环境试验设备包括力学、气候及综合环境试验设备等~

01行业概况

环境试验设备包括力学、气候及综合环境试验设备等。力学环境主要包括振动、碰撞、跌落、冲击等机械运动环境，其中碰撞、跌落、冲击等机械运动形式属于非稳态的振动形式。振动试验设备是对机械系统施加可控制并可再现的机械振动，并对试验数据进行采集和分析的装置。

1 振动试验设备

1.1 振动试验设备的作用

振动现象对产品性能产生的破坏性影响主要包括以下几个方面：

振动现象的破坏性将导致产品性能和工作状态的不稳定，甚至产品的损坏。因此，为提高产品性能可靠性，通过力学环境试验设备在产品的研发、试制、规模化生产和质检阶段进行振动试验，暴露产品的薄弱环节，进而改进产品设计、提升产品性能，降低或避免产品在使用过程中的故障率具有重要意义。

1.2 振动试验系统的主要产品类型和分类

传统的振动试验系统根据其激振力产生的方式不同，主要可分为机械式、电动式及液压式三种。由于其工作原理和结构形式不同，不同类别的试验系统性能特点亦有所不同，主要区别如下：

目前机械式振动试验系统由于输出波形较差、不能进行随机振动等缺点，已在实际使用中逐步被替代；电动式振动试验系统是目前使用最广泛的一种振动试验设备，广泛应用于汽车、电子电器、航空航天、船舶等行业领域及科研院校的研究工作之中；而液压振动试验系统由于其振幅较大、振动频率较低等特点，主要应用于建筑、桥梁及抗地震研究领域。

此外，按照振动的轴向力，即振动台的运动轨迹，还可将振动试验设备分为单向（单自由度）振动试验设备和多向（多自由度）振动试验设备。

随着环境与可靠性试验技术的发展，在传统振动试验设备的制造技术基础上，上世纪八十年代美国提出了以提高环境应力、激发产品缺陷进而进行设计改进的新型环境与可靠性试验方法，试验设备从单个系统（如振动）走向大型综合系统 （如振动+温湿度等），从传统的可靠性模拟试验走向可靠性激发试验，加速激发产品的潜在缺陷以此达到提高可靠性的目的。

2 气候及综合环境试验设备

2.1 气候及综合环境试验设备的作用

高速发展的现代社会及温湿度、气压等复杂外部环境变化，对工业产品在贮存、运输和使用过程中遭遇的气候环境适应能力提出了更高的要求。气候试验主要提供对试验产品的温湿度、气压加载应力试验，考察气候对产品各项性能指标的影响，暴露产品在设计、制造、贮存、运输及使用等各个环节中存在的缺陷，验证产品在特定气候环境条件下的适应性以及预测产品的工作、贮存寿命等。气候试验设备即是在特殊空间内用人工方法模拟严酷环境的组合试验，并对试验数据进行采集和分析的装置。

同时，伴随着下游客户对于产品环境试验的要求，多应力同时施加的环境试验及试验设备成为发展趋势。以往环境试验设备之间相互独立，只为客户提供单应力的环境试验。但现在下游客户需求更多的是“温湿度＋冷热冲击”，“温湿度＋防爆”，“温湿度＋低气压”，“温湿度＋振动”，“温湿度＋盐雾”，“温湿度＋光照”，“温湿度＋噪声”等综合类试验。

2.2 气候及综合环境试验设备的类型和分类

气候环境试验设备品类繁多，典型产品包括温湿度、低气压、热真空、盐雾、阳光、沙尘、防爆、综合试验箱、耐腐蚀、疲劳测试、老化与监测试验系统、太空环境模拟系统、气候环境模拟工程系统等。综合环境试验设备则是将前述单应力的环境试验根据客户需求和可行性加以综合，如振动、温度、湿度、低气压四综合环境试验系统等。

西方国家对温湿度等气候试验设备的研发起步较早，二战以后美国、德国和日本等国家认识到武器装备环境适应性性能的重要性，纷纷在本国和世界各地建立了大量的环境试验站，覆盖了全世界各种典型自然环境条件，开展了大规模有系统的环境试验，并将其作为鉴定产品的必要手段。因此，其用于试验的温湿度等气候试验设备的研发和生产技术得到了飞速的发展，相继诞生出相当规模的环境研发生产企业，并具备了较强的开发研制能力，其产品的整体技术水平一直引领行业的发展，而且形成了一个比较完整的产业链系统。

