111前言復雜深邃的生命科學產業因技術壁壘高、驗證周期長等特點長期被視為“慢產業”，摩爾定律在這一領域幾乎“失靈”，但其內在的變革潛能正伴隨新興技術的革新而加速釋放。通過自動化升級與數據智能的深度賦能，實驗室科研效率獲得快速提升，海量生物信息中蘊藏的規律與價值也正在被逐步解鎖，為產業突破臨界點積蓄能量。盡管實驗室自動化與數智化發展仍處于早期階段，距離實現“黑燈實驗室”的終極愿景尚有長路，但已展現出非凡潛力，成為推動產業跨越式升級的核心驅動力。為了解醫學實驗室在自動化和數智化建設上的最新進程，國內企業當下在商業模式上的摸索與沉淀，實驗室自動化與數智化產品在各個領域和場景的發展成熟度、應用深度、產業優勢解決方案、未滿足的需求以及未來趨勢，動脈智庫撰寫了《2025實驗室自動化行業研究報2實驗室自動化賽道多數企業仍處于發展相對早期階段：龍頭企業仍未出現，本土企業在與國外相關企業搶占市場份額的道路上仍有諸多挑戰待突破。2024年初至今，賽道13家新一輪融資總額20.9億元。其中，以軟硬結合、定制化業務為特色，提供實驗室自動化整體解決方案的企業最受市場關注。不局限特定商業模式，軟硬結合、標準品+定制化雙策略滿足市場客戶需求，豐富自研產品，橫向拓展多領域應用場景或縱深深耕，孵化投資初創企業與靈活開展各類商務合作策略并舉。AI或是決勝軟件產品未來競爭力的核心要素。資本寒冬下，實驗室自動化設備國產替代率逆勢上升。本土解決方案受海外市場認可，產品溢價空間高于國內，出海路徑火熱。小型通用設備出海進程快于大型復雜設備，出海目的地從歐洲到亞太，包括印度、中東等市場。醫院檢驗科自動化程度高，競爭處于紅海，第三方檢測仍有較多可切入機會。全自動質譜一體機發展必然趨勢下包含多重機遇，諸多環節亟待自動化升級。生物醫藥領域期待自動化設備更為靈活、精細、穩定、合規，基于AI、機器視覺等前沿技術降低運行錯誤率和操作門檻。合成生物學自動化程度相對較高，菌株測試自動化平臺等開發面臨較大挑戰。不同用戶群體對自動化需求存在顯著差異，圍繞測序應用的“最后一公里”，諸多環節自動化升級仍待優化，產業多方可深入協作形成共贏。3 1 6 6 9 18 22 26 35 36 41 44 45 47 52 61 4圖表目錄 6 7 9 12 13 14 18 20 21 25 27 30 37 38 43 53 55 56 57 57 6第一章實驗室自動化行業概述實驗室自動化建設是指在硬件（如自動化儀器設備、機械臂、傳送帶等）和軟件（如數據處理軟件、管理軟件等）的支持下，綜合運用機器視覺、物聯網、人工智能、大數據分析和云計算等多種先進技術手段，實現從樣本儲存、處理、轉移、檢測到數據存儲、管理與分析等實驗各流程的自動化與數智化。其旨在提高實驗通量、速度、準確性和可重復性，降低人為誤差，簡化實驗流程，實現智能設計實驗、解放人力的同時，加快科學研究進程，且實現數據的可追溯性，為生命科學、生物技術、化學分析、醫藥研發、環境監測等多領域的發展提供強有力支持。圖表1實驗室自動化建設優勢數據來源：公開資料整理，調研訪談，動脈智庫制圖實驗室自動化的數智化建設涵蓋實驗室自動化儀器設備、管理軟件系統、集成系統、機器人及智能設備以及配套服務等多個方面，通過這些要素的有機結合，形成一個高效、精準、智能的實驗室數智化系統，推動實驗室工作向更高效、更科學的方向發展。根據自動化的程度和規模，實驗室自動化可分為四個發展層級或形態：單模塊形式自動化、工作站形式自動化、流水線形式自動化和機器人形式智能化。7四個發展層級之間并非純粹的線性替代演進關系，而是根據客戶在研究和臨床的實際應用需求（如通量需求和靈活性需求等）、成本需求，匹配不同的產品形式。產品形態的演進邏輯是在少數場景下由提高人效到徹底取代人工，最終理想是達到無人值守的“黑燈實驗室”。目前實驗室自動化在大部分場景下依舊是為實驗人員提供高效、安全的實驗環境。圖表2實驗室自動化發展的四個層級數據來源：公開資料整理，動脈智庫制圖◆1.0階段——單模塊形式自動化主要針對實驗室某一操作或步驟進行自動化和智能化，例如自動化樣本運輸，自動化樣本存儲，自動化配液，自動化稱量、自動化離心、自動化消解以及自動化測試等，重點在于保證精準度的前提下提升其使用效率和運行通量，并實現單機層面的操作自動化和智能化。一個自動化設備往往只有一兩種分析檢測或者樣品處理的功能，需要人來操作使用，包括以上的自動化操作以及混懸儀、離心機、細胞培養箱、PCR儀、質譜儀等儀器設備。目前大部分實驗室仍處在這一階段。除傳統相對簡單的自動化單機外，逐漸面世的實驗室自動化設備領域包括分子、測序、質譜、微生物等。8◆2.0階段——工作站形式自動化工作站形式自動化主要針對某些常用的流程，集成多個模塊，以實現一系列連續的自動化，例如化學前處理流程自動化、病毒前處理流程自動化、微生物前處理流程自動化、核酸檢測流程自動化等，并支持一定的功能拓展。從產品表現形式來看，一臺設備集成多種功能，可以在一個批次內處理一定數量的樣品，批次內可以實現無人值守，批次之間需要人工操作。如全自動液體處理工作站，可根據實際需求，整合常規液體處理、DNA定量、核酸濃度均一化處理、核酸提取與純化、PCR反應體系制備、蛋白酶解、ELISA、小分子化合物篩選等實驗，并支持與液體相關的PCR擴增、震蕩和孵育等功能擴展。液體處理工作站是實驗中最為基礎且最為頻繁的實驗操作，也是目前自動化服務廠商進行定制和集成的主要交付物，目前部分高通量實驗室采用工作站形式自動化。◆3.0階段——流水線形式自動化流水線形式自動化即針對大量的樣品，集成多種樣品前處理及測試分析儀器，實現全流程自動化，包括自動化樣本運輸、自動化開蓋壓蓋、自動化離心、自動化混合、自動化過濾以及自動化上機檢測等，設備與設備之間自動傳輸數據和樣品。這種形式目前使用最多的是醫學檢驗場景，如醫院檢驗科和第三方檢測實驗室（ICL），常見生化檢測自動化流水線、免疫檢測自動化流水線、血液檢測自動化流水線、微生物檢測自動化流水線等。以血液流水線為例，可將全自動血細胞分析儀、全自動特定蛋白儀、全自動血液形態學檢驗設備（推染片機、閱片機）、全自動糖化血紅蛋白分析儀進行級聯整合，提供全面的臨床檢驗血液分析服務。◆4.0階段——智能化形式自動化智能化形式自動化是實驗室自動化的最高級別，讓實驗室自動化系統可以自主學習、自適應調整和智能決策。通過近距離或遠程對智能機器人發出指令，即可實現實驗室所有操作和管理的智能化，包括樣品的儲存、處理、轉移、檢測到數據存儲、管理與分析，從輔助實驗設9計、實驗參數優化到進行故障診斷等，并可以循環往復地進行。研究人員只要利用平臺將自己的思路編程表達出來，系統即可高效完成。這往往要滿足以下多個要求：引入機械手、機器視覺、AI決策模型等先進技術，同時整合先進算法、軟件、操作系統等實現系統級聯和閉環打通，替代人工完成重復工作甚至人所不能及，過程結果讀取判斷，自動試錯和最終結果篩選輸出。通用人工智能技術的發展有可能在未來顛覆傳統實驗研究的工作習慣和業務形態。根據發展實驗室自動化和數智化建設的醫學實驗室所涉及的實驗領域，動脈智庫將本報告關注的醫學實驗室主要分為三大主體：檢驗檢測類實驗室（醫院臨床診斷、第三方檢測實驗室、企業QC實驗室等）、醫藥研發類實驗室（藥企、CXO等）和科研類實驗室（高校、科研實驗室等）。圖表3醫學實驗室智慧化建設三大需求主體數據來源：公開資料整理，動脈智庫制圖從實驗室應用領域來看，主要分為檢驗檢測領域、醫藥研發領域及其他生命科學領域。◆檢驗檢測領域在檢驗檢測領域中，存在相關需求的實驗室類型可進一步劃分為生命科學類的檢測實驗室、化學檢測實驗室等等。