中国振动试验设备行业发展趋势
思瀚产业研究院 博科测试    2024-08-27

（1）振动试验设备行业发展概况

振动试验及环境与可靠性试验广泛应用于国民经济领域及科研院所，一方面，我国研发经费的持续高投入促进了我国振动试验设备及服务需求的高速增长；另一方面，随着国家基础战略产业、新兴产业和现代制造服务业的发展，新材料、零部件、结构件、整机整车和各类工程项目领域对检测、试验提出了新的更多、更高、更复杂化的需求，也为振动试验设备及服务行业发展带来了新的机遇。

（2）振动试验设备行业发展方向

1）全社会研发支出规模刺激振动试验设备需求上涨

振动试验设备主要应用于科研院所与高等院校的振动试验，以及下游土木工程建筑、航空航天、核电工业、轨道交通、国防军工、船舶工业、石油工业、电子通信、汽车整车及零部件制造等行业的产品研发试验。振动试验设备的需求与全社会研发投入和财政科学技术支出有着密切的联系。

“十四五”规划提出“21-25 年全社会研发经费投入年均增长 7%以上”，我国研发经费有望保持持续高投入，2023 年全国研究与试验发展经费支出总金额为 33,278.00 亿元，占当年国内生产总值的 2.64%，2016-2022 年，我国研究与试验发展经费每年增速均保持在 10%以上，总体来说，振动试验设备需求与国家和企业的整体研发经费投入水平高度相关，我国全社会研发经费投入的显著增加促进了我国振动试验设备及服务需求的高速增长。

近年来我国的财政科学技术支出保持持续增长趋势，有助于科研院所与高等院校振动试验研究的顺利开展。财政科学技术支出主要用于国家及地方科技计划项目执行、地震、环保等公益性科技活动和推动科技成果产业化。

根据国家统计局公布数据，受 2019年年末经济下行影响，2020 年财政科学技术支出规模小幅下降，之后再次回升，2022 年财政科学技术支出达 11,128.40 亿元，较上年提升 3.36%，2010 至 2022 年复合增长率达 8.65%，经历 2010 年之前 20%的高速增

长后，财政科学技术支出增速有所下滑，但 2014 年后受产业升级政策性支持逐步恢复至 10%的较高速增长水平。财政科学技术支出的不断投入，能够助推相关结构性科研项目的落地，支持科研院所及高等院校振动试验设备的采购。

2）国家战略升级驱动智能化、自动化、网络化振动试验设备发展

随着基础战略产业、新兴产业和现代制造服务业的发展，国家陆续出台了多项政策鼓励发展高端制造业及增强产品质量检测要求，如《国家创新驱动发展战略纲要》提出“发展大飞机、航空发动机、核电、高铁、海洋工程装备和高技术船舶、特高压输变电等高端装备和产品”将增加本行业下游产业新型产品的研发促进行业需求提升；

《中国制造 2025》提出“针对汽车、高档数控机床、轨道交通装备、大型成套技术装备、工程机械、特种设备、关键原材料、基础零部件、电子元器件等重点行业加强可靠性设计、试验与验证技术开发应用”等。政策针对新材料、零部件、结构件、整机整车和各类工程项目领域对检测、试验提出了新的更多、更高、更复杂化的需求，也为振动试验行业的发展带来了新的机遇。

未来我国振动试验设备行业将在多方面实现发展。试验对象方面将从材料、零部件扩展到整机、整车、系统、重大设施和各类工程项目；试验空间方面将从科研机构、大专院校的实验室扩展到企业的中心实验室、质检部门、生产现场、工程项目的施工现场；试验理论方面，我国试验技术和试验方法会随着工程理论研究和工程性能试验的发展不断被创新。

依照试验行业的发展趋势，未来我国振动试验设备及系统将向功能模块化、系列化、共用化方向发展，向自动化、智能化、网络化的方向发展，向特种、专业化方向发展，能够准确模拟各种特殊环境和实际工况，以便提供更接近特殊环境和实际工况的综合、复杂的试验条件；同时，振动系统应用软件向可扩展、可升级、个性化的方向发展。

3）国家关于大规模设备更新系列新政等因素有助于推动振动试验设备复购周期缩短

2024 年 3 月 7 日，国务院关于印发《推动大规模设备更新和消费品以旧换新行动方案》的通知，提出要推动符合条件的高校、职业院校（含技工院校）更新置换先进教学及科研技术设备，提升教学科研水平，严格落实学科教学装备配置标准，保质保量配置并及时更新教学仪器设备。伴随国家关于推动大规模设备更新的政策推出、以及细分行业技术研发的加速迭代或是研发端向生产端的延伸提速，未来客户复购周期可能会有所缩短。

