Význam elektrooptických systémů ve světě stále roste

Elektrooptické systémy na počátku 21. století významně ovlivňují inovace téměř ve všech průmyslových odvětvích: od lékařské a laserové techniky, přes inteligentní průmyslové a servisní roboty až po informační, komunikační, osvětlovací a solární techniku. Jejich význam souvisí s prudkým rozvojem optoelektroniky a s objevením laseru (z anglického Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, tj. zesilování světla pomocí stimulované emise záření) v šedesátých letech minulého století. Laser je v podstatě zdroj optického záření, který vyzařované světlo, na rozdíl od přirozených zdrojů světla polarizované, koherentní a monochromatické, soustřeďuje (fokusuje) do velmi úzkého svazku a vysílá ho jako velmi krátké světelné pulzy s obrovskou energií. Laser učinil ze světelných paprsků univerzální výrobní nástroj informačního věku [1] a ukázal, že světlo dokáže mnohem víc než jenom osvětlovat prostory a objekty – např. také řezat, vrtat a svařovat nejrůznější materiály, zaznamenávat data na CD-ROM a DVD, snímat, zobrazovat a analyzovat procesy, přenášet informace doslova okolo světa a v ruce zkušeného chirurga třeba operovat i ty nejchoulostivější lidské orgány jako oči a mozek. Technické využití světla je dnes samozřejmostí a ve spojení s optikou a elektronikou je základem moderních elektrooptických systémů, jejichž význam a výroba ve světě stále rostou.

 

Zájem o co největší využití těchto systémů mají všechny průmyslově vyspělé země světa, a proto jejich rozvoj všestranně podporují. Výjimkou není ani Německo, kde patří podpora a rozvoj elektrooptických systémů k hlavním strategickým úkolům spolkové vlády v oblasti vědy a techniky, přičemž jasným cílem je upevnit postavení Německa jako předního výrobce a vývozce na světovém trhu s těmito výrobky. Cílené kroky spolkové vlády má podpořit marketingová studie o hospodářském významu elektrooptických

výrobních technologií pro Německo [2], jejímž vypracováním pověřilo spolkové ministerstvo pro vzdělání a výzkum (Bundesministerium für Bildung und Forschung – BMBF) nezávislou švýcarskou poradenskou firmu Optech Consulting. Vedle podrobné analýzy situace na německém trhu studie systematicky popisuje strukturu a náplň průmyslových odvětví využívajících elektrooptické systémy a hodnotí jejich stav a perspektivy ve světě. Některé z těchto informací mohu být podnětné i pro čtenáře časopisu Světlo, a proto se na ně v dalších odstavcích podíváme podrobněji.

 

Elektrooptické systémy jsou klíčovou součástí mnoha výrobků (komponent, přístrojů, zařízení aj.), které se uplatňují v mnoha různých úlohách a průmyslových odvětvích. V marketingové studii jsou elektrooptické a optické výrobky (EOV) pro přehlednost rozděleny do devíti výrobkových skupin, stručně charakterizovaných v tab. 1. Světový trh s těmito výrobky dosáhl v roce 2005 objemu přibližně 211 mld. eur. Podíl jednotlivých výrobkových skupin na celkovém objemu trhu EOV je dobře patrný z grafu na obr. 1. Největší podíl na světovém trhu s elektrooptickými výrobky mají ploché displeje s objemem 61 mld. eur (29 %). Dominujícím produktem v této skupině jsou velkoplošné displeje LCD, jaké se používají v přenosných počítačích, počítačových monitorech a stále častěji i v televizorech. Rovněž informační technika má s objemem 47,7 mld. eur na celkovém objemu světového trhu významný podíl (22,6 %). V této výrobkové skupině jsou dominantními výrobky zejména digitální fotoaparáty a videokamery, optické komponenty datových paměťových systémů a laserové tiskárny. Sem jsou ale zařazeny i elektrooptické systémy pro profesionální tiskařské stroje. Výrobkové skupiny ploché displeje a informační technika pokrývají dohromady více než 50 % světového trhu.

