根據《2023-2027年物聯網網關市場報告》，價值90億美元的工業物聯網(IIoT)網關市場在2021年至2022年期間經歷了加速增長，并將在幾個有利因素的支持下繼續增長。

工業物聯網網關通過在底層OT設備與IT設備或云之間安全有效地共享數據，實現IT和OT的融合，通常作為四種更廣泛的物聯網架構之一實施。

工業物聯網網關在安全、邊緣計算和存儲等方面取得了多項進展。

工業物聯網網關在橋接IT和OT方面的重要作用

為什么這很重要?

對于物聯網廠商來說：當前IT/OT融合的趨勢下，存在著更持久的市場機會。

對于物聯網采用者：部署正確的工業物聯網網關并正確配置它對于無縫的IT/OT融合非常重要。

工業物聯網網關正在成為IT和OT融合的結合點。

工業物聯網網關：市場和角色

由思科、西門子、研華和MOXA等企業引領的工業物聯網網關市場從2021年到2022年顯著加速，增長約14.7%，達到8.6億美元，占整個物聯網網關市場的38%，我們預計至少到2027年將持續增長。推動這一增長的因素包括以下幾點：

• 連接未連接的：許多企業正在用傳感器和控制器改造其舊設備，使用工業物聯網網關執行必要的協議和數據轉換，并將數據傳輸到IT端點。
• 軟件應用正在遷移：擁有聯網設備的企業正在將一些關鍵應用轉移到云端，工業物聯網網關逐漸成為信息進出工業場所的主要連接點。一些應用現在也在網關本身上本地運行。
• 更強大的硬件：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型網關，可實現更快、更安全的數據處理和傳輸到IT端點或云。

這些因素反映了我們的評估，即工業物聯網網關正在成為IT和OT融合的結合點。

注意：當我們提到工業物聯網網關時，我們指的是將傳感器、工業物聯網設備和工業設備連接到云或本地服務器或在不同工業網絡上運行的plc/ipc的(加固)硬件。

工業物聯網網關如何連接IT和OT世界

許多企業維護的傳統設備沒有傳感器或控制設備。即使傳統設備具有本地連接的傳感器或控制器，例如工廠車間的人機界面或平板電腦，它也可能不提供連接選項，或使用終端設備的消息傳遞協議用途。同時，擁有物聯網設備的企業可能希望在傳輸數據之前將數據移至外部，例如，移動到遠程IT設備或云，或增強本地數據計算以實現自動響應。

在此類情況下，工業物聯網網關可以通過I/O模塊主站，以無線或有線方式與獨立或集成傳感器連接，以將數據傳輸到IT或云服務器。如下所述，它們適合工業物聯網解決方案中的許多架構。

物聯網架構內的工業物聯網網關

無論企業構建還是購買物聯網解決方案，該解決方案都將與物聯網架構保持一致，以收集數據并將數據傳輸到端點。雖然直接傳感器到云架構不需要使用工業物聯網網關，但工業物聯網網關通常存在于四種一般類型的物聯網架構中。

工業物聯網網關在橋接IT和OT方面的重要作用

1、傳感器/設備到PLC/IPC到IIoT網關到云

在現有自動化硬件的工業環境中，傳感器/設備到PLC/IPC、IIoT網關到云架構非常常見。現場傳感器或執行器連接到I/O模塊主站。這些I/O模塊主機將數據傳輸到本地PLC或IPC。然后，PLC/IPC連接到工業物聯網網關，作為PLC/IPC與云之間的橋梁。

這種架構可能非常強大，但也存在潛在危險。從技術上講，工業物聯網網關可以配置為遠程訪問位于PLC/IPC下方的整個架構。雖然此設置允許任何數據在IT和OT之間流動，從而實現任何可想象的用例，但它也具有最大的潛在攻擊面，例如，在安全架構配置錯誤的情況下。

2、傳感器、I/O模塊、物聯網網關、云

在傳感器到I/O模塊主機到物聯網網關到云架構中，簡單的傳感器連接到I/O模塊主機。然后，I/O模塊主機使用有線或無線連接標準將數據傳輸到工業物聯網網關，繞過任何PLC或IPC。事實證明，這種架構在多個傳感器排列成集群的場景中非常有效，I/O模塊主站充當每個傳感器集群的中心節點，通過工業物聯網網關高效收集數據并將數據傳輸到云端。

