三维数字化

摘要：三维数字化，亦称“3D数字化”，即运用3D工具（软件或仪器）来实现模型的虚拟创建、修改、完善、分析等一系列的数字化操作，从而满足用户在各个应用领域的使用需求。考虑到三维扫描产品供给侧技术水平的不断提升所带动的产品迭代升级，以及全球对于智能装备制造行业转型升级的迫切需求，三维数字化市场规模将呈现快速增长趋势。未来，三维数字化产品也将不断迭代升级，在光学、跟踪识别、数据处理等领域使用更加先进的技术，提升产品测量精度以满足客户更高的要求和更加复杂的测量环境，助力下游产业向高端制造成功转型。

一、定义及分类

三维数字化，亦称“3D数字化”，即运用3D工具（软件或仪器）来实现模型的虚拟创建、修改、完善、分析等一系列的数字化操作，从而满足用户在各个应用领域的使用需求。相比2D成像，三维数字化能1:1还原真实物体三维空间尺寸，全面地展现物体的空间数据结构，便于用户通过多视角观察其外观并获取更加全面准确的认知。根据下游应用场景的不同精度要求、扫描及检测的不同实现方法等，三维数字化产品主要下游应用可分为高精度工业级领域、高效率专业级领域以及高性价比的商业级应用领域。

二、行业政策

1、主管部门和监管体制

我国三维数字化行业的行政主管部门为国家发展改革委员会、工业和信息化部、科技部和商务部等，通过制定产业政策、提出中长期规划目标等方式对行业发展方向进行调控和指导。行业自律组织主要包括中国仪器仪表行业协会、中国机械工业联合会、中国机器视觉产业联盟、中国电子专用设备工业协会、中国智能制造系统解决方案供应商联盟等，主要负责会员进行自律性管理、提供公共服务，并负责产业与市场研究。

2、行业相关政策

面向高端制造业的光学三维数字化是实现智能制造“补链强链”、建设制造强国的关键技术，长期以来受到国家产业政策的鼓励和支持。为加强基础研究领域，2023年2月，习近平总书记在中共中央政治局集体学习中强调，要打好科技仪器设备、操作系统和基础软件国产化攻坚战，提升国产化替代水平和应用规模，争取早日实现用我国自主的研究平台、仪器设备来解决重大基础研究问题。此后，中共中央、国务院、发改委、工信部等多个部门陆续发布《智能检测装备产业发展行动计划（2023—2025年）》《关于深化智慧城市发展 推进城市全域数字化转型的指导意见》等一系列政策，高度重视数字化模拟测量技术，提出在工业方面利用虚拟仿真设备实现三维自动化、智能化质检；在商业方面构建商品三维模型、数字人导购、虚拟商场，提升沉浸式购物体验；在城市建设方面强调因地制宜发展新兴数字产业，加强大数据、人工智能、三维建模等关键数字技术在城市场景中集成应用，为行业发展创造了良好的政策环境。

三、行业壁垒

1、关键技术壁垒

三维数字化产品生产需要光学、电子学、计算机科学、自动化等多学科知识的融合贯通，涉及大量产品研发工作。行业头部公司在测量技术、测量原理、扫描建模、数据处理等领域均已申请了专利保护，对于市场新进入者来说，需要较长时间和大量资源开展技术研发工作和通过相关机构的专利申请和审核，因此行业具有较高的技术壁垒。

2、营销网络壁垒

目前，国内企业三维数字化产品主要采用经销方式进行销售。行业内经销商更愿意代理比较知名的头部品牌，而新进品牌知名度低，在开拓市场时较难找到经销商进行合作，对于新进入者而言，需要花费较长的时间和成本建立品牌知名度和客户认可，因此短时间内难以实现全面覆盖的销售网络。

3、先发优势壁垒

由于三维数字化行业产业链涉及面广，行业内企业需要与不同的上游供应商培养良好、稳定和长期的合作关系，协调多种原料的测试及购买，以配合生产，保证产品质量；同时企业还需要与多领域的不同下游客户及经销商建立联系，积极进行营销并及时洞悉市场情况。市场已有的三维数字化企业作为先驱者，基于先发优势形成了一定的产业链影响力、销售网络优势以及稳定的客户合作关系，以限制竞争对手的跟进，从而形成较高的先发优势壁垒。

