中国机器视觉行业进入黄金成长期

  近年来,在诸多因素的作用下,机器视觉行业发展迅速。特别是在中国市场上,制造业为改变落后的生产方式,需要大力投入机器人等自动化设备。加上政策对于智能化产业大力扶持,使得中国在这几年赢来了机器视觉行业发展的“黄金时期”。

  然而,相比国外成熟完整的产业链,中国的机器视觉行业发展则是起步很晚,国内机器视觉起步于20 世纪80 年代的技术引进,最早应用于半导体和电子行业。然而一直到十几年前,才出现了成熟的工业应用。

  2006 年以前,中国机器视觉产品应用主要集中在外资制造企业、出口加工企业及烟草企业,规模很小。2006 年以后,我国机器视觉市场进入快速发展期,2010 年市场规模达到8.3 亿元,同比增长48.2%。2011 年中国机器视觉市场规模为10.8 亿元,同比增长30.1%,增速比2010 年下降18.1 个百分点,虽然增长率有所下降,但仍保持很高的水平。其中智能相机、工业相机、软件和板卡都保持了不低于30%的增速,光源也达到了28.6%的增长幅度,增幅远高于中国整体自动化市场的增长速度。电子制造行业仍然是拉动需求高速增长的主要因素。

  据立本信息研究中心预计,机器视觉行业2016 年的市场总规模将超过30 亿元。中国在世界市场上所占的市场份额也将随之提升。而纵观整个机器视觉行业的企业情况,目前入中国的国际机器视觉品牌已超100 多家,中国自己的机器视觉企业也超过102 家,专业的机器视觉系统集成商超过50 家。涵盖从光源、工业相机、工业镜头、图像采集卡以及智能相机等所有机器视觉产业链产品。

  下图是2007 年至2013 年中国机器视觉行业规模以及厂商数量的变化图,图中折线为年增长率。

图表 中国机器视觉行业规模变化(单位:亿美元)

  

图表 中国机器视觉厂商数量变化

        三大因素促进机器视觉行业发展和升级

  正如之前所分析的,机器视觉在国内起步较晚,直到最近的十几年内才有了真正的工业应用,因此中国的机器视觉行业与美日相比来说有欠成熟,尚处于成长阶段。但是中国机器视觉行业却有着极大的发展潜力。

  技术层面分析——专利数量大增

  行业发展的前提条件是自主创新能力的提高,而中国企业的创新能力一直是广为诟病的,因此创新能力才是制约一个企业甚至一个行业发展瓶颈的决定性因素。在机器视觉方面,中国的创新表现在近几年有了很大的突破。

  在二十年前,中国几乎没有任何的专利创新,1999-2013 年,我国机器视觉的专利申请数量呈上升走势。2011 年,我国机器视觉专利申请数为267 个;2012 年,我国机器视觉专利申请数量为298 个;2013 年为101 个,近几年行业专利申请数量大增,行业技术发展日益成熟。

  相信未来在中国的机器视觉产业里会有更多的创新和技术革命,引领中国制造2025 的浪潮。

  产业政策盘点——机器视觉迎政策“东风”

  高端装备制造业是国民经济的中流砥柱,随着生产模式的转变,我国高端装备制造业正在向全球化、信息化、专业化、绿色化、服务化发展;而制造技术则正在向高速高精、自动智能、绿色低碳、高附加值、增值服务、物流联动等方向发展。近年来,国家对于高端装备制造行业的重视程度不言而喻,出台了一系列政策来支持其产品研发和市场扩展,希望能摆脱对于进口的依赖。

  而高端装备制造业的发展,需要机器视觉行业的助阵,一方面,机器视觉的一个主要应用就是在高端装备制造行业,另一方面,高端装备制造行业对于精准度的严格要求也必须由机器智能识别来完成。

  作为高端装备制造业的重点发展方向和信息化与工业化深度融合的重要体现,大力培育和发展机器视觉对于加快制造业转型升级,提升生产效率、技术水平和产品质量,降低能源资源消耗,实现制造过程的智能化和绿色化发展具有重要意义。

  国际视角探析——加入国际产业链,建设智能化工厂成为必然要求

  中国在国际产业链中所扮演的角色,一直是附加值较低的低端加工环节。

  近年来中国的自主研发水平有了很大的进步,劳动力质量和成本也逐渐提高,中国企业也逐渐步入产品开发、市场营销等高端环节,这就对产品的质量和生产精确度有了更高的要求。而工业4.0 的提出,则是淘汰了劳动密集型的生产方式,使得工厂的生产方式日趋智能化,需要充分利用机器视觉系统的精确性优势,来实现国际化对于生产质量的要求。

 

  在全球化的背景下,中国的各产业与国际之间的联系越来越多,传统制造业面临新的颠覆,转型升级将给中国自动化行业带来巨大的市场机遇,机器视觉作为自动化界高智能化的产品,未来具有很大的发展潜力。

       国内机器视觉产业——逐渐从低端走向高端应用


  国内企业概况:以代理商为主,自身业务技术有待提高

  目前国内机器视觉企业主要位于珠三角、长三角及环渤海地区,企业重点分布在广东、浙江、江苏、上海和北京等省市。

图表 中国机器视觉行业地域分布

  从产业竞争角度来看,我国目前机器视觉市场以国际大厂为主,包括业务繁杂的工业自动化公司和专业的机器视觉公司等。在这方面国内企业还是以代理商为主,自身业务技术含量不高,大多效果不好;还有一大部分企业在做系统集成和解决方案,覆盖范围广,产品主要偏低端应用,对我国前几年行业的高速增长做出了卓越贡献。

