一文洞悉我國環境與可靠性試驗行業市場現狀及競爭格局

導讀： 我國相關領域的實驗室目前已可以從事環境與可靠性領域的主要試驗檢測項目，但在試驗方法及試驗技術的研究上，與國外相比仍存在一定差距。

電子、電器、汽車、船舶、飛機、核電等產品在運行中需經歷自然環境和誘發環境對產品各種性能日積月累的影響，產品可能處于的不同類型的環境中，主要包括噪聲、沖擊波、細菌、機械沖擊、振動、風、壓力、雨、雪、冰雹、溫度和濕度變化等。

為了保證產品在規定的壽命期間內，在預期的使用、運輸和儲存等環境下保持功能的可靠性，這就需要利用試驗設備對產品進行驗證。將產品暴露在自然或人工的環境條件下經受其作用，以評價產品在實際使用、運輸和和儲存等環境下的性能，并分析研究環境因素的影響程度及其作用機理。

環境與可靠性試驗

產品的環境試驗與可靠性試驗是相互聯系又彼此獨立的兩類試驗。環境試驗是考核產品在極值環境條件下正常工作的能力，即環境適應性的試驗；可靠性試驗是按可靠性要求設計和進行的、有可靠性目標并在典型環境條件下的試驗，是驗證產品在規定條件下和規定時間內能否實現預定功能而進行的試驗。

環境試驗是可靠性試驗的基礎和前提，為可靠性試驗提供信息和依據；而環境試驗與可靠性試驗所采用的試驗設備和試驗方法，包括試驗的夾具設計原則等都可以相互借鑒。

環境試驗是產品的基本試驗，主要應用于產品的研制階段；而產品可靠性試驗則貫穿產品從研制到生產、出廠的整個生產周期。按照試驗目的的不同，將可靠性試驗的名稱及應用階段劃分如下：

環境與可靠性試驗服務行業

環境與可靠性試驗最初源于軍用電子、航天系統等，是為提高軍用電子設備及航天器等的高可靠性要求而發展起來的綜合性測試手段；隨著現代工業發展和市場競爭的日趨激烈，民用領域對產品性能和質量安全的要求不斷提高，使得產品環境與可靠性試驗對于提高產品性能穩定性、質量及安全性，以及提升品牌競爭能力的重要程度不斷提升，因此環境與可靠性試驗目前廣泛應用于汽車、電子電器、軌道交通、建筑橋梁等領域。

目前國外在環境與可靠性試驗方面，除大量使用電動振動試驗系統外，已廣泛使用三軸同振振動試驗系統（電動臺或液壓臺）、三軸六自由度多臺激勵系統（電動臺或液壓臺）、單軸多臺并激系統（電動臺或液壓臺）。在歐美發達國家的軍事工業產品及高技術產品研發過程中，試驗技術、試驗方法是其絕密資料之一。

資料顯示，自上世紀九十年代初，美國在航天飛機的研發過程中便已應用了多軸多激勵的振動試驗技術。目前國外在航空航天和汽車制造等行業，還廣泛運用振動帶扭轉、離心機帶振動臺復合運動試驗設備；在研究建筑、橋梁、特殊行業設備抗震方面使用大型液壓振動臺（大位移、大負載、三軸六自由度系統）等。

我國相關領域的實驗室目前已可以從事環境與可靠性領域的主要試驗檢測項目，但在試驗方法及試驗技術的研究上，與國外相比仍存在一定差距。比如，為避免裝備在結構最低共振頻率上過試驗或欠試驗，國外通行的試驗方法需在振動臺、夾具、試件中間安裝動態力傳感器以將振動臺的運動由力傳感器反饋控制，以再現外場實測的界面力，而目前國內振動試驗中較少采用此試驗方法。我國環境與可靠性試驗服務行業對于試驗方法及試驗技術的持續研究和改進，對于提升我國工業產品的環境適應性與性能可靠性水平至關重要。

