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2017年中国声纳及声纳技术行业发展现状分析及市场发展前景预测
2017/5/12 10:35:16 来源:中国产业发展研究网 【字体:大 中 小】【收藏本页】【打印】【关闭】
核心提示:(一)声纳及声纳技术基本情况电磁波是空气中传播信息最重要的载体,例如,通信、广播、电视、雷达等。但在水下,电磁波使用受限,因为海水是一种导电介质,向海洋空间辐射的电磁波被海水介质本身所屏蔽, 其绝大部分能量很快以涡流形式损耗, 而且波长(一)声纳及声纳技术基本情况
电磁波是空气中传播信息最重要的载体,例如,通信、广播、电视、雷达等。但在水下,电磁波使用受限,因为海水是一种导电介质,向海洋空间辐射的电磁波被海水介质本身所屏蔽, 其绝大部分能量很快以涡流形式损耗, 而且波长越短,损失越大。光波本质上属于更高频率的电磁波, 被海水吸收损失的能量更为严重,而且光在水中的穿透能力有限。因此,它们在海水中均不能有效传递信息。实验证明,在人们所熟知的各种辐射信号中,以声波在海水中的传播性能最佳。声波在水中的传播速度远比在空气中快得多,平均速度约为 1,500 米/秒(空气中约为 340 米/秒)。声波在水中传播的衰减亦相对较小,在深海声道中爆炸一个炸弹,在两万公里外亦可以收到信号,低频的声波甚至可以穿透海底几千米的地层。因此,无论潜艇或者水面船只均利用此项技术的衍生系统,探测水下物体或作为导航依据。
、声纳概述
声纳是英文缩写“SONAR”的音译, 其中文全称为: 声音导航与测距(SoundNavigation And Ranging),是一种利用声波在水下的传播特性,通过电声转换和信息处理, 完成水下探测、 定位和通讯任务的电子设备, 是水声学中应用最广泛、最重要的一种装置。
现代声纳的定义已经超出原有“声音导航与测距”的范畴, 凡属于对水中目标进行探测、定位、跟踪、识别、导航、制导、通信、测速和对抗等方面的水声设备均属于军用声纳范围。军用声纳是各国海军进行水下监视使用的主要技术,是海军所独有的装备之一,是作战舰艇、潜艇和反潜飞机实施反潜、反水雷、水下警戒、观测、侦察和通信的重要装备。现在几乎所有的舰艇均装有不同形式的声纳,以适应水下作战的需要。
除军用领域之外,声纳亦可广泛用于海洋资源勘探、水文测量、鱼群探测、海底地貌勘测等民用探测领域。
简单的声纳装置及工作原理如下:
资料来源:公开数据整理
2、声纳的结构
声纳系统主要包括干端(水上部分)和湿端(水下部分)两个组成部分。湿端主要由水声换能器或换能器基阵组成,干端主要由信号源、发射设备、信号处理平台、电源设备、显控单元等构成。基阵由水声换能器以一定几何图形排列组合而成,其外形通常为球形、柱形、平板形或线列行,有接收基阵、发射基阵或收发合一基阵之分。湿端系统还包括连接电缆、水下接线箱和增音机、与声纳基阵的传动控制相配套的升降、回转、俯仰、收放、拖曳、吊放、投放等装置,以及声纳导流罩等其他辅助设备,干端系统一般有发射、接收、显示和控制等分系统,其中信号处理平台为信息数据处理运算中心。
换能器是声纳中的重要器件,它是声能与其它形式的能如机械能、电能、磁能等相互转换的装置。它有两个用途:一是在水下发射声波,称为“发射换能器”,相当于空气中的扬声器;二是在水下接收声波,称为“接收换能器”,相当于空气中的传声器(俗称“听筒”)。换能器在实际使用时往往同时用于发射和接收声波,专门用于接收的换能器又称为“水听器”。换能器的工作原理是利用某些材料在电场或磁场的作用下发生伸缩的压电效应或磁致伸缩效应。 简要声纳系统内部结构参考示意如下:
资料来源:公开数据整理
影响声纳工作性能的因素除声纳本身的技术状况外,外界条件的影响很严重。比较直接的因素有传播衰减、多路径效应、混响干扰、海洋噪声、自噪声、目标反射特征或辐射噪声强度等,它们大多与海洋环境因素有关。例如,声波在传播途中受海水介质不均匀分布和海面、 海底的影响和制约, 会产生折射、 散射、反射和干涉,会产生声线弯曲、信号起伏和畸变,造成传播途径的改变,以及出现声影区,严重影响声纳的作用距离和测量精度。现代声纳根据海区声速——深度变化形成的传播条件,可适当选择基阵工作深度和俯仰角,利用声波的不同传播途径(直达声、海底反射声、会聚区、深海声道)来克服水声传播条件的不利影响,提高声纳探测距离。又如,运载平台的自噪声主要与航速有关,航速越大自噪声越大,声纳作用距离就越近,反之则越远;目标反射本领越大,被对方主动声纳发现的距离就越远;目标辐射噪声强度越大,被对方被动声纳发现的距离就越远。
