2022中国工业视觉市场研究报告.pdf
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1、出品机构:甲子光年智库研究指导:宋涛研究团队:霍晓亚发布时间:核心观点“政策+需求+场景+信创”驱动行业发展进入新阶段,助力中国制造的眼睛自主可控当下工业视觉主要应用2D检测类产品,2D将3D类产品作为“辅助”实现双赢,其技术逐步由基础模式匹配向深度学习方向纵向“超越式”发展市场环境行业现状政策的驱动,需求场景的多样与厂商细分赛道技术的深耕都表明一件事情:工业视觉快速发展中工业视觉行业未来五年复合增速25%,2021年市场规模达178亿,甲子光年预计2026年市场规模达543亿,当前国产化替代率均值达50%。核心技术用户需求产品厂商检测类场景的需求技术以超高精度三维彩色光谱检测技术、AI处理数
2、据、小样本AI模型训练技术为主引导类场景的需求技术3D相机软硬件全栈开发、自适应HDR算法等3D视觉技术为主。工业视觉主要应用场景为视觉检测与视觉引导的细分场景6大行业的应用场景将不局限单场景,“一体化”+“多场景”应用是未来趋势智能制造的实现离不开生产线+工业视觉,齐头并进,共同研发升级产品是趋势“赋能”集成商+“赋能”客户,齐头并进共同实现从“赋能”到“无可取代”是趋势目 录Part 01Part 01工业视觉在中国的发展概况P03发展现状市场规模Part 02Part 02工业视觉的应用与信创实践P11Part 03Part 03工业视觉的未来发展趋势与建议P28驱动因素产业链甲子光年定
3、义工业视觉是将硬件如光源,传感器,相机等集成综合性仪器同时辅以底层算法用于工业制造方向,协助制造业实现引导,识别,检测和测量功能,最终促进工业制造智能化,是自动化到智能化的关键拼图,兼具状态感知(视觉)和自主决策(边缘控制和AI)的能力。中国工业视觉发展分为四个阶段,当前处于阶段四,科技自主化成为国家战略,工业视觉应用的广度与深度实现快速发展,广度体现在2D向3D递进,深度体现在算法层的深度应用,如深度学习、AI认知逐步建立,应用渗透率提高,国产化应用需求逐渐增加,自研比例不断提升。1.1 工业视觉发展阶段:2D应用仍占主导,中国由基础模式匹配向深度学习方向纵向“超越式”发展中国阶段一:80年
4、代理论发展起步,90年代理论发展迅速应用少,应用方向探索中阶段二:应用发展迅速,食品,电子应用较多阶段三:应用与理论同步发展,一般工业,3C电子应用较多阶段四:应用渗透到各行业,半导体汽车制造欧美阶段一:理论发展迅速,应用少阶段二:应用发展迅速,半导体汽车阶段三:应用与理论同步发展,应用广泛,3C为主阶段四:应用渗透到各行业,工业视觉成为工业生产制造的眼睛,技术缓慢取得突破图:中国与欧美工业视觉的发展阶段对比80年代90年代2000年2014年2020年2030年全球理论研究速度全球应用实践速度中国理论研究速度中国应用实践速度基于模式匹配的2D时代基于深度学习的2D向3D递进时代国产化应用需求
5、低,自研比例少国产化应用需求、自研比例不断提升1.2 工业视觉市场规模:工业视觉搭上智能制造产业“快车”,复合增长率达25%,市场规模“百亿递增”从中国智能制造业产值规模看,短期内中美贸易、地缘政治负面影响,一定程度上对智能制造业发展增速造成了较大的负面影响,同期叠加的新冠疫情使产值增速变缓;但整体产值规模仍维持增长。2021年中国智能制造业产值336亿元,预计2026年可达1000亿元。整体看,中国智能制造产值增速与工业视觉市场规模增速呈正相关,工业视觉2021年市场规模为178亿,到2026年预计超500亿。2022-2026年复合增长率为25%,行业整体发展增速快,行业将受技术突破影响较
