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根據(jù)《2023-2027年物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)市場(chǎng)報(bào)告》，價(jià)值90億美元的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)網(wǎng)關(guān)市場(chǎng)在2021年至2022年期間經(jīng)歷了加速增長(zhǎng)，并將在幾個(gè)有利因素的支持下繼續(xù)增長(zhǎng)。
工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)通過在底層OT設(shè)備與IT設(shè)備或云之間安全有效地共享數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)IT和OT的融合，通常作為四種更廣泛的物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)之一實(shí)施。
工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)在安全、邊緣計(jì)算和存儲(chǔ)等方面取得了多項(xiàng)進(jìn)展。
為什么這很重要？
對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)廠商來說：當(dāng)前IT/OT融合的趨勢(shì)下，存在著更持久的市場(chǎng)機(jī)會(huì)。
對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)采用者：部署正確的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)并正確配置它對(duì)于無縫的IT/OT融合非常重要。
工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)正在成為IT和OT融合的結(jié)合點(diǎn)。
工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)：市場(chǎng)和角色
由思科、西門子、研華和MOXA等企業(yè)引領(lǐng)的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)市場(chǎng)從2021年到2022年顯著加速，增長(zhǎng)約14.7%，達(dá)到8.6億美元，占整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)市場(chǎng)的38%，我們預(yù)計(jì)至少到2027年將持續(xù)增長(zhǎng)。推動(dòng)這一增長(zhǎng)的因素包括以下幾點(diǎn)：
連接未連接的：許多企業(yè)正在用傳感器和控制器改造其舊設(shè)備，使用工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)執(zhí)行必要的協(xié)議和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)絀T端點(diǎn)。
軟件應(yīng)用正在遷移：擁有聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的企業(yè)正在將一些關(guān)鍵應(yīng)用轉(zhuǎn)移到云端，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)逐漸成為信息進(jìn)出工業(yè)場(chǎng)所的主要連接點(diǎn)。一些應(yīng)用現(xiàn)在也在網(wǎng)關(guān)本身上本地運(yùn)行。
更強(qiáng)大的硬件：具有嵌入式多核處理器、人工智能芯片組和安全元件的新型增強(qiáng)型網(wǎng)關(guān)，可實(shí)現(xiàn)更快、更安全的數(shù)據(jù)處理和傳輸?shù)絀T端點(diǎn)或云。
這些因素反映了我們的評(píng)估，即工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)正在成為IT和OT融合的結(jié)合點(diǎn)。
注意：當(dāng)我們提到工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)時(shí)，我們指的是將傳感器、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和工業(yè)設(shè)備連接到云或本地服務(wù)器或在不同工業(yè)網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行的plc/ipc的(加固)硬件。
工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)如何連接IT和OT世界
許多企業(yè)維護(hù)的傳統(tǒng)設(shè)備沒有傳感器或控制設(shè)備。即使傳統(tǒng)設(shè)備具有本地連接的傳感器或控制器，例如工廠車間的人機(jī)界面或平板電腦，它也可能不提供連接選項(xiàng)，或使用終端設(shè)備的消息傳遞協(xié)議用途。同時(shí)，擁有物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的企業(yè)可能希望在傳輸數(shù)據(jù)之前將數(shù)據(jù)移至外部，例如，移動(dòng)到遠(yuǎn)程IT設(shè)備或云，或增強(qiáng)本地?cái)?shù)據(jù)計(jì)算以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)響應(yīng)。
在此類情況下，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)可以通過I/O模塊主站，以無線或有線方式與獨(dú)立或集成傳感器連接，以將數(shù)據(jù)傳輸?shù)絀T或云服務(wù)器。如下所述，它們適合工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)解決方案中的許多架構(gòu)。
物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)內(nèi)的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)
