓系統制造、 其他零部件配套設備制造業等。盾構機下游行業主要是城市地鐵、公路隧道、鐵路隧道、市政工程建設施工等行業。

盾構機行業產業鏈示意圖分析

資料來源：智研咨詢整理

    二、中國盾構機行業發展與市場概況

    1、中國盾構機行業發展歷程

    我國的盾構技術研究始于上個世紀50年代，由于起步晚，難度大，我國盾構技術發展緩慢，與國外先進的盾構技術仍有一定差距，因此，我國使用的盾構掘進設備進口居多，主要進口于德國和日本，當時這兩個國家的盾構設備在中國市場的占有率已超過90%。

    進入21世紀以來，隨著科技的發展，盾構機中存在的問題得到了有效的解決，其技術的瓶頸部分被不斷突破、升級，像刀具的更換及使用壽命，及面對惡劣環境下的施工方案探討，使盾構機有了進一步的發展。且生產制造區域不斷向中國轉移。

    我國盾構產業相對于歐美等發達國家而言起步較晚，按照產業發展規模的大小和成熟度，將我國盾構產業發展歷程主要分為3個階段：

我國盾構產業發展歷程

資料來源：智研咨詢整理

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

    嘗到甜頭之后，中國的施工企業就開始逐步在隧道建設中引入盾構機幫助施工，但由于價格昂貴，維修非常不方便，對盾構機的普及應用形成了明顯的阻礙。同時國內龐大的基建需求也使得國內盾構機自主研發與生產提上日程。

    為了打破國外技術壟斷，2002年，中國正式成立研發團隊；2008年，中國首臺復合式盾構機研發成功。2009年以來，國內基礎設施建設的快速發展，給予了盾構制造企業技術足夠的實踐案例及數據支持，盾構的新理念、新技術、新工藝不斷涌現。

    2015年，國產首臺鐵路大直徑盾構機下線，擁有完全自主知識產權，打破了國外近一個世紀的技術壟斷。到2020年，國產盾構機已走過18年，從開始85%依賴進口，到現在輸出全球，占全球市場份額三分之二以上。中國已經成為全球最大的盾構機市場，也是最大的盾構機生產國。

    二、中國盾構機市場現狀

    總的來看，在國產盾構機的發展歷程中，引進吸收，再創造是我國盾構機行業技術發展的主要路徑。一般我國盾構機研發制造企業首先根據施工方引進的國外先進技術和設備進行研究、消化吸收，自行嘗試研發制造，再與國外高端設備研制公司進行合作制造，到最后完全掌握核心技術，自主研發設計制造。同時還有一些公司通過并購海外高端裝備制造企業或購買核心技術產權，來加快技術進步和市場地位提高的進程，實現跨越式發展。

    2012年以來，中國的盾構機產量高速增長，技術水平不斷進步，在全球競爭力顯著增強，出口保持穩定的增長態勢，進口量有較為明顯的減少，2019年有所回升。

    《中國工程機械工業年鑒》數據顯示：2017年我國盾構機產量為561臺，2018年我國盾構機產量為580臺，2019年我國盾構機產量約為640臺。

2012-2019年中國盾構機產量走勢

資料來源：《中國工程機械工業年鑒》、智研咨詢整理

    海關數據顯示，2012年我國出口盾構機僅為69臺，2014-2015年受全球經濟回落影響，出口有較為一定的回落，2016年大幅上升至130臺，2019年我國盾構機出口達到了160臺，同期進口量僅為22臺。

2012-2019年中國盾構機進出口量統計

資料來源：中國海關、智研咨詢整理

    智研咨詢發布的《2020-2026年中國盾構機行業市場現狀調研及未來發展前景報告》指出：從國內市場需求來看，在經歷了2016-2017年爆發式增長之后，國內盾構機需求量增長有所放緩，2018年達到了462臺，2019年約為502臺。

2012-2019年我國盾構機需求量走勢

資料來源：智研咨詢整理

    從國內市場規模來看，雖然需求量保持相對穩定的增長，但由于生產技術更為成熟，生產企業增加，行業市場競爭有所加劇，同時綜合管廊等業務使得部分小型化產品的需求增長，行業產品價格總體呈現出較為明顯的下降態勢，行業市場規模也有所回落。2019年我國國內盾構機行業市場規模92.87億元，較上年略有回升。

