电子测量仪器作为将物理量通过一定的传感器转为电信号并利用电子技术进行测量的仪器,其发展很大程度带动了电子计算机、工业生产、信息通信及国防等下游应用场景的快速发展。在近些年,受益于中国政策的大力支持,智能制造、5G商用化推广、新能源汽车等下游产业的快速发展,中国的电子测量仪器市场在近几年实现增长。在未来几年,电子测量仪器预计将会进一步迎来以下发展趋势:
资料来源:弗若斯特沙利文
硬件产品软件化
测量仪器产品的发展历程总体上是体积不断缩小、结构不断简化的过程。传统宏观物理量测量仪器(如三坐标测量仪等)体积较大,使用不便。电子测量仪器的本质原理是将待测物理量转化成电信号后,考察电信号的特征。因此只要能够抽象出转化模型,将待测物理量用电信号表达,就能系统化的转化为电信号测量问题。微处理器、数字信号处理器、可编程逻辑阵列及其他自定义软件日益融入电子测量仪器,帮助电信号测量仪器的硬件体积不断缩小,结构不断精简。
随着人们对电子测量的理解不断加深,在精简仪器的过程中提出了虚拟仪器的概念。用软件虚拟仪器代替硬件实体仪器逐渐成为了新的发展方向。完全舍弃硬件测量仪器的体积架构,只使用软件获取信号进行测量,不仅可以加速测量流程,还可解决受硬件条件制约而不易解决的诸多测量难题。以美国国家仪器(NI)为代表的仪器类企业将工作重心转移到虚拟仪器上,并取得了高实用性高性价比的产品成果,硬件产品软件化成为测量仪器发展的一大趋势。
模拟产品数字化
常见的信号获取分模拟量和数字量两种。模拟量直接读取真实信号,根据真实信号形态进行存储和分析。而数字量需要对真实采集信号额外进行A/D转换,以特定的编码规则将模拟量转化为数字量。
数字测量与模拟测量相比拥有巨大优势:数字测量仪器能够捕捉单次瞬时信号,具有多种触发功能且测量精度高。最重要的是,统一按照一定规则获取的数字信号信息在后续的整理和分析过程中速度较快,模拟产品数字化可以大大提高测量仪器的操作便捷度和精度,是未来发展的必然趋势。
功能模块化,系统平台化
随着客户需求的不断提升,单一测量很难满足用户的基本测量要求,越来越多的企业要求将多个测量功能分模块封装,再根据需求进行模块化调用。模块化结构通过共享的元器件、高速总线和用户自定义的开放式软件,将整个系统打造成多功能平台,可以大大缩短开发周期,提高使用效率,增强技术复用性,满足多功能自动化的测量要求。
技术智能化
通过人工智能和大数据技术简化操作流程、优化用户体验,将成为另一技术发展趋势。如给示波器、分析仪等设备加入机器学习模块,可以使设备本身对待测信号的特征和使用需求加以记忆,大幅提升分析速度。另一方面,智能可编程电子测量仪器将逐渐成为测量仪器行业发展的新主流,给用户提供智能化编程接口,改进测量细节,提升产品的功能扩展性,满足更多测量需求,实现自动转换量程、自动调节、自动校准、自动记录、自动进行数据处理、自动修正等自动化运行功能。
国产替代加速
高性能的ADC、DAC、FPGA芯片是高端通用电子测量仪器必不可少的原材料,以赛灵思、TI等企业为代表的美国厂商目前仍是高性能芯片的主要供应商。美国商务部产业与安全局(BIS)2020年5月15日宣布修改其长期使用的外国生产的直接产品(FMDP)规则和实体清单,限制中国企业获取半导体产品、技术和相关软件。原材料与核心器件缺失严重制约中国测量仪器产品向更高端方向发展。
与半导体原材料器件受限并行的另一问题是关税问题。2019年5月起,美国政府宣布对从中国进口的2000亿美元清单商品加征的关税税率由10%提高到25%。中方同样印发《国务院关税税则委员会关于对原产于美国约600亿美元进口商品实施加征关税的公告》,对美国部分商品加征关税税率,间接加重了国内企业设备购买的负担,国产替代迫在眉睫。
受中美贸易战影响,中国国内测量仪器企业利润空间受到压缩,开始陆续启动自研项目,尽管当前仍与国际顶级测量仪器巨头有一定差距,但配合政策、顺应国际形势影响,国产替代进口设备的征程将不断加速。
电子测量仪器市场进入壁垒分析
技术壁垒
电子测量仪器行业属于技术密集型行业,本质上是多学科、多领域技术共同驱动的产业。其上游零部件供应商的技术水准制约电子测量仪器底层性能,下游客户也对测量仪器服务商提出越来越多的功能需求,导致中游服务商需要大量的研发投入和长时间的技术积累。
另一方面,业内产品价值跨度极大,廉价产品与高端产品的价格差异可相差千倍。尽管低端产品市场广阔,高端产品同样在市场上占据一席之地,未来高端产品的营业额收入不容忽视。
