全球工業物聯網市場未來景象預測

在當前，諸如5G，物聯網、邊緣計算、人工智能、機器人、區塊鏈、增材制造和虛擬現實/增強現實等技術正在加速融合到工業物聯網（Industrial Internet of Things，IIoT）的肥沃土壤中，并共同推動“第四次工業革命”或者說“工業4．0”的到來。

在這個勇敢的新世界中，由于傳感器、數據網絡和關鍵節點上的分析能力，供應鏈將具有端到端的透明度，而制造、農業、采礦、能源、運輸等各行業都將為我們提供前所未有的清晰視角，去幫助我們不斷提升生產、分析、預測與維護水平。

最關鍵的是，在IIoT的推動下，曾經“傻大黑粗”的機器、設備及整個物理世界將真正實現與數據和虛擬世界的融合。為此，我們看待世界的方式，與世界共處的方式都將被完全改變。

近期，ZDNet發布的一份研究報告對IIoT市場生態進行了非常詳細的分析，涵蓋IIoT市場規模預測、企業對IIoT的部署動態、產業聯盟的合作、軟件平臺的對比、各企業在IIoT市場的布局，以及數字孿生對IIoT的重要價值等方面信息。

研究表明，縱觀全球，眾多企業已經從觀望走向行動，雖然目前許多IIoT項目仍處于概念驗證或試驗階段，但有明顯的跡象表明其將在全面的生產部署中被廣泛采用，而與之相關的投資將迎來回報。

1．IIoT市場到底有多大？

鑒于IIoT核心技術和支持技術的快速發展，以及各種制造企業跟上數字化浪潮的迫切需求，IIoT市場正在快速增長。那么，該市場的規模到底有多大，增長速度到底有多快？以下是相關機構提出的未來幾年預測：

Research ＆ Markets（2018年5月）

據Research ＆ Markets在2018年5月的預測，到2023年，IIoT市場規模將達到2140億美元。

預測認為，該市場主要的贏家可能是足以控制工業4．0平臺的公司，也就是那些能夠打通、聯合各種設備生產商，以及信息和服務提供商的軟件層公司。在其平臺上，其他公司可以建立起自己的產品或服務。

Markets ＆ Markets（2018年6月）

據Markets ＆ Markets在2018年6月的預測，2018年IIoT市場規模為640億美元，到2023年，該市場將增長到914億美元，年復合增長率為7．34％。

在具體細分領域方面，該報告指出，與智能信標技術相關的IIoT市場將在2018年至2023年間高速增長；制造業在2018年將占據IIoT市場的最大份額；農業IIoT市場可能會在2018年至2023年間以最高的年復合增長率增長；從區域來看，亞太地區的IIoT市場在預測期內將以最高速度增長。

Zion Market Research（2018年7月）

據Zion Market Research在2018年7月的統計和預測，2017年IIoT市場規模為1458億美元，到2023年，該市場將增長到2321億美元，復合增長率為8．06％。

據該機構分析，預計攝像系統部門將在預測期內以最高年復合增長率增長；在軟件領域，由于運輸和物流中配電系統的使用增加，對配電系統的需求在一段時間內有所增長；由于在制造實踐中采用了先進的機器人技術和云機器人技術，預計制造業IIoT市場將出現溫和增長。

IoT Analytics（2018年11月）

據IoT Analytics在2018年11月的預測，2018年IIoT市場規模為640億美元，到2023年，該市場將增長到3100億美元，復合增長率為37％。

該預測提出了9種破壞性趨勢，這些趨勢有可能從根本上改變現有的工業網絡架構、業務模式和技術堆棧。9種顛覆性趨勢中的3種與傳統的5層自動化金字塔有關。其中一個趨勢是I／O和PLC 硬件繞過傳統的自動化金字塔，直接或通過工業網關連接到云。

IDC（2019年1月）

據IDC數據，2019年IIoT市場規模將達到3290億美元，并預測2019年在物聯網解決方案上花費最多的行業是離散制造業（1190億美元）、流程制造業（780億美元）、運輸業（710億美元）和公用事業（610億美元）

在上述機構中，IoT Analytics對全球IIoT市場規模的詳細預測如下：

全球工業物聯網市場未來景象預測

圖表： IoT Analytics

整個IIoT市場將從2017年的470億美元增長到2023年的3100億美元，年復合增長率高達37％。

其中，在IoT Analytics劃出的12個應用場景中，高級數字產品開發將成為市場規模最大的應用場景，而2018年和2023年之間增長最快的將是增材制造（即工業規模3D打?。┖驮鰪姴僮?。