四、产业链

1、行业产业链分析

三维数字化行业产业链上游主要为原材料及生产设备供应商，为中游提供光学镜头、工业相机、激光发射器、电源供应系统等零部件；三维数据采集软件、三维数据处理及分析软件、三维展示和处理的库文件及算法支持等服务；以及组装、测试所需生产设备。中游为三维数字化产品生产制造厂商以及综合解决方案提供商。产业链下游应用领域广泛，包括航空航天、汽车制造、工程机械、交通运输、3C电子、新能源、教学科研、艺术文博、医疗健康、公安司法、虚拟世界、游戏娱乐等行业。

三维数字化行业产业链

光学镜头

舜宇光学科技 (集团)有限公司

东莞市宇瞳光学科技股份有限公司

中山联合光电科技股份有限公司

福建福光股份有限公司

厦门力鼎光电股份有限公司

激光发射器

大族激光科技产业集团股份有限公司

珠海光库科技股份有限公司

武汉金运激光股份有限公司

深圳市创鑫激光股份有限公司

电源系统

北京动力源科技股份有限公司

茂硕电源科技股份有限公司

杭州中恒电气股份有限公司

深圳奥特迅电力设备股份有限公司

深圳市核达中远通电源技术股份有限公司

数据处理

烟台纽耀数据系统处理有限公司

江苏实达迪美数据处理有限公司

南京光谷数据处理有限公司

山东东港数据处理有限公司

上游

先临三维科技股份有限公司

思看科技(杭州)股份有限公司

Creaform形创

海克斯康测量技术(青岛)有限公司

中游

航空航天

汽车制造

工程机械

交通运输

3C电子

新能源

下游

2、行业领先企业分析

（1）先临三维科技股份有限公司

先临三维主要从事高精度工业3D扫描和相关数字化设备及软件的研发、生产和销售。其自主研发的以高精度三维视觉技术为原理的高精度3D扫描仪，可以高效、精确地测得物体的高精度、高品质、全尺寸三维立体数字模型，可通过计算机接口或软件传输至数字化制造设备进行数字化制造，主要应用于高端工业制造、数字化精准医疗、普及化专业三维建模等领域。先临三维积极响应高水平科技自立自强的国家战略，专注于高精度三维视觉技术，在三维数字化技术领先性和独特性方面取得全球范围内重要地位。2023年先临三维营业收入为10.18亿元，同比增长32.56%；毛利率为67.08%。

（2）思看科技(杭州)股份有限公司

思看科技是面向全球的三维数字化综合解决方案提供商，主营业务为三维数字化产品及系统的研发、生产和销售。思看科技深耕三维数字化软硬件专业领域多年，产品主要覆盖工业级高精度和专业级高性价比两大差异化赛道。致力于提供高精度、高便携和智能化的三维数字化系统解决方案，打造三维数字化民族品牌。2023年思看科技营业收入为2.72亿元，同比增长31.88%；毛利率为78.38%。

五、行业现状

受限于软硬件等各方面的限制，二维（2D）机器视觉发展时间较长，技术相对更为成熟。但随着工业智能化水平的不断提升，机器视觉检测的需求从简单的有无检测、瑕疵检测升级为三维（3D）尺寸检测、复杂曲面检测。三维机器视觉具有可以识别空间坐标信息和空间3D位置关系，因此在精准测量和自动化等方面都有较大优势。近些年来，三维数字化成为构建三维机器视觉的重要基础，三维数字化可通过光学原理，在不用接触物体的情况下，以多种方式扫描物体后，识别收集视野内空间每个点位的三维坐标信息，使计算机得到空间的三维数据，并将实物三维信息转换成为三维数字化模型，适用范围更广，精度更高，因而受到市场的青睐。考虑到三维扫描产品供给侧技术水平的不断提升所带动的产品迭代升级，以及全球对于智能装备制造行业转型升级的迫切需求，三维数字化市场规模将呈现快速增长趋势。以国内范围来看，中国三维数字化产品市场同样保持较快的增长趋势，2018-2023年，国内三维数字化产品市场销售收入由41.9亿元增长至90.8亿元；产品渗透率由15.3%增长至23.8%。

