实验室自动化供需格局及发展因素有哪些？

生命科学上游行业国产 替代的需求叠加工业自动化的人才供给。

1.需求端：国产替代是生命科学上游行业的长期需求

生命科学上游行业包含仪器设备、试剂耗材等，具有很高的技术壁垒，存在大量“卡 脖子”环节，赛默飞、丹纳赫、安捷伦、PE等巨头占据国内市场主导地位。生命科学 上游高度依赖进口的问题已得到国务院、工信部、自然科学基金委等部门的高度重视， 国产替代成为成为政策引导的主要方向。

2016年8月，国务院发布《十三五国家科技创新规划》，提出加强生物产业发展及 生命科学研究核心关键装备研发，提升我国生物技术前沿领域原创水平，抢占国际 生物技术竞争制高点。 • 2021年3月19日，为落实“十四五”期间国家科技创新有关部署安排，国家重点研 发计划启动实施“基础科研条件与重大科学仪器设备研发” 等重点专项及“揭榜挂 帅”榜单。围绕国家基础研究与科技创新重大战略需求，以关键核心部件国产化为 突破口，切实提升我国科学仪器自主创新能力和装备水平，促进产业升级发展，支 撑创新驱动发展战略实施。

2.供给端：实验室自动化适合中国的工业自动化人才结构

国内的自动化技术在工业3C、汽车等领域已相对成熟，做相应非标产线的自动化人才 非常多，在制造业市场逐渐饱和之时，大量人才从汽车和3C产线，转到实验室自动化， 因此天然擅长在流程端将仪器和线性自动化流程进行整合。相比来说，高端仪器所需 的精密材料、传感器技术国内欠缺，仪器领域的国产替代仍有很长的路要走，而实验 室自动化更适合中国目前的工业自动化人才结构。

3.限制自动化发展的因素

中国医学检验的自动化程度最高，其他场景的实验室自动化水平仍然较低 医学检验的实验流程固定，需求标准化，样本量大，同时预算充足。目前国内实验室 自动化应用程度最高的是医院检验科，已经处在3.0的流水线阶段，以生化免疫流水 线为主，达到采血后上样、前处理、检测、结果报告和后续样品存储等全检验过程自 动化，极大程度地简化了工作流程，加强了质量管理，降低了人为误差和生物污染率。 进口四大家罗氏、雅培、西门子、贝克曼占据了70%以上的中国市场，占据三甲医院 的高端市场，国产厂商与目前逐步从二级以下医院开始国产替代。 大多数实验室自动化的程度还停留在单一设备阶段，只有药企、疾控中心、合成生 物学公司等场景的少数实验室实现了工作站形式的自动化。对于大多数普通实验室 来说，前端的样品处理方面，自动化程度相对而言依然非常低，需要消耗大量的人工， 以及不可避免许多重复性繁琐性的工作。

目前限制自动化发展的因素包括长期因素和短期因素 总体来说科研用户的需求更零散，人力成本低，而企业用户的用人成本高，需求相对 标准化，更适合开展自动化，但是在合规性等方面的要求更高，需要更加定制化的开 发，国内厂商大多达不到要求，而进口厂商大多只提供标准化的产品，不提供定制化 服务。具体来说，限制自动化发展的因素包括以下几点：

（1）长期因素：人力成本低使得投资回报率不足

据受访者透露，多项目整合的流水线TLA一般1000万以上，单项目的TTA一般在一千 万以内，一个工作站的价格一般在100-300万之间。对于高校和研究机构来说，学生 的人力成本很低，从投资回报率角度看并没有动力使用自动化设备，这个现状短期内 难以改变。而对于企业来说，缩减成本开支尤为重要，需要算一笔经济账，完成自动 化改造后在单位空间、人力支出所带来的收益需远高于传统方式，扣除购置收入，依 然可以有显著的投资收益，才会有进行自动化改造的动力。据核算，目前采用了自动 化方式的企业节约的人力成本，平均在三年左右可以覆盖设备的投入。

（2）长期因素：自动化产品在部分领域还无法满足需求

液体处理是自动化相对成熟的产品，市场上国内外厂商都已经推出了一些标准化的自 动移液系统。但是这类设备一般只集中在移液配液方面，针对液体的综合性处理的功 能不够，针对生物领域的96孔板操作较多，而对于像384孔板、1536孔板等更精细样 品的操作则相对较少。而固体处理方面定制性高，价格昂贵，购买力不足。由于不同 固体颗粒的粘性、静电作用力、密度、外形、大小等理化性质不均一，因此针对不同 的固体都要开发特定的操作设备，即使进口产品也会有性价比或者稳定性方面的问题。 目前基本是通过人工操作完成，在样本量比较大的情况下，导致操作繁琐，急需自动 化的称量设备。如果与后续样品溶解转移相结合的话，就还需要称量校准和样品处理 的集成。另外，在化学合成领域自动化程度也相对较低，合成涉及的样品条件比较复 杂，需要更加复杂的集成能力。

软件的合规性难以满足需求。以微生物检测为例，对于各种菌落，检测方法以及对环 境的要求都不一样，而且做微生物检测的客户都需要做一些数据完整性的分析，对软 件的要求非常高，目前国产软件难以通过CSV（药企换计算机需要的验证）的验证或 者GMP的要求。做软件的合规，至少需要三五年的时间来打磨。虽然对于事业单位来 说合规性并不需要这么高，但是对于企业来说，目前国产软件难以满足其需求。

（3）长期因素：客户需求非标准化

实现自动化的前提是要先实现流程的标准化和模块化。但由于生物和化学实验的复杂 性，目前的实验室自动化还只能解决少部分的重复劳动，尤其是研发端，需求相对复 杂多变，对于自动化来说，很难做到柔性很高。曾有研究机构购置了自动化设备，并 针对自身的需求进行调校开发，但是由于后期调整了研究方向，原有的设备不再适用， 后来自己聘用工程师重新调校，但没有达到要求，最终导致自动化设备闲置。

（4）短期因素：市场教育不够充分

国内的实验室自动化领域起步较晚，很多实验室研究人员对实验室自动化的产品种类 和功能缺乏了解和信任，对自动化优势的了解不全面，同时对自身实验的哪些环节可 以进行模块化标准化，可以进行自动化改造也不清楚。