從用戶類型可劃分為醫院、第三方獨立檢測實驗室、政府檢測機構、企業質檢部門等。這一類實驗室類型無論從用途還是客戶群體都非常廣泛，尤其在疫情對于生命科學快速檢驗檢測的大量需求下，自動化與數智化解決方案在檢驗檢測類實驗室的發展得到大力催化。實驗室自動化旨在幫助該類實驗室高效進行樣本前處理、樣本分析檢測、樣本后處理，通過自動化取代繁瑣、重復性高的任務，來減少人力需求并大幅縮短出報告所需時間。在醫院臨床檢測端，目前已經有一些非常成熟的產品，如生化、免疫流水線，檢測通量、效率較傳統AI等新興技術亦逐漸實現對該領域的深入賦能，如安圖生物等企業在醫學實驗室流水線引入智能標本管理系統簡化工作流程，提高實驗室效率，以打通自動化流水線“最后一公里”。通過引入AI智能識別判斷系統，全流程AI智能識別標本信息、離心狀態、血清量、血清質量等。◆醫藥研發領域在生物醫藥研發領域的研發實驗室自動化更靈活，具有多品種、小批量、多批次的特點：在進行多種實驗時，可能需要一個機器人進行多項任務或多個機器人協同做同項任務。在這之中變化的動作流程、個性化需求與共性化技術相結合等特點以及對機器人可靠性、精確性、柔性的要求，需要有強大的控制和調度能力。醫藥研發實驗室自動化的使命在于提升研發實驗室各項實驗效率及精準度，如細胞培養、酶反應等。自動化設備還可以通過控制濕度、溫度、光照等條件來確保實驗結果的準確性和穩定性。近年來逐漸興起的AI+新藥研發實驗室可借助實驗室自動化實現干濕閉環，即平臺基于干實驗——利用AI模型進行虛擬計算，包括靶點預測、分子生成、性質預測等，濕實驗——在實驗室中通過自動化設備（如機械臂、高通量測序儀）驗證干實驗的預測結果，包括靶點驗證、化學合成、分子活性測試等，濕實驗產生的批量數據實時反饋至AI模型，優化算法參數并指導下一輪設計，形成“預測→驗證→迭代”的循環，提升新藥研發效率和成功率，以及大幅縮短新藥開發周期。◆其他生命科學領域除了檢驗檢測、醫藥研發領域，生命科學其他領域也涌現出一些新興產業對實驗室自動化產生迫切需求，如合成生物學領域。合成生命體有高度復雜性，目前缺乏可預測性設計（或理性設計）的指導。這決定了其需要海量的工程化試錯性實驗，即需要快速、低成本、多循環地完成這一閉環。自動化設備或系統可以成為合成生物企業的“加速器”，解決其通量問題、復雜長流程等實驗流程痛點，具體的自動化應用場景包括不限于細胞/菌種的培養、篩選、分析等，已經形成了備受好評的產品系列如培養基分裝、微生物檢測前處理、菌種分離、菌落挑選系統或設備。生命科學之外，實驗室自動化已經在化學、農業、食品、工業檢驗檢測等初步體現其應用價值，未來在環境、材料等領域也存在廣泛運用場景。總體而言，檢驗檢測類實驗室特點是樣本類型比較單一、數量龐大、處理流程標準化、報告輸出統一化。尤其在醫學檢驗領域，由于自動化率先邁過收益平衡點，實驗室自動化建設程度最高。在疫情對于生命科學快速檢驗檢測的大量需求下，相關自動化解決方案在檢驗檢測類實驗室的發展得到大力催化。由于樣本量大、實驗流程標準化、預算充足，生化免疫等領域的自動化流水線，目前已經進化為非常成熟的產品形態。圖表4檢驗檢測與研究研發類實驗室的自動化建設特點及結果數據來源：公開資料整理，動脈智庫制圖研究研發類實驗室樣本數量相對少、類型紛繁復雜、實驗流程差異大、數據解讀主觀性強。尤其科研方向，需求零散、個性化程度高、流程多變，單一方向市場空間有限，相關研發廠家開發產品難度相對較大但回報不高。此類應用場景中，實驗室自動化與數智化建設目前僅在局部環節實現效率提升，尚未能真正實現從方案設計到實驗執行、結果判讀與理解、實驗優化的全流程自動化與數智化建設。國家出臺一系列政策來推動實驗室自動化行業的發展。原國家衛計委2016年印發的《醫學檢驗實驗室基本標準和管理規范(試行(國衛醫發〔2016〕37號)》文中，對醫學檢驗實驗室的環境設施、設備自動化、數據管理三方面系統地提出了建設指引，對醫學檢測實驗室自動化設備進行了細致羅列。圖表5近年來國家支持實驗室自動化行業發展的相關政策數據來源：動脈智庫，動脈智庫制圖要加強高端科研企業設備研發制造，強調應用新興的數字化技術推動實驗室的自動化應用。比如“十三五”國家科技創新規劃中，明確提出要加快推進醫療器械的智能化和自動化，提高醫療服務質量和效率；“十四五”規劃提出要加強醫療健康領域的科技創新，推動醫療器械向智能化、高端化、集成化方向發展。在“十傳統實驗室智能化數字化升級將成為關鍵的一環。根據發改委《戰略性新興產業重點產品和服務指導目錄》，實驗室自動化設備屬于戰略性新興產業中的生物醫學工程產業（醫用檢查檢驗儀器及服務）。該戰略旨在引導企業增加研發投入、加快建設國家實驗室、重組國家重點實驗室體系，以發展社會研發機構，加強關鍵核心技術攻關。2022年2月，為加快以質量標準為核心的質量技術創新及應用，推進產業基礎高級化和產業鏈現代化，市場監管總局和工信部聯合發布了《關于推進國家級質量標準實驗室建設的指導意見》，其中提出到2025年，力爭在高端制造、新材料、信息技術、生物醫藥等重點領域建設若干國家級質量標準實驗室。2022年5月，國家發展改革委印發實施《“十四五”生物經濟發展規劃》，其中指出集約化建設生物安全基礎設施。圍繞人口健康、檢驗檢疫、國防安全等重點領域，堅持總量調控、因需布局、動態調整，統籌布局建設高級別生物安全實驗室。2022年7月29日，市場監管總局印發《“十四五”認證認可檢驗檢測發展規劃》，提到推動認證行業數字化發展，組織開展質量認證數字化評價模式研究，在重點行業領域推動質量認證數字化應用。可見，國家政策支持實驗室向高質量、智能化、信息化方向發展；同時，檢驗檢測數字化、智能化應用也增加了智慧實驗室的建設需求。2023年2月，工業和信息化部、國家發展和改革委員會、教育部、財政部、國家市場監督管理總局、中國工程院、國家國防科技工業局等七部門聯合印發《智能檢測裝備產業發展行動計劃（2023-2025年）》強調面向重點行業需求，研制一批檢測技術、方法等基礎標準，開展智能檢測裝備功能、性能、安全、可靠性以及零部件等關鍵技術標準制修訂，開發智能檢測裝備、制造裝備、軟件系統等互聯互通標準。同時，提出加強智能檢測數據的實時采集、分析與挖掘，鼓勵基礎和共性檢測數據安全共享，提升數據資源的價值等，為實驗室自動化與數智化發展提供了標準和數據支持。基于對實驗室自動化發展前景的看好，大量資本亦紛紛涌入該賽道。2024年初至今，共計13家實驗室自動化相關企業完成新一輪融資，融資總額20.9億元。其中，晶泰科技于2024年年中完成IPO，英矽智能于2025年3月完成1.1億美元E輪融資。其他完成大額融資的實驗室自動化企業包括明度智云、奔曜科技、艾迪邁科技等。圖表62024年初-至今實驗室自動化賽道融資情況一覽數據來源：動脈智庫，動脈智庫制圖從整體融資情況來看，除了部分細分領域龍頭企業基于整體業務競爭優勢和體量，本身發展較為成熟的因素（實驗室自動化僅是其布局的一環或體現業務優勢的一個方面國內實驗室自動化賽道多數企業仍處于發展相對早期階段：實驗室自動化龍頭企業仍未出現，在與國外實驗室自動化企業搶占市場份額的道路上仍有諸多挑戰待突破。圖表7實驗室自動化賽道近50家企業最新融資情況一覽企業當前輪次/////D輪本C輪C輪B輪B輪B輪B輪企業當前輪次企業當前輪次數據來源：動脈智庫，動脈智庫制圖具體來看，布局臨床或第三方檢驗檢測類實驗室自動化建設的企業整體融資輪次偏后期，并已跑出如安圖生物和華大智造等上市企業。尤其是在經歷了疫情之后這一賽道的成熟度更是迅速上升，賽道競爭激烈。