因此,电子测量仪器行业具有较高的技术壁垒,始终保持技术先进性是业内中有服务商提升市场竞争力的关键因素。业内核心技术壁垒主要体现在以下三个方面:
(1) 单功能模块技术
将测量仪器按信号链路进行单功能分解是开发业内产品的首要步骤。以示波器为例,其信号链路大致可分为:信号拾取(探头)、信号处理(主机)。而信号处理步骤又可以细分为:模拟前端(信号调制)、信号转换(如AD模数转换)、数字信号处理等步骤。测量仪器功能的实现来源于多个单一功能的组合。AD转换、滤波、载波、调制等基本信号处理功能的模块质量将大幅影响仪器最终输出质量。优化单功能模块,才能为优化整体效能做足技术准备。
(2) 系统架构技术
正确高效的单功能模块化实现仅是开发业内产品的第一步,更具挑战的是在实操中将各模块整合为一个系统。由于各模块的电气参数和电路元件要求存在差异,在组合过程中很容易出现电压不统一、转换速度不匹配等问题,将引起信号严重失真,导致无法正常实现系统功能。整合系统架构工作量极大且无迹可寻,缺乏统一的快速对策,只能依靠技术人员的长期从业经验来进行特定分析,因此研发难度极高。
(3) 半导体工艺技术
在技术水准达标后,制约产品质量的核心因素转为半导体材料自身功能瓶颈。发掘更好的半导体材料和制作工艺,才有机会让业内产品功能获得质的飞跃。
资料来源:弗若斯特沙利文
人才壁垒
电子测量产品是重要的工具型产品,其核心服务是对专业技术知识的掌握和运用。在这一过程中,人才是其最重要的载体。优秀的电子测量行业从业人员,尤其是核心技术人员,应以成为复合型人才为目标,既具备丰富的行业知识、掌握相关专业技术,又了解客户需求,精通各种仪器仪表的性能和操作,还要具有较高的管理经验和业务风险管控经验。
技术团队平均年龄是衡量企业人才竞争优势的一个参考指标,反映了骨干人员对企业的认可度和忠诚度,也侧面映射企业人员流动性。优质人才充足意味着企业拥有丰富的专业知识和经验积累,成为企业立足并取得领先地位的重要保证。
品牌和客户壁垒
品牌的树立是长期积累的结果。与其他普通商品不同,电子测量仪器终端用户在选择电子测量仪器分销商、租赁商或其他服务商之前,无法判断其提供的产品及服务的价值,难以预测产品购买后自身的使用情况,交易的不确定性和风险性较高。因此,客户倾向于通过各种渠道综合评估服务商的服务信誉和服务质量,从而降低其交易成本和风险。良好的品牌和较高的行业知名度成为服务商的核心竞争力之一,需要多年技术、知识和管理经验的长期积累。
客户积累同样是电子测量企业需要长期关注的重要议题。 电子测量仪器企业服务对象跨度巨大,从国家政府、军队、研究所、高校,到全国集团性客户,到中小科技企业,到个体发烧友用户,均是服务商下游重要客户组成。不同客户对服务商的注册资金、技术能力、服务响应、业务资质、销售网络等方面均有不同程度的预期。同时,客户认证的供应商通常会有总量控制,一旦达到上限,后来者就很难进入客户的视野和备选名单。由于各类客户重视的维度比较分散,需求各不相同,如何能够以较低的成本有效甄别并覆盖更广大、更有价值的目标客户,是对行业后来者的重大考验。
营销服务壁垒
电子测量仪器行业向用户提供测量综合服务是目前业内最领先的业务模式。这并不是单一销售模式、系统集成模式、租赁模式的简单叠加,而是经过前后台有机整合、打通商业间隔、共享业务资源后,实现的降低管理运营成本、提高运营效率、建立差异化核心竞争力的综合服务模式。这在组织架构建立、业务流程设计、管理制度制定等方面对企业提出了巨大挑战。
受新冠疫情影响,测量仪器行业传统的线下销售模式受到冲击,线上营销经验成为特殊时期提升企业综合竞争力的重要影响因素。拥有充足的商业网点和完整的线上服务体系的企业有机会把握住现阶段的特殊机遇。
另一方面,完善的营销和服务网络是服务商抢占目标市场、扩大市场占有率、提高品牌影响力的有力手段,有助于其发挥产品销售、市场推广、客户服务等方面的规模优势。新的产品或服务推出后,也可以借助成熟的营销服务网络迅速抢占市场,更快速的为客户所接受。行业内已经占据先机的巨头企业的营业范围遍布全球,并在各地开设营销服务网点。与营销和服务网络相关的跨地域管理经验,也需要较长的时间积累与较大的资金投入。因此,营销和服务网络的覆盖范围,以及与之相关的跨地域管理经验及市场风险控制能力,也是本行业的进入壁垒之一。