隨著我國制造業(yè)開始向產(chǎn)業(yè)鏈中的高價值環(huán)節(jié)拓展，儀器儀表作為支撐制造業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)性行業(yè)，也逐漸獲得更多的關(guān)注，同時“高端化”、“國產(chǎn)替代”已成為儀器儀表產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵詞。國家“十四五”中提出“加強高端科研儀器設備研發(fā)制造”。2023年9月，國家市場監(jiān)管總局發(fā)布《關(guān)于計量促進儀器儀表產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的指導意見》，提出培育具有核心技術(shù)和核心競爭力的國產(chǎn)儀器儀表品牌。在此背景下，多個省市紛紛提出打造高端儀器產(chǎn)業(yè)集群。

儀器儀表產(chǎn)業(yè)概況

01 產(chǎn)業(yè)定位

儀器儀表是科學與制造的前提，是基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)

儀器是認識世界的工具，機器是改造世界的工具。相比于機器作為直接的生產(chǎn)工具，儀器儀表起作用于前序環(huán)節(jié)，是指用以檢出、測量、觀察、計算各種物理量、物質(zhì)成分、物性參數(shù)等的器具或設備，是眾多產(chǎn)業(yè)能夠正常生產(chǎn)運行的支撐。正如現(xiàn)代熱力學之父開爾文所說——“只有測量出來，才能制造出來”，因此儀器儀表被譽為工業(yè)生產(chǎn)的“倍增器”、科學研究的“先行官”，國防建設的“戰(zhàn)斗力”、社會生活的“物化法官”。

儀器儀表產(chǎn)業(yè)分類及上下游行業(yè)

02 產(chǎn)業(yè)規(guī)模

儀器儀表產(chǎn)業(yè)規(guī)模大，國內(nèi)發(fā)展勢頭較好、存在眾多機遇

根據(jù)國家統(tǒng)計局口徑，國內(nèi)儀器儀表產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模近萬億元，近6年平均增速為9.4%，增速高于制造業(yè)平均水平。全球市場超9000億美元，近6年平均增速為4.5%，中國市場增速明顯高于全球。

國內(nèi)儀器儀表產(chǎn)業(yè)規(guī)模及增速；單位：億元

全球儀器儀表產(chǎn)業(yè)規(guī)模及增速；單位：億美元

觀察產(chǎn)業(yè)內(nèi)部細分領(lǐng)域，可以看到儀器儀表是一個細分領(lǐng)域及產(chǎn)品眾多的產(chǎn)業(yè)門類。根據(jù)《國民經(jīng)濟行業(yè)分類》，儀器儀表包含通用儀器儀表制造、專用儀器儀表制造、鐘表與計時儀器制造、光學儀器制造、衡器制造、其他儀器儀表制造六個大類，而通用儀器儀表制造之下又包括9個小類，專用儀器之下包括11個小類，各小類中又有10個及以上產(chǎn)品，且各產(chǎn)品市場規(guī)模相差不大，因此存在眾多產(chǎn)業(yè)發(fā)展機遇。

03 產(chǎn)業(yè)特征

我國存在高端產(chǎn)品進口依賴度高、國內(nèi)企業(yè)小散亂等問題，高端化產(chǎn)品的國產(chǎn)替代成為發(fā)展趨勢

當前國內(nèi)行業(yè)總逆差達每年200億美元，呈現(xiàn)為高端進口、中低端出口。高端門類如實驗分析儀器、試驗機、工業(yè)自動控制系統(tǒng)及裝置、電子測量儀器等進口依賴程度高，國產(chǎn)化率均不足50%。但量大面廣的通用型中低檔產(chǎn)品如普通數(shù)字萬用表、顯微鏡、水表、煤氣表等，已具有規(guī)模優(yōu)勢和國際市場競爭力。因此，近年國家政策如發(fā)改委《關(guān)于擴大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)投資培育壯大新增長點增長極的指導意見》中，提出重點支持高端儀器儀表等高端裝備生產(chǎn)。