6、大。47597610113917822327834843554330%26%29%33%38%28%25%25%25%25%25%201620172018201920202021 E2022 E2023 E2024 E2025 E2026市场规模(亿元)增速(%)图:2016-2026年中国工业视觉市场规模及增速图:2016-2026年中国智能制造业产值规模122150180225293366447546668818100023%20%25%30%25%22%22%22%22%22%201620172018201920202021 E2022 E2023 E2024 E2025 E2026智能
7、制造产值(百亿元)增速(%)1.3 工业视觉发展驱动力:政策驱动“黄金”政策作为工业视觉“加速器”全面推动中国工业视觉快速发展,实现智能制造2016-2021年,国家政策和地方政策均支持工业视觉的下游应用与上游发展,对厂商与用户逐渐升级为更加实质化的奖励、支持政策,例如税收优惠和最高上千万的资金支持。早期政策中国制造2025十三五规划智能制造发展规划(2016-2020)智能硬件产业创新发展专项行动2016近期政策国家智能制造标准体系建设制造业设计能力提升专项行动计划关于科技创新支撑复工复产和经济平稳运行若干措施2019当前政策“十四五”机器人产业发展规划十四五智能制造发展规划(征求意见稿)从
8、国家到地方政策利好频现,主要为上海、浙江、山东、北京、江苏与广州所出台2021首次提出支持工业视觉等新一代感知技术发展十三五期间的汽车、半导体、纺织、电子等领域规划中指出加大智能化、自动化示范车间建设,达到平台化、模块化、标准化制造水平规划突破检测水平,智能检测达国际水平支持创业人员、团队、中小微企业加快3D3D视觉技术研发与应用使新技术驱动实体经济建设加大推动关键技术如5G、人工智能在制造业应用,优化生产,培育数字化、智能化制造鼓励工业视觉在仓储物流、医疗等领域应用重点支持企业应用新一代信息技术改造的智能化工厂、数字化车间,最高500500万元加快高清成像、工业视觉技术研发与应用重点培育一批
9、智能传感与控制等跨行业跨领域的集成服务商,鼓励工业软件企业打造更多产品改造升级传统企业,培育先进制造业集群1.3 工业视觉发展驱动力:需求驱动“车+加速器+乘客=机遇”,工业视觉作为“车票”带领“乘客”上车智能制造从重点应用行业(“乘客”)增速情况看,应用行业包括锂电池、新能源汽车、工业机器人与电子等行业的行业增速较快,自动化需求不断提升。从重点应用行业工业视觉需求增速看,2022 年新能源汽车的技术改革、锂电池和工业机器人的快速发展都积极影响了工业视觉需求增速,需求增速较快的行业主要为锂电池、新能源汽车、仓储物流与金属加工,相应的供应市场涌现出如视比特机器人、灵西机器人与熵智科技等技术先进,
10、满足多场景引导定位和检测需求的厂商。181%150%65%40%30%20%14%10%10%6%30%25%20%15%10%20%25%20%15%25%锂电池新能源汽车工业机器人电子医疗半导体仓储物流重工纺织等轻工业金属加工行业增速需求增速需求特点提高整个行业及企业个体的生产过程的效率与准确性2D检测准确性、3D检测高效性;2D引导定位准确、3D柔性引导定位主要应用行业:重工、汽车制造、新能源、仓储物流主要应用行业:金属加工、工业机器人、半导体、电子(3C电子)主要应用行业:锂电、仓储物流、医药、工业制造图:2021年重点应用行业增速与工业视觉需求增速情况1.3 工业视觉发展驱动力:场景
