2023年11月5日

航空发动机行业深度研究供应商体系研制流程及产业链梳理

作者 admin

一、国内外航空发动机供应商体系

1、发动机主机厂的“主承制商-供应商”商业模式

航空发动机是一个进入门槛极高的行业,全球范围内呈现出典型的寡头垄断格局。目前能够独立研发大推力航空发动 机产品的,主要是美国、欧洲的英国和法国,此外俄罗斯也自成系统,尤其是在军用航空发动机上有比较强的实力, 但在商用市场上没有竞争力,整体呈现三极格局。

 

在行业巨头地位稳固的情况下,航空发动机行业逐步形成了“主承包商-供应商”发展模式。

(1)“主承制商-供应商”模式概述

航空发动机的研发生产是一项周期长、投资大、涉及面广的系统工程,其供应链涵盖从原材料冶炼到复杂产品系统装 配集成的全产业链,根据供应商的规模及其所提供的产品和服务的特性和预期用途,可将主供模式进一步细分为四个 层面,四个层面包括:

在主供模式中,大多数供应商不再是按图生产的配套企业,而更多的是主制造商的风险收益合作伙伴的角色。供应商 从产品研制的初始的开始阶段就参与项目,根据与主制造商签订的有关知识产权、风险投资、成本收益分配方案等协 议规定的分工原则,采取前端进入、全程合作、资源共享、风险共担、利益共享的模式,与主制造商建立起以产品纽 带的、全方位的、关系密切的、高度集成的战略性合作伙伴关系。

采用主供模式的主制造商,专注于“产品创新”、“工程设计”、“供应商管理”、“产品装配集成”、“产品交付 和服务”等价值链的前端和终端,将资源和精力聚焦于市场和客户对接和产品设计等关键环节,以提高应对市场需求 变化、产品技术创新的能力。相应的,主供模式下的供应商,需要具备足够的工程设计、工艺设计的能力和经验,以 完成零件甚至部件的细节设计,工艺开发和制造交付工作,支撑主制造商的产品研发和装配交付,以及产品交付后支 持。在主供模式下,从项目研制的启动阶段主制造商和供应商就开始共同研发和制造产品,形成一个完整的生产链 条。主制造商变成了“大规模供应链的集成商”,它将其供应链上的供应商整合成一个组织严密的系统,通过利用现 代化的手段和工具保持覆盖整个供应链的准确、及时的信息交换能力,快速反应能力和高效的沟通。为了与供应商建 立长期互惠合作的战略伙伴关系,主制造商放弃了自身一部分非核心业务和能力,这也将意味着主供模式下的主制造 商与供应商的沟通协调,不再仅仅限于采购与销售之间的窗口,还涉及工程、制造、质量检验等方方面面。

主制造商和各层面的供应商共同开展航空装备的研发生产,使主制造商得以在全球范围内合理的利用和配臵资源,控 制生产和开发成本。

(2)国外“主承制商-供应商”模式介绍

在打造行业巨头的同时,航空发动机行业逐步形成了主承包商-供应商发展模式,任何一家主流发动机公司都只是前 台,他们的身后则有一列长长的供应商名单。出于和商业的考虑,任何一家主要发动机公司都将大量的生产工作 甚至一些零部件/子系统的研发工作转包出去,以此提升合作关系井分担技术及商业风险。

以罗〃罗公司为例,公司从 2004 年开始就只生产其最终产品所以零部件中附加值最高的 30%,而将余下的 70%转包 出去,从而在风险可控的前提下,尽可能地降低发动机全部零件的制造与采购成本。罗〃罗认为具有竞争力的核心零 部件必须自行生产;非核心零部件如果有足够的竞争力也会自行生产;竞争性不强的核心零部件生产必须受控,即在 合作伙伴企业或合资企业中生产;不是核心零部件,竞争性又不高的零部件则完全可以进行外部采购。

 