而在生物醫藥、合成生物學等生命科學研究研發領域，部分企業發展步入后期（如晶泰科技、英矽智能其主要是自動化設備的使用方而非提供方，相關領域實驗室自動化企業競爭格局并不算明朗。以軟硬結合、定制化業務為特色，提供實驗室自動化整體解決方案的企業相對最受市場關注，融資節奏相對步入后期，如鎂伽科技、匯像科技等。其他提供整體解決方案有自身硬件特色（如機器人）的企業如奔曜科技、玄刃科技等融資節奏雖處早期，發展也較為快速，受到資本熱切關注。部分在細分場景提供特色解決方案的企業，如為藥企提供全場景智能體平臺解決方案的軟件開發商明度智云，聚焦AI與醫學診斷的深度融合、提供智能分析系統的瑞圖生物等也步入融資的中后期階段。部分以實驗室自動化設備硬件開發為核心的企業，如耐優生物、漢贊迪、中析生物、艾迪邁等，盡管處于早期融資階段，但是是實現國產設備與進口設備從跟隨到超越的主力軍，硬件自研能力與產品的高毛利是其核心競爭優勢所在，隨著國內對于本土供應設備的需求進一步增高，其業務能力進一步凸顯，未來可期。生物醫藥寒冬影響傳導下，不少優秀實驗室自動化企業業績實現逆勢增長。生物醫藥領域的資本寒冬傳導至產業鏈，實驗室自動化賽道也不可避免受到客戶由于業務和資金緊張從而對待支出尤為審慎的影響。盡管如此，仍有不少實驗室自動化企業在近兩年收獲不錯業績。一級市場方面，打造了由AI驅動的全自動機器人藥物發現標桿實驗室的英矽智能，基于第在2021-2023年，公司收入復合年化增長率達到230%。鎂伽科技亦公開披露從2019-2024年，公司整體營收增長20倍。二級市場方面，2024年，晶泰智能自動化業務營收超過藥物研發。據其財報，公司智能機器人解決方案（主要包括固態研發服務及自動化化學合成服務）2024年收入為1.62億元，同比增長87.8%；藥物發現解決方案收入為1.04億元，增長18.2%。晶泰指出，由于XtalPi研發解決方案（如中藥及電解質機器人解決方案大幅相關業務推動增長。華大智造2024年財報也指出，其實驗室自動化及新業務板塊的常規業務保持穩中有升的增長態勢。報告期內，實驗室自動化產品新增銷售裝機212臺，二季度環比增長40.91%，截至報告期末累計銷售裝機超4200臺。第二章實驗室自動化商業化現狀與演變趨勢根據核心產品與商業模式的不同，動脈智庫將開發實驗室自動化+數智化產品的相關企業分為軟件開發商、硬件設備開發商和推出軟硬一體整體解決方案的系統集成商，并繪制了相關產業圖譜如下。圖表8實驗室自動化產業圖譜數據來源：各公司官網及公眾號，動脈智庫制圖◆軟件開發商基于軟件產品完成對數據的收集、分析與智能管理，是實驗室自動化向數智化進階發展的重要一環。一方面，部分軟件開發商研發重心在于管理實驗流程和實驗室數據，包括樣品跟蹤、工作流程管理、數據分析和耗材管理等，確保合規性和數據安全，如明度智云、青軟智控等。另一方面，部分軟件開發商開發中控軟件完成對實驗室多種復雜自動化儀器設備之間的無縫鏈接、智能互聯與自動控制，實現高效協調實驗流程、優化資源配置，簡化操作流程，避免人工干預導致的誤差，顯著提升實驗室自動化運營整體效率。開發此類軟件的企業大多會拓展部分硬件研發或整合其他硬件開發商硬件產品發展為提供軟硬一體整體解決方案的集成開發商。◆提供軟硬一體整體解決方案的系統集成商推出定制化軟硬一體整體解決方案的系統集成商主要針對客戶的非標準化的需求，集成設備元件、儀器、工作站、機器人、軟件、AI等技術進行定制化集成系統的開發，提供自動化整體解決方案。諸如海外企業賽默飛、珀金埃爾默、Biosero等，本土企業諸如鎂伽科技、匯像科技、奔曜科技、玄刃科技等都是該類商業模式的代表企業。系統集成商通常提供多個領域的自動化整體解決方案，包括體外診斷、藥物研發、合成生物學、基因測序及其他生命科學領域。◆硬件開發商硬件開發商主要針對市場相對標準化的實驗室自動化需求，提供標準化硬件產品。根據所覆蓋市場領域的廣泛程度，可進一步分為覆蓋廣泛領域的硬件開發商和深耕某一細分領域的硬件開發商。覆蓋廣泛領域的硬件開發商所開發的核心產品多為多場景通用設備，如各類液體處理工作站，高精度分液器等，同時包括部分領域專用設備，如體外診斷領域的血液樣本前處理自動化儀器、質譜前處理自動化儀器，藥物研發和生命科學領域的細胞轉染設備等。這一類企業的代表包括海外的Hamilton、Tecan、Beckman，本土企業包括耐優生物、漢贊迪、奧美泰克等。覆蓋廣泛領域的硬件開發商產品線覆蓋從體外診斷、藥物研發、合成生物學、基因測序到其他生命科學領域的多個場景，有不斷豐富產品線的趨勢。深耕某一細分領域的硬件開發商通常聚焦某細分領域，根據某一類下游客戶的需求為客戶提供專用產品，具備獨特的產品開發能力。相比覆蓋更廣泛領域的硬件設備商，深耕某一細分領域的硬件開發商在產品開發和資源投入上相對更加聚焦，對客戶的需求和理解更為充分，在應用場景開發的設備品類更為豐富和完整。專注測序設備開發的Illumina、提供單細胞測序整體解決方案的10XGenomics，開發細胞培養相關自動化設備的英諾維爾、華龕生物、專注做質譜儀和色譜儀的譜育科技、聚焦合成生物學領域的曼森生物、做生物樣本自動化低溫存儲的基點生物、艾爾溫等都是該類企業的代表。圖表9實驗室自動化+數智化產品落地領域及具細場景數據來源：公開資料，調研訪談，動脈智庫制圖許多以軟件開發為核心的企業通過自研硬件和整合硬件發展成為整合解決方案，部分在硬件開發上有優勢的企業也同步切入軟件研發形成整體解決方案，提供軟硬一體實驗室自動化整體解決方案的企業受到市場青睞，從歷史融資情況來看，這類企業在國內資本市場得到的支持也相對更多。基于調研訪談，此類現象的主要原因在于，國內各領域實驗室自動化建設尤其是生命科學領域客戶，有著較高定制化需求。圖表10軟硬一體整體自動化解決方案的優勢數據來源：調研訪談，動脈智庫制圖一方面，對于醫院、疾控中心等尋求自動化建設解決方案的終端客戶而言，他們的需求遠不止于單一的一款自動化儀器，而是更為全面的自動化解決方案。軟硬一體化解決方案不僅在采購方面更加順暢，在部分產品出現問題聯系責任方解決問題也更加便利，降低了客戶與多方責任方溝通的工作量。另一方面，如液體處理工作站、基因測序前處理及文庫構建等領域諸多本土企業都已開發出不錯產品，在產品性能滿意的前提下，引入國產硬件設備對于客戶而言不僅在成本控制方面更加友好，本土廠商在售后服務上的優勢也十分顯著。從設備采購到系統集成、再到后期運維的一站式自動化服務，極大地契合了市場客戶的需求。此外，由于不同學科領域實驗室在自動化建設和數智化升級方面的需求差異大，軟硬一體的個性化整體解決方案對于客戶而言，使用體驗更佳，基于軟硬件的數據積累也有巨大應用潛力。比如，檢驗檢測類和研究研發類實驗室流程差異較大，對于實驗室在自動化建設和數智化升級方面的需求也各不相同。即使同為檢驗檢測類實驗室，生化檢測、基因檢測等不同應用場景之間，流程也有差別，在細節的樣本處理環節、設備管理環節等都會有所不同。相比檢測檢驗類實驗室，研究研發類實驗室的定制化需求更甚，因為研究研發類實驗室個性化強，需要根據實驗目的設計實驗動作，實驗類型紛繁復雜，不同實驗室在實驗流程方面的需求差異大，對自動化設備的精度、穩定程度各不相同，因此在實驗室自動化建設方面個性化需求強烈。即便是同一個實驗室，實驗流程也經常隨實驗階段調整。這意味著各實驗室在發展自動化以及推進數智化升級的過程中，定制化需求大。對于自動化設備研發而言，卻很難做到柔性很高，一臺設備滿足各類差異化需求。對于珀金埃爾默、西門子、賽默飛等海外提供軟硬一體整體解決方案的巨頭企業而言，國內相較分散的訂單，海外遠程布局面臨的阻力和難度等客觀因素的存在使得其在從投入收益比的考量下難以提供該類定制化業務。