2021我國儀器儀表產(chǎn)品進出口逆差額排名；單位：億美元

此外，由于國內(nèi)產(chǎn)業(yè)起步較晚，處于追趕階段，因此企業(yè)規(guī)模小、集中度不高。2022年全球儀器儀表巨頭賽默飛年營收為449億美元，而國內(nèi)龍頭企業(yè)川儀股份年營收為64億元人民幣，國內(nèi)龍頭總體與全球龍頭營收相差15-50倍，存在較大的成長空間。同時，相比國際龍頭企業(yè)，國內(nèi)經(jīng)營規(guī)模和產(chǎn)品豐富程度較低，整個行業(yè)也具備較大的整合空間，未來國內(nèi)有望出現(xiàn)若干綜合性儀器儀表集團。

高端儀器儀表國產(chǎn)替代研究

由于儀器儀表細分類別及產(chǎn)品眾多、高端化轉(zhuǎn)型為重要趨勢，因此本文在儀器儀表主要門類中，選取國產(chǎn)化率較低、增速較快、技術(shù)門檻較高的領(lǐng)域為重點研究方向，包括實驗分析儀器、電子測量儀器、試驗機。

儀器的本質(zhì)是測量技術(shù)，高端儀器具備精密測量能力，例如在幾何量測量方面尺度或準確度可達到進行微米、納米級別，是發(fā)展高端制造、科學研究等高精尖領(lǐng)域的前提。實驗分析儀器、試驗機、電子測量儀器等技術(shù)密集型門類是高端儀器的代表。從產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀來看，這三個門類規(guī)模增速快且毛利率高，但卻是儀器儀表主要門類里國產(chǎn)化率最低的三個門類，也是美國商業(yè)管制清單CCL中對中國進行出口管制的重要領(lǐng)域，可以說是儀器儀表產(chǎn)業(yè)短板中的短板，具備較高研究價值。

2021我國儀器儀表主要門類營收規(guī)模、增速及利潤率

01 實驗分析儀器國產(chǎn)替代進程及難點

實驗分析儀器是科學研究的先行官，也是科學服務的重要環(huán)節(jié)。一般用于測定物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)等特性，如電子顯微鏡用于分子和原子形態(tài)的研究，質(zhì)譜儀可分離和檢測不同同位素。依托于研發(fā)、分析、質(zhì)控等場景，實驗分析儀器在學術(shù)、制藥、食品、環(huán)境等領(lǐng)域的檢驗檢測中得到廣泛應用，是典型的高附加值、技術(shù)密集型的儀器儀表細分賽道。

實驗分析儀器國產(chǎn)化率極低，未來發(fā)展空間可期。我國所有大型儀器中分析儀器進口率最高，為83.67%。同時，中國分析儀器產(chǎn)業(yè)中基本上處于“分布散、規(guī)模小、產(chǎn)品低端”的狀態(tài)，被排除在全球頭部企業(yè)之外。但從市場規(guī)模上看，研發(fā)投入迅速增加使中國成為全球?qū)嶒灧治鰞x器增速最快的市場，且市場份額僅為北美1/3，具備很大的市場增長空間。

國內(nèi)儀器儀表產(chǎn)業(yè)規(guī)模及增速；單位：億元

國家通過研發(fā)端、采購端同時發(fā)力，推動國產(chǎn)化進程。在研發(fā)端，國家以“基礎(chǔ)科研條件與重大科學儀器設備研發(fā)”重點專項方式進行，推動鏈主企業(yè)聯(lián)合大院大所“揭榜掛帥”協(xié)同攻關(guān)。在采購端，政府對部分儀器采購提出審核標準，規(guī)定采購國產(chǎn)產(chǎn)品比例。2020年來，國內(nèi)企業(yè)在便攜和手持型儀器、色譜儀、光譜儀等部分領(lǐng)域取得較快進展。

