報告 | 人工智能大趨勢下機(jī)器視覺行業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展前景展望

一、我國機(jī)器視覺處在快速發(fā)展階段，行業(yè)需求快速提升

　　1.1機(jī)器視覺優(yōu)勢明顯，下游應(yīng)用歸為四大功能

　　據(jù)美國自動成像協(xié)會（AIA）定義，根據(jù)美國制造工程協(xié)會（SME）機(jī)器視覺分會和美國機(jī)器人工業(yè)協(xié)會（RIA）自動化視覺分會，機(jī)器視覺是通過光學(xué)裝置和非接觸的傳感器，自動地接收和處理一個真實物體的圖像，以獲得所需信息或用于控制機(jī)器人運動的裝置。

　　一個典型的機(jī)器視覺系統(tǒng)通常包含由軟件和硬件兩部分：光源及光源控制器、鏡頭、相機(jī)等硬件負(fù)責(zé)成像功能，視覺控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)圖像處理分析，輸出分析結(jié)果至智能設(shè)備的其他執(zhí)行機(jī)構(gòu)，完成一個成功的機(jī)器視覺應(yīng)用需要上述部件的密切配合。

　　相比人眼，機(jī)器視覺具有精度高、速度快、適應(yīng)強等顯著優(yōu)勢。機(jī)器視覺代替人眼可以在多種場景下實現(xiàn)多種功能，廣泛應(yīng)用在智能制造、高端裝備、自動化設(shè)備等行業(yè)，是先進(jìn)制造的重要組成部分。

　　機(jī)器視覺的諸多應(yīng)用場景和功能，均可歸為四種基本功能——識別、測量、定位和檢測。其中檢測技術(shù)難度最高，識別難度值最低。檢測指標(biāo)主要針對設(shè)備的準(zhǔn)確度、精度、速度和復(fù)雜形態(tài)，對觀測能力要求極高，機(jī)器視覺在諸多性能上優(yōu)于傳統(tǒng)人眼，出錯率更低，檢測速度更高，取代人工后成本也會更低。

　　1.2我國機(jī)器視覺處在快速發(fā)展階段，行業(yè)需求快速提升

　　相比歐美發(fā)達(dá)國家，我國機(jī)器視覺行業(yè)起步較晚，當(dāng)前正處在快發(fā)展階段。早在1970s-1980s，CCD圖像傳感器出現(xiàn)，CPU、DSP等圖像處理硬件技術(shù)進(jìn)步，國外機(jī)器視覺開始發(fā)展。國內(nèi)機(jī)器視覺行業(yè)啟蒙于1990s，2003年以前以代理國外品牌業(yè)務(wù)為主，2004-2012期間國內(nèi)市場快速發(fā)展，企業(yè)爭先涌出，2013年之后中國正式成為繼歐美、日本之后機(jī)器視覺的第三市場，正處在快速發(fā)展階段。

二、機(jī)器視覺下游應(yīng)用持續(xù)拓展，本土市場空間廣闊

　　2.1我國機(jī)器視覺滲透率較低，具備較大成長空間

　　作為全球第一大制造國，我國機(jī)器視覺滲透率偏低，仍有較大提升空間。

　?、俑鶕?jù)UNSD數(shù)據(jù)，2018年我國制造業(yè)產(chǎn)值占全球的比重為28.4%，大幅領(lǐng)先第二名美國的16.6%，是名副其實的全球第一大制造國。

　　②但2018年我國機(jī)器視覺產(chǎn)值占比僅為14.68%，與我國全球制造中心的地位不匹配，我國機(jī)器視覺滲透率偏低。結(jié)合基恩士和康耐視的收入地區(qū)分布情況看，可以得到進(jìn)一步印證，2019年基恩士和康耐視來自大中華區(qū)的收入占比僅為11.58%、15.86%，落后于歐美地區(qū)。

　　展望未來，我們認(rèn)為我國機(jī)器視覺行業(yè)仍有較大的成長空間，是黃金成長賽道。人口老齡化+人工成本提升+機(jī)器視覺先天優(yōu)勢+政策扶持智能制造給我國機(jī)器視覺行業(yè)持續(xù)發(fā)展提供重要驅(qū)動力，而下游不斷成熟的機(jī)器視覺產(chǎn)品技術(shù)以及持續(xù)的國產(chǎn)化趨勢反過來又給我國機(jī)器視覺行業(yè)發(fā)展提供了重要支撐。