這一存在旺盛需求的市場為國內諸多企業布局軟硬一體解決方案提供了發展動力及發展沃土，使得這一類商業模式成為主流。實驗室自動化領域諸多獲得大額融資及標桿訂單的企業如鎂伽科技、匯像科技、奔曜科技以及玄刃科技等都是發展這類商業模式的代表企業。盛山資本合伙人程浩博士指出，隨著本土集成商與客戶合作的進一步拓寬，以及對于實驗場景需求理解的愈發深入，未來國內很有可能在軟硬一體業務上做出超越海外傳統廠商的表現。由于市場發展尚處早期，企業不局限特定商業模式，軟硬結合、標準品+定制化多策略滿足市場客戶需求。目前，軟硬一體整體解決方案不是集成商的標配，硬件開發商同樣會以提供配套軟件或打包標準品設備形成整體解決方案的形式進行產品交付。基于調研訪談，動脈智庫認為，目前實驗室自動化賽道尚處早期發展階段，各家自動化企業體量相對較小，巨頭企業尚未產生，商業模式并未形成清晰發展路徑。各家企業結合市場需求，靈活結合自身團隊優勢，提供標準品與定制化解決方案。圖表11軟硬結合、標準品+定制化多策略滿足市場客戶需求數據來源：調研訪談，動脈智庫制圖發揮優勢的同時，補足短板，提升項目利潤，增強產品市場競爭力。以軟硬一體整體解決方案為主要商業模式的企業一方面是早期以開發實驗室自動化控制軟件為核心的企業轉型，另一方面是部分早期在硬件開發方面具有技術優勢的企業跑步進場。這類企業的業務相比硬件設備開發商的業務毛利率更低，因為這類企業業務工作難度大且工期長：需要解決不同品牌、種類儀器的兼容性問題，包括接口開放、數據處理、運動控制等復雜工作；多數根據客戶的需求完成定制化的方案，產品可復制性差，成本高，利潤薄；由于不掌握核心分析儀器的研發制造能力，無法截取優質產品的利潤。海外提供整體解決方案的廠商如賽默飛、珀金埃爾默等在整套實驗室自動化產品線中，除了集成創新能力外還提供傳統的分析儀器業務，可以根據自動化的需要完成定制化的改造，能夠確保項目的綜合利潤。因此，本土集成廠商通過自研等手段提升產品豐富度以提升整體產品業務毛利率和行業競爭力。具體表現上，以開發實驗室自動化控制軟件為核心的企業在精進軟件方面功能提升的同時，會引入硬件相關人才團隊開發一些應用場景多、研發難度相對較低的標準硬件設備，同時包括與OEM廠商形成緊密合作，推出自有品牌的配套硬件產品。在硬件開發方面相對更具有技術優勢的軟硬一體集成商在基于硬件優勢開發或升級市場現有自動化設備的同時，會不斷升級在自動化控制軟件方面的研發能力，對整體產品形成更強賦能。如鎂伽科技早期在硬件方面相比諸多軟硬一體集成商更具優勢，目前經過多年發展，其軟件方面的產品已經形成同等競爭力，賦能硬件設備形成更強競爭優勢。華大智造除了持續升級和開發新型基因測序設備打造全場景基因測序解決方案，其開發的自動化建庫系列產品也齊全先進，同時也深入布局了智能軟件。還有軟硬一體集成商采用投資和孵化等方式掌握上游關鍵儀器、器件的供應鏈以及賦能更多下游細分領域的客戶。如鎂伽科技在上游投資了自動化關鍵零部件制造商，同時持續孵化和部分以提供標準品為主的硬件開發商也在部分設備中開發配套軟件以滿足客戶使用需求，提升產品市場競爭力。如耐優生物開發的A96全自動液體工作站配套自主開發軟件，讓移液操作直觀簡便。實驗列表不限數量，支持自主實驗流程編輯及自動保存；內置的常用耗材數據庫與多種移液模式，讓用戶能隨時對新耗材進行添加或定義、對吸頭精準定位及吸放液深度與角度進行精準計算、自由調整，大幅降低流程編輯時間。此外，軟件的邏輯自檢功能，對實驗編輯過程中的錯誤提供實時提示和解決方案。針對不同應用場景，部分硬件開發商也會打包標準品設備形成整體解決方案，圍繞產品應用領域做深做廣。通過模塊化設計靈活滿足客戶需求，大幅縮短產品交付周期。在打磨產品提升性能的同時，為了縮短產品交付周期，快速、靈活滿足用戶需求，諸多企業采用研發標準底層模塊、靈活搭配底層模塊快速完成自動化設備的組裝和使用。基于對耐優生物的訪談，動脈智庫了解到，實驗室自動化設備的細致需求各異，但基礎結構需求相似。傳統的非標定制模式，從需求分析、方案設計、零部件加工、樣機組裝到最終交貨驗收，整個流程復雜且耗時。而模塊化設計平臺則采用有限的定制，縮短了交付周期，不僅可以根據客戶需求進行模塊組件的靈活組合和升級，顯著縮短產品開發周期，而且能夠快速適應市場變化及不同應用場景。比如，耐優生物通過豐富的機械臂種類、多樣化on-deck功能模組與柔性化平臺架構的創新“三明治”組合模式，為客戶提供解決方案的時間從原來的3個月縮短至＜30天。提升核心模塊國產化率，進一步保障供應鏈安全穩定以及降低設備開發成本。國產自動化設備開發商積極地通過各種方式實現上游部件的國產替代。如生命科學自動化儀器廠商邁迪克公開提到，在其尋求國產替代的過程中，發現部分國產配件在性能上無法直接達到國外同類產品的標準，最終通過優化算法，對國產配件的性能短板進行彌補，同時加強與國內供應鏈企業的合作，共同開展技術研發和質量提升工作，成功實現了從芯片到傳感器、電機、導軌等關鍵零部件的全面國產化替代，不僅提升了產品供應的穩定性和自主性，還降低了60%~70%的產品成本。另一家生命科學自動化儀器廠商漢贊迪亦指出，本土上游零部件廠商不僅供貨穩定和貨期短，從成本和售后服務響應來看，亦有明顯優勢，能夠配合團隊快速基于市場需求做產品的調整和迭代，而與進口零部件廠商在合作方面則會面臨諸多溝通上的阻礙。采用自主挖掘終端用戶和OEM等模式，不同領域采用靈活多樣化策略提升產品銷量。盡管國內自動化設備產品市場遠未飽和，但目前市場競爭也已經較為激烈。對于硬件設備開發商而言，除了提升產品本身競爭力之外，靈活多樣的產品推廣策略對于搶占市場份額也非常重要。基于調研訪談，動脈智庫了解到，在生物醫藥和合成生物學領域，自動化設備初創企業通常會自主挖掘工業界和科研界產品用戶。對于體外診斷這類已然形成較為固定推廣渠道的領域，則更多是通過與IVD試劑廠商或檢測設備廠商合作的形式完成產品的市場推廣。在IVD領域，自動化儀器廠商與一家優秀試劑開發廠商的成功合作，其價值可能遠超與幾十家終端用戶簽訂協議的總和。而銷售一臺自動化設備（終端）與銷售一百臺設備（試劑廠商）相比，挑戰性并沒有太大差別。對于覆蓋多應用場景的軟件商、軟硬一體集成商和硬件設備商，目前的發展共性都是盡可能地橫向覆蓋更多場景——甚至拓展半導體、新材料等領域，提升產品豐富度，形成全面產品矩陣。覆蓋細分場景的硬件設備商目前的發展趨勢是更加專業化，會盡可能全地布局開發領域內的相關自動化產品，維持領域內的強競爭力。圖表12實驗室自動化企業或橫向拓展多領域應用場景或縱深深耕數據來源：調研訪談，動脈智庫制圖側重不同領域的自動化廠商跨場景雙向布局。一方面，檢測檢驗領域的相關自動化廠商，疫情之后，由于核酸檢測需求的驟減導致相關領域自動化市場需求的快速萎縮，且檢驗檢測市場自動化相對成熟競爭處于紅海，亟需挖掘更多市場增量，于是逐步向生命科學領域進軍。與此同時，通過布局下沉市場——發展二級及以下的醫療機構以及諸多實驗室自動化程度較低的疾控中心和第三方檢測中心。另一方面，研究研發領域的相關自動化廠商，隨著資本寒冬影響下導致的生命科學下游市場客戶需求減少，也在同步挖掘體外診斷和基因測序自動化相關市場。對于跨領域跨場景布局的難度，基于對漢贊迪的訪談，動脈智庫認為，盡管不同領域不同場景實驗差異存在，但是實驗的底層需求接近。具體來講，如生物學領域的不同實驗分析的底層模塊相近，不同實驗設計僅是通量、流程、實驗類型方面的區別，一套底層自動化工具的不同模塊化組合可以回應不同的實驗自動化需求。就通量而言，有些場景需要解決一定時間內大量樣本的快速自動化處理，對應需要自動化高通量設備，有些場景則更關注少量樣本的快速自動化處理，減少人的干預，能夠滿足靈活需求的低通量全流程無人值守的自動化設備就更為適配。