4）振动试验台的小型化、标准化

以往的如电液伺服振动试验系统单个项目投入较大，由于一些高校、企业的研发试验的经费有限，这一部分的市场需求不能得到有效满足。针对这种情况，行业内企业将基于一些小型客户的共性需求开发出一些小型化、标准化的电液伺服振动试验系统来覆盖市场需求。

5）混合试验和实际工况相结合

受制于一些产品或建筑的实际尺寸，振动试验系统往往只能对其部分结构或等比例模型进行试验，对试验的有效性会有一定的影响。振动试验设备及系统未来将进一步结合计算机模拟仿真技术（物理－数值混合试验技术），通过部分结构或等比例模型的振动试验，尽量达到模拟真实产品在实际工况下的可靠性试验。

（3）振动试验设备行业下游应用情况

振动试验设备可广泛应用于产品研发设计、产品可靠性试验、建筑物结构试验等应用领域，主要下游市场涵盖轨道交通、土木工程建筑、电子信息、航空航天、汽车等行业。近年来随着经济发展和技术进步，各行业对产品可靠性的要求也不断提高，振动测试作为环境与可靠性试验的重要组成部分，下游市场的需求日趋强烈。

1）轨道交通

我国的城轨交通制造业发展快速，其中先进轨道交通技术发展路径明确，产业覆盖范围广泛，是国家重要的高端出口装备产业代表之一。研制安全可靠、先进成熟、节能环保的先进轨道交通装备是保持我国高端装备制造领域自主创新、提高国际竞争力，推动“一带一路”战略实施的有力基础。振动试验，尤其是液压振动试验对我国轨道交通设备的研发至关重要，通过环境可靠性、人体适应性试验等试验，可以帮助研发人员高效发现产品设计缺陷并加以改进。

2023 年，全国铁路固定资产投资和城轨交通建设投资金额分别达到 7,645亿元和 5,214 亿元。其中，2009 年到 2023 年，我国高铁营业里程已从 0.27 万公里显著提升至 4.5 万公里，根据国家铁路集团的规划，至 2035 年，全国铁路网将达到 20 万公里，高铁里程约 7 万公里。除此之外，交通运输是我国对外承包第一大工程项目，“一带一路”潜力巨大，2023 年“一带一路”共建国家在对外承包工程业务完成额、新签合同额占比分别达到 82.1%和 85.9%。

在此基础上，根据中国中车、中国工程院发布的《先进轨道交通装备技术路线图》，我国轨道交通装备领域将发展安全、高效、绿色、智能的新型轨道交通作为未来主导方向。其中重点以新型车轮车体技术、电传动系统技术、高性能转向架技术、储能与节能技术、制动系统技术、列车网络控制技术、通信信号技术七大技术为主要研究方向，积极探索构建国际的先进轨道标准体系，加强轨道交通装备标准的研究和制订工作。因此在此背景下，对振动检测设备尤其是高端的电液式振动检测装备需求尤为重要，是其形成战略落地和形成标准参数的标尺工具。

同时，借助振动检测装置模拟我国部分多震源地区的特殊轨道交通环境，可以有效验证适用于该地区基础设施工程的设计，进而保障列车运营的安全。通过前期的推广采用振动模拟试验，结合对震区沿线长期振动检测数据，可大大提高我国在铁路轨道建设工程应对不同的地质环境，极大地推进了我国铁路轨道抗震设计研究的进步，具有很强的工程实用价值和广阔的应用前景。

2）土木工程建筑

我国地震研究的重要构成部分之一是抗震试验，振动试验设备是抗震试验的核心设备。2021 年 5 月 12 日，国务院常务会议通过《建设工程抗震管理条例（草案）》，明确新建、改扩建建设工程抗震设防达标要求及措施，规范已建成建设工程的抗震鉴定、加固和维护，加强农村建设工程抗震设防。压实责任，强化监管，加大处罚力度，确保工程质量，保障人民生命财产安全。《条例》还明确要求全国位于高烈度设防地区、地震重点监视防御区的特定项目应当采用隔震减震技术，其中高烈度设防地区范围由原 5 省 47 市的 287 个区县增加至 23 省 126 市的 648 个区县。《条例》的通过，再次明确抗震性试验在建筑工程中的强制性。