行業與上下游的關系

環境與可靠性試驗服務行業與上下游的關系如下圖所示：

環境與可靠性試驗服務行業的上游行業主要為試驗設備供應商以及試驗耗材供應商，下游行業較為廣泛，主要分為三類：國家基礎設施領域的航空航天、軌道交通、橋梁建筑等行業；汽車、電子、電器、船舶等工業行業；高校及科研院所。上游試驗設備供應商的生產制造水平對于本行業試驗技術水平具有重大影響。公司環境與可靠性試驗業務是基于公司自身實力雄厚的試驗設備制造業務而向應用服務的延伸，因此與同行業實驗室相比具有顯著的競爭優勢。

市場容量

近年來，隨著我國國民經濟的持續增長、社會整體研發投入的不斷增加以及市場對產品質量及可靠性的要求不斷提高，我國環境與可靠性試驗市場容量持續快速增長。而與此同時，受限于資金、技術、人才等因素，我國環境與可靠性專業實驗室的服務規模和能力無法充分滿足日益增長的試驗市場需求。

數據來源：智研咨詢

隨著電子電器、軌道交通、航空航天等行業的快速發展，我國環境可靠性試驗服務市場容量近年來保持著較快增速，在2018年達到約239億元。2013 -2018年近五年復合增速約15%。環境與可靠性試驗廣泛應用于產品開發周期的各個環節以及國民經濟各支柱性產業，其需求分布情況如下圖：

總體來說，環境與可靠性試驗服務的需求與國家和企業的整體研發經費投入水平高度相關。根據國家統計局數據顯示，2019年，全國研發經費支出總金額為22,143.60億元，占當年國內生產總值的2.18%，我國全社會研發經費投入的顯著增加促進了我國環境與可靠性試驗設備及服務需求的高速增長。同時，下游行業的蓬勃發展將持續拉動環境與可靠性試驗設備及服務需求的增長。

航空航天行業的快速發展，使其成為我國環境試驗設備及服務需求的主要市場之一。 近年來，隨著北斗導航工程、大飛機項目、載人航天工程、空間站工程、探月工程、 火星探測等陸續實施和不斷推進，我國航空航天產業進入了跨越式發展階段，并持續帶動航空航天領域的研發投入和產品環境與可靠性試驗設備及服務需求的 增長。

電子信息方面，近年來我國電子信息產品產值保持快速增長，產業結構持續優化，制造工藝不斷升級，成為世界電子產品制造業第一大國。伴隨著科學技術的進步和市場需求的發展，電子產品日益向多功能、小型化、高可靠性方向發展，功能的復雜化使設備應用的元器件、零部件越來越多，每個元器件的失效都可能使設備或系統發生故障，因此對可靠性要求也越來越高。在電子產品的設計、研發、生產過程中，環境與可靠性試驗扮演著越 來越重要的角色。

汽車方面，無論是新車型的開發，還是現有產品性能可靠性的提升，都需要對汽車上幾乎每個零部件進行環境試驗，以確保整車及零部件在不同的力學環境、氣候環境和綜合環境條件下，能夠正常運行并提供安全保障。隨著我國汽車產品及生產制造技術的更新換代、汽車企業向產業鏈上游核心部件研發和生產領域延伸，以及新能源汽車等相關產業的迅速發展，我國汽車企業的研發投入將保持高速增長，這將為環境與可靠性試驗服務提供廣闊的市場。

交通軌道方面，現階段，我國已成為全球軌道交通建設投資金額最大的國家，由于軌道交通設備安全性與可靠性要求高，因此針對相關機電設備進行的可靠性測試也必不可少。例如，為了提高軌道交通的安全性，在每次車輛和軌道的開發過程中，都需要進行碰撞試驗來驗證。軌道交通投資的持續增長以及我國軌道交通裝備技術水平的逐年提高都將給環境與可靠性試驗服務行業提供持續性的擴張動能。