側重不同領域的自動化廠商各自從相似的底層操作模塊切入，通過對場景的深入理解和未滿足的市場需求切入，進一步豐富產品矩陣以搶占更多市場份額。盡管從短期來看，快速整合現有自動化相關產品形成整體解決方案契合市場需求，但長期來看，自研能力一定是實驗室自動化企業的護城河和核心競爭力所在，對廠商的軟硬件研發能力均提出了要求。軟件方面，中平資本投資副總裁孔令赫指出，決定實驗室自動化中控軟件差異化和競爭力的一定是廠商對于自動化設備和應用場景的深刻理解。除了自身的專業性和硬技術實力外，實現這個目的需要企業常年深入一線，與眾多客戶進行密切的交流互動與協作。AI或是決勝軟件未來競爭力的核心要素。硬件方面，底層模塊自研的平臺化開發能力是必需的，需要根據客戶的不同需求快速搭配出定制化自動化產品，在自動化設備落地后根據實驗室的實際情況快速地通過調整設備參數或進行其他“因地制宜”的設計保證設備的穩定和自我造血和盈利能力在任何市場大環境下都至關重要，具備高護城河、強市場競爭力的自研產品為企業在市場上的長期博弈和不斷投入創新留夠了生存空間。核心產品自研能力不僅成本可控，并且能夠最大化保證產品的靈活性和迭代速度，緊跟臨床需求以及提供高質量服務，從而建立良好產品口碑，打造品牌的持久影響力。疫情后的產能出清及生命科學等領域下游需求減少影響上游制造端，但國產替代進程在穩步加速。無論是檢驗檢測還是研究研發類實驗室在自動化上的發展都受到了大環境的影響：一方面是疫情行業過熱導致的產能出清，另一方面是生物醫藥、生命科學相關領域面臨的資本寒冬導致客戶需求緊縮，使得實驗室自動化企業的相關業績呈現一定程度的下滑。但從國產、進口品牌在中國市場的表現看，國產儀器的降幅相對較小，進口品牌的降幅比國產儀器大。盡管部分高端實驗室自動化相關儀器仍然以外資企業為主，但從市場格局發展的角度看，部分國產儀器品牌的市場占有率有相對上升趨勢。據調研訪談，國產儀器的部分品類的市場占有率上升的原因主要包括：1）政策端鼓勵國產替代；2）在資本寒冬的影響下，客戶消費更趨謹慎和理性，不再盲目追求極限指標、超高通量和超多功能，降低對性能冗余、價格高昂的進口品牌的追求，同時對于部分性價比高、性能穩定的國產科學儀器關注度和接受度上升；3）在過去幾年巨量資本的支持下，大量資金被投入產品研發，疊加疫情期間由于海外供應鏈的不穩定倒逼國內產業鏈快速發展，本土產品性能、質量、穩定性提升明顯，且本土企業在貨期、售后服務響應方面具有顯著優勢。圖表13國產自動化儀器部分品類市場占有率上升的主要原因分析數據來源：公開資料，調研訪談，動脈智庫制圖◆國家出臺一系列政策支持國產替代，為產業發展提供堅實政策保障政策環境對于國產設備的傾斜和支持力度加大，持續利好大批優秀本土設備研發商。2021的關鍵領域，鼓勵和支持國產生物制藥設備的研發與創新，旨在提升生物制藥產業鏈的完整性與競爭力，為國產替代指明方向，引導企業加大在高端設備、核心部件研發等方面的投入。2023年8月28日，為鼓勵科學研究和技術開發、購買國產科學儀器，財政部、商務部、稅務總局三部委聯合發布《關于研發機構采購設備增值稅政策的公告》，明確指出對內資研發機構和外資研發中心采購國產設備全額退還增值稅。2024年12月5日，財政部發布《關于政府采購領域本國產品標準及實施政策有關事項的通知（征求意見稿）》，無疑為國產替代又注入一針強心劑。文件指出，在政府采購活動中，給予本國產品相對于非本國產品20%的價格評審優惠。這意味著在未來政策采購的評審過程中，本國產品的報價會被降低20%，本土產品競爭力顯著提升。此外，財政部還表示，在《通知》出臺后，將于3到5年內制定有關產品的中國境內生產組件成本比例要求，以及對特定產品的關鍵部件和關鍵工序要求。此外，國家及地方對生物醫藥產業鏈企業的財政支持還有專項資助和項目獎勵，同時配備稅收優惠、金融扶持等配套政策，使得企業能有更多資金用于國產設備耗材軟件的研發、生產和升級，助力更快突破技術壁壘，形成我國自主創新技術。◆進口設備不確定性高，為保證供應鏈安全，企業盡可能尋求國產替代方案新冠疫情及地緣政治因素使得國際物流供應鏈受到較大影響，進口產品的供應穩定性受到一定影響，進口產品貨期動輒幾個月、部分產品甚至缺貨。雖然部分頭部供應鏈企業生產線紛紛入駐中國，以期達到本土化供應需求，但對于部分高端儀器，短期內跨國公司基于技術泄密、產業安全等考慮，不一定會把相關產品的生產基地搬到中國。為了避免因外部因素導致的供應中斷風險，越來越多的企業尤其是生物醫藥領域，制造供應鏈的保供亦是對藥品供應下游用藥方的穩定保障，都在盡可能地尋求國產替代方案。◆不再盲目追求極限指標、超高通量和超多功能，提升對性能穩定的國產儀器關注度當下社會資金面整體偏緊，企業研發過程中更注重產品的成本和商業化可能性。客戶消費更趨謹慎和理性，不再盲目追求極限指標、超高通量和超多功能。在保證性能的前提下，國產自動化設備不僅具有價格優勢，同時提供響應快速的售后服務，能夠快速基于使用需求進行產品的調整和迭代。此外，如前文所述，國內供應鏈企業的靈活生產模式能更好地服務于本土客戶的需求，提供更貼合實際的定制化服務，從而滿足不同客戶的個性化需求。對于某些對實驗室自動化設備不夠了解的客戶而言，本土自動化廠商還扮演著客戶方案規劃咨詢的角色。對于檢驗檢測領域自動化實驗室的建設，基層服務商普遍對價格敏感，這也給了本土廠商較大的機會。比如，目前像英矽智能等搭建了大型全自動實驗室的企業目前對優秀國產實驗室自動化相關設備的關注度很高，尤其是一些能夠做到高精度的國產檢測設備。英矽智能自動化實驗室負責人曲志虎博士指出，目前國內已經涌現了很多優秀的實驗室自動化設備廠商，比如基因測序領域，從樣本的前處理到文庫的構建，甚至一體機測序，搭配配套試劑耗材等，部分國產廠商已經貢獻了相當不錯的解決方案。廣州生物島實驗室項目團隊也公開指出，下一步工作重點聚焦在自主研發和搭建自動化實驗設備，主要目標實現國產設備替代，從方案設計、軟件開發到硬件設備的搭建和調試，實現全部國產化，并在此基礎上進行國產自主創新和技術更新迭代。總體而言，目前國內市場對于性價比高、性能穩定的國產自動化儀器關注度和接受度穩步上升。隨著技術的不斷進步和市場需求的變化，設備和儀器的更新換代速度較快，這為本土廠商提供了持續創新和拓展市場的機會。圖表14實驗室自動化企業業務拓展策略數據來源：公開資料，調研訪談，動脈智庫制圖隨著國產自動化設備實力的進一步提升，為尋求更大市場增量，諸多實驗室自動化企業密集出海，收獲不錯業績，部分企業主要營收甚至已經由海外市場貢獻。據公開財報，華大智造在2024年上半年基因測序儀業務在海外實現收入3.2億元。通過積極加強歐非區域的營銷渠道建設和賦能，2024年上半年公司簽約了首個非測序方向自動化產品客戶AppolonBiotek。奔曜科技也公開披露，其業務已覆蓋歐洲、北美、亞太等多個地區。自動化儀器開發廠商耐優生物近兩年的主要營收目前已經由海外客戶貢獻。據調研，同款自動化設備在海外的售價比國內更為可觀，產品溢價空間高于國內，企業因此也具備更大動力進行研發創新。對于實驗室自動化廠商而言，出海既是突破國內市場瓶頸的必然選擇，也是抓住全球產業鏈重構、政策紅利和技術升級機遇的戰略舉措。對于實驗室自動化廠商而言，出海既是突破國內市場瓶頸的必然選擇，也是抓住全球產業鏈重構、政策紅利和技術升級機遇的戰略舉措。盡管實驗室自動化賽道尚處于早期發展階段，自動化設備國產替代率也在穩步提升，但目前國內競爭還是比較激烈，海外市場無疑是一個新的切入口和增長點。