3、声纳的分类
声纳按其工作方式、装备对象、安装方式等分类方法可分为不同的声纳。按工作方式可分为主动声纳和被动声纳。 主动声纳是指通过声纳主动发射声波“照射”目标,而后接收水中目标反射的回波时间,以及回波参数以测定目标的参数的声纳装置。主动声纳大多数采用脉冲体制,也有采用连续波体制的。它由简单的回声探测仪器演变而来,它主动地发射声波,然后接收回波进行计算,适用于探测冰山、暗礁、沉船、海深、鱼群、水雷和关闭了发动机的隐蔽的潜艇;被动声纳是指通过声纳被动接收舰艇等水中目标产生的辐射噪声和水声设备发射的信号,以测定目标的方位和距离的声纳装置。被动声纳由简单的水听器演变而来,它收听目标发出的噪声,判断出目标的位置和某些特性,特别适用于不能发声暴露自己而又要探测敌舰活动的潜艇。
声纳按装备对象可分为水面舰艇声纳、潜艇声纳、航空声纳等。该种声纳的分类方式主要是按声纳装载的对象不同作为区分依据,如根据舰艇、潜艇、飞机等不同的使用装备予以区分。
声纳按安装方式可分为舰壳声纳、拖曳声纳、吊放声纳等。舰壳声纳系安装在舰艇首部的声纳;拖曳声纳系一个拖曳体将声纳基阵置于拖体内,通过拖缆拖曳在尾部对潜艇进行探测;吊放声纳系由反潜直升机携带,工作时直升机悬停在一定高度,将基阵放入水中进行探测,具有机动灵活、搜潜速度快等特点。
4、声纳技术的应用领域
声纳技术至今已有一百多年历史,它是 1906 年由英国海军的刘易斯•尼克森所发明。他发明的第一部声纳仪是一种被动式的聆听装置,主要用来侦测冰山。
这种技术到第一次世界大战时被应用到战场上,用来侦测潜藏在水底的潜水艇。近年来,随着科学技术的高速发展,人类对覆盖地球总面积 70%的海洋的认识逐渐深化, 海洋因其经济上的巨大潜力和战略上的重要地位越来越被人们所重视。人们利用声波在水下可以相对容易地传播及其在不同介质中传播的性质不同,研制出了多种水下测量仪器、侦察工具和武器装备,即各种“声纳”设备。声纳技术不仅在水下军事通信、导航和反潜作战中享有非常重要的地位,而且已经成为人类认识、开发和利用海洋的重要手段。
在军事方面,声纳技术已成为各国海军进行水下监视使用的主要技术,用于对水下目标进行探测、分类、定位和跟踪,进行水声通信和水下导航,实现水面舰艇、潜艇间相互通信和交流,保障舰艇、反潜飞机和反潜直升机的战术机动和水中武器的使用。此外,声纳技术还可用于鱼雷制导、水雷引信等方面。随着现代声纳技术的发展和进步,新一代声纳具有更先进的探测性能和更远的探测距离,一些高科技声纳还具有相当高的分辨率,能够识别蛙人和可疑水下航体。在民用领域,声纳技术广泛应用于鱼群探测、海洋石油勘探、船舶导航、水下作业、水文测量和海底地质地貌的勘测等领域。
(二)行业上下游产业链情况
上游主要包括电子元器件、传感器件、显示部件、计算软件等行业;下游主要为军用舰艇、军用反潜装置、水下警戒等各种海军水声装备。
上下游产业链如下:
资料来源:公开数据整理
1、上游行业与本行业的关联及其对本行业的影响
上游行业的供应和价格波动对本行业的影响较小,主要体现为以下两点:首先,上游行业基本属于充分竞争性行业,其产能和供应变化对本行业发展的影响较小,本行业所需的大多数原材料及配件可以从国内得到充足供应。其次,上游电子元器件、传感器件等价格直接影响本行业的成本,对本行业利润产生一定影响,但影响较小,主要原因系军工产品的定价主要结合公司成本,根据相关管理办法定由军方的审价机制最终确定,产品本身具有定制属性,产品方案设计、生产工艺、技术水平等方面的要求较高,这些因素降低了原材料价格波动对产品价格的影响。
2、下游行业与本行业的关联及影响
本行业与下游行业的发展密切相关, 下游行业的需求状况直接影响到本行业的发展速度、发展格局。具体表现为,面对愈演愈烈的海洋权益纠纷和复杂微妙的国际关系背景,我国无疑将越来越重视海上力量的加强以维护我国的海洋权益,军用舰艇升级换代、舰艇数量的迅速提升以及海岸反潜警戒、水下警戒装备配备数量的提升等因素均将促进本行业产品的市场空间得到快速扩展;除此之外,随着科学技术的迅速发展,为更好满足海军水声装备先进性、可靠性等市场需求,声纳领域产品在精度、性能等方面的要求亦不断提高,这也促使本行业不断加大技术研发投入,以更好满足客户的需求。