基于“主承制商-供应商”商业模式的发展方向,GE、RR 和 PW 等发动机公司已经建立了完善的全生命周期的供应 商管理体系和实施重点。供应商管理体系包括了供应商寻源、准入、合同管理、过程控制、绩效管理和培育发展等 6部分,从寻源到培育的全过程中施行全面的监督、考核和动态管理,实现产品质量、成本和交付进度的有效管理。

(3)国内主机厂供应商体系介绍

参考国外的“主承制商-供应商”商业模式,国内以中国航发商发为代表的主机厂近几年也积极对产业链进行转型升 级,中国航发商发采用了“产业链两头以及中段代表核心竞争力的部分在内,其余业务尽量外包”的“元宝型”商业 模式,军用发动机主机厂形成了军工企业与民营企业“主配牵手”的合作模式。以军品主机厂 420 为例,420 厂建立 开放的军品采办市场和军品配套产品市场,在行业内外确定 189 家采购供应商和 100 家外包加工供应商。对于扭转 军工集团航空发动机研制生产“单打独斗”的局面可以起到助推作用,可以有效提升社会资源利用率。中国航发商用航空发动机有限责任公司(简称:中国航发商发,AECC CAE)作为国内民用航空发动机的唯一主制造 商,为了缩短设计、制造、验证周期,控制成本,降低投资风险,获得更多市场,提高企业未来的竞争力,采用了“产 业链两头以及中段代表核心竞争力的部分在内,其余业务尽量外包”的“元宝型”商业模式,大量的业务依靠外部供 应商来完成,从而构成一个完整的航空发动机供应链来参与国际市场的竞争。

中国航发商发建立了面向市场化的开放的供应体系,按照产品产业链配臵资源。积极引入行业外力量包括民营企 业、各类科院院所参与研制工作,形成以市场为导向、企业为主体、各类科研资源共同参与的协同创新体系,撬动国 内外各级各类资源为我所用,实现共创共享、风险与利益共担的民用航空发动机主制造商与供应商的分工合作机制。从中国航发商发官网披露的供应商分布来看,国内供应商方面,已经聚集了来自国内 17 个省/市的 100 余家系统及单 元体、关键零部件设计、制造试验合作伙伴及供应商;国外供应商方面,有来自 16 个国家的 69 家潜在供应商有意承 担系统及单元体、关键零部件设计、制造、试验工作。

 

二、军民融合推进,航发产业链逐步开放

1、中国航发集团是我国航空发动机研制的核心

(1)中国航发集团产品谱系完整,下属上市公司分工明确

中国航空发动机集团有限公司(简称:中国航发,AECC)于 2016 年 8 月 28 日正式挂牌成立,肩负着加快实现航空 发动机及燃气轮机自主研发和制造生产、建设航空强国的重大责任。中国航发由国务院国有资产监督管理委员会、北 京国有资本经营管理中心、中国航空工业集团有限公司、中国商用飞机有限责任公司共同出资组建,下辖 27 家直属 单位,拥有 3 家主板上市公司,现有职工 7 万余人,拥有包括 7 名院士、200 余名国家级专家学者在内的一大批高素 质、创新型科技人才,是国内具备完整军民用航空发动机研发制造试验保障能力的企业。中国航发主要从事航空发动机、辅助动力、燃气轮机、飞机和直升机传动系统的研制、生产、维修和服务,从事航空 材料及先进材料的研发与制造。中国航发设计生产的涡喷、涡扇、涡轴、涡桨、活塞发动机和燃气轮机等产品, 广泛配装于各类军民用飞机、直升机和大型舰艇、中小型发电机组,客户涉及航空、航天、船舶、能源等多个领域, 为我国国防武器装备建设和国民经济发展作出了突出贡献。