中平資本投資副總裁孔令赫指出，雖然海外客戶驗機周期長且企業需要根據海外客戶的需求持續進行產品的升級迭代，以及出海路徑上面臨的諸多客觀阻礙，但只要廠商設備質量過硬、性能穩定，能夠得到海外客戶的認可，海外市場一定是片待開墾的沃土。耐優生物創始人駱俊魁同樣指出，海外用戶專業性高，比較注重知識產權。因此公司出海的主要策略是創新，而產品性能的穩定同樣是贏得海外客戶認可度和復購率的關鍵。圖表15小型通用設備出海進程相對快于大型復雜設備數據來源：公開資料，調研訪談，動脈智庫制圖從實驗室自動化設備的出海品類來看，小型通用自動化儀器及基礎設備的出海進程相對較快，大型復雜設備相對較慢。基于對漢贊迪等企業的訪談，動脈智庫了解到，由于海外售后的開展遠不如國內便利，小型儀器售后服務較少、應用支持簡單、產品技術相對成熟，海外客戶接受度高，而更復雜的設備因為受到法規監管、應用多樣化，當地售后支持團隊條件的制約，出海挑戰會更大。出海目的地豐富多樣，從歐洲到亞太，包括印度、中東等國家和地區。以上提到華大智造、耐優生物、奔曜科技等企業的相關自動化產品及業務均出口到歐洲國家，但對于處于出海起步期的本土自動化廠商而言，歐美市場并不一定需要列為主要出海目的地。就國內自動化廠商目前出海態勢和出海經驗而言，東南亞、印度等市場是較為理想和布局眾多的出海目的地。圖表16實驗室自動化產品出海目的地市場特點分析數據來源：公開資料，調研訪談，動脈智庫制圖關于出海目的地的選擇，不一定非要瞄準歐美市場。基于調研訪談，動脈智庫了解到，盡管歐美市場環境復蘇明顯，對產品價格敏感性相對較低，但同時對產品品質、品牌要求高，加上夾雜貿易摩擦、本土貿易保護等因素，國產品類想在歐美市場占有一席之地，挑戰依舊很大。中東等國家對產品價格敏感性也較低，具有當地資源的企業同樣可將這片市場作為不錯的參考目的地。漢贊迪首席運營官張娜也指出，盡管歐美市場具有成熟的實驗室自動化認知基礎，企業無需承擔過多用戶教育成本，但對產品質量穩定性與售后響應要求確實嚴苛，需先以可靠產品建立口碑。如果初期推行產品質量不穩定，口碑一旦受損將極難修復。此外，歐美市場法規的復雜性也要求更長的籌備周期。東南亞、印度等市場承接了部分中國產業的轉移，科學儀器需求呈現上升趨勢，正在成為新的海外業務增長點。隨著共建“一帶一路”倡議的進一步推進，越來越多的國產儀器企業將目光投向了東南亞市場。東南亞地區擁有優越的地理位置和巨大的市場潛力，從整體市場經濟來看是個非常大的增量市場。類似于早些年的國內市場，新加坡、馬來西亞、越南與印尼等國的政治局勢相對穩定，展現出蓬勃發展的景象。隨著整體東南亞國家經濟活力的釋放以及自身研發能力等限制，東南亞市場已然成為國產儀器廠商眼中充滿機遇的海外“藍海”。基于調研訪談，動脈智庫認為，目前東南亞市場還處于自動化需求培育階段，需同步推進客戶教育與產品優化：一方面，需要通過場景化培訓提升用戶接受度，另一方面，針對當地人力資源成本較低、技術適配能力較弱的特點，需要強化設備易用性設計——如簡化操作流程、實現開機即用等，必要時還需要進行本地化功能調整。在商業模式上，不同于歐美市場，中東、東南亞等市場對于渠道資源要求更高，企業需要根據自身資源積累進行合理布局。此外，對于軟硬一體的整體解決方案，俄羅斯等國家有較大市場需求。拉美、非洲等區域對廉價科學儀器的需求也呈現上升趨勢。不同國家和地區的法規政策、市場需求、文化背景等存在較大差異，對企業的產品研發、注冊認證、市場營銷等方面的能力提出較高要求。一些國家對醫療器械的注冊審批流程復雜、周期長，企業需要投入大量的時間和精力來滿足當地的法規要求。不同地區的市場需求也各不相同，企業需要深入了解當地市場，針對性地開發產品和制定營銷策略。根據調研訪談，動脈智庫總結出海成功經驗主要包括以下幾條：首先，產品的扎實穩定是出海的前提，降低售后問題發生概率。其次，明確首推產品類型和出海目的地格外重要，企業需避免廣撒網式布局：應基于市場需求分析，明確市場定位以確定首推產品，明確簡單設備與復雜設備的出海路徑。與此同時，需要同步構建物流與優秀售后體系：結合企業實際考慮建立當地團隊還是建立一支精干隊伍外派進行管理；產品售后維護方案需配套，設備配件更換機制要提前規劃。最后，關于合規的認知是落地關鍵，對目標市場的法規政策必須透徹理解，積極準備相關資料，確保產品能夠順利通過注冊審批。圖表17實驗室自動化產品出海策略與建議數據來源：調研訪談，動脈智庫制圖此外，如何把握出海的節奏非常重要——每家公司需根據自身資源與產品特性謹慎制定策略，降低運營風險，實現可持續的海外業務拓展。盛山資本等機構向動脈智庫指出，出海是優秀實驗自動化廠商的必然發展路徑，但不能操之過急。要逐一解決出海過程中面臨的諸多挑戰并不容易，因此企業不能“為了出海而出海”，每家企業要根據自己的特點找到適合的發展節奏和發展策略。企業出海一定是要圍繞當地客戶所處的發展現狀和面臨的發展需求去推出合適的自動化產品。中國目前在研發上的投入僅次于美國，已經是非常巨大的市場，在國內市場建立起核心競爭優勢仍然是優秀企業布局長遠發展路徑的基礎。第三章實驗室自動化+數智化各領域建設需求及解決方案檢驗檢測類實驗室從用戶類型可劃分為醫院、第三方獨立檢測實驗室、政府檢測機構、企業質檢部門等。其中，實驗室自動化應用程度最高的是醫院檢驗科，基本已經完成了自動化流水線（實驗室自動化的3.0發展階段）的布局。現階段可以達到采血后放到機器，通過生化免疫流水線完成全部的前處理、檢測、結果報告和后續樣品存儲等全檢驗過程自動化，極大程度地簡化了工作流程，加強了質量管理，降低了人為誤差和生物污染率等。同時，其他與醫學檢驗相關的大型實驗室，如疾控、血站、大型藥企以及大型第三方醫學檢測實驗室等的自動化程度也比較高，基本能夠達到工作站形式自動化（實驗室自動化的2.0發展階段）。當前國內體外診斷領域的自動化程度已經走在了前列。國產替代是該領域實驗室自動化發展的主要邏輯。從需求來看，三級醫院檢驗科為流水線主要用戶，但二級醫院及ICL裝機需求逐漸興起。憑借先發優勢和封閉式設計，外資企業已占據眾多三級醫院市場，截至2023年末，國內TLA流水線存量約為3000條，其中80%以上品牌為羅氏、雅培、貝克曼、西門子、日立。但近些年隨著國內廠商如邁瑞、新產業、安圖在高速發光、高速生化、自研流水線的陸續突破，流水線的制作成本下降，以及國產IVD龍頭企業在經過流水線方案的不斷迭代與更新，已經初步具備了在高端市場與外資企業競爭的實力。目前國內目前諸多縣級人民醫院、二級醫院經過擴建和改建都在積極引入流水線，二級醫院將成為未來3～5年國產流水線裝機的主戰場。以邁瑞為代表的國產IVD企業流水線裝機已經開始提速，2023年國內新增流水線裝機數量近一半為國產品牌。從裝機存量來看，截至24H1，邁瑞已憑借MT8000躍升至國產品牌第一，市占率與雅培相當；安圖生物、新產業、亞輝龍、邁克生物流水線裝機數量緊隨其后。確定的是，在自動化能力基礎上，擁有全實驗室自動化與數智化整體解決方案提供能力的企業，將在醫院改建與新建中展現更強的競爭力。除了醫院市場，從實驗室自動化發展成熟程度來看，疾控中心、企業質檢藥監部門、海關、司法鑒定中心等檢驗檢測單位市場還有很大的發展機會點。據《2020-2026年中國實驗室自動化系統行業市場分析及投資前景研究預測報告》統計數據，國內臨床檢驗檢測實驗室實現完全自動化流水線的實驗室約15%，依然有不小的開發空間。質譜（massspectrometer，MS）技術正逐漸成為臨床檢驗檢測的重要工具，并廣泛用于各個領域。但國內臨床質譜的發展面臨著多方面的挑戰，自動化就是其中之一。國內體外診斷檢驗的特點是樣本量巨大，對自動化要求高。