(三)行业竞争格局、市场化程度
军民融合是我国的国家战略,关乎国家安全和发展全局,既是兴国之举,亦是强军之策。为吸收先进科技成果和先进生产力为国防建设服务,国家积极鼓励民间资本进入军工领域,充分发挥市场化分工协作的比较优势。各大舰艇军工集团及下属单位主要负责声纳整机及相关系统的研制与生产, 民营企业更多专注于专业化的小型系统级产品、核心模块和核心元器件的研发与生产,军工集团与民营企业形成了有利的补充与良性互动关系。由于保密等因素存在,外资参与军工领域的竞争较少,程度不深。
水声装备声纳领域进入壁垒较高,行业外潜在竞争对手较难进入,行业市场化程度较低,主要是因为:严格的科研生产许可审查条件和审查流程对新进入者形成了较高的资质壁垒;由于涉及技术领域的尖端性和广泛性、产品定型程序的复杂性、对产品质量要求的严格性,行业对拟进入企业具有较高的技术壁垒;由于声纳技术的特殊性,国内专门从事水声声纳研究的人才相对较少,高端人才匮乏,行业对拟进入企业具有较高的人才壁垒;军工企业对配套商的选择有一整套严格的认证程序,配套厂商通过其认证并进入其合格供应商名录有一定的难度,形成了市场壁垒;军品前期研发周期长、研发投入大、研发风险高,需要企业前期垫资较多,而营业收入较少,对新进入企业有较高的资金壁垒。
此外,整机厂主要根据客户订单生产,生产和销售都具有很强的计划性,各级配套商依据上级单位的计划进行生产和销售,同样具有很强的计划性,产品销售价格受市场供求关系波动的影响较小,行业市场化程度不高。
(四)行业内主要企业情况及市场份额
鉴于声学技术的专业性及应用领域的特殊性, 国内从事该方面技术研究并产业化应用的科研院所、企业数量相对较少。目前,我国声纳领域企业主要有中国船舶重工集团公司、中国船舶工业集团公司两大集团公司及其下属企事业单位。其中, 中国船舶重工集团公司第 715 研究所集水声装备应用基础研究、型号研制、生产制造、试验测试、综合服务保障为一体,是目前国内规模最大、技术力量雄厚、设备先进、专业配套齐全的水声装备研发生产单位。
此外,在国内,从事声纳、水下及海洋探测相关产品研发、生产和销售的企业还包括长沙湘计海盾科技有限公司、上海柏飞电子科技有限公司、上海海兰劳雷海洋科技有限公司、北京神州普惠科技股份有限公司、江苏中海达海洋信息技术有限公司等,从事声纳模拟仿真系统研发、生产和销售的包括北京神州普惠科技股份有限公司、北京华如科技股份有限公司等。
中国科学院声学研究所是我国专门从事声学和信息处理技术研究的综合性研究机构。经过多年的发展,中科院声学所在新概念声纳技术、数字信号处理与宽带网络接入技术、信号处理专用芯片和平台技术、声学换能器与声表面波器件等方面研究、研制和设计水平居国际先进或国内领先水平。由于军工行业的特殊性,公司无法获取主要生产企业的市场份额数据。
(五)进入本行业的主要障碍
1、资质壁垒
军工产品因其应用领域的特殊性,并出于保密技术安全的考虑,对承制单位实行生产许可管理。参与军品生产的企业必须获得“军工四证”,即武器装备科研生产许可证、装备承制单位注册证书、武器装备质量体系认证证书,并依据承担的科研生产任务取得相应的保密资格。获得上述资质需要经过严格的审查程序,申请过程漫长,对于进入军品的民营企业具有极大的挑战。业内参与产品研制的生产厂家主要是国内规模较大、实力雄厚的军工型科研院所、军工企业集团单位及少数具备军品供应资质的民营企业。
只有在完成自身体系、制度建设的前提下,才有资格进行军工资质的申请,而且资格认证本身的长周期及其先后顺序的规定与要求增加了认证的难度。因此,新进入者难以在短期内进入市场,参与竞争。
2、技术壁垒
声纳技术系涉及物理学、机械工程、海洋工程、电子技术、计算机、计算机软件等多学科、多专业领域的综合性技术,而且更注重各类技术的综合运用。军用声纳是海军所独有的装备之一,是作战舰艇、潜艇和反潜飞机实施反潜、反水雷、水下警戒、观测、侦察和通信的重要装备,对技术的可靠性、先进性具有极高的要求。由于涉及技术领域的尖端性和广泛性、产品定型程序的复杂性、对产品质量要求的严格性,行业对拟进入企业具有较高的技术壁垒。非军工企业进入军工行业,要对企业的生产设备、人员结构和管理方式进行相应的改进,同时,由于民用产品的技术指标和军品标准的差异,极易出现产品不符合要求的现象,一旦按照军品要求检验不合格,则企业将面临极大的风险。