無論企業(yè)構(gòu)建還是購(gòu)買物聯(lián)網(wǎng)解決方案，該解決方案都將與物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)保持一致，以收集數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)蕉它c(diǎn)。雖然直接傳感器到云架構(gòu)不需要使用工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，但工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)通常存在于四種一般類型的物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)中。
1.傳感器/設(shè)備到PLC/IPC到IIoT網(wǎng)關(guān)到云
在現(xiàn)有自動(dòng)化硬件的工業(yè)環(huán)境中，傳感器/設(shè)備到PLC/IPC、IIoT網(wǎng)關(guān)到云架構(gòu)非常常見?，F(xiàn)場(chǎng)傳感器或執(zhí)行器連接到I/O模塊主站。這些I/O模塊主機(jī)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖镜豍LC或IPC。然后，PLC/IPC連接到工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，作為PLC/IPC與云之間的橋梁。
這種架構(gòu)可能非常強(qiáng)大，但也存在潛在危險(xiǎn)。從技術(shù)上講，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)可以配置為遠(yuǎn)程訪問位于PLC/IPC下方的整個(gè)架構(gòu)。雖然此設(shè)置允許任何數(shù)據(jù)在IT和OT之間流動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)任何可想象的用例，但它也具有最大的潛在攻擊面，例如，在安全架構(gòu)配置錯(cuò)誤的情況下。
2.傳感器、I/O模塊、物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)、云
在傳感器到I/O模塊主機(jī)到物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)到云架構(gòu)中，簡(jiǎn)單的傳感器連接到I/O模塊主機(jī)。然后，I/O模塊主機(jī)使用有線或無線連接標(biāo)準(zhǔn)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦I(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，繞過任何PLC或IPC。事實(shí)證明，這種架構(gòu)在多個(gè)傳感器排列成集群的場(chǎng)景中非常有效，I/O模塊主站充當(dāng)每個(gè)傳感器集群的中心節(jié)點(diǎn)，通過工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)高效收集數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆贫恕?br />
3.設(shè)備中的傳感器到物聯(lián)網(wǎng)云網(wǎng)關(guān)
在設(shè)備到物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)到云架構(gòu)中的傳感器中，配備單個(gè)或多個(gè)板載傳感器的設(shè)備，直接連接到物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)。這種架構(gòu)通常部署在使用非獨(dú)立物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的地方，即不能自己連接到互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備。
4.傳感器到物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)到云
在傳感器到物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)到云架構(gòu)中，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)可以直接連接傳感器和云服務(wù)器。例如，在改造資產(chǎn)上的特定傳感器時(shí)，可以發(fā)現(xiàn)這種架構(gòu)，希望繞過所有其他現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)。
工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)功能的進(jìn)步
隨著工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)解決方案中變得越來越普遍，它們已經(jīng)能夠?yàn)橛脩籼峁└喾?wù)。一般來說，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)通常提供8個(gè)關(guān)鍵功能：
● 協(xié)議轉(zhuǎn)換
● 數(shù)據(jù)管理
● 設(shè)備管理
● 計(jì)算
● 溝通
● 資源管理
● 安全管理
● 管理服務(wù)質(zhì)量
隨著工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)市場(chǎng)的增長(zhǎng)，這些功能也得到了發(fā)展。以下只是一些進(jìn)步的例子。
安全管理
隨著連接設(shè)備數(shù)量的不斷增加，網(wǎng)絡(luò)攻擊和未經(jīng)授權(quán)的訪問的風(fēng)險(xiǎn)變得更加顯著。對(duì)于希望將工廠設(shè)備連接到外部IT或云服務(wù)器的企業(yè)來說尤其如此。幸運(yùn)的是，為了應(yīng)對(duì)這些風(fēng)險(xiǎn)，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)供應(yīng)商正在積極地將安全功能整合到他們的產(chǎn)品中，并遵守特定于行業(yè)的法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)，允許OT監(jiān)控和控制安全地存在于策略和訪問控制層之后。