質(zhì)譜儀、電鏡是其中技術(shù)門檻最高、最依賴進口的兩類產(chǎn)品，其下部分高端品類仍為空白。質(zhì)譜儀是儀器產(chǎn)業(yè)第一大進口單品，國內(nèi)市場美日品牌超80%份額，包括美國賽默飛、美國SCIEX、美國安捷倫、日本島津等，國產(chǎn)化率約為14%。電鏡市場以美國賽默飛、德國蔡司、日立、日本電子為主，國產(chǎn)化率約10%?？傮w來看，質(zhì)譜儀、電鏡中少數(shù)技術(shù)難度最大的產(chǎn)品如透射電鏡國產(chǎn)化仍為空白，但正處于研發(fā)試驗過程中，技術(shù)難度稍低的產(chǎn)品如掃描電鏡、三重四極桿液質(zhì)聯(lián)用儀等近兩年已取得重大突破并進入市場，行業(yè)國產(chǎn)化率有望提升。但應注意到還存在產(chǎn)業(yè)生態(tài)不完整、上游高端通用零部件本土化水平低等問題，產(chǎn)業(yè)存在供應鏈安全隱患。

02 電子測量儀器國產(chǎn)替代進程及難點

當前國內(nèi)行業(yè)總逆差達每年200億美元，呈現(xiàn)為高端進口、中低端出口。高端門類如實驗分析儀器、試驗機、工業(yè)自動控制系統(tǒng)及裝置、電子測量儀器等進口依賴程度高，國產(chǎn)化率均不足50%。但電子測量儀器是電子信息相關(guān)產(chǎn)品生產(chǎn)中必備的基礎(chǔ)儀器。其用于測量電參數(shù)、電信號等，使用貫穿電子信息產(chǎn)業(yè)相關(guān)產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)、售后的全生命周期，主要應用領(lǐng)域為IT通信、消費電子、汽車、航空國防等。

中國是全球最大應用市場，但海外廠商占據(jù)主要市場份額。國內(nèi)市場規(guī)模412億元，超全球1/3，且市場增速高于全球平均水平，但四大外資品牌占據(jù)中國市場40%份額。美國是德科技、德國羅德與施瓦茨、日本安立、美國泰克為全球頭部企業(yè)，經(jīng)歷長期研發(fā)投入及核心技術(shù)沉淀，先發(fā)優(yōu)勢十分明顯。但近兩年電子測量儀器國產(chǎn)替代熱度較高，國產(chǎn)品牌2021年后集中上市，資本市場表現(xiàn)了較高關(guān)注度。

2020年中國電子測量儀器市場格局

示波器和波形發(fā)生器是國產(chǎn)化率最低的品類，國內(nèi)產(chǎn)品與國際水平差距較大。以市場上運用最廣泛的電子測量儀器之一示波器為例，其用途為將電信號隨時間變化的關(guān)系轉(zhuǎn)換成可視化波形圖像。帶寬為示波器核心指標，其中國內(nèi)產(chǎn)品僅能滿足帶寬≤5GHz的低端市場，5-110GHz的中高端市場主要被美國企業(yè)是德科技、泰克壟斷。中高端產(chǎn)品核心技術(shù)在于專用信號處理芯片（ADC），但中高端ADC芯片市面上難以購買，必須通過自研突破，國內(nèi)與國際先進水平的技術(shù)差距在10年左右。

示波器

03 試驗機國產(chǎn)替代進程及難點

試驗機行業(yè)規(guī)模小但重要程度高，是工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)中的重要測試設備。其本質(zhì)上是機械仿真系統(tǒng)，通過模仿在實際應用中的工況進行強度或性能試驗，測量材料或產(chǎn)品的物理性能，比如鋼材的屈服強度、抗拉強度，抗沖擊韌性等，確保各種機器，車輛，船舶和結(jié)構(gòu)物的合理設計與安全運行?，F(xiàn)代工業(yè)大生產(chǎn)中，用在測量上的工時和費用約占整個生產(chǎn)所用的20%-30%，因此試驗機被喻為機械工業(yè)的“觸角”與“眼睛”。2021年行業(yè)營收規(guī)模僅177億元，且國內(nèi)外企業(yè)規(guī)模均較小，這與試驗機定制化生產(chǎn)屬性強，具有“小批量、多型號”的特點直接相關(guān)。