2012-2019年中國盾構機市場規模走勢

資料來源：智研咨詢整理

    從細分市場鬼按摩來看，軟巖盾構機仍是我國最為主要的產品，2019年市場規模達到了39.44億元，占比 42.47%，其次是軟土盾構機，規模達到了29.68億元，占比31.96 %。2019年我國盾構機細分產品規模占比如下圖所示：

2019年我國盾構機細分產品規模占比

資料來源：智研咨詢整理

    目前，國內盾構機行業國產化率不斷提高，從2012年的73.8%增長到了2019年的98.2%，近幾年我國盾構機國產化率情況如下圖所示：

2012-2019年中國盾構機國產化率

資料來源：智研咨詢整理

    三、盾構機行業市場競爭格局分析

    受盾構機行業技術壁壘、資金壁壘、人才壁壘三大競爭性壁壘的影響，目前行業整體呈現較為集中的競爭格局。近年來，國內盾構機行業規模較大的企業主要包括以中鐵裝備為代表的擁有自主知識產權的國內盾構生產企業，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，以及以中交天和機械設備制造有限公司、遼寧三三工業有限公司等為代表的合資企業。

國內盾構機主要制造企業

資料來源：智研咨詢整理

    國內的企業中，主要制造企業來自于國有企業，行業經過多年的合縱連橫，鐵建重工、中鐵裝備、中交天和、三三工業等企業已成為行業中的佼佼者。國內企業在全球市場上的競爭力也顯著提升。

2018年主要盾構機生產企業盾構機銷量情況

資料來源: 中國工程機械工業協會掘進機械分會

    四、行業發展不足與行業前景趨勢分析

    1、中國盾構機行業發展不足

    盾構機結構極為復雜，需要大量的零部件。各類型零部件行業跨度廣、制造難度不一，整機廠商不可能全部自己制造，因此，零部件供應商的技術、工藝水平和生產能力對本行業有一定影響。此外，盾構機許多配套設備要求很高，但是國內機械配套設備生產技術相對落后，許多關鍵設備還需要進口。尤其是涉及到盾構機使用壽命與性能的關鍵核心零部件。

    雖然國內某些頂尖企業已具備了生產TBM的能力，此外，對于目前需要進口的一些主要配套件，如主軸承、主驅動、部分液壓件、控制系統等，還遠未達到世界一流水平。如盾構機的關鍵部件——主軸承一直被少數國際軸承企業壟斷。總的說來，技術不成熟以及核心零部件尚未完全掌握是盾構機行業目前遇到的主要瓶頸。

    二、行業發展前景與趨勢

    盾構機作為安全高效的隧道及地下工程施工的大型專用設備，在我國被廣泛使用，目前國內保有量已近2000臺，且每年還在以200臺的速度增長。盾構機市場需求與基礎設施投資高度相關，而隨著中國盾構機行業在全球的競爭力持續增強，全球基礎設施變化對行業推動力將顯著增加。

    同時隨著城鎮化率不斷提升帶來的基礎設施建設需求，我國盾構機市場仍有十幾年的增長空間。同時“一帶一路”戰略實施，東南亞，非洲等發展中國家的基礎設施建設空間巨大，國際市場具有廣袤的發展空間。

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

    未來幾年，亞洲仍將主導全球基礎設施市場。2040年，亞洲占全球基礎設施投資需求的比例約為54%，而排在第二位的地區為美洲，其該比例為22%。事實上，僅中國、美國、印度和日本四國就占到2040年全球基礎設施投資需求的一半以上。據估計，僅中國就占全球基礎設施需求的30%。

    總的來看，預計未來全球盾構機行業總體將持續增長，中國盾構機行業發展機會更大，但由于租賃市場的發展，競爭的持續增強，單一的盾構機制造業務將會面臨更大的壓力，預計未來行業集中度仍將持續提升，行業內企業業務結構也將更為多元化。