3、客户及销售壁垒
产业链的参与主体主要包括军方、舰艇整体制造厂商、整体系统提供商、核心模块供应商、元器件供应商等。作为军方总装系统供应商的企业直接面向军方销售, 作为配套供应商的企业需要面向下游各大军工集团进行产品销售。军工行业产业链相互之间的业务层级明确,从上而下依次传递产品需求,从下至上依次交付合格产品。在我国现行国防工业体系下,各大军工集团占有支配性地位且专注于各自领域, 舰艇整体制造厂商和系统级产品一般由军工集团及下属单位负责。军工电子信息产品,尤其是应用于现代化武器作战平台上的核心电子信息组件和小型系统级产品,一般为定制化产品。鉴于武器装备领域的特殊性,军方对供应商执行严格的遴选和考核制度,只有进入军方合格供应商名录的企业才能向军方提供产品,因此军工行业具有客户明确且高度集中的特点。
军工行业资质、技术等壁垒较高,军工产品一旦装备部队后,且基于整个装备体系的安全性、稳定性、可靠性、保障性等考虑,军工产品一般均由原研制、定型厂家保障后续生产供应。军方用户一般不会轻易更换该类产品,并在其后续的备件采购、产品升级和技术改进中对原有供应商存在一定的技术路径依赖,因此该类产品的生产企业一般可在较长期间内保持优势地位。因此,与客户之间合作关系稳定,新进入者在短时期内难以获得客户认可并获得订单。
4、人才壁垒
水声装备声纳领域属于技术密集型和知识密集型行业, 只有掌握了该领域中的核心技术并拥有持续研究开发能力的技术团队,才能在该行业中处于有利地位。目前国内声纳领域高端人才主要集中于大型军工企业集团、军工科研院所、中科院声学所等研究机构,其共同特点是数量较少、聘用成本较高、具有海军水声装备生产资质的企业普遍对其核心技术人员具有较强的管控能力。 这使得新进入者在人才稀缺的情况下,无法在短期内突破研发领域中的技术难关,从而难以形成自身的技术或差异化优势。
(六)行业市场前景
1、我国国防科技工业正处于补偿式发展阶段,未来发展前景广阔
我国长期坚持以经济建设为中心,国防投入相对有限,国防装备的质量及性能均与西方军事强国存在一定的差距,因此迫切需要发展现代化国防力量。随着我国综合国力的日益提升,已具备了大力发展国防工业的经济基础,我国的国防工业自本世纪开始进入补偿式发展阶段。在 2016 年中央和地方预算草案的报告中,国防支出预算为 9,543.54 亿元,比 2015 年增长 7.6%; 2017 年国防预算比2016 年增长 7%,将首次超过一万亿元人民币。国防支出预算增长带动军备数量质量升级。以“十三五”为起点,各种新型装备的需求将会高速增长,未来 3-5年将带动相关产业订单跨越式增长。随着我国武器装备现代化建设、信息化建设进程的加快,未来我国国防预算在军事装备领域的开支预计将相应持续提升,也就意味着整个军工产业的军品销售收入也将随着国防预算保持相应增长。
我国2006-2017 年国防预算增长情况如下
资料来源:公开数据整理
尽管我国国防费用持续增加,但与西方国家的差距仍然很大, 2016 年我国国防费用占 GDP 比重约为 1.25%,西方大多数国家都超过 2%,美国和俄罗斯更是超过 3%。我国的国防费用与我国的综合国力和国际地位不相匹配,无法满足我国日益增长的国防需要,未来我国军费还有较大的提升空间,军费中用于信息化装备采购的经费处于持续加大趋势。目前,我国国防信息化建设正处于快速发展的关键时期,我国军事电子设备将面临大规模升级换代,我国的现代化国防工业仍然具有非常广阔的增长空间。
2016 年各主要国家军费占 GDP 的比例如下
资料来源:公开数据整理
2、新时期海军地位凸显,海军现代化、信息化建设投入的持续增加,有利于行业的长远发展