由于我国环境试验技术起步较晚，环境试验技术、试验条件、试验规程、产品试验要求以及标准制修订基本上从上世纪70年代才开始得到重视和开展，并形成基本体系。改革开放后，随着科学技术的发展和国防科学技术发展的需要，环境试验技术得到了较快的发展，基本形成了民用和军用的相关试验技术和标准体系。因此，气候及综合环境试验设备的研究开发起步较晚，前期由于受到国家整体技术水平的制约，仅以在功能上得以实现为主；近年来随着科学技术进步，气候及综合环境试验设备也取得了较大的技术发展和进步。

02行业与上下游的关系

行业与上下游的关系如下图所示：

环境试验设备行业上游行业主要是钢材、铜、铁等金属冶炼及机械、电子、制冷等行业，上游行业的发展水平以及产品价格，对行业生产制造试验设备的质量、性能及成本会产生一定影响。

环境试验设备行业的下游行业与环境与可靠性试验服务行业的下游行业相同。行业的发展状况及技术水平，对提高国防实力及国民经济安全，以及提高设备的性能可靠性水平，促进我国制造业的整体产业升级和技术研发水平提升，具有重要意义。而下游行业近年来的飞速发展也为本行业创造了广阔的市场需求。

03市场容量

近年来，随着我国航空航天、轨道交通、电子电器等与国民经济密切相关的战略性行业的稳步发展，国家财政科研支出和企业研发投入的不断增长，以及第三方检测行业的市场规模逐年扩大，试验设备的市场需求稳步提升。

在环境试验服务方面，其市场容量近年来保持着较快的增速。有研究机构报道，我国环境可靠性试验服务市场在2013-2018年近五年复合增速约15%，于2018年达到约239亿元。在环境试验设备方面，其市场近年来亦处于快速发展期。试验设备制造业隶属于仪器仪表制造业，根据国家统计局统计，2016-2020年，我国仪器仪表行业营业收入增幅分别为10.1%、10.71%、8.88%、6.52%，四年营收累计增幅达到41.36%。

仪器仪表行业利润增幅分别为12.5%、15.69%、9.82%、5.12%，四年利润总额累计增幅达到50.25%。从振动试验设备市场上来看，国内厂商电动振动试验系统的生产技术较为成熟，因此电动振动试验系统的国产产品选择较为丰富，市场供求相对平衡；而对于液压振动试验设备以及高端、复杂振动试验系统，目前市场主要由外资品牌占据，单件振动试验设备的售价较高。随着振动试验设备市场容量的持续增长和国内厂商生产及研发实力的不断增强，国产振动试验设备厂商的市场份额仍具有显著的提升空间。随着我国经济结构调整、产业升级和科技创新以及研发经费投入的不断增长，外向型企业的增多以及市场对品质要求的提升，国内市场对温湿度等气候试验设备的需求在不断增加，温湿度等气候试验设备迎来快速发展的新历史机遇。近几年为了满足电子电器、新能源汽车、新材料、轨道交通、物联网、智能制造、船舶等市场的发展，温湿度等气候试验的技术也逐步迈向高端。

04行业竞争情况

环境试验设备行业具有技术密集型特点，行业内企业所生产的设备主要为订制产品，从前期的技术方案确定、到生产工艺及流程的控制以及售后的技术服务支持，需要强大的技术研发能力、长期的生产工艺积累及大量从业经验丰富的技术人员作为支撑，因此行业进入门槛相对较高。

环境试验设备市场化程度较高，产品价格在一定程度上受到行业竞争水平的影响。在具体的产品细分市场领域，高端的试验设备主要由国外厂商占据，国内产品与国外产品相比在技术、可靠性和功能性上尚有一定的差距；国内试验设备生产厂商在中低端试验设备领域的生产技术较为成熟，其市场份额主要集中在国内厂商，并开始涉足高端试验设备的生产、制造。截至2020年末，全国仪器仪表制造业企业数量为4,906家。根据中国仪器仪表行业协会统计，我国仪器仪表制造业约60%的企业营业收入规模在亿元以下，约62%的企业利润总额在1,000万元以下；其中营收规模5亿元以上的企业占比约8%，营收规模10亿元以上的企业占比2.5%，利润总额5,000万元以上的企业占比约为9%，利润总额在1亿元以上的企业占比约为4%。整体上看，仪器仪表制造业综合实力显著提升，具备良好的发展基础，但行业小、散、弱现象依旧。