3、設備中的傳感器到物聯網云網關

在設備到物聯網網關到云架構中的傳感器中，配備單個或多個板載傳感器的設備，直接連接到物聯網網關。這種架構通常部署在使用非獨立物聯網設備的地方，即不能自己連接到互聯網的設備。

4、傳感器到物聯網網關到云

在傳感器到物聯網網關到云架構中，工業物聯網網關可以直接連接傳感器和云服務器。例如，在改造資產上的特定傳感器時，可以發現這種架構，希望繞過所有其他現有網絡。

工業物聯網網關功能的進步

隨著工業物聯網網關在工業物聯網解決方案中變得越來越普遍，它們已經能夠為用戶提供更多服務。一般來說，工業物聯網網關通常提供8個關鍵功能：

•  協議轉換
•  數據管理
•  設備管理
•  計算
•  溝通
•  資源管理
•  安全管理
•  管理服務質量

隨著工業物聯網網關市場的增長，這些功能也得到了發展。以下只是一些進步的例子。

安全管理

隨著連接設備數量的不斷增加，網絡攻擊和未經授權的訪問的風險變得更加顯著。對于希望將工廠設備連接到外部IT或云服務器的企業來說尤其如此。幸運的是，為了應對這些風險，工業物聯網網關供應商正在積極地將安全功能整合到他們的產品中，并遵守特定于行業的法規和標準，允許OT監控和控制安全地存在于策略和訪問控制層之后。

一個值得注意的系列標準是IEC62443，于2021年批準，它指導所有IEC62443認證的產品從設計的早期階段就堅持特定的產品開發要求。這套標準已成為許多國家/地區的強制性技術要求，越來越多的客戶要求制造商提供其工業物聯網設備的安全級別證明。

除了標準之外，工業物聯網網關越來越多地結合硬件安全性，在處理器內或PCB/模塊上使用嵌入式安全元素作為可信平臺模塊(例如TPM2.0)。

計算

物聯網網關總體上趨向于具有更強的處理能力。在工業解決方案中，這有助于企業將數據處理和計算移向解決方案的邊緣(更靠近數據收集點)，從而節省帶寬和通信能力，并釋放IT和云服務器來管理其他任務。此外，將人工智能芯片組集成到一些物聯網網關中，以促進邊緣計算已成為一種趨勢。

實時處理和自動化數據的能力對企業的利潤意義重大，工業機器人和許多實時系統之間的毫秒級延遲，可能是安全隱患和生產流水線之間的差異。

數據和資源管理

本地數據存儲有助于實現邊緣數據處理。此外，由于網絡連接有限或需要更有效地使用IT設備，一些工業用例可能需要在傳輸到IT或云服務器之前對數據進行排序和分析。

對本地數據存儲的需求導致物聯網網關上普遍采用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的工業物聯網網關，它們具有不同的DDR和eMMC尺寸，以滿足應用需求。幾個月后，企業宣布推出IOT-GATE-RPI4，這是一款基于Raspberrypi的工業物聯網網關，可提供高達128GB的eMMC內存和mPCIe插槽，可將SSD存儲擴展至256GB。其他例子包括MOXA的AIG-301系列工業物聯網網關，具有16gbeMMC和百通的HirschmannOpEdge-8D，具有64gbSSD閃存。

設備管理

借助集成存儲，可以將應用容器化以部署在物聯網網關上，包括設備管理軟件。傳統上，在物聯網網關上部署應用涉及將它們直接安裝在設備的操作系統上，這在可擴展性、靈活性和易于管理方面存在局限性。然而，企業越來越多地將容器化作為工業物聯網網關上應用的部署策略，提供Kubernetes等平臺和Docker等運行時。這些技術提供了一種創建輕量級且隔離的運行時環境(稱為容器)的方法，其中應用程序可以跨各種平臺和環境一致地運行。