　　2.2 3C行業(yè)：機(jī)器視覺最大細(xì)分市場，仍具備較大發(fā)展前景

　　消費電子、汽車、食品、醫(yī)藥為我國機(jī)器視覺主要應(yīng)用領(lǐng)域，其中機(jī)器視覺在消費電子行業(yè)中的應(yīng)用最為成熟，2019年市場份額高達(dá)46.6%。

　　根本上來講，行業(yè)和產(chǎn)品屬性綜合決定了機(jī)器視覺在下游滲透率的高低，以消費電子為例：

　　①行業(yè)屬性：消費電子生產(chǎn)工藝復(fù)雜、零部件繁多，需依賴大量人力進(jìn)行工序檢測，對應(yīng)較高的人力成本，行業(yè)對高效的自動化產(chǎn)線需求較高，機(jī)器視覺的優(yōu)勢得以發(fā)揮；

　?、诋a(chǎn)品屬性：消費電子零部件尺寸較小、精密度較高，人眼識別的精準(zhǔn)度不足；此外，二維碼讀取、劃痕檢測等已無法依靠人眼完成，機(jī)器視覺具備應(yīng)用的必要性。

　　展望未來，我們認(rèn)為，機(jī)器視覺在3C領(lǐng)域需求仍有望持續(xù)提升，驅(qū)動力包括：

　?、?C產(chǎn)品生命周期短，制造商需頻繁采購設(shè)備，以蘋果為例，固定資產(chǎn)支出常年維持較高水平（2019-2020年受貿(mào)易摩擦和疫情影響有所下滑），將帶動持續(xù)的機(jī)器視覺需求；

　　②3C產(chǎn)品結(jié)構(gòu)趨于復(fù)雜化，產(chǎn)線對生產(chǎn)效率和加工精度的要求日益提升，蘋果對機(jī)器視覺的需求正在由組裝廠向模組廠前置，機(jī)器視覺在蘋果產(chǎn)業(yè)鏈滲透率仍將持續(xù)提升；

　?、墼谙M升級的背景下，本土高端智能手機(jī)市場正在加速放量，安卓系廠商對加工效率和精度的要求也在持續(xù)提升，機(jī)器視覺在安卓系產(chǎn)線內(nèi)的滲透率存在較大提升空間。

三、機(jī)器視覺行業(yè)盈利水平出色，本土企業(yè)方興未艾

　　3.1機(jī)器視覺：產(chǎn)業(yè)鏈完善，核心零部件價值量占比較高

　　工業(yè)機(jī)器視覺產(chǎn)業(yè)鏈繁雜，中游和下游可簡單劃分為零部件供應(yīng)商（光源、鏡頭、相機(jī)和視覺控制系統(tǒng)等）和集成開發(fā)商（組裝集成和軟件二次開發(fā)等）兩大類

　　從成本構(gòu)成上來看，在機(jī)器視覺系統(tǒng)中，2020年中游零部件環(huán)節(jié)的價值量占比高達(dá)45%，軟件環(huán)節(jié)（包括上游視覺控制系統(tǒng)和下游設(shè)備商的二次開發(fā)）的價值量占比為35%，二者合計占比高達(dá)80%，其中中游核心零部件和視覺控制系統(tǒng)的價值量占比保守估計將超過50%。

　　通過我們的粗略估算，在2020H1奧普特的整體解決方案中，光源及控制器、鏡頭、相機(jī)和視覺控制系統(tǒng)環(huán)節(jié)的價值量占比分別為35.30%、23.32%、15.65%和25.73%，由此可見，在核心零部件中，視覺控制系統(tǒng)為產(chǎn)業(yè)鏈中游環(huán)節(jié)中的一大價值核心。