全球工業物聯網市場未來景象預測

圖表：IoT Analytics

該報告的主要作者Matthew Wopata認為：“高級數字產品開發將成為工業4．0技術的最大應用場景，因為企業正在使用增材制造、AR／VR和數字孿生技術來降低產品開發成本，并縮短上市時間。隨著制造商使用工業4．0技術改進其運營關鍵績效指標，如OEE（整體設備效率），其他大型應用場景，例如數據驅動的質量控制，預測性維護、數據驅動的資產／工廠性能優化將繼續受到歡迎。工業4．0解決方案的主要供應商非常關注客戶的痛點／用例，并確保從工業4．0解決方案中產生的數據驅動的洞察力帶來可衡量的改進和切實的投資回報率?！?/p>

2．誰在部署IIoT？

根據工業物聯網軟件平臺PTC對其客戶的調查數據，美國公司對工業物聯網的采用率最高（45％），其次是EMEA（33％）和亞太地區（22％）。

從行業來看，部署IIoT解決方案的領先行業是工業產品（25％），其次是電子和高科技（23％），以及汽車行業（13％）。

全球工業物聯網市場未來景象預測

圖表：PTC

報告認為：“這些行業引領著物聯網技術的變現，因為它們擁有復雜的制造和運營流程，以及高資本設備，可以從物聯網解決方案和數據驅動的洞察中獲益，從而推動更具可持續性、彈性和高效的流程。”

調查發現，大多數采用IIoT的公司都是規模較大的公司（58％的公司收入超過5億美元），三分之一（31％）是規模較小的公司，收入不到1億美元。

根據PTC的調查，IIoT的具體應用場景包括制造／運營、服務、產品設計和IT等環節，前10個應用場景占到總數的70％。

全球工業物聯網市場未來景象預測

圖表：PTC

報告稱：“最主要的應用場景是采用物聯網形成制造運營情報和運營資產監控。這些智能的連接功能可幫助產品制造商提高產量和生產質量，并降低制造成本?！?/p>

IIoT部署會生成大量數據，因此需要決定最佳存儲和分析數據的位置。

PTC報告指出，由于安全性和低延遲響應的需求，工廠和醫院可能會支持本地部署；而對于智慧城市，運輸或石油和天然氣行業，云的可擴展性顯得更為重要。

根據PTC的調查數據，IIoT本地部署的數量超過了云部署的數量（62％對38％）。

總而言之，PTC表示：“物聯網不再是觀望中的技術。企業必須立即行動，要么就會冒著落后的風險”，并指出：其調查中83％的IIoT采用者計劃在12個月內將其部署從概念驗證擴大到完整規模的生產環境。

此外，國際海事衛星組織Inmarsat在2018年也發布了一份研究報告，著眼于農業，能源，海事，采礦和運輸行業的IIoT應用（其重點放在衛星連接作為支持技術的作用上）。

該項研究采訪了來自多家機構的750名受訪者。據調查數據，近一半（46％）的企業已經部署了IIoT解決方案，其中完全部署的達到21％，處于試用階段的達到25％。部署IIoT的主要驅動因素是資源效率，健康和安全的改善，以及對環境變化的監測。

數據：Inmarsat ／圖表：ZDNet

調查顯示，采用IIoT的主要障礙首先是技能，其次是缺乏交鑰匙／現成解決方案，以及成本高于預期和安全性問題。其中，IIoT相關技能的缺乏包括安全性（56％），分析／數據科學（48％）和技術支持（42％）等方面。

在安全性方面，近三分之二（65％）的受訪者認為外部網絡攻擊、網絡安全性差和員工濫用數據是最大的挑戰，而他們的IIoT防御能力需要變得更強。

數據是基于IIoT實現轉型的關鍵。Inmarsat的受訪者將成本節約和效率、生產力監控以及健康、安全改進列為當前與數據相關的問題。

展望未來，受訪者表示，更好的決策制定，更高的內部數據可視性，以及更多的供應鏈洞察力被視為重要的潛在利益。

調查還顯示，海事部門在其IIoT部署中最重視衛星通信（Inmarsat的核心業務）。在受訪者使用的其他連接技術中，RFID和藍牙LE則處于領先。

Inmarsat的受訪者中有四分之一希望在未來三年內將超過10％的IT預算用于IIoT解決方案，他們還預計其投資將獲得良好回報：“預計到2023年，成本將降低10％，營業額將提高5％”。