與生化免疫學技術相比，質譜技術在自動化方面存在較大差距，需要人工進行樣品處理、儀器維護、數據分析等工作，難以滿足臨床檢驗快速、高效的需求。質譜前處理存在時間成本高、誤差大、批量化檢測效率低等問題，自動化存在諸多優勢。礙于現有質譜分析樣品前處理流程方法多、步驟繁瑣，需要反復地進行移液，混合、離心等過程，涉及渦旋混合器、離心機、氮吹儀等設備的使用，是整個質譜檢測流程中耗時最長的一個環節，約占整個分析檢測流程的65%左右。由于主要依賴人工操作，導致出現的操作問題非常多：在臨床質譜分析中，30%左右的誤差是來源于樣本處理，已成為造成誤差的首要因素。自動化樣本前處理設備的使用可以顯著降低手工操作的誤差、提升分析精密度，還可以降低技術人員勞動強度，提升整體檢測效率。質譜前處理自動化難度大，導致市場現有能滿足客戶自動化需求的產品不多，全自動質譜檢測一體機難度大。◆不同樣本需要的前處理方法不同，臨床樣本與質譜儀之間存在兼容性問題質譜自動化難度大原因之一是因為不同類型的臨床樣本涉及不同的前處理方式，很難通過設定固定程序對各種不同項目的樣本進行處理。比如稀釋法是最簡單的樣品前處理方法，兼容性比較強，目標分析物回收率高，具有操作簡單快速、樣本完整性好、成本低等優點，但缺點是選擇性差，僅適用于基質效應小，濃度較高的目標分析物，且樣品中不含或僅含很少大分子的簡單液體基質，如尿液、淚液、腦脊液等。蛋白沉淀法是簡單、快速和應用最廣泛的生物樣品前處理方法，適用于測定含有豐富可溶性蛋白的血清、血漿和全血樣本里的小分子化合物，但是對于內源性的小分子無選擇性。液液萃取靈活度高，對提取溶劑的類型、pH、離子強度均可選擇，但操作繁瑣，重現性較差，且不適用于親水性化合物；如果多個目標分析物具有不同的親脂性，液液萃取開發難度較大。整體而言，沒有一種前處理方法能適用于不同的待測物和不同的樣本類型；即使相同的待測物，不同的樣本類型，可能也要采用不同的前處理方法。圖表18質譜前處理中不同方法適用樣品類型及優缺點匯總數據來源：《液相色譜-串聯質譜法臨床樣品前處理專家共識》，動脈智庫制圖圖表19常見臨床質譜檢測項目推薦的樣品前處理方法數據來源：《液相色譜-串聯質譜法臨床樣品前處理專家共識》，動脈智庫制圖不同前處理方法對應操作步驟不同，繁瑣程度不同，面臨的自動化難度也不相同。如蛋白沉淀法適用于自動化和半自動化操作，但一般只能用于含量較高的藥物濃度監測。液液萃取要經過離心、取上清、氮吹等步驟，不易實現全自動化。固相萃取是最為復雜、耗時的質譜前處理方法，不利于實現完全自動化，對操作人員要求也較高，通常需要人工處理長達1-4小時，且存在著手動操作失誤影響檢測結果、生物安全風險等問題。圖表20不同質譜前處理方法對應自動化難度數據來源：公開資料整理，調研訪談，動脈智庫制圖全自動質譜儀技術壁壘高，開發難度大，導致質譜全自動發展緩慢。全自動質譜一體機參與者稀少的主要原因之一來自極高的技術壁壘，其技術壁壘體現在多個層面，包括前處理與質譜儀的對接、體積控制、隨到隨檢功能的實現問題。以臨床應用最為廣泛的液相色譜串聯質譜（LC-MS）技術為例，液相色譜（LC）分離的時間決定了其無法獲得使人滿意的檢測通量，阻礙了質譜法的臨床應用。其次，液相色譜技術存在過多的變量，如泵、流動相、色譜柱等等，特別是色譜柱，其產品本身性能、使用時間、串接方式等均會影響樣本檢測的結果，與LC相關的問題，如柱堵塞、攜帶污染、峰容量限制、高成本和逐漸的柱效損失，都可能導致臨床質譜工作流程中出現數據質量問題或引起儀器故障，這些挑戰在大規模樣品分析中變得更加明顯。這些變量因素很難讓液質聯用儀成為化學發光儀這種自動化的檢測設備。液質聯用技術本身的局限性是目前影響臨床質譜自動化發展進程的重要原因。前處理模塊與液相色譜模塊的對接同樣需要企業對LC-MS儀器和進樣接口有深入的了解。在實際產品開發中，還需要考慮前處理模塊的體積大小，以及如何平衡前處理和檢測的速度實現樣本的隨到隨檢等。基于質譜前處理自動化產品面臨的較大的技術挑戰，目前市場自動化儀器以半自動化產品為主。近年來，市場上推出了各式各樣的半自動化的質譜前處理設備，以移液工作站和自動化樣本前處理系統為代表，近兩年質譜的自動化進展也主要集中在自動化樣本前處理。移液工作站大部分是采用萃取、沉淀等傳統前處理方法（能夠兼容的方法學一般較少將前處理流程中涉及的移液器、離心機、氮吹儀、正壓固相萃取儀中的部分或全部功能都集成在封閉的空間內（一些難整合的模塊需要手動操作從而實現流水線式的自動化作業。相關的技術和供應鏈較為成熟，振蕩、孵育、移液、離心、氮吹、正/負壓、磁吸等模塊都發展完備。需要在樣本處理完之后將樣本轉移到質譜儀上。目前羅氏、華大吉比愛、鎂伽科技、迪譜診斷、衡昇質譜等諸多企業都開發了自動化樣品前處理系統。自動化產品開發不夠完善，仍有諸多需求未滿足。如主流外的質譜技術仍然缺乏前自動處理儀器。液相色譜串聯質譜（LC-MS）技術是目前臨床應用最多，也是國內醫院采購最多的儀器類型，占比近60%，其次是基質輔助激光解析電離飛行時間質譜儀（MALDI-TOF占比近30%。電感耦合等離子體質譜儀（ICP-MS）、氣相色譜串聯質譜儀（GC-MS）等其質譜技術中樣品前處理要求較低的質譜，但市場上能滿足其前處理要求的自動化加樣系統研制仍然較為困難，絕大多數臨床用MALDI-TOFMS都未配備自動化加樣系統，大量樣品前處理過程仍需手工或半自動化完成，這不僅耗費人力、降低效率，還可能因不當操作導致結果失真。對于ICP-MS等質譜前處理的市場自動化需求也長期被忽視，企業布局較少。盡管面臨諸多挑戰，但毋庸置疑的是，全自動質譜一體機是質譜技術發展的必然趨勢。基于這一終極目標，產業已然貢獻了許多思路和解決方案，諸如發展更合適發展自動化的前處理方法或者開發新的分離技術。全自動質譜一體機發展必然趨勢下的多重機遇。全自動質譜一體機，能夠實現“樣本進，結果出”，全程無人值守，是質譜自動化終極方案。雖然目前全自動質譜一體機還存在儀器成本高、體積較大的不足，短期內無法廣泛落地，但全自動質譜一體機是質譜行業發展的必然趨勢。目前國內僅有極少數企業布局全自動化質譜一體機，在全自動質譜一體機發展的必然趨勢下，存在多重機遇。除了發展更高集成度（即一體化設備），質譜前處理自動化技術也在朝著更廣泛兼容性（多技術融合）和智能化升級（AI驅動）方向發展。加速實現全自動質譜一體機的開發，有多種路徑。其一是發展更合適發展自動化的前處理方法或者開發新的分離技術。質譜前處理方法有很多種，稀釋、蛋白沉淀、液液萃取、固相萃取是最常用的樣品前處理方法。傳統前處理方法步驟繁瑣，自動化難度大。作為質譜前處理方法里的新起之秀，磁珠法等為實現高水平的質譜自動化開辟了嶄新路徑。磁珠法是近兩年出現的新技術，主要原理是在磁性材料表面包被固定相，在固定相上進行相應的官能團修飾，根據磁珠抓取物質的類別分為富集磁珠和凈化磁珠法模擬了固相萃取的原理，但與固相萃取相比，磁性固相萃取技術是將傳統固相萃取材料磁化，解決了篩板堵塞的問題，具有操作簡單、取時間短、有機溶劑使用量少、固液相分離速度快等優點。由于操作簡單，無需氮吹濃縮等復雜工序，磁珠法全自動化潛能最大，基于磁珠法開發的質譜自動化儀器更小，結構更簡單，降成本空間更大。因此，磁珠法的出現，大大推動了臨床質譜前處理的自動化進程。此外，磁珠法在檢測重復性、回收率、效率上的表現也非常優異。圖表21羅氏、華大吉比愛推出的全自動質譜一體機均基于磁珠法實現圖片來源：公開資料多家企業如羅氏（Cobasproi601）、華大吉比愛（LINE-MS2600）開發的集前處理和檢測分析于一體的全自動質譜儀都是通過磁珠法實現。