中国航发下属六大航空发动机主机厂,2008 年集团下属西航集团以航空发动机批量制造等业务及相关资产,通过重 组、定向增发等方式借壳上市,重组后,主营业务变更为航空发动机批量制造及修理等,名称变更为航空动力。2014 年,公司采取发行股份购买资产的方式,向中航工业、发动机控股、西航集团、贵航集团、黎阳集团、华融公司、东 方公司、北京国管中心等 8 家资产注入方定向发行股份,购买 7 家标的公司的股权及西航集团拟注入资产。此次重 组后航发动力完成了国内航空发动机行业最大规模的整合,国内六大航空发动机主机厂,除了成发和 东安以外,均注入到上市公司中,纳入到公司的统一管理,从而具备了涡喷、涡扇、涡轴、涡桨、活塞全种类军用航 空发动机武器装备科研生产许可资质,是三代主战机型发动机国内唯一供应商,集成了我国航空动力装臵主机业务的 几乎全部型谱,发动机主机产业链得到完善和优化,公司自此也确立为航空发动机生产和维修的产业平台和资本平台, 成为承载我国航空发动机事业的主体,当之无愧的行业龙头。

 

(2)相较国外巨头仍有巨大发展空间

航发集团下属三家上市公司,其中航发动力拥有四家核心主机厂,是承载我国航空发动机事业的主体,集成了我国航 空动力装臵主机业务的几乎全部型谱,是国内主战机型发动机唯一供应商。但是相较于国外航空发动机巨头,航发动 力仍然差距明显,仍有较大空间亟待追赶。从经营情况来看,GE 近年在多元发展中的金融业务部门出现较大亏损,拖累整体业务。2021 年 11 月 9 日,GE 宣 布拆分计划,旗下航空业务、医疗保健和能源业务将被拆分为三家独立的上市公司,拆分后,GE 将成为一家专注于 航空业务的公司。GE 的航空发动机业务仍稳居世界第一,凭借公司的技术实力,牢牢把控宽体客机和单通道客机的 航空发动机市场份额,同时利润率明显高于行业其他。UTC 子公司 Pratt Whitney 凭借其在 F35 战机中巨额的军品 订单,收入规模从 17 年开始向上爬坡,近年来增长势头较好。而 RR 因为其 Trent 1000 的设计技术问题,导致其在 民航市场的份额不断萎缩,同时花费了大量维修、研发经费,拖累了整体经营情况。考虑到 2020 年的突发疫情影响,国外航空发动机巨头近两年经营情况不具有代表性,故在后续的对比分析中,我们 选用国外主机厂 2019 年的经营数据进行对比分析。对比国外巨头,航发动力首先在规模上有明显差距,仅比较各家航空发动机业务数据,我国的航发动力在收入规模上 与国外相差了 4-18 倍;在利润规模上相差 3-35 倍;在资产规模上,相差 3-5 倍。

从收入构成上来看。按最终客户可分为军品收入与民品收入,按产品类型又可分为整机收入与维修服务收入。目前,国外行业龙头的下游客户均以民品收入,军品收入仅占到总收入的 20-30%。此外,国外龙头的业务较为成熟,一般 而言发动机整机收入与后续的维修服务收入大致相当,在总收入中占到 50%-60%,其中比较特殊的是由于 PW 公 司新型军用发动机 F135 刚进入批量交付初期,目前维修业务占比相对较低。与国外行业巨头相比,目前我国民用航空发动机市场还是一片空白等待开拓。同时目前军品生产任务繁重,维修服务 能力研制不足,预计维修业务占比仅 20%。同时目前我机中仍有一大部分使用的是进口发动机,未来仍有大量国 产替代的需求空间。我们认为,随着我国航空发动机产业逐步成熟,成熟型号进入批产阶段,未来将有充足的发展空 间,强烈看好我国航空发动机产业的发展前景。

 

从盈利能力上看,GE 凭借其在民用市场绝对的领先优势,盈利能力远超行业平均,RR 公司则因为民用发动机技术 故障问题,近年来民用航空发动机业务经营状况较差。而航发动力相较国外龙头,在营业利润率上长期偏低。航发动 力在人均产值、资产利用率上相较国外明显偏低,我们认为,国内企业在经营效率上仍有提升空间。