中低端產(chǎn)品國產(chǎn)基本自給，無損檢測儀器、材料試驗機高端品類及核心零部件依賴進口，近期國產(chǎn)自研速率加快。無損檢測儀器是國家近期重點關(guān)注方向，其中工業(yè)X射線檢測設備是主流，技術(shù)卡點在于核心部件高端X射線源國產(chǎn)化程度低，且海外供應商無法足量供應，國內(nèi)龍頭日聯(lián)科技正在自研突破。材料試驗機中的動態(tài)疲勞試驗機國產(chǎn)化率低，全球市場上以美國MTS的設備為主，但其產(chǎn)品受美國政府出口管制，國內(nèi)產(chǎn)品精度與先進水平仍有差距，傳感器等核心零部件依賴進口。

x光無損檢測儀

城市發(fā)展高端儀器的策略

近年來，北京、深圳等多個城市提出加速構(gòu)建高端儀器產(chǎn)業(yè)集群，對于瞄準高端儀器國產(chǎn)替代機遇的城市，需找準自身定位及產(chǎn)業(yè)賽道，并制定相應的產(chǎn)業(yè)發(fā)展路徑。

01 發(fā)揮地域比較優(yōu)勢，選擇適宜自身的產(chǎn)業(yè)方向

由于儀器儀表細分行業(yè)之間差異較大，地理分布上也呈現(xiàn)出較大差異。實驗分析儀器企業(yè)依附于科學研究的“主產(chǎn)業(yè)”，如美國的科學儀器聚集地沃爾瑟姆緊鄰波士頓，國內(nèi)企業(yè)多分布于長三角城市和京津，北京、上海、廣州、深圳、合肥等綜合性國家科學中心的建設將為其帶來較大發(fā)展機遇。電子測量儀器企業(yè)多聚集在長三角及珠三角的重點城市，與上游電子信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展程度呈高度相關(guān)性，部分中西部城市如西安、成都、武漢等憑借自身軍工優(yōu)勢積累及較好的電子信息基礎(chǔ)，也是電子測量儀器企業(yè)的聚集地。試驗機中高端企業(yè)多分布于江蘇及深圳，作為全國試驗機生產(chǎn)的發(fā)源地具有較好的歷史積累，并具備貼近客戶的地理優(yōu)勢。城市應考慮自身產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)及周邊產(chǎn)業(yè)聚集性，精準布局細分產(chǎn)業(yè)方向。

實驗分析儀器重點企業(yè)分布

電子測量儀器重點企業(yè)分布

試驗機重點企業(yè)分布

02 明確產(chǎn)業(yè)發(fā)展路徑，為產(chǎn)業(yè)發(fā)展量身定制產(chǎn)業(yè)環(huán)境

儀器儀表的各個細分行業(yè)存在其內(nèi)在的發(fā)展邏輯，應抓住行業(yè)發(fā)展痛點，為其搭建產(chǎn)業(yè)環(huán)境。以實驗分析儀器為例，一是城市可牽頭建立研-學-產(chǎn)平臺助力研發(fā)加速，由于其產(chǎn)業(yè)特征是由用戶（科研人員）主導研發(fā)或向廠家提出需求，但國內(nèi)高校、研究機構(gòu)對儀器研發(fā)的內(nèi)驅(qū)力不足，因此需要企業(yè)主動和高校/研究機構(gòu)建立合作關(guān)系，城市搭建研-學-產(chǎn)平臺可在其中起到催化作用。二是提供資金及知識產(chǎn)權(quán)相關(guān)政策，借鑒美國、日本提供資金鼓勵共性技術(shù)研發(fā)，同時以知識產(chǎn)權(quán)保護破解當前儀器廠家爭相仿造，同質(zhì)化競爭壓低價格的局面。

03 關(guān)注卡脖子領(lǐng)域及上游核心環(huán)節(jié)，助力國產(chǎn)替代實現(xiàn)

發(fā)展高端儀器產(chǎn)業(yè)的城市，可重點關(guān)注國產(chǎn)化率較低并正在開始國產(chǎn)替代的領(lǐng)域，包括實驗分析儀器中的質(zhì)譜儀、電鏡，試驗機中的工業(yè)X光無損檢測儀器，電子測量儀器中的示波器、波形發(fā)生器等領(lǐng)域。同時，這些領(lǐng)域也面臨著上游核心零部件、通用零部件卡脖子的問題，如高精度傳感器、分子泵、激光器、離子源等。城市發(fā)展中可以鏈主為抓手，帶動全產(chǎn)業(yè)鏈上下游環(huán)節(jié)的突破。