數據：Inmarsat ／圖表：ZDNet

為了評估IIoT解決方案的準備程度，Inmarsat就六個關鍵領域（采用，安全性，連接性，技能，數據和投資／ROI）對受訪者進行了評分，并將其劃分為不同類別（落后者，初學者，進步者和領導者）。結果顯示，海運和運輸部門在IIoT應用準備方面處于領先地位，能源部門次之。

數據：Inmarsat ／圖表：ZDNet

最近，Inmarsat宣布與微軟達成合作協議，將前者的衛星通信網絡與后者的基于云的Azure IoT Central平臺相結合。無論在何處，IIoT基礎設施生成的數據都將通過衛星傳輸到Azure IoT Central進行分析。Inmarsat表示，該項合作將首先關注農業、采礦、運輸和物流行業的IIoT解決方案。

3．技術的匯聚與兩大聯盟的合體

目前，為推進IIoT的發展和落地應用，許多企業組建了與IIoT相關的行業組織。其中，最為知名的是工業互聯網聯盟（IIC）和開放霧聯盟（OpenFog Consortium）。

工業互聯網聯盟（IIC）的目標是在五個方面加速工業互聯網的發展：（1）利用現有的和新創建的用例和測試平臺，用于實際應用；（2）提供最佳實踐、參考架構、案例研究和標準要求；（3）影響互聯網和工業系統全球標準的發展；（4）以開放式論壇促進想法、實踐、經驗教訓和見解的分享和交流；（5）圍繞新的和創新的安全方法建立信心。

而開放霧聯盟的成立旨在推進霧計算，解決與IoT、5G和AI應用相關的帶寬、延遲和通信挑戰，其目標是：“我們的努力將定義分布式計算、網絡、存儲、控制與資源的架構，以支持物聯網邊緣的智能，包括自主和自我感知的機器、設備和智能實體。聯盟成員還將識別和開發新的運營模式。最終，我們的工作將有助于實現和推動下一代物聯網?！?/p>

在2019年1月31日，上述兩個聯盟宣布合并。

根據聯盟的合并聲明，“組織將在IIC的框架下，共同努力，推動工業互聯網的發展，包括開發和推廣行業指南，以及霧和邊緣計算的最佳實踐?！?/p>

可以說，兩個聯盟的合并標志著多項技術在IIoT領域的匯合和共同發展。

IoT Anaytics還列出了其他與物聯網有關的重要機構，包括：Plattform Industrie 4．0、Labs Network Industrie 4．0、OPC基金會、工業數據空間協會、CyberValley of Baden Württemberg、物聯網技術開發和應用中心，以及Manufacturing USA。

4．IIoT軟件平臺哪家強？

IIoT代表了運營技術（OT）和企業IT系統的融合，其潛在的好處是改善資產管理和運營可視化。IIoT軟件平臺需要與企業系統相連接，以實現這些優勢，同時還需要保證運行的安全。

那么，IIoT軟件平臺又有著一個怎樣的競爭格局，各廠商又有著哪些各自的優勢？

Gartner在2018年5月發布的第一個IIoT魔力象限，提出了“該產品必須同時作為云IIoT平臺和本地部署”的要求。這引起了人們的關注，因為幾家擁有“與IIoT相關的重要品牌資產”的公司，包括Bosch，GE Digital，微軟，施耐德電氣和西門子公司，因缺乏本地部署部件而被排除在考慮之外。

Gartner解釋道：“IIoT平臺的本地部署是形成信任的起源?！?此外，Gartner在該報告中還提出了戰略性規劃假設：到2020年，結合邊緣計算的本地物聯網（IoT）平臺在工業物聯網（IIoT）分析技術中將占有高達60％的比重，如今這個比例不到10％。

正因為如此，在該魔力象限中，尚缺乏“挑戰者”和“領導者”，而PTC，SAP和日立公司被歸類為“遠見者”，IBM、Software AG等8家供應商則被歸類為“利基型企業”。

圖表：Gartner

Gartner認為，PTC的優勢在于其產品在生命周期管理（PLM）、計算機輔助設計（CAD）和服務生命周期管理（SLM）的核心應用；SAP的Leonardo最適合那些希望將IT／OT與SAP的物聯網應用、資產智能網絡和傳統行業應用相結合的SAP客戶；日立Vantara的Lumada平臺則最適合涉及日立設備的工業環境。