許多網關oem廠商也在建立應用商店，其中有數百個現成的應用，終端用戶可以將其部署到他們的網關和云中，例如博世力士樂的ctrlX商店、西門子的工業邊緣市場和研華的WISE-Marketplace。

工業物聯網網關的主要優勢

在對65個案例研究的分析中，我們根據各種用例確定了工業物聯網網關實現的許多好處。以下是企業列舉的3個主要好處。

1、更好的IT/OT集成

事實上，這是實施工業物聯網網關的一個關鍵目標，我們的分析表明，許多企業已經實現了這一目標。IT/OT集成的一個共同目標是遠程監控和響應。

2、降低人工成本

工業物聯網網關通常用于自動化目的，因此可以減少人工成本、人力和人為錯誤。盡管Vitesco通過4ZeroBox應用減少了50%的體力勞動需求，但哥倫比亞鋼鐵制造商Corpacero在與Senzary合作，部署用于預測性維護和遠程機器管理的RotaryIQ和InsightsIQ解決方案后，削減了與維修勞動力相關的成本。

3、節約能源

企業能源管理分析軟件提供商Wattics與Kontron合作，在客戶現場使用Kontron的KBoxa-101作為WatticsSentinel軟件的中心“邊緣節點”。它連接到當地能源電網和哨兵電網，促進儀表配置，可靠的數據收集，預處理，壓縮和安全通信。

物聯網網關市場前景

隨著許多企業尋求改造設備或增強物聯網解決方案，我們看到工業物聯網網關市場在2018年至2022年間穩步增長(復合年增長率為8.1%)，特別是從2021年到2022年加速增長。我們評估這一趨勢將持續下去，因為制造和某些應用中的用例仍然需要實時處理、低延遲和安全的數據處理。此外，以下5個趨勢在《2023-2027年物聯網網關市場報告》中進行了更深入的討論，支持這一評估：

•  物聯網網關正變得更加模塊化，使工業物聯網網關供應商能夠提供一系列選項和配置，以滿足客戶需求并實現輕松的可擴展性。
•  物聯網網關支持更多無線連接選項，例如采用eSIM/iSIM技術的安全蜂窩解決方案，使工業物聯網網關能夠在擴展的操作范圍內處理多個連接設備。
•  工業物聯網網關供應商正在合作結合硬件和軟件解決方案，簡化部署并降低成本。
•  OT硬件開始整合，例如，I/O模塊主設備轉向工業物聯網網關
•  工作負載虛擬化，例如虛擬PLC允許IPC和IIoT網關執行以前與其他硬件緊密耦合的任務。

工業物聯網網關在彌合傳統機械與現代系統之間的差距，在促進改造和安裝方面發揮著關鍵作用。隨著各行業努力實現OT設備的全球連接和集中管理，工業物聯網網關將繼續在整合不同地點的運營方面發揮重要作用。

這對物聯網網關供應商意味著什么

物聯網網關供應商應根據報告的調查結果問自己5個關鍵問題：

•  我們的工業物聯網網關是否仍然符合更新的安全標準?
•  我們的客戶是否需要邊緣人工智能功能作為一般產品?
•  我們是否探索過本地數據存儲選項來增加計算量，同時減少延遲?
•  我們應該將邊緣工業物聯網應用容器化嗎?如果有，是怎么做到的?
•  我們的通用解決方案是否能夠為客戶實現無縫IT/OT集成?如果不是，我們是否應該專注于為客戶量身定制解決方案?

這對物聯網采用者意味著什么

根據報告的調查結果，物聯網采用者應該問自己5個關鍵問題：

•  我們是否評估了各種可用的工業物聯網網關，及其對我們整體物聯網戰略的潛在影響?
•  我們正在使用哪種物聯網架構?工業物聯網網關能提供改進嗎?
•  我們當前的工業物聯網網關是否符合當前的安全標準?如果沒有，我們需要進行哪些更新才能滿足這些標準?
•  我們是否評估了邊緣計算可能帶來的好處，例如，基于數據在本地自動控制?
•  我們是否應該利用本地數據存儲和容器化應用來更好地管理和更新設備?