海洋关系着国家的长治久安和可持续发展。提高海洋资源开发能力,坚决维护国家海洋权益,建设海洋强国,已上升为国家重要发展战略。建设海洋强国需要强大的海洋军事力量支撑,我国已迎来海军建设的高潮期。根据国家海洋强国战略部署,海洋装备制造是关系国民经济、社会发展和国家安全的战略性先导产业,属于国家大力倡导发展的产业之一。 2015 年 5 月 26 日,中国政府发表《中国的军事战略》白皮书,海军将“按照近海防御、远海护卫的战略要求,逐步实现近海防御型向近海防御与远海护卫型结合转变,构建合成、多能、高效的海上作战力量体系,提高战略威慑与反击、海上机动作战、海上联合作战、综合防御作战和综合保障能力”。同时,深刻指出“必须突破重陆轻海的传统思维,高度重视经略海洋、维护海权。建设与国家安全和发展利益相适应的现代海上军事力量体系,维护国家主权和海洋权益,维护战略通道和海外利益安全,参与海洋国际合作,为建设海洋强国提供战略支撑”。
近年来,海上安全问题成为我国周边安全形势紧张的重要诱因,周边国家与我国之间的海洋领土争端、海上权益等问题日益突出, 各种矛盾和争议层出不穷,中国深海战略面临的海上压力将常态化。随着“一带一路”战略的实施、周边国家与我国围绕东南沿海海洋岛礁争议的持续,我国海军军事战略逐步转型,对海军建设的投入将持续大幅增加。近年来我国海军核心装备包括护卫舰、驱逐舰、核潜艇等各类舰艇的数量和质量都在快速提升,航母也开始列装我国海军,预计在未来较长一段时间内海军建设仍将持续加大投入, 包括新建航母在内的各类海军核心装备,已有各类舰艇装备的更新换代,高素质的新型海军军事人才训练与培训,都将有力地促进包括声纳装备、声纳模拟仿真系统在内的舰艇配套产的发展,拓展水声装备行业的市场空间。
3、海洋经济的到来,海洋探测行业有望迎来跨越式发展
进入 21 世纪,全球已经进入大规模高科技开发海洋的新时期,包括我国在内的许多国家都把海洋综合利用列入国家发展战略。 我国是一个拥有 300 万平方公里海域、 6,500 多个岛屿和 32,000 多公里海岸线及岛岸线的濒海大国;也是一个拥有 15 米等深线以内 2.1 亿亩浅海和滩涂、 有油气开发前景的海域面积达 100多万平方公里的海洋大国,海洋经济在我国国民经济中占有举足轻重的地位。从海洋经济总体运行情况来看,根据 2016 年国家海洋局发布的《2015 年中国海洋经济统计公报》,我国海洋经济保持平稳增长, 2015 年全国海洋生产总值 64,669亿元,比上年增长 7.0%,连续 5 年稳健增长。 2014 年海洋生产总值占国内生产总值的 9.6%,其中海洋第一、第二、第三产业增加值占海洋生产总值的比重分别为 5.1%、 42.5%和 52.4%。
2011 年—2015 年全国海洋生产总值情况如下
资料来源:公开数据整理
在大力发展海洋经济的进程中,海洋信息获取的广泛性、准确性、及时性及预见性变得尤为重要。 2014 年底,国家海洋局印发的《全国海洋观测网规划(2014-2020 年)》中指出:我国海洋观测网的发展现状已不适应国家海洋经济发展新形势的需求,并计划到 2020 年,建成以国家基本观测网为骨干、地方基本观测网和其他行业专业观测网为补充的海洋综合观测网络, 覆盖范围由近岸向近海和中远海拓展,由水面向水下和海底延伸,实现岸基观测、离岸观测、大洋和极地观测的有机结合,初步形成海洋环境立体观测能力。目前,海洋信息化建设提速及海洋监测综合实力提升已成为我国参与世界海洋竞争、 加快实现海洋强国战略目标的关键任务。
产品可广泛应用于涵盖海洋权益维护和安全保障、 海洋综合管理、海洋生态与环境保护、海洋防灾与气候变化、海洋资源可持续利用和海洋观测与信息服务等诸多领域,可以预见,未来海洋水声探测行业发展前景广阔,有望迎来跨越式发展。
(七)行业利润水平的变动趋势及变动原因
军工产品的定价主要结合公司成本, 根据相关管理办法规定由军方的审价机制最终确定。由于海军水声装备声纳领域相关产品具有较高的准入门槛, 进入该行业需要硬性的准入资质,同时,相关业务领域技术密集度高,后发企业难以在短时间内赶超。基于目前我国面临的主要安全威胁,以及军事实力的短板与军费投入的重点支持,我国海军核心装备(包括航空母舰、新型驱逐舰、新型护卫舰、潜艇、无人水下航行器等)将获得快速发展。因此,从中国当前国防的发展局势来看,中国未来几年的海军国防开支存在较大的增长空间, 这些需求将有效提高军用声纳领域相关产品的市场空间, 从而使得该细分市场供给和需求关系在一定时期内将保持稳定,相应的产品利润水平也将保持相对稳定。
(八)影响行业发展的有利因素和不利因素
1、影响行业发展的有利因素
(1)声纳技术应用领域持续拓宽,行业发展空间广阔