六、发展因素

1、有利因素

（1）政策支持与资金投入

2024年5月，国家发改委、财政部、自然资源部等部门联合发布《关于深化智慧城市发展 推进城市全域数字化转型的指导意见》，提出以三维视觉技术赋能城市数字化转型，促进新兴产业融合发展。同时，各地方政府纷纷出台相关政策支持三维数字化技术的发展，并提供对应的资金补贴、税收优惠等。此外，社会资本受政策鼓励影响也积极投入三维数字化领域，推动技术创新和产业升级。从而为三维数字化行业的发展提供了有力保障。

（2）下游需求增长提供发展动力

随着人工智能、机器视觉、VR/AR以及物联网等技术的突破，三维数字化设备在各领域的商业化普及程度有望进一步提升，并实现更精准的测量与建模。随着工业、万物数字化等各领域对三维空间信息和数据需求的增加以及硬件复杂度的降低，三维数字化的需求将不断提升，进而为行业发展提供原动力。

（3）技术进步推动产品创新

随着计算机技术和光学技术的不断进步，三维数字化设备的精度和效率显著提升。高精度相机、手持式三维扫描仪、激光扫描仪等设备的出现，使得产品在测量物体的尺寸、大小方面的限制不断缩小，三维数据采集和处理也更加便捷和高效。同时，算法的不断优化也使得三维模型的重构和渲染更加真实和细腻，推动了三维数字化在多个领域的应用。

2、不利因素

（1）行业规范及政策制度需进一步完善

尽管国家出台了相关技术规范，但由于三维数字化产品设备在企业中的普及程度较低，企业级的生产工艺文件制度中纳入三维激光扫描设备来完成项目的情况较少，因而行业详细的生产及使用规范尚未完善。同时，目前市场上的成熟产品已经延用多个领域，并可满足传统制造生产需求，为替换引进新测量设备产生了较大阻力。而政策性规章制度设立周期较长，政策性制度的建立及更新成为行业推广的另一项阻力。

（2）下游应用场景复杂

随着下游非工业应用场景增加，三维数字化产品生产商需要提供更多不同精度、扫描速度、便携度组合的产品以最大程度满足多种需求。同时，由于家具家装、文化保护与修复、教学科研、影视艺术、虚拟世界等非工业应用领域广泛，且这些领域对产品及服务的需求具备差异化、个性化等特点，较难实现批量化、统一化，从而对三维数字化产品生产商的研发创新能力、销售网络和售后服务网络搭建带来新挑战。

（3）数据安全问题逐步显现

三维数字化技术在采集和处理过程中涉及大量敏感数据，如个人隐私信息、商业秘密等，一旦数据泄露或滥用，将对企业和个人造成不可估量的损失。目前，我国三维视觉技术数字化应用尚未普及，安全系统集成及隐私保护措施还未完善，三维数字化产品及生产商的应急处理能力也有待进一步加强，从而成为技术普及应用的重要挑战。

七、竞争格局

目前，国内三维数字化行业市场集中度较高，主要厂商企业包括先临三维、思看科技、形创公司、海克斯康、卡尔蔡司等。其中，卡尔蔡司、海克斯康等海外企业主要通过在中国直接布局销售渠道、收并购、与中国企业进行产品合作的方式拓展业务，在中国市场占有率较高。如卡尔蔡司于2019年收购高慕有限公司，以拓展非接触式光学三维视觉数字化市场；海克斯康于2021年收购中国企业武汉中观，以弥补其在中国便携三维视觉数字化产品的市场空白。而先临三维、以思看科技为代表的国内领先企业大部分从2015年前后开始进入三维数字化市场，具备本地化服务团队、对国内客户的需求更加了解等优势；同时，国内研发人员持续推动产品迭代更新，行业产品矩阵不断扩大，已形成一定技术壁垒和渠道优势，从而使其在国内市场上占据较高地位。未来，随着包括视觉算法公司、软件信息技术公司等潜在进入者拓展其硬件业务，行业竞争将日益激烈。

八、发展趋势

随着中国制造业的不断转型升级，包括精密零部件等在内的高端工业机械制造和高精尖工业产品的研发设计、生产制造、检验检测等过程均需要三维数字化技术的参与，使机械具备更高的精度和更小的误差。未来，三维数字化产品也将不断迭代升级，在光学、跟踪识别、数据处理等领域使用更加先进的技术，如内置摄影测量技术、跟踪扫描标定技术等，提升产品测量精度以满足客户更高的要求和更加复杂的测量环境，助力下游产业向高端制造成功转型。