 

Další výrobkové skupiny se na světovém trhu s EOV podílejí objemy mezi 9 a 20 mld. eur. Ve skupině Lékařská technika (18,6 mld. eur) připadá téměř polovina objemu trhu na oční optiku (brýlová skla a kontaktní čočky), zatímco druhou polovinu tvoří především mikroskopy, endoskopy, laserové léčebné přístroje, analyzátory pro farmaceutický a biotechnologický výzkum a různé diagnostické systémy. Na výrobní skupinu zpracování obrazů a měřicí technika připadá objem trhu ve výši 19 mld. eur, z toho na zpracování obrazů asi 7,4 mld. eur a na měřicí techniku 11,6 mld. eur. Největší obrat přitom zaznamenává prodej optoelektronických senzorů, inspekčních systémů a spektrometrů. Skupina osvětlovací technika přispívá ke světovému trhu objemem 18,5 mld. eur, ze kterého připadá 13 mld. eur na klasické světelné zdroje (žárovky, zářivky, výbojky) a asi 5,5 mld. eur na energeticky úsporné světelné zdroje nové generace na bázi LED. Skupina výrobní technika se podílí na světovém trhu objemem zhruba 12,7 mld. eur, přibližně rozděleným na polovinu mezi laserové systémy pro opracování a úpravy materiálů a litografické systémy pro polovodičový průmysl. Na rychle rostoucí výrobkovou skupinu solární energetika, orientovanou na výrobu solárních článků a solárních modulů, připadá objem 9 mld. eur. A ve skupině klasické optické komponenty a přístroje pro všeobecné použití (objektivy, dalekohledy, fotoaparáty, přístroje pro noční vidění aj.) bylo dosaženo obchodního obratu ve výši téměř 12,7 mld. eur.

 

Z geografického hlediska mají na světovém trhu s EOV dominantní postavení asijské země. Na čtyři z nich, Japonsko, Jižní Koreu, Tchaj-wan a Čínu, připadají téměř dvě třetiny (65 %) objemu světového obchodu. Německo svou produkcí pokrývá asi 8 % světového trhu. Z grafu na obr. 2 je zřejmý podíl těchto zemí na světovém trhu podle objemu jejich domácí výroby. Podíl ostatních zemí (27 %) na světovém trhu není ve studii podrobně analyzován a pouze se odhaduje, že z něho připadá na severoamerický trh asi 11 % a na EU (bez Německa) necelých 10 %. Skutečnou velmocí ve výrobě optických komponent, přístrojů a zařízení je Japonsko, které samo pokrývá více než jednu třetinu světového trhu s EOV a má špičkové postavení na trhu ve všech jeho segmentech. Významně se podílí zejména na výrobě informační techniky, na produkci endoskopů a mikroskopů, ale i na výrobě optického skla a klasických optických komponent a přístrojů. Je rovněž největším světovým výrobcem solárních článků a solárních modulů. Elektrooptické systémy jsou základem úspěchu také tchajwanského elektronického průmyslu, který dnes pokrývá 71 % světové produkce počítačových monitorů LCD, 40 % produkce optických paměťových systémů a 42 % produkce digitálních fotoaparátů. Přitom zde 85 % objemu výroby zajišťují malé a střední podniky. V Jižní Koreji se využití elektrooptických systémů soustřeďuje zejména na oblast spotřební elektroniky a na výrobu LED s velkým jasem pro osvětlovací účely a solárních článků. Spojené státy mají tradičně primát ve výrobě špičkové lékařské techniky a systémů pro digitální zpracování obrazů, zejména díky jejich masovému zařazení a využívání v automobilovém průmyslu. Německo je s objemem 16,3 mld. eur největším výrobcem optických produktů v Evropě. Dokonale využívá své dlouholeté zkušenosti ve výrobě optických přístrojů a v současnosti je světovou jedničkou ve výrobě a dodávkách laserových systémů a laserových zdrojů pro výrobní zařízení, které produkuje z více než 80 % na export. Německé podniky v tomto sektoru vydávají ročně v průměru 9,7 % z celkového obratu (asi 1,5 mld. eur) na výzkum a vývoj optických výrobních technologií a optických systémů a v roce 2005 zaměstnávaly více než 101 500 kvalifikovaných pracovníků.