　　3.2機(jī)器視覺是技術(shù)密集型行業(yè)，整體盈利水平較高

　　機(jī)器視覺為技術(shù)密集型行業(yè)，企業(yè)核心競爭力的維持需依賴于持續(xù)性研發(fā)投入。我們認(rèn)為，高研發(fā)投入構(gòu)建深厚技術(shù)壁壘，從根本上來講，成熟企業(yè)在產(chǎn)品技術(shù)和應(yīng)用開發(fā)兩個技術(shù)層面上具備較強的先發(fā)優(yōu)勢，奠定了其較高的盈利能力中樞。

　?、僭诋a(chǎn)品技術(shù)層面，軟件平臺的搭建需依賴堅實的底層算法和豐富的數(shù)據(jù)庫，技術(shù)壁壘較高，對于光源、鏡頭和相機(jī)等硬件環(huán)節(jié)，同樣在精度、速度和穩(wěn)定性等維度要求較高，企業(yè)需進(jìn)行持續(xù)性研發(fā)投入，不斷進(jìn)行產(chǎn)品迭代和技術(shù)提升，維持在市場中的產(chǎn)品競爭力；

　　②在應(yīng)用開發(fā)層面，機(jī)器視覺下游應(yīng)用場景眾多，解決方案的開發(fā)需基于大量實戰(zhàn)案例，行業(yè)kown-how較多，產(chǎn)業(yè)經(jīng)驗積累為行業(yè)另一大技術(shù)壁壘，同樣需要依賴于大量研發(fā)資源投入。

　　縱觀海內(nèi)外，可以發(fā)現(xiàn)機(jī)器視覺零部件龍頭企業(yè)均具備較強且穩(wěn)定的盈利能力：①整體來看，基恩士和康耐視的毛利率長期穩(wěn)居高位，中樞值分別為80%和75%；奧普特的毛利率水平同樣優(yōu)異，2017-2020年分別為71.38%、71.29%、73.59%和73.94%，穩(wěn)中有升；②細(xì)分來看，機(jī)器視覺為軟硬件結(jié)合產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，對于原材料成本較高的硬件，同樣具備較強的盈利能力；以奧普特為例，2017-2020年其光源業(yè)務(wù)的毛利率分別為81.57%、82.05%、82.60%和79.25%，已接近純軟件產(chǎn)品的毛利水平，也足以彰顯機(jī)器視覺行業(yè)的高盈利屬性。

四、康耐視&基恩士：他山之石，可以攻玉

　　4.1康耐視：以視覺軟件為核心，積極布局領(lǐng)先技術(shù)

　　康耐視成立于1981年，創(chuàng)始人是全球“機(jī)器視覺”之父Robert J.Dhillman博士，現(xiàn)在是全球領(lǐng)先的機(jī)器視覺零部件及解決方案供應(yīng)商。公司于1982年推出第一個光符字符識別視覺系統(tǒng)DataMan，此后不斷豐富產(chǎn)品線，進(jìn)入快速發(fā)展期；此外，公司聚焦3D視覺、深度學(xué)習(xí)等前沿領(lǐng)域，通過收購及自研積極布局，為公司在機(jī)器視覺領(lǐng)域的長期發(fā)展提供了強大的技術(shù)支撐。

　　康耐視產(chǎn)品矩陣十分豐富，且以標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品為主。公司現(xiàn)可提供2D視覺、3D視覺、視覺軟件和工業(yè)讀碼器等系列，產(chǎn)品多為標(biāo)準(zhǔn)化，具備較強通用性，2020年公司標(biāo)準(zhǔn)品營收占比高達(dá)83.21%；整體上來看，公司產(chǎn)品核心在于過硬的軟件實力，已在深度學(xué)習(xí)領(lǐng)域取得實質(zhì)性進(jìn)展，2018年正式推出基于深度學(xué)習(xí)的工業(yè)圖像分析軟件Cognex ViDi套件；

　　4.2基恩士：軟硬件并舉，全球擴(kuò)張的機(jī)器視覺龍頭

　　基恩士成立于1974年，是全球最早從事工業(yè)自動化生產(chǎn)的公司之一，公司以自動化傳感器為切入點，逐步將業(yè)務(wù)范疇拓展至機(jī)器視覺、測量儀和顯微鏡等領(lǐng)域，業(yè)務(wù)規(guī)?？焖贁U(kuò)張，截至2021年，旗下已擁有由19家跨國公司組成的高效銷售網(wǎng)絡(luò)，還在全球46個國家設(shè)立了230個辦事處，2001年在我國設(shè)立子公司，正式進(jìn)軍中國市場。