目前國內磁珠供應商發展快，定制化程度高，開發的磁珠種類也越來越多，都加速了磁珠法發展的步伐。不過磁珠法也存在一些待完善的地方，比如還沒有相關的試劑獲得二類證，原料工藝穩定性需提升、缺乏海外的成功經驗等，接下來產業還需要對磁珠法進行大量的驗證、優化工作。通過升級前處理方法使其更適用于自動化設備，除了使用磁珠法代替固相萃取法，還可以發展通過載體液液萃取法（SLE）代替傳統液液萃取、用正壓過濾來代替上清液移取等。此外，隨著質譜技術的發展，一些新的分離技術的出現，如離子淌度技術，效率更高、也更為穩定，有望取代色譜技術解決色譜技術目前面臨的制約，加速質譜自動化發展。此外，通過簡化或放棄液相色譜分離過程（LC-MS/MS系統檢測層面）也可以提高系統的自動化程度，從而提高穩定性和檢測通量。如安捷倫公司的RapidFire技術，采用通過式的固相萃取技術，可實現每個樣本20秒的檢測通量。由于該系統不含常規色譜柱，因此無需考慮色譜柱帶來的各種變量，十分適合對靈敏度無極致要求的項目，如維生素A、E的監測，治療藥物監測等。除了樣品前處理自動化技術的突破，在全自動質譜一體機的發展道路上，還有諸多環節待進一步滿足市場自動化需求。如儀器維護自動化技術的突破——開發新型儀器維護技術，例如自動清洗離子源、自動更換色譜柱等，以實現儀器維護的自動化；數據分析自動化技術的突破——質譜數據分析復雜，需要人工進行峰識別、積分、定性定量等工作，可以通過開發新型數據分析技術，例如人工智能算法，以實現數據分析的自動化等。盡管還面臨諸多挑戰，臨床質譜自動化無疑具有廣闊的發展前景。眾所周知，藥物研發過程漫長而復雜，從藥物研發到上市通常需要10年以上的時間，且面臨高風險和高投入。藥物研發階段，需要進行藥物靶點的鑒定和驗證、化合物的設計和合成、活性化合物的篩選和優化等步驟，這些步驟至少耗時2-3年。隨著藥物研發的難度不斷提高，研發人員面臨著時間和資金成本的巨大壓力。而傳統藥物研發實驗室操作模式下，實驗操作繁瑣、樣本處理耗時、數據管理混亂及實驗結果重復性差等問題顯然成為制約行業進步的瓶頸。藥物研發與生產過程對效率、精度及數據管理的需求日益增高，制藥界迫切需要尋找更為高效的研發方法和技術，制藥實驗室自動化解決方案應運而生。旨在通過集成最新自動化技術與智能化管理系統，全面提升實驗室工作效率與數據質量，加速藥物研發進程。傳統制藥實驗室操作繁瑣、樣本處理耗時，實驗結果重復性差，自動化實驗室可以避免資源密集型勞動，減少人為誤差，提高實驗可重復性，助力藥物研發效率大幅提升。傳統制藥實驗室工作中，大量人力被耗費在樣本的收集、制備、分配等前置環節，影響了核心實驗的開展效率。隨著藥物研發項目的增加，需處理的分析測試種類和樣本數量急劇上升，對實驗室的資源配置提出嚴峻挑戰。此外，繁瑣的實驗步驟，由于人為操作的不一致性及環境因素干擾，常導致實驗結果難以復現、實驗可信度不夠，進而影響決策的科學性和有效性，甚至帶來經濟損失。應用自動化實驗室，可以降低人工誤差和樣品操作時間，減少重復性勞動并提高準確性。通過高通量技術，可以提高分子多樣性和合成路徑的研究效率，優化實驗參數，加快實驗迭代周期，提高實驗準確性和可重復性，從而加速先導化合物和候選藥物的篩選和優化過程，大幅提高藥物研發的效率和節省大量資金成本。例如，藥物研發的DMTA（Design、Make、Test、Analyze）每一輪合成大約需要一名化學家3到6周的時間來制造、純化、量化和鑒定所需化合物，再進行一系列生物分析。而在自動化實驗室中，基于機器臂及鏈接系統工作站的應用，可以提供24小時處理、讓反應在任何時間進行，極大減少上述情況下研究人員工作量，有可能將合成時間從3到6周縮短藥物篩選環節，需要測試大量化合物、找出對特定生物靶標或表型有活性的候選藥物。而高可以快速進行不同檢測方法的藥物篩選。在同一時間檢測數以千萬的樣品，以靈敏快速的檢測儀器采集實驗結果數據，以計算機分析處理實驗數據，并以得到的相應數據庫支持體系運轉。藥物研發自動化不僅可以將技術人員從重復性操作中解放出來，將有限的精力投入更有創造性的工作中，更重要的是從根本上避免了人為誤差的發生，最大程度上提高了實驗重復性。據公開數據，數字化和自動化可增強藥物質量控制實驗室的靈活性和效率，使得藥物交付周期縮短了60％到70％，并且讓生產力至少提高了50%。一家全球大型制藥公司傳統實驗室過渡到自動化實驗室后，實驗室生產力提高30%以上；此外其使用高級數據分析將實驗偏差減少80%，完全消除重復出現的偏差，并將偏差關閉速度加快了90%。效率的提升意味著成本的降低：有公開數據顯示，當制藥公司的研發實驗室達到數字化實驗室的水平后，藥物化學的研發成本能降低至25％至45自動化微生物藥物實驗室潛在的研發成本能降低傳統制藥實驗室數據管理混亂、分析困難，自動化實驗室基于信息軟件和智能硬件的技術賦能，能夠提高實驗數據生成質量并進行分析管理，實現更高效的藥物研發，提高藥物研發成功率。傳統制藥實驗室由于缺乏統一的數據管理平臺，如仍然依賴手工記錄和手工操作，導致數據分散、易丟失，不能實現及時的互聯互通，且難以進行高效整合與分析，增加了實驗報告編寫的難度。實驗室的整體研發質量控制亦依賴于人工標準，離高質高效和完全滿足監管的要求有一定的距離。自動化相關軟件，通過管理實驗室的“人機料法環”，確保數據的合規性和數據安全。與此同時，自動化實驗室通過集成多種自動化設備（如移液系統平臺高通量測序儀器、高內涵成像儀等能夠實現多種生物樣品的接收、預處理、質量控制、培養、篩選、分析和測序等功能。統一化的實驗室操作流程提高了實驗流程中數據生成的質量，穩定、標準化的數據成為在實驗室中強化靶點發現及其他數據應用的基礎。通過融合自動化系統與高級數據分析能力、機器學習能力，可實現實驗室流程持續優化的目標：通過系統自動數據分析，判定某一步驟中的某一試劑是否導致了下一個步驟中的某些實驗結果，并對操作方式或流程提供見解及優化；通過使用系統數據分析功能，挖掘特定設備的使用情況，挖掘其應用頻率或高或低的原因，從而進行實驗流程方案的優化，提高人員、設備和樣本、材料的利用率。如自動化篩選設備在運行過程中會產生大量的實驗數據，這些數據被實時傳輸給AI系統進行分析。AI根據分析結果，可以對自動化設備的運行參數進行優化調整，如調整篩選條件、優化實驗流程等，進一步提高篩選的效率和準確性，這種協同工作模式使得高通量藥物篩選更加智能化、高效化。最新一代自動化實驗室可以實現在人類和動物模型上同步進行試驗，在一定程度上解決部分細分子領域相關研發數據極度缺乏的痛點。基于實驗室源源不斷產生的批量高質量研發數據，結合經過清洗的源于公開數據庫的大批量研究數據，可以通過AI技術實現快速發現新分子結構和作用靶點的目標，即人工智能藥物研發（AIDD）——利用深度學習、神經網絡和生成對抗網絡（GANS）等算法技術，執行靶點驗證、蛋白質結構和藥理特性的預測、高通量苗頭化合物篩選、識別未開發過的疾病治療靶點和生成具有優化特性的新型藥物分子乃至創建新化合物或具有潛力新應用的生物分子等高難度任務。圖表22AI在藥物研發各階段的應用數據來源：公開資料，調研訪談，動脈智庫制圖ML、DL及生成式AI及其他AI技術，已經融入藥物研發過程的各個階段，幫助制藥公司減少藥物研發及開發所需的時間和資源，減少對濕實驗及其他資源密集型方法的需求，同時提高臨床試驗的成功率，現已成為幫助新藥開發提速增效的有力工具。ARKInvest分析，自動化實驗室可以在藥物發現過程中節省兩年時間和數億美元的成本，使得藥物研發效率將提固體稱量是藥物研發實驗工作中既核心又基礎的步驟，不僅重要同時又大量存在。但由于固體試劑多種類、多形態（