11、驱动“目的地”多样,应用场景作为智能制造“目的地”,需求更细分,工业视觉价值大工业视觉的应用场景互相交叉,各行业主要应用场景细分为分拣、上下料、检测、码垛、切割焊接与播种等细分场景。工业视觉的识别和测量是基础功能,在此基础上进行引导和检测,目前中国的应用场景主要集中在分拣和检测,其次是码垛、上下料和切割焊接。锂电池新能源汽车工业机器人电子医疗半导体仓储物流重工纺织等轻工业金属加工识别、测量、引导、检测切割、焊接20%播种10%上下料40%检测70%外观质量检测组装后防错检查安全巡检重金属切割精密小零件切割金属焊接封装等码垛笼车30%分拣30%采购码垛物流码垛生产码垛物料搬运产品分类智能上下料引
12、导数据读取生产过程智能分拣无序分拣精准播种运动测量播种巡检图:不同行业应用场景概况1.3 工业视觉发展驱动力:国产化替代驱动十年冷板凳,一朝化成龙-国产化替代率均值达50%,机会留给有准备的工业视觉2014年以前做工业视觉的科技企业不受欢迎,但近年来,在国家信息化与工业化深度融合、产业转型升级的趋势下,受益于人工智能、智能制造的持续快速推进,行业取得了快速发展。从传统领域和新兴领域的国产化替代情况来看,锂电池、仓储物流属于新兴快速稳健发展领域,追求智能化检测,自动率提升,国产产品快速替代;传统领域由于发展较早,国外工业视觉产品和服务渗透率高,但国内渗透率不足,替代速度慢,替代率较低,随着传统领
13、域信创发展,未来会成为国产化替代的蓝海。图:2021年不同应用领域的国产化替代率与替代速度70%80%75%60%30%30%22%30%锂电池仓储物流金属加工3C电子半导体纺织等轻工业汽车其他替代率替代速度新兴领域替代速度快,替代率较高传统领域替代速度较慢,替代率仅金属加工较高均值:50%1.4 工业视觉产业链全景图A good beginning cooperate is half the success:分层主攻使行业产业链更“坚不可摧”下游上游中游关键环节核心职责核心角色核心元器件生产光学模组生产相机生产视觉软件算法研发计算平台搭建视觉测量设备视觉检测设备视觉检测设备视觉识别设备视觉引
14、导系统其他类系统视觉引导设备软硬协同机器人组装系统集成专家分销应用硬件感知器件研发、整机生产计算软件开发工程构建、算子、功能块连接自研+协作站应用与融合;形成大系统自研+集成商+协作零部件厂商、相机与光源厂商底层技术厂商、软件厂商、平台商工业视觉设备厂商、系统厂商、综合工业视觉厂商;技术合作伙伴、定制化研发小团队等分销商、集成商、渠道商、机器设备厂商、综合业务厂商目 录Part 01Part 01工业视觉在中国的发展概况P03发展现状市场规模Part 02Part 02工业视觉的应用与信创实践P10应用现状Part 03Part 03工业视觉的未来发展趋势与建议P20驱动因素产业链应用场景信创
15、发展应用实践192072017454电子制造锂电池纺织等轻工业仓储物流金属加工汽车半导体其他国产化替代规模工业视觉应用规模2.1 工业视觉应用现状:3C电子、锂电池成为“屠龙少年”,工业视觉是最好的“刀”从工业视觉在各行业的应用规模来看,2022年整个中国工业视觉市场主要应用领域为3C电子,其次是锂电池与纺织轻工业;从工业视觉在各行业国产化应用规模来看,国产化替代规模较大的主要有3C电子、锂电池、仓储物流和金属加工,另汽车和半导体作为规模化、稳健发展的大型制造行业,随着中国新玩家的出现,可能会对工业视觉发展的产生放量影响。图:2021年工业视觉在各行业的应用规模与国产化替代规模(单位:亿)31