一個(gè)值得注意的系列標(biāo)準(zhǔn)是IEC62443，于2021年批準(zhǔn)，它指導(dǎo)所有IEC62443認(rèn)證的產(chǎn)品從設(shè)計(jì)的早期階段就堅(jiān)持特定的產(chǎn)品開發(fā)要求。這套標(biāo)準(zhǔn)已成為許多國(guó)家/地區(qū)的強(qiáng)制性技術(shù)要求，越來越多的客戶要求制造商提供其工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的安全級(jí)別證明。
除了標(biāo)準(zhǔn)之外，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)越來越多地結(jié)合硬件安全性，在處理器內(nèi)或PCB/模塊上使用嵌入式安全元素作為可信平臺(tái)模塊(例如TPM2.0)。
計(jì)算
物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)總體上趨向于具有更強(qiáng)的處理能力。在工業(yè)解決方案中，這有助于企業(yè)將數(shù)據(jù)處理和計(jì)算移向解決方案的邊緣(更靠近數(shù)據(jù)收集點(diǎn))，從而節(jié)省帶寬和通信能力，并釋放IT和云服務(wù)器來管理其他任務(wù)。此外，將人工智能芯片組集成到一些物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)中，以促進(jìn)邊緣計(jì)算已成為一種趨勢(shì)。
實(shí)時(shí)處理和自動(dòng)化數(shù)據(jù)的能力對(duì)企業(yè)的利潤(rùn)意義重大，工業(yè)機(jī)器人和許多實(shí)時(shí)系統(tǒng)之間的毫秒級(jí)延遲，可能是安全隱患和生產(chǎn)流水線之間的差異。
數(shù)據(jù)和資源管理
本地?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)有助于實(shí)現(xiàn)邊緣數(shù)據(jù)處理。此外，由于網(wǎng)絡(luò)連接有限或需要更有效地使用IT設(shè)備，一些工業(yè)用例可能需要在傳輸?shù)絀T或云服務(wù)器之前對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行排序和分析。
對(duì)本地?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)的需求導(dǎo)致物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)上普遍采用eMMC閃存和SSD解決方案。在2022年年中，羅布斯特爾推出了三款基于arm的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，它們具有不同的DDR和eMMC尺寸，以滿足應(yīng)用需求。幾個(gè)月后，企業(yè)宣布推出IOT-GATE-RPI4，這是一款基于Raspberrypi的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，可提供高達(dá)128GB的eMMC內(nèi)存和mPCIe插槽，可將SSD存儲(chǔ)擴(kuò)展至256GB。其他例子包括MOXA的AIG-301系列工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，具有16gbeMMC和百通的HirschmannOpEdge-8D，具有64gbSSD閃存。
設(shè)備管理
借助集成存儲(chǔ)，可以將應(yīng)用容器化以部署在物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)上，包括設(shè)備管理軟件。傳統(tǒng)上，在物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)上部署應(yīng)用涉及將它們直接安裝在設(shè)備的操作系統(tǒng)上，這在可擴(kuò)展性、靈活性和易于管理方面存在局限性。然而，企業(yè)越來越多地將容器化作為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)上應(yīng)用的部署策略，提供Kubernetes等平臺(tái)和Docker等運(yùn)行時(shí)。這些技術(shù)提供了一種創(chuàng)建輕量級(jí)且隔離的運(yùn)行時(shí)環(huán)境(稱為容器)的方法，其中應(yīng)用程序可以跨各種平臺(tái)和環(huán)境一致地運(yùn)行。
許多網(wǎng)關(guān)oem廠商也在建立應(yīng)用商店，其中有數(shù)百個(gè)現(xiàn)成的應(yīng)用，終端用戶可以將其部署到他們的網(wǎng)關(guān)和云中，例如博世力士樂的ctrlX商店、西門子的工業(yè)邊緣市場(chǎng)和研華的WISE-Marketplace。
工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的主要優(yōu)勢(shì)
在對(duì)65個(gè)案例研究的分析中，我們根據(jù)各種用例確定了工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)的許多好處。以下是企業(yè)列舉的3個(gè)主要好處。
1.更好的IT/OT集成
事實(shí)上，這是實(shí)施工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的一個(gè)關(guān)鍵目標(biāo)，我們的分析表明，許多企業(yè)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了這一目標(biāo)。IT/OT集成的一個(gè)共同目標(biāo)是遠(yuǎn)程監(jiān)控和響應(yīng)。
2.降低人工成本
工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)通常用于自動(dòng)化目的，因此可以減少人工成本、人力和人為錯(cuò)誤。盡管Vitesco通過4ZeroBox應(yīng)用減少了50%的體力勞動(dòng)需求，但哥倫比亞鋼鐵制造商Corpacero在與Senzary合作，部署用于預(yù)測(cè)性維護(hù)和遠(yuǎn)程機(jī)器管理的RotaryIQ和InsightsIQ解決方案后，削減了與維修勞動(dòng)力相關(guān)的成本。