　　恩士持續(xù)拓展產(chǎn)品矩陣，產(chǎn)品種類十分豐富，包括機(jī)器視覺系統(tǒng)、傳感器、控制系統(tǒng)、測量系統(tǒng)、激光設(shè)備、顯微鏡等產(chǎn)品線，產(chǎn)品同樣多為集成化的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品；

　　機(jī)器視覺貫穿基恩士各產(chǎn)品線，是構(gòu)建其產(chǎn)品競爭力的核心技術(shù)壁壘：

　　①基于已掌握的機(jī)器視覺核心技術(shù)，基恩士對其進(jìn)行產(chǎn)品化開發(fā)，逐步形成視覺系統(tǒng)、讀碼器、圖像傳感器和手持終端等機(jī)器視覺產(chǎn)品；

　　②對于測量儀、激光設(shè)備、測量系統(tǒng)、顯微鏡等產(chǎn)品線，基恩士將其機(jī)器視覺技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)集成，保障了該類產(chǎn)品在市場中技術(shù)水平的先進(jìn)性。

五、本土部分機(jī)器視覺企業(yè)梳理

　　5.1奧普特：本土機(jī)器視覺核心零部件龍頭

　　奧普特成立于2006年，主要從事機(jī)器視覺核心軟硬件產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售；公司自成立之初以光源為切入點，逐步將產(chǎn)品線拓展至光源控制器、鏡頭、相機(jī)、視覺控制系統(tǒng)等其他核心部件。

　　公司產(chǎn)品現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于3C電子、新能源、半導(dǎo)體、光伏、汽車等領(lǐng)域的高端裝備中，其中3C電子穩(wěn)居第一大應(yīng)用領(lǐng)域，新能源領(lǐng)域正在快速放量，2020H1營收占比上升至18.04%。

　　5.2矩子科技：本土自動光學(xué)檢測設(shè)備領(lǐng)先企業(yè)

　　矩子科技成立于2007年，公司自成立之初便以機(jī)器視覺設(shè)備為核心發(fā)展方向，主營產(chǎn)品包括機(jī)器視覺設(shè)備、控制線纜組件和控制單元及設(shè)備，其中機(jī)器視覺設(shè)備包括自動光學(xué)檢測設(shè)備和機(jī)器視覺生產(chǎn)設(shè)備兩大類，2020年合計營收占比為43.18%。

　　公司產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于電子、新能源、食品包裝和汽車等領(lǐng)域，與蘋果、華為、和碩、Ultra Clean等海內(nèi)外優(yōu)質(zhì)客戶保持密切合作，2019年境外營收占比達(dá)到31.56%，2020年受疫情影響略有回落，占比為24.82%。

　　5.3凌云光：掌握底層核心軟件的機(jī)器視覺綜合供應(yīng)商

　　凌云光成立于2002年，是我國較早進(jìn)入機(jī)器視覺領(lǐng)域的企業(yè)之一，公司發(fā)展戰(zhàn)略聚焦機(jī)器視覺，業(yè)務(wù)覆蓋可配置視覺系統(tǒng)、智能視覺裝備和視覺器件，并基于自身技術(shù)儲備，逐步實現(xiàn)對工業(yè)相機(jī)、專用光源、核心算法庫和智能軟件包等核心部件的自主研發(fā)。

　　公司已累計豐富的客戶資源，長期服務(wù)于蘋果、華為和小米產(chǎn)業(yè)鏈，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于瑞聲科技、歌爾股份、京東方、福萊特、寧德時代等行領(lǐng)域的領(lǐng)先企業(yè)。公司長期深耕先進(jìn)成像、圖像處理算法、機(jī)器視覺軟件和自動化控制等領(lǐng)域，全面掌握“光機(jī)電算軟”底層技術(shù)，是國內(nèi)少有的擁有獨立算法庫的企業(yè)。