16、2825252219161260%70%30%80%75%22%30%30%2.2 工业视觉拓扑图:智能制造的实现离不开生产线+工业视觉,齐头并进,共同升级是趋势工业视觉技术+深度学习算法=数字化的降本增效。中国工业视觉行业有望在数字化、智能化的趋势下,协同合作伙伴实现信创产业快速布局;工业制造数字化转型与智能制造均离不开工业视觉的加持,工业视觉“弯道超车”迫在眉睫。图:工业视觉的拓扑图光源光源传感器工业相机工业相机触摸屏PC传送带1传送带2机械臂1机械臂2旋转轴和其他云服务器控制器网关数据采集工业软件系统2.3 工业视觉应用场景:工业视觉主要应用场景为视觉检测与视觉引导的细分场景2022年工
17、业视觉的应用场景主要为视觉检测与视觉引导,各行业细分应用场景不同,由于场景多变,客户需求具备“小批量、定制化”特点。从各行业次应用场景与辅助应用场景看,检测与引导相辅相成,都是基于测量和识别提供检测与引导的细分功能,其中视觉引导为主要需求,主要涉及行业为锂电池、仓储物流、医疗、重工与金属加工;其次是视觉检测需求,涉及行业为3C电子、纺织等轻工业、汽车与半导体。图:工业视觉在各行业的应用场景主要应用场景次要应用场景辅助应用场景3C电子视觉检测(在线质检)视觉引导(自动生成轨迹)视觉识别锂电池视觉引导(3D缺陷检测)视觉检测(在线质检)视觉识别纺织等轻工业视觉检测(质检)视觉引导(规划轨迹)视觉测
18、量仓储物流视觉引导(拆垛与搬运、货品拣选、快递供包与播种)视觉识别视觉测量金属加工视觉引导(工件上料)视觉检测视觉测量汽车3D视觉检测(在线质检)视觉引导(工件上料)视觉识别半导体视觉测量(尺寸测量)视觉检测(视觉自检)视觉识别医疗视觉引导(货品拣选)视觉测量视觉识别重工视觉引导(工件上料、钢板切割下料)视觉识别视觉测量检测引导识别测量2.4 工业视觉应用产品:当下工业视觉主要应用2D检测类产品,2D把3D类产品作为“辅助”实现双赢依据应用场景与应用需求可将工业视觉应用产品分为四类:2D检测类、3D检测类、2D引导定位类与3D引导定位类。从工业视觉应用产品分类情况来看,2D检测类应用产品最多,
19、占比50%,市场竞争更为激烈;其次是3D检测类,占比20%,应用较少的是2D与3D引导定位类,占比均为15%,3D引导定位类技术更超前,服务能力较强,是未来需求较多的产品,厂商应着重布局。计算机光学5G+MEC处理技术软件平台技术2D检测50%3D光学成像系统3D软件算法软硬件协同3D检测20%2D引导定位15%3D引导定位15%核心技术产品服务三维检测、效率检测、数据采集、高精测量质量检测、数据采集读取字符图:2021年工业视觉应用产品分类情况计算机光学5G+MEC处理技术检测筛选、自动标定、自动拾取、传送跟踪AOI多目3D识别3D结构光相机引导机器人、安全定位可靠定位、无序抓取2.5 关键
20、应用行业场景分析:电子制造主战场:电子制造行业重点应用场景为3C电子、显示屏、线路板检测从电子制造生产线主要应用场景示例可知,电子制造生产线多样,工艺复杂,工业视觉主要应用于3C电子检测、显示屏检测与线路板检测,形成从部件模组到整机的闭环检测,其中3C电子检测更为复杂,需求产品基本涵盖工业视觉的所有类型。图:电子制造生产线主要应用场景示例图3C电子显示屏检测部件模组显示触控成品组装外观检测点灯检测 2021年电子制造生产线应用示例:手机检测、接插件检测、芯片表面检测、安装自动生成轨迹等 应用价值:高精度检测,高效率检测与引导,增加产能,提升良率,增效降本 行业信创情况:需求产品类型:视觉检测、