近年来，我国建筑行业向上稳步发展。2014 年我国建筑业的建筑施工面积为 1,249,826.35 万平方米，到 2023 年增长至 1,513,425.62 万平方米，复合增长率达 2.15%。2014 至 2023 年期间，行业总产值保持稳步增长趋势，由 176,713.42亿元扩张至 315,911.85 亿元，复合增长率 6.67%。

与此同时，2021 年 10 月 28 日，国务院办公厅印发《“十四五”文物保护和科技创新规划》，旨在加强“十四五”时期文物保护和科技创新工作。其中，在“文物科技创新”专栏中，明确通过文物建筑结构与减震等综合性实验平台建设国家文化遗产科技创新中心，同时通过实施抗震加固等手段健全文物安全长效机制。

抗震性检验是保证土木工程建筑安全使用的前提，随着重大土木工程建筑及文物保护等领域项目启动与推进，建筑行业的迅猛发展，土木工程建筑抗震研究逐步深入，将助推土木工程领域对振动试验设备的需求不断增加。

3）电子信息

随着电子信息产业技术不断发展，我国已成为世界电子产品制造业大国，主要电子信息产品产量保持快速增长，产业结构持续优化，制造工业不断升级。与此同时伴随着科学技术的进步和市场需求的发展，电子产品日益向多功能、小型化、高可靠性方向发展，功能的复杂化使设备应用的元器件、零部件越来越多，每个元器件的失效都可能使设备或系统发生故障，因此对可靠性要求也越来越高。在电子产品的设计、研发、生产过程中，振动试验扮演着越来越重要的角色。

我国计算机、通信及其他电子设备制造业营业收入自 2014 年高速增长，到2022 年复合增长率达到 7.69%。2014 年至 2022 年中国计算机、通信及其他电子

根据我国的“十四五”规划，基于我国 5G 技术优势，进一步加快工业互联网、大数据中心等新基建建设，促进电子信息产业进一步融合，预计人工智能、集成电路等领域将成为未来五年的重要方向。随着供给侧结构性改革的深入推进、各项政策的落地实施、新一代信息技术加强渗透，日益增长的智能化、高端化、品质化的消费升级需求将不断释放。行业的快速发展加上政策的加持，电子信息企业对结构试验设备及服务的需求亦将不断增长。

4）航空航天

为了推动我国航空装备行业的发展，我国政府相继出台了《民用航空工业中长期发展规划（2013-2020）》、《“十四五”国家战略性新兴产业发展规划》等多项政策，为我国航空航天制造行业发展提供了良好基础条件。另外，随着《中国制造 2025》的发布，国家已经将航空航天列入战略新兴产业重点方向，也为我国航空航天制造业的发展提供了广阔市场空间。

与此同时，2023 年底中央经济会议明确提出“打造生物制造、商业航天、低空经济等若干战略性新兴行业”，“积极打造生物制造、商业航天、低空经济等新增长引擎”也被写入 2024 年两会政府工作报告。在此基础上，由工业和信息化部、科学技术部、财政部、中国民用航空局联合印发了《通用航空装备创新应用实施方案（2024-2030 年）》，推动低空经济发展的系列举措进一步完善。

在国家利好政策的大力支持下，我国航空航天装备制造业已经步入了发展的快车道，并持续带动航空航天领域的研发投入和产品环境与可靠性试验设备及服务需求的增长。航空航天产业是一国综合国力和科技创新的集中体现，是国家高端装备制造业的重要组成部分。

航空航天的飞行设备对可靠性要求极高，由于工作环境十分严酷，同时具有单件生产、风险高、规模大、结构复杂、成本高、技术高度密集、一旦出现故障几乎不可维修等特征。为检测其在实际使用中能否正常工作，航空设备在升空前需在地面进行充分的环境模拟及可靠性试验。根据回顾各国航空航天历史，大多数的火箭发射失利都是由于振动隐患引发的故障造成的，由此可见振动检测试验在航空航天领域的重要性。