Všechny vyspělé státy v několika posledních letech věnují na výzkum a vývoj elektrooptických systémů nemalé finanční prostředky a očekávají, že dosažené výsledky otevřou nové a dosud netušené možnosti jejich použití. Opírají se přitom o příklady z nedávné minulosti, jako je rychlé pronikání LED a OLED do moderní osvětlovací techniky, efektivní uplatnění výkonných vláknových laserů v náročných výrobních operacích, využití nové litografické techniky EUV (Extrem Ultra Violet) při výrobě polovodičových čipů s velmi jemnými (nano) strukturami apod.

 

Marketingoví odborníci proto očekávají, že světový trh s EOV dlouhodobě poroste a v roce 2015 dosáhne objemu přes 439 mld. eur. To odpovídá průměrnému meziročnímu růstu 7,6 % a při předpokládané inflaci 2,1 % reálnému růstu asi o 5,5 %. Je to mnohem víc, než kolik činí podle prognózy mezinárodního měnového fondu (MMF) předpokládaný meziroční růst světového hospodářství (3,8 %). Střízlivost odhadu dlouhodobého vývoje světového trhu s optickými výrobky potvrzují velmi dobré výsledky roku 2006, ve kterém objem trhu vzrostl oproti roku 2005 o rekordních 11 %. V důsledku mimořádně příznivé situace ve světové ekonomice tak výrazně překročil průměrný meziroční růst 7,6 %, odhadovaný pro příští desetiletí.

 

Předpokládaný růst objemu světového trhu s EOV v příštích deseti letech (mezi roky 2005 a 2015) v jednotlivých výrobkových skupinách je přehledně naznačen ve sloupcovém grafu na obr. 3. Z grafu je možné odvodit, že ze všech výrobkových skupin poroste v tomto období nejrychleji solární energetika (ročně o více než 13 %). Je to zřejmě důsledek stále silnější celosvětové poptávky po fotovoltaických systémech, i když ještě značně závislé na poskytovaných státních podporách pro rozvoj fotovoltaiky v různých zemích. S nadprůměrným růstem (9 až 10 % ročně) se počítá také ve skupinách výrobní technika, komunikační technika a optické komponenty a přístroje. Stabilní růst (přibližně 7 % ročně) se očekává ve výrobkových skupinách ploché displeje, informační technika a zpracování obrazů a měřicí technika, které si zachovají největší podíl na trhu s optickými výrobky. Ve skupině Osvětlovací technika se předpokládá do roku 2015 meziroční růst v průměru o 5,5 % při zvýšení podílu na trhu z 18,5 mld. eur v roce 2005 na 31,9 mld. eur v roce 2015 (tj. o 72 %).

 

Marketingovou studii Optické technologie [2] vypracovala švýcarská poradenská firma Optech Consulting v těsné spolupráci s Německým průmyslovým svazem pro optické, medicínské a mechatronické technologie Spectaris a Odborným svazem německých výrobců strojů a zařízení VDMA. Zpracovatelé studie vycházeli z aktuálních rozhovorů s představiteli předních světových výrobců a z oficiálních mezinárodních statistik. Pro zjednodušení je ve studii předpokládáno, že objem trhu (obchodního obratu) je roven objemu výroby, a v údajích tedy nejsou zahrnuty obchodní přirážky distributorů a prodejců ani tržby za nehmotné produkty (služby). Marketingová studie na 64 stranách je doplněna množstvím tabulek a grafů, které objektivně mapují současný stav a výhled budoucího využití optických systémů ve světě a velmi podrobně především v Německu. Zájemci si mohou plné znění marketingové studie ve formátu *.pdf bezplatně stáhnout na webovém portálu spolkového ministerstva: www.bmbf.de/pub/marktstudieop-tech.pdf

 

[1] NIESING, B.: Licht – universelles Werkzeug. Fraunhofer Magazín, 2005, č. 4, s. 8–12.

[2] MAYER, A.: Optische Technologien – Wirtschaftliche Bedeutung in Deutschland. Marktstudie, Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF), Bonn–Berlín, 2007.