3.節(jié)約能源
企業(yè)能源管理分析軟件提供商Wattics與Kontron合作，在客戶現(xiàn)場(chǎng)使用Kontron的KBoxa-101作為WatticsSentinel軟件的中心“邊緣節(jié)點(diǎn)”。它連接到當(dāng)?shù)啬茉措娋W(wǎng)和哨兵電網(wǎng)，促進(jìn)儀表配置，可靠的數(shù)據(jù)收集，預(yù)處理，壓縮和安全通信。
物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)市場(chǎng)前景
隨著許多企業(yè)尋求改造設(shè)備或增強(qiáng)物聯(lián)網(wǎng)解決方案，我們看到工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)市場(chǎng)在2018年至2022年間穩(wěn)步增長(zhǎng)(復(fù)合年增長(zhǎng)率為8.1%)，特別是從2021年到2022年加速增長(zhǎng)。我們?cè)u(píng)估這一趨勢(shì)將持續(xù)下去，因?yàn)橹圃旌湍承?yīng)用中的用例仍然需要實(shí)時(shí)處理、低延遲和安全的數(shù)據(jù)處理。此外，以下5個(gè)趨勢(shì)在《2023-2027年物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)市場(chǎng)報(bào)告》中進(jìn)行了更深入的討論，支持這一評(píng)估：
● 物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)正變得更加模塊化，使工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)供應(yīng)商能夠提供一系列選項(xiàng)和配置，以滿足客戶需求并實(shí)現(xiàn)輕松的可擴(kuò)展性。
● 物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)支持更多無線連接選項(xiàng)，例如采用eSIM/iSIM技術(shù)的安全蜂窩解決方案，使工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)能夠在擴(kuò)展的操作范圍內(nèi)處理多個(gè)連接設(shè)備。
● 工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)供應(yīng)商正在合作結(jié)合硬件和軟件解決方案，簡(jiǎn)化部署并降低成本。
● OT硬件開始整合，例如，I/O模塊主設(shè)備轉(zhuǎn)向工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)
● 工作負(fù)載虛擬化，例如虛擬PLC允許IPC和IIoT網(wǎng)關(guān)執(zhí)行以前與其他硬件緊密耦合的任務(wù)。
工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)在彌合傳統(tǒng)機(jī)械與現(xiàn)代系統(tǒng)之間的差距，在促進(jìn)改造和安裝方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。隨著各行業(yè)努力實(shí)現(xiàn)OT設(shè)備的全球連接和集中管理，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)將繼續(xù)在整合不同地點(diǎn)的運(yùn)營(yíng)方面發(fā)揮重要作用。
這對(duì)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)供應(yīng)商意味著什么
物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)供應(yīng)商應(yīng)根據(jù)報(bào)告的調(diào)查結(jié)果問自己5個(gè)關(guān)鍵問題：
● 我們的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)是否仍然符合更新的安全標(biāo)準(zhǔn)？
● 我們的客戶是否需要邊緣人工智能功能作為一般產(chǎn)品？
● 我們是否探索過本地?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)選項(xiàng)來增加計(jì)算量，同時(shí)減少延遲？
● 我們應(yīng)該將邊緣工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用容器化嗎?如果有，是怎么做到的？
● 我們的通用解決方案是否能夠?yàn)榭蛻魧?shí)現(xiàn)無縫IT/OT集成？如果不是，我們是否應(yīng)該專注于為客戶量身定制解決方案？
這對(duì)物聯(lián)網(wǎng)采用者意味著什么
根據(jù)報(bào)告的調(diào)查結(jié)果，物聯(lián)網(wǎng)采用者應(yīng)該問自己5個(gè)關(guān)鍵問題：
● 我們是否評(píng)估了各種可用的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，及其對(duì)我們整體物聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略的潛在影響？
● 我們正在使用哪種物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)？工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)能提供改進(jìn)嗎？
● 我們當(dāng)前的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)是否符合當(dāng)前的安全標(biāo)準(zhǔn)？如果沒有，我們需要進(jìn)行哪些更新才能滿足這些標(biāo)準(zhǔn)？
● 我們是否評(píng)估了邊緣計(jì)算可能帶來的好處，例如，基于數(shù)據(jù)在本地自動(dòng)控制？
● 我們是否應(yīng)該利用本地?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)和容器化應(yīng)用來更好地管理和更新設(shè)備？
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