图表8 我国视觉市场分类

  类别 产品类型 主要公司

  第一类 综合型工业自动化公司 以基恩士、欧姆龙、松下、邦纳、NI 等为代表,主要涉足机

  器视觉核心部件和系统集成。

  第二类 国际知名的专业机器视觉公司

  以康耐视,达尔萨,堡盟等为代表的核心部件制造商。

  第三类 机器视觉光源制造商 以奥普特、上海伟朗、上海铂美等为代表

 

  市场应用欠成熟,逐渐发展走向中国制造2025

  在国外,机器视觉的行业应用已经相对成熟,主要体现在半导体及电子行业,其中大概40%-50%都集中在半导体行业。具体如PCB 印刷电路、电子封装技术、SMT 表面贴装等。机器视觉系统还在质量检测的各个方面已经得到了广泛的应用,并且其产品在应用中占据着举足轻重的地位。除此之外,机器视觉还用于其他各个领域。

  而在中国,半导体等行业本身就属于新兴的领域,再加之机器视觉产品技术的普及不够,导致以上各行业的应用几乎空白,即便是有,也只是低端方面的应用。

  近几年以来,随着相关配套基础建设的完善,技术、资金的积累,在“中国制造2025”的浪潮下,国内各行各业对采用图像和机器视觉技术的工业自动化、智能化需求开始广泛出现,国内有关研究所和企业近两年在图像和机器视觉技术领域进行了积极思索和大胆的尝试,逐步开始了工业方面的应用。其主要应用于制药、印刷、矿泉水瓶盖检测等领域。这些应用大多是一些检测类的机器。真正高端的应用还很少,因此,以上相关行业的应用空间还比较大。

图表 机器视觉产品国内主要厂商

  产品 国内主要厂商举例

  光源 奥普光电、大恒图像等

  镜头 奥光电、大恒图像等

  相机 奥普特、大恒图像、维视图像等

  图像采集单元 大恒图像、维视图像、凌云电子等

  软件 大恒图像、凌云电子、深科达、超音速等

  中国市场上,机器视觉行业尚处于成长阶段,在关键零部件上多为进口。国内的主要生产厂商按产业链可以分为三类:第一类是主要生产硬件零部件的厂商如奥普特、沃德普等;第二类是主要从事软件开发的企业如凌云电子;第三类是从事整机生产的企业,主要是集中在大恒图像。目前随着智能化工厂的进程对机器视觉提出了更高要求,中国机器视觉厂商的创新能力不断提高,整个行业的产业链也日趋成熟,中国机器视觉行业将在“中国制造2025”的进程中迎来黄金爆发点。

      中国机器视觉未来发展趋势

  半导体行业的发展带动机器视觉行业市场

  机器视觉的主要应用在半导体和电子行业,而据我国相关数据显示,全球集成电路产业复苏迹象明显;与此同时,全球范围内的经济衰退使我国集成电路产业获取了市场扩大、成本降低、人才回流等优势;国家加大对集成电路产业这一战略领域的规划力度,“信息化带动工业化”,走“新兴工业化道路”为集成电路产业带来了巨大的发展机遇,特别是高端产品和创新产品市场空间巨大,设计环节、国家战略领域、3C 应用领域、传统产业类应用领域成为集成电路产业未来几年的重点投资领域。

  各种各样的研究调查表明,中国的半导体和电子市场已初具规模,而日益进步的半导体产业将需要高质量的技术做后盾,需要有够硬的自主研发水平,同时半导体本身对于产品的高质量、高集成度的要求将越来越高。恰巧,机器视觉将能帮助他们解决这些问题,因此该行业将是机器视觉最好的用武之地。同时,市场对于机器视觉的需求蒸蒸日上。

  基于嵌入式的产品将取代板卡式产品

  随着各项高新技术的发展,市场需求的变化,更高速,更可靠,更低成本成为各种技术开发的首要条件之一。嵌入式视觉系统是将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术和各个行业的具体应用相结合后的产物。机器视觉行业在未来将由嵌入式产品取代传统的板卡式产品,主要原因有以下三点:

  1.嵌入式系统的功耗和成本更低。随着计算机技术和微电子技术的迅速发展,嵌入式系统应用领域越来越广泛,尤其是其具备低功耗技术的特点得到人们的重视。未来的嵌入式产品是软硬件紧密结合的设备,为了减低功耗和成本,需要设计者尽量精简系统内核,只保留和系统功能紧密相关的软硬件,利用最低的资源实现最适当的功能。

  2.开发效率高,研发周期短。嵌入式操作系统绝大部分是以C 语言为基础的,因此使用C 高级语言进行嵌入式系统开发是一项带有基础性的工作,使用高级语言的优点是可以提高工作效率,缩短开发周期,更主要的是开发出的产品可靠性高、可维护性好、便于不断完善和升级换代等。因此,嵌入式产品将会取代板卡式产品。

  3. 提供友好的多媒体人机界面。嵌入式设备能与用户亲密接触,最重要的因素就是它能提供非常友好的用户界面。图像界面清晰,灵活的控制方式。

     个性化的服务和方案代替标准化产品

  机器视觉在很多行业都有着广泛的应用,然而每个行业每个企业对于产品都有着不同的需求,随着中国加工制造业的发展,对于机器视觉的需求也逐渐增多;随着机器视觉产品的增多,技术的提高,国内机器视觉的应用状况将由初期的低端转向高端。由于机器视觉的进一步发展,自动化将朝着更智能、更快速的方向发展。然而,由于用户的需求是多样化的,且要求程度也不相同。因此个性化方案和服务在竞争中将日益重要,即用特殊定制的产品来代替标准化的产品也是机器视觉未来发展的一个取向。

  机器视觉的应用也将进一步促进自动化技术向智能化发展。