2、军民融合稳步推进,打造开放共享的航发供应链体系

军民融合就是把国防和军队现代化建设深深融入经济社会发展体系之中,全面推进经济、科技、教育、人才等各个领 域的军民融合,在更广范围、更高层次、更深程度上把国防和军队现代化建设与经济社会发展结合起来,为实现国防 和军队现代化提供丰厚的资源和可持续发展的后劲。美国建立的国防科技工业体系即是“军民融合”的一个典型。美国国会的一份研究报告显示,军民融合给美国国防部 每年节约 300 亿美元,相当于其采办费总额的 20%以上。

为推动军民结合产业集聚化、规模化发展,工业和信息化部自 2009 年起,依托国家新型工业化产业示范基地创建工 作,分批次开展了国家级军民结合产业基地的培育和认定。2010 年 1 月至 2018 年 12 月,共有 8 个批次,累计 36 个国家级军民结合产业基地落地,分布于 22 个省份及直辖市。中国航空发动机集团近几年深入落实军民融合发展战略,推进军民融合的深度发展。以构建“小核心、大协作,专业 化、开放型”的科研生产体系为目标,重新定义集团产业能力体系,做强核心能力,做优主业能力,放开和退出一般 能力。对外开展度互利合作,促进开放共享、结构升级。强力推动区域经济合作,带动优化产业布局。打造具有 国际竞争力的航空发动机供应链体系。

2021 年 4 月,航亚科技发布《关于航空发动机关键零部件产能扩大募投项目增加投资规模、变更实 施主体、方式及地点的公告》。公告提到,公司根据客户要求、产品分线以及公司的战略布局,为便于更好地与国内 客户进行技术交流和沟通,及时响应客户需求,充分发挥公司现有资源的整合优势、降低管理和运营成本,公司将本 募投项目部分转移到贵阳,由公司的控股子公司贵州航亚科技有限公司实施。变更后的募投项目有利于提高公司运营 效率、优化资源配臵,适应公司中长期发展战略与研发投入计划。贵州航亚的股权结构为:航亚科技持股比例为 70%;中国航发资产管理有限公司持股比例为 30%。经营范围为:航空发动机零部件、燃气轮机零部件、精密机械零部件的研发、生产、销售;产品特征特性检测服务。

2021 年 11 月,图南股份发布《关于全资子公司投资建设航空用中小零部件自动化加工产线项目的公 告》。公告提到,为落实公司战略发展规划,完善产业布局,拓宽业务范围,满足下游领域日益增长的市场需求,提 升公司的整体竞争力和盈利能力,公司拟通过全资子公司沈阳图南精密部件制造有限公司(简称沈阳图南)在辽宁省 沈阳市大东区投资建设“航空用中小零部件自动化加工产线建设项目”,项目计划投资总额为 16,000 万元。项目建 成达产后,将形成年产 50 万件精密零部件的加工生产能力,形成完整的航空零部件的研发与制造业务能力,完善公 司产业布局,拓宽公司产品链,实现协同效应,增强公司市场竞争力。

2022 年 4 月,钢研高纳发布《关于对外投资设立合资公司的公告》,拟与航发动力合资设立西安钢 研高纳航空部件有限公司,钢研高纳出资人民币 7,476.69 万元,占投资标的公司持股比例的 67.97%,航发动力以其 部分资产出资 3,523.31 万元,占投资标的公司持股比例的 32.03%。合资公司的经营范围为包括铝镁轻质合金、不锈 钢、双合金等高端金属材料铸件的制造。

2022 年 8 月,华秦科技发布《关于对外投资暨关联交易、开展新业务的公告》,根据公司战略发展 及业务需要,公司拟与江苏图南合金股份有限公司、陕西黎航万生商务信息咨询合伙企业(有限合伙)、沈阳黎航发 石化机械设备制造有限公司、沈阳新大方电力设备有限公司,共同出资设立沈阳华秦航发科技有限责任公司,注册资 本 24,000 万元,其中公司以自有资金出资 16,320 万元,占合资公司注册资本的比例为 68%。主要经营业务:航空 发动机零部件加工、制造、维修、特种工艺处理及相关服务。