21、引导精度:50 m以内效率:10s以内需求产品类型:视觉检测精度:1.4%校正DeMura色斑:2%人眼对比良率:90%以上线路板检测底片质检内层板质检外层板质检需求产品类型:检测系统自动化工作站分辨率:6 m-30 m分辨率检测元器件显示屏检测线路板检测2.5 关键应用行业场景分析:锂电池主战场:锂电池行业重点应用场景为电池组装与包装视觉引导、外观质检引导焊点从锂电池生产线主要应用场景示例可知主要应用场景为不同工艺的检测,需要厂商对工艺有着较多了解与应用经验。2022年某锂电池行业重点工业视觉厂商研发投入超20%,技术逐渐领先,其中定制光源是难点,未来攻克光源技术是重要布局方向。图:锂电池生
22、产线主要应用场景示例图工艺检测组装与包装识别封装点胶 2021年锂电池生产线应用示例:检测极片瑕疵、18650、21700、4680工艺检测与引导、封装与焊点引导 应用价值:技术突破解决下游客户的客诉问题,提升满意度,为中国锂电池产业稳定发展提供专业技术支持 行业信创情况:需求产品类型:视觉检测检测速度:80m/min贴标精度:30mm贴标速度:6张/秒需求产品类型:视觉引导、视觉检测精度:3200points/profile宽度:8-80mm范围:7.5mm*20.5mm外观封装检测需求产品类型:检测系统、引导系统重复性精度:0.01mm以内检测速度:3s以内字符缺陷:0.2mm电池的胶路检
23、测涂布辊压分条卷绕引导焊点电芯检测外壳检测密封钉焊接质量检测电池壳顶盖平面度/共面度/段差电池壳顶盖极柱倾斜度检测工艺检测组装与包装识别外观封装检测2.5 关键应用行业场景分析:纺织等轻工业主战场:纺织等轻工业行业重点应用场景为色选、包装识别定位、外观检测从纺织等轻工业生产线主要应用场景示例可知主要应用场景为外观检测,需要厂商对不同轻工业需求共性进行总结,对标准化需求提供解决方案。工业视觉厂商起步较多从纺织等轻工业进行入手,解决中大型企业的定制化需求、碎片需求,此行业渗透率较大,以国际品牌应用为主。图:纺织等轻工业生产线主要应用场景示例图色选组装与包装尺寸识别 2021年纺织等轻工业生产线应用
24、示例:软包装、对版无纺布、纱线、验布、套印检测与规划轨迹等 应用价值:解决客户生产过程的产能低,效率低,人工成本大难题,国产化将逐步替代 行业信创情况:需求产品类型:视觉识别分辨率:2048*1行频:10KHz像元尺寸12.5m需求产品类型:检测软硬件检测速度:5pcs/s检测精度:0.1mm尺寸误差:2mm外观检测需求产品类型:视觉检测(AOI)分辨率:4096*3行频:18-70KHz图像采集速度:850MB/s包装定位物料分选分离加工印刷检测异物剔除彩色检测色选组装与包装外观检测2.5 关键应用行业场景分析:仓储物流主战场:仓储物流行业重点应用场景为出入库识别、码放引导;分拣与拆码垛引导
25、拆码垛是仓储物流最常见的场景之一。拆码垛环节中来料多为纸箱、麻袋、周转箱等物体,场景差异大,品规丰富且新增频繁。除节拍、准确率等核心要素外,该场景对托盘利用率、货损率、运行稳定性、新增品规适应性等要求较高,可实现增效降本。图:仓储物流主要应用场景示例图出入库分拣、检测多拆 2021年仓储物流应用示例:踩踏检测、流水线检测、货品拣选、集装箱识别、物流装车、零售拆码垛 应用价值:包裹在运动过程中同步定位,搭配机器人随动功能,实现包裹、产品的动态分拣,流水线检测 行业信创情况:需求产品类型:视觉引导系统视野:1050-3250mm精度:0.2mm 2mm扫描时间:300ms-1s需求产品类型:视觉识
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