声纳技术在军事应用方面,是海军进行水下监视使用的主要技术,用于对水下目标进行探测、分类、定位和跟踪,进行水下通信和导航,保障舰艇、反潜飞机和反潜直升机的战术机动和水中武器的使用。在民用领域,主要包括海洋声学环境调查、海洋资源勘探、海洋地形地貌测绘等。随着海洋高新技术的介入和装备的不断升级,水下地形声学探测技术获得迅速发展,现已成为世界各海洋国家在海洋测绘方面的重要研究领域之一,声纳技术已成为海底石油勘探的主要技术。此外,现代声纳技术可以用来检测和记录洋流的流动速度及方向,用于海洋渔业,如声纳探鱼仪可用于发现鱼群的动向、鱼群所在地点、范围等,以大大提高捕鱼的产量和效率,助渔声纳设备可用于计数、诱鱼、捕鱼、或者跟踪尾随某条鱼等。海水养殖场可利用声学屏障防止鲨鱼的入侵, 以及阻止龙虾鱼类的外逃。
(2)我国海军军事现代化进程为行业发展提供了良好的市场机遇
现代战争已由机械化战争逐渐演变为信息化战争, 即敌我双方在信息领域中争夺信息控制权的战争。信息化战争主要的作战对象不再是人,而是敌方的各种信息系统以及与之有关的各项设施的信息。信息化战争的主要任务演变为获取、管理、使用和控制各种信息,同时防止敌方获取和有效使用各种信息。先进的军工电子设备能够成功完成上述任务, 其中先进的信号处理平台系统提升了海军精确获取信息和使用信息的能力,声纳模拟仿真系统在军事训练中广泛应用,有助于提升海军的实战能力。目前,通过更新升级电子设备来提升战斗力已成为武器装备发展的重要趋势。
(3)军民融合上升为国家战略,为民营企业进入国防科技工业领域创造了有利条件
现代科技的发展日新月异, 为吸收先进科技成果和先进生产力为国防建设服务,推动军民融合深度发展,引导优势民营企业参与武器装备科研生产和维修,自 2005 年《关于鼓励支持和引导个体私营等非公有制经济发展的若干意见》出台以来,国务院、国防科工局、原总装备部及相关部门相继出台一系列政策,鼓励和引导非公有资本进入国防科技工业建设领域。 鼓励非公有制企业参与军民两用高技术开发及其产业化,以充分发挥市场化分工协作的比较优势,形成军工集团与民营企业之间有利的补充与良性互动关系,有效推动国防科技工业健康、快速的发展。 2015 年 3 月“两会”期间,习近平主席在出席解放军代表团全体会议时明确强调:“把军民融合发展上升为国家战略,开创强军新局面,加快形成全要素、多领域、高效益的军民融合深度发展格局”。《经济和社会发展第十三个五年规划纲要》指出,要“改革国防科研生产和武器装备采购体制机制,加快军工体系开放竞争和科技成果转化, 引导优势民营企业进入军品科研生产和维修领域”,“在海洋、太空、网络空间等领域推出一批重大项目和举措”,“加强国防边海防基础设施建设”。 2016 年 2 月 28 日,国防科工局颁布的《2016 年国防科工局军民融合专项行动计划》指出,要“优化军工结构,深化‘民参军’”,“推动扩大军工外部协作。 2016 年 3 月 25 日,中央政治局审议通过了《关于经济建设和国防建设融合发展的意见》,要求把军民融合的理念和要求贯穿经济建设和国防建设全过程,加快形成全要素、多领域、高效益的军民深度融合发展格局。
(4)行业为国家鼓励发展的战略性新兴产业,有利于行业长远发展
我国《产业结构调整指导目录(2011 年本)》中,将“海洋观测、探测、监测技术系统及仪器设备”、“水下潜器、机器人及探测观测设备”列为国家鼓励发展的产业。《当前优先发展的高技术产业化重点领域指南(2011 年度)》,产品涉及“海洋”产业中的“海洋监测技术与装备”、“信息”产业中的“软件及应用系统”、“新型元器件”和“计算机及外部设备”等,行业属于国家鼓励发展的高技术产业和战略性新兴产业。
2、影响行业发展的不利因素
(1)核心技术需要依靠自主发展
基于声纳技术在水声装备领域的重要价值, 欧美西方国家在高性能军用声纳产品方面对我国实施严格的技术封锁及禁运措施。我国水声技术研究起步较晚,面对与西方发达国家存在的客观差距, 声纳技术与产品的发展主要依赖于自主研发及生产实践。此外,我国部分核心元器件、高端芯片的研发和生产,目前使用上仍然依靠进口,军用级核心元器件、高端芯片普遍受技术封锁的限制,国内军工企业往往通过进口商用级产品经采取降额、加固、冗余等措施后用于军用,商用级产品在性能匹配度方面与军用级产品存在较大差异, 进口核心芯片的供应保障受制于人, 技术封锁和产品禁运对我国军工领域相关行业的研发和技术进步造成了较大影响。