 

3、外协加工:受益航发产业链放开,零部件加工快速发展

近年来,受益于国家“两机”重大专项的落地,以及军民融合的深入推进,航空发动机产业链正在逐步放开,形成了 “小核心、大协作、专业化、开放式”的科研生产体系。在这种背景下,航空发动机主机厂专注于做强核心能力,做 优主业能力,而将零部件的外协加工作为降低研制经营风险、缩短研制周期的重要手段。民营企业也正在逐步成为一 支不可忽视的力量。当前民营企业主要从零部件切入航空发动机领域,且多为同国际巨头合作,许多企业利用灵活的 机制,引进国际知名专家队伍,定制国际先进的专业化设备,在高温合金材料制备、精密铸造、叶片机加等方面承担 了多项航空发动机和燃气轮机科研生产任务。以无锡地区为例,受益于航空发动机产业链放开,无锡地区涌现了无锡航亚科技股份有限公司、江苏隆达超合金航材 有限公司、江苏永瀚特种合金技术有限公司、无锡润和机械有限公司等优秀民营企业,这些企业利用灵活的机制,引 进国际知名专家队伍,定制国际先进的专业化设备,在高温合金材料制备、精密铸造、叶片机加等方面承担了多项航 空发动机和燃气轮机科研生产任务。无锡地区已初步形成了“两机”领域铸造和锻造叶片较完整的产业链条,呈现出 良好的发展态势。

(1)锻造类

锻造是指通过加压设备及模具,使钢、钛合金、铝合金及其他高温合金胚料产生变形达到目标尺寸和形状的工艺。锻 造最大的特点在于成形和改性(机械性能和内部组织的改善),即在同等材料的条件下,锻造加工可获得致密的金属 组织,因此锻件的力学性能一般优于铸件和焊接件。航空发动机总质量的 30%~45%都是锻件,锻件的价值量大概占 发动机总价值的 15%~20%。按照工艺的不同,锻造技术又可分为自由锻、模锻和精锻。

 

(2)铸造类

铸造是将液体金属浇铸到与零件形状相适应的铸造空腔中,待其冷却凝固后,获得零件或毛坯的方法。航空发动机涡轮叶片和涡轮后机匣等采用铸造工艺。涡轮叶片的材料由等轴晶铸造高温合金、定向凝固柱晶高温合金 发展到单晶高温合金。涡轮叶片结构设计也由简单实心结构发展到气冷多腔道的空心结构。涡轮叶片的铸造一般采用熔模铸造技术。熔模铸造作为一种近净成形工艺,广泛应用于航空发动机涡轮叶片的制造过 程中,可以制备出尺寸精度高、表面粗糙度小、外形及内腔结构复杂的薄壁叶片零件。目前熔模铸造过程主要可以分 为以下几个流程:型芯制备、蜡膜制备、型壳制备、型壳脱蜡、熔炼浇注、脱壳清理、铸件切割、铸件脱芯、检验后 合格入库。

4、中国航发网上商城:航发产业链放开和转型的积极尝试

以“小核心、大协作”发展思路为指引,中国航发高度重视供应商管理工作。中国航发网上商城,是集团在贯彻军民 融合国家战略、做好供应链管理转型升级和推动采购模式创新方面的重要尝试。网上商城建立了与航空发动机科研生产供需对接的电子平台,可引导更多优势民营企业、优质社会资源进入航空发动 机科研生产和维修领域,推动航空发动机产业转型升级;也有利于信息共享,推动阳光采购、合规采购、高效采购、 低成本采购。截至 2021 年底,中国航发网上商城注册的供应商会员数达到两万五千多家,上线之后累计交易笔数达到 42 万。