5）船舶

受政策驱动、下游行业拉动等因素影响，我国船舶行业发展迅速，稳居世界前三大造船大国，手持订单量、建造吨位量多次位居世界第一。根据中国船舶工业行业协会的数据，我国造船三大指标保持平稳增长，2023 年我国造船完工量为 4,232 万载重吨，同比增长 11.8%，占据世界造船完工量的比例为 50.2%；新承接船舶订单为 7,120 万载重吨，同比增长 56.4%，占据世界新承接船舶订单量的比例为 66.6%；截至 2023 年 12 月底手持船舶订单为 13,939 万载重吨，同比增长 32.0%，占据世界手持订单量的比例为 55.0%。前述各项指标的国际市场份额均保持世界一。

船舶在运行过程中，受螺旋桨、主机、辅机或作用于船体和附属体上的水动力等原因会产生振动，长期振动致使船舶的设备因振动应力而产生疲劳损坏，由于振动引起的共振现象，造成设备跳跃、零件脱落，设备无法正常使用。同时，长期振动引起的噪声，会恶化船员的操作环境和居住环境。在实际运行过程中，船速、航行方向以及航况的变化都会对船体的振动值产生很大的影响，因此，对船舶进行产品疲劳及耐久试验是极为必要的。通过对船舶设备及其机械零部件的振动环境进行模拟，确保设备在服役期间不会失效或发生故障，保障设备的正常运行。

6）核电安全

2023 年全国新开工核电机组 5 台，核电工程建设投资完成额 949 亿元，创近 5 年最高水平，截至 2023 年底，在建核电机组 26 台，总装机容量 3,030 万千瓦，位居全球第一。2023 年我国核电发电量 4,334 亿千瓦时，位居全球第二，占全国累计发电量的 4.86%，在“双碳”战略背景下，预计未来核电仍将保持规模化建设和发展。

考虑到核的安全使用至关重要，前苏联的切尔诺贝利核电站、美国三哩岛核电站和日本福岛核电站所发生的核事故，再三给全球各国诠释了核安全的重要性。

在国家核安全局的监督下，各核电单位对所有核安全存在联系的设备均有要求，定期开展切换试验来确定核安全保障。借助振动频谱分析技术，可以对核电中冷却水系统、安全壳事故喷淋系统等进行对水泵、管道裂纹等隐患的排查，进而及时作出更替和补救措施。除此之外，振动检测设备还可以针对核电设备中的旋转机等机械设备进行工作状态有效评价，通过控制设备的工作频率，进而使故障问题得以提前发现，及时安排与维修以满足核电厂设备的抗震实验需求。

同时随着未来新能源的不断推广，核电能源的发展方向也将聚焦在如何安全稳定运行。如通过对我国的大亚湾核电站设备振动检测研究，研究人员运用振动故障诊断技术，通过密切跟进机组旋转机械的工作状态并进行长时间记录，进而发现诸如旋转机剧烈振动导致机械损坏、疏水回收系统振动超标、汽轮机真空系统减速箱齿轮啮合故障等设备设计缺陷，进而有针对性进行研究排查，解决隐患，以保证核电电机组稳定运行。

7）国防产品

随着我国经济结构整体调整和产业升级，以及国防科技工业研发经费投入的不断增长，振动试验设备及环境可靠性试验服务市场将迎来快速发展的历史机遇。我国为了突出对国防科技工业检测和校对实验室的特殊要求于 2004 年 4 月成立了中国国防科技工业实验室认可委员会，仅向符合其评审要求的实验室颁发“国防实验室认可证书”，对实验室的设备要求是获取认可的核心标准之一。国防产品对于产品可靠性要求高，对于设备电动式振动检测设备频率精度的控制要求高存在台面漏磁、推力不够等问题，电液式振动检测设备因对上述问题有良好的表现能力被广泛应用在国防产品领域。

8）汽车

随着汽车行业的发展，振动试验设备在整车和汽车零部件的测试及试验中的应用越来越广泛。运动中的车辆处于振动状态，加速减速、碰撞磨损以及环境等因素使车辆在纵向、垂向和横向均有振动发生。安装在车辆上的部件在不可避免地受到振动影响的情况下，须承受振动而不致破损，并发挥其性能，达到预定寿命。

振动试验可模拟实际运行时的振动环境，分析部件在不同振动状态下的振动模态，测试产品的极限强度。通过试验可以发现诸如固定件松脱、电子插件接触不良、密封失效、焊点有瑕疵、裂纹和断裂、非正常磨损及功能异常失效等由振动而引起的故障，从而帮助工程师在设计、制造、定型过程中进行失效分析与改善。随着可靠性要求的提高，振动试验也愈发重要。

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