(2)高端复合专业技术人才相对缺乏
随着我国国力的不断增强和对海洋权益的日益重视, 水声行业进入蓬勃发展期,水声信号处理成为新兴的高新技术产业,声纳领域相关产品的研发需要对微电子、声学、电子工程、测绘、计算机、软件等领域有深入研究的高级复合型人才。由于欧美发达国家在声纳技术方面经费投入较大, 人才培养及研究起步较早,技术及产品优势明显,欧美军事强国在声纳技术领域占据强势地位。我国水声研究起步较晚,受相关学科技术水平和产业化程度的制约,国内水声技术领域的高端综合型技术人才相对匮乏,给国内相关单位和企业的人才集聚和培养造成压力。因此,专业人才缺乏是制约我国声纳领域发展的不利因素。
(3)研发投入大,研发周期长
声纳领域相关产品应用于各项尖端武器装备,技术水平要求高,且前期研制具有研发周期长、研发投入高、研发风险大等特点。对于军工企业来说,一方面为推动研发进展, 实现技术突破, 需要组建涉及多个细分领域的高水平研发团队,相应配置研发资源;另一方面由于研发成功之后的定型周期较长,也存在不确定性,企业可能面临较长时期内无法盈利的风险,需要企业投入大量资金保证研发的顺利进行和企业的正常运转。
(九)行业技术水平及技术特点
1、声纳技术需要具备丰富的试验数据储备, 国内技术水平尚有较大发展空间
声纳技术作为一项非常复杂的技术,系一门实验学科,需要积累丰富的湖试、海试等实验数据方能从事该领域的产品研发和设计。与国外声纳技术相比,国内在声纳领域的研究起步较晚,基础相对薄弱,多种新型声纳技术尚处于空白阶段,未来具有较大的发展空间。海洋是一个非常复杂的介质,且声纳装置需要长时间在水下作业,同时声纳在一定的气象或温度变化条件下,工作有效性可能发生变化,具有冬天效应、午后效应现象,因此声纳技术的发展具有高度的复杂性,未来声纳技术的发展将更加精细化。
2、具有系列化、模块化、标准化、高可靠性和可维修性等特点
现代声纳装备,无论是换能器基阵、还是信号处理平台及显控台,都趋向采用标准化的功能模块式结构。这种结构具有扩展性好、互换性强、可靠性强、便于维修等优点,有利于缩短声纳装备整机的研制周期、减少研发经费。在装备应用的软件系统上,一般采用系列化、 标准化的嵌入式软件系统,该种系统常常具有兼容性、开放性,便于进一步开发和升级。
3、与计算机信息技术发展紧密结合,具有智能化特点
随着计算机信息技术的发展,利用计算机信息技术对声纳信号进行处理,大大提高了声纳技术的利用范围。用计算机进行声纳波束形成、信号处理、目标跟踪与识别、系统控制、监测、故障检测等,可大大提高声纳的性能。 21 世纪的声纳技术采用更精确的模型数据分析海洋声学环境的基本物理特征,将海洋声学、电子学、计算机学、材料学和通信理论等领域的研究及最新成果有效结合,使声纳技术向高级和智能化方向发展。
4、继续向低频、大功率、大基阵方向发展
鉴于声波在海水中的传播特性以及低频大功率与基阵的关系, 开发大孔径低频声纳技术是解决远程探潜、进行有效反潜的前提。声纳无论被动工作方式,还是主动工作方式,均向低频方向发展,声纳被动工作方式的频率下限已由 lKHz左右向下扩展到了 10Hz 甚至更低。因此,矢量水听器及其阵列技术具有巨大的市场空间,通过增大声纳基阵孔径可有效提高作用距离,通过增大功率,能获取更准确的信息,达到最优的探测效果,实现更远的作用距离和更高的探测能力,精准地对目标进行识别。
5、进一步向系统化、一体化、综合化发展
舰艇声纳系统将由单项功能的单部声纳逐步发展为由多部声纳组成的收发分置、多基地、多传感器,以通用信号处理平台为核心并基于网络互联一体化的声纳系统,实现了多功能综合控制、综合管理、集中处理、集中显示。系统各种声基阵配置齐全,功能各异。典型如核潜艇均配置了艏端阵、舷侧阵、拖曳线列阵、高频探雷避碰阵、侦察阵、通信阵以及其它辅助声基阵,特别是美国核潜艇为兼顾高低航速声纳性能,还配备了直径粗细不同的两条拖曳线列阵;声基阵阵元数据通过网络传输到信号处理平台,实现了多阵数据共用、一阵数据多用,由各信号处理软件模块,按照警戒、跟踪、侦察、识别、通信、导航、水雷探测等功能要求,进行综合信号处理,最终由系统多功能综合显控台完成信息显示和系统控制水面舰艇装备的声纳系统,一般由舰壳主动声纳、主被动/多功能拖曳线阵列声纳、舰载直升机吊放声纳和通用信号处理平台、系统综合显控台等构成,其系统体系架构、功能配置、实现手段与前述核潜艇声纳系统基本相同。