船舶工業方面，我國船舶領域的主要環境試驗標準包括gjb4《艦船電子設備環境試驗》、 gjb4058-2000《艦船設備噪聲、振動測量方法》等。過去幾年，我國船舶工業發展迅速，產業規模不斷擴大，未來，我國船舶工業的發展重點是推動技術進步和創新，進一步大力發展高技術船舶、高附加值船舶、智能船舶等重點工程領域我國船舶工業的持續發展 和產業升級將繼續推動環境與可靠性試驗設備及服務需求的增長。

行業競爭情況

環境與可靠性試驗廣泛應用于航空航天、軌道交通、電子電器、汽車等行業， 且試驗的技術水平及準確性對產品性能的安全性及可靠性影響重大，因此，隨著近年來下游行業的飛速發展，我國建立起了多層次的環境與可靠性試驗專業實驗室：

由于三類實驗室的服務目標及對象有所不同，以及隨著我國環境與可靠性試驗需求近年來的高速增長，現有的各類實驗室之間未存在特別明顯的競爭。其中，第三方實驗室具有立場獨立、服務領域廣泛的特點，其市場化程度較高，市場份額的集中度較低，試驗業務的獲取以及試驗收費的結算主要按照一般市場化原則進行。

進入行業的主要壁壘

技術壁壘。在環境與可靠性試驗服務領域，技術壁壘不僅體現在先進和全面的試驗設備，更重要在于對試驗技術、方法和經驗的掌握以及試驗人才的儲備。試驗技術的壁壘首先體現為對試驗規范、標準的深入研究和了解：要通過試驗檢測出產品真實的環境適應性和使用可靠性，既需要掌握通用的規范及標準，又需要深入了解涉 及到具體行業和產品所經受到的氣候環境和誘發環境（如振動和沖擊）的相關標準。此外，在對相關試驗和檢測標準理解的基礎上，如何將規范、標準中規定的試驗條件準確施加到被試驗的樣品上并避免對貴重樣品造成損壞，以及對相關的試驗結果作出準確的工程判斷從而識別出產品瑕疵，對于實驗室的整體技術實力和市場競爭力至關重要，而這些技術能力的獲取需要長期的技術研發積累和強大的技術研發團隊作為支撐。

人才壁壘。環境與可靠性試驗是新興的交叉學科，試驗服務方案的設計及試驗操作需要技術人員對環境與可靠性試驗技術深入而廣泛的了解，如車輛振動學、航空航天器動力學等，環境與可靠性試驗服務行業發展所需的大量技術人才目前尚無高校對口專業進行直接培養，更多依賴于相關行業技術人員進入本行業后的長期實踐及在崗培訓。充足的人才儲備是新競爭者進入本行業所面臨的主要壁壘之一。

資質壁壘。根據國家質量監督檢驗檢疫總局頒發的《實驗室和檢查機構資質認定管理辦法》，國家鼓勵實驗室、檢查機構取得經國家認監委確定的認可機構的認可，以保證其檢測、校準和檢查能力符合相關國際基本準則和通用要求，促進檢測、校準和檢查結果的國際互認。由于環境與可靠性試驗數據被廣泛應用于國民經濟各領域及科研機構，對于國家特殊行業等重大工程項目及電子、汽車、儀器儀表、家用電器等行業產品質量及可靠性具有重大影響，因此在實踐中，試驗客戶普遍要求從事環境與可靠性試驗的第三方實驗室具有經國家認可委員會頒發的實驗室認可資質，并在經認可的能力范圍內提供試驗服務。

這些資質的獲取，均需要實驗室滿足嚴格的條件和程序，而獲取這些資質后，實驗室還需要通過定期和不定期的跟蹤監督、復評審及驗收。以實驗室認可（cnas）為例，實驗室需滿足國家認可委規定的通用認可規則、實驗室基本認可準則、實驗室專用認可規則、實驗室認可應用準則及實驗室認可指南等各項實驗室認可規范，已建立完善的且正式運營超過6個月的質量管理體系并通過評審組的技術能力和質量管理活動現場評審后，才能獲得認可證書。因此，業務資質是阻礙新競爭者進入本行業的重要壁壘。