6、技术具有复杂性,在水下长时间作业需要具备持续稳定和高可靠性
军用声纳领域产品所涉及的技术、学科范围广泛,涉及物理学、机械工程、海洋工程、电子技术、计算机、软件等多学科、多专业领域的综合性技术,而且更注重各类技术的综合运用。如信号处理平台的技术主要涉及集成电路及系统设计、软硬件开发、算法、结构设计等,声纳模拟仿真系统技术涵盖微电子、声学、电子工程、测绘、计算机、软件等众多专业领域。产品从开始研发到生产交付以及后续运维服务,均需要对上述领域有深入研究的复合型专业技术人才,经过长期的技术沉淀和反复实验、检验,才能达到水声装备的技术和性能要求。作为军用水声装备,需要长时间在水下作业,其使用环境往往较为恶劣,对环境的适应性要求很高,需要经受高低温、振动、运输、湿热、盐雾、霉菌、电磁干扰等极端环境的考验,由于装备一旦出现问题将造成无法弥补的损失甚至付出生命的代价,因此海军装备对产品质量、技术性能具有高可靠性的要求。
(十)行业的经营模式
1、生产模式
国家对军工行业的科研、生产采取严格的许可制度,根据国务院和中央军委联合发布的《武器装备科研生产许可管理条例》,未取得武器装备科研生产许可,不得从事许可目录所列的武器装备科研生产活动, 取得武器装备科研生产许可的单位,应当在许可范围内从事武器装备科研生产活动。此外,武器装备的生产企业还需要纳入《装备承制单位目录》,取得中央军委装备发展部核发的《装备承制单位注册证书》。产品的生产必须按照严格的武器装备质量体系标准进行,由驻厂军代表监督检查。
2、销售模式
军用产品的销售采用合格供应商制度, 一般情况下只有取得装备承制单位资格或通过该资格审查的企业可以销售相关军用产品。 根据军方现行的军品采购体制,核心模块供应商的产品一旦定型就成为该武器装备不可或缺的组成部分,后续同类型武器装备一般将继续采用该供应商生产的产品。
3、采购模式
为军品生产企业提供原材料及零部件的供应商需通过厂方按照武器装备质量体系标准实施资格审查,并由驻厂军代表审核备案后,方可列入厂方的《合格供方名录》。军品生产企业采购物料时必须在本企业的《合格供方名录》中选择供应商。
4、质量监督与保密管理
国防科工局和中央军委装备发展部联合组织对承担武器装备研制、生产、维修任务单位的质量管理体系实施认证。 通过武器装备质量体系认证的单位方可承担军工产品的研制、生产任务。此外,军方通过向生产企业派驻军代表的方式对产品质量进行实时监督控制。
国家保密局会同国防科工局、 中央军委装备发展部等部门组成国防武器装备科研生产单位保密资格审查认证委员会, 对涉及国家安全的军品生产企业实施认证。军品生产企业必须获得相应等级的保密资质,建立严密的保密体系,方可承担武器装备科研生产任务。5、行业的盈利模式
目前,行业的企业盈利模式主要包括两种:一种是主要通过研发、生产并销售软硬件产品获得一次性销售收入; 一种是主要通过产品技术开发升级、维护或功能扩展、更新换代,或者针对客户的需求,对设备的用户提供后续及配套服务,获得工程及技术服务收入。
(十一)行业的周期性、区域性及季节性特征
军用声纳领域相关产品受宏观经济波动等因素影响较小, 行业不具有明显的周期性特征,其发展主要与国防建设需求相适应,目前行业正处于快速增长期。本世纪以来我国国防建设进入补偿式发展期,国防经费保持较快增长,相关投入也相应增加,但仍与西方军事强国军费开支差异巨大。海军作为独立军种,基于国家对海洋战略、海洋安全的重视,预计在未来较长一段时间内,我国国防建设尤其是海军军费投入仍将会保持合理的投入规模,军用声纳需求将持续增长。军方是军用声纳领域相关产品的最终消费者,而该领域的研发生产不受地域、气候等因素影响,因此本行业生产、销售均不具有区域性特点。
由于军方采购的订单金额和发生时间没有明显的规律, 军用声纳领域一般不具备季节性特征。但由于军费支出第四季度相对较多,且基于通常惯例,客户一般于第四季度进行验收,因此军用声纳领域通常第四季度收款较多。
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