另一家研究機構Forrester在2018年3季度的研究報告則與上述研究有所差別。

Forrester認為，IIoT軟件平臺必須做好五件事：（1）在工業機械和數字系統之間建立聯系；（2）保護物聯網設備和數據免受攻擊；（3）控制物聯網設備的配置、維護和操作；（4）將數據轉化為及時、相關的洞察力和行動；（5）創建應用程序并與企業系統集成。

Forrester還表示，IIOT的未來是公有云：“關于提供與遠程位置連接的實際考慮，以及對初創云計算提供商的安全性、功能和可信賴性的普遍懷疑，導致工業物聯網領域的早期進入者投資建立自己的數據中心網絡。那些日子已經過去了。所有被評估的供應商都保留了在私有數據中心部署的能力，但未來的方向很明確：他們和他們的客戶都會前往云端。”

自Forrester于2016年首次評估物聯網平臺以來的其他變化包括：現代API支持的用戶界面；分析，加上機器學習和人工智能，作為核心組件；其他企業系統（ERP，CRM，服務臺）的數據流量增加；數字孿生，結合增強現實；側重于預測性維護等用例的解決方案。

Forrester對15家供應商進行了評估，包括亞馬遜網絡服務，Atos，博世，C3 IoT，思科，GE Digital，日立，IBM，微軟，甲骨文，PTC，SAP，施耐德電氣，西門子和Software AG。

根據上述公司目前可提供的產品、戰略和市場占有率，Forrester將IBM、C3 IoT、微軟、SAP和PTC列為工業物聯網軟件平臺的領導者。

圖表：Forrester

根據Forrester的分析，IBM的Watson物聯網平臺能提供“廣泛的分析，具有特定行業和服務的專業知識”；C3 IoT則將事務管理留給合作伙伴，并與分析區分開來；微軟的Azure IoT提供云基礎設施支持，以及開發工具、高級分析、增強現實（HoloLens）和邊緣計算等更多功能；SAP的Leonardo圍繞物聯網，并兼顧機器學習、區塊鏈和大數據等其他數字創新技術；PTC則融合了設備連接強度與增強現實視覺。

5．群雄逐鹿的IIoT生態

基于廣闊的應用場景和強大的增長潛力，IIoT自然已經成為一個群雄逐鹿的市場。同時，眾多公司在競爭與協作中共同參與著整個IIoT生態系統的搭建。

在IoT Analytics的《工業4．0與智能制造2018－2023》報告中，該機構梳理出了超過300家工業物聯網領域的產品和服務公司。

報告將這些公司分為“連接行業構建模塊”供應商和“其他工業4．0支持技術”供應商兩大類。

圖表：IoT Analytics

其中，分析和連接硬件公司在“構建模塊”類別中的數量最大，分別為50家和44家；而增材制造（工業3D打印）和AR／VR技術服務商數量則在“支持技術”類別中數量領先。

數據： IoT Analytics ／圖表：ZDNet

在各細分領域中，代表性公司包括：微軟（托管）；微軟，通用電氣，PTC和西門子（IIoT平臺）；Uptake（分析）；Nvidia（微芯片）；Festo（傳感器）；HMS（連接硬件）；Claroty（網絡安全）；埃森哲（系統集成）；通用電氣（增材制造）；Upskill（增強現實和虛擬現實）；ABB（協作機器人）；Cognex（連接機器視覺）；PINC（無人機）；Clearpath機器人（自動駕駛［物料運輸］車輛）。

6．數字孿生：重要的新興技術

如前所述，包括5G、邊緣計算、AI與分析、機器人、區塊鏈、增材制造和VR／AR等許多新興技術正在為IIoT解決方案的采用創造合適的條件。

而除了上述技術，特別值得提及的是數字孿生，它可以被定義為現實世界實體或流程的虛擬表示。借助數字孿生，通過在軟件中建模的實際“事物”并提供實時傳感器數據，工程師可以避免潛在問題的出現，并使用模擬技術來優化性能。

近年來，無論是產業界，還是媒體界，對數字孿生的關注度都在不斷提高。在Gartner的2018年新興技術炒作周期曲線中，數字孿生已經處于“期望膨脹期的頂峰”。

英國創新組織Catapult通過對150名工程師的調查，發布了一份關于數字孿生技術的報告，探討了沉浸式數字孿生的可行性及其可能帶來的價值。

根據調查結果，受訪工程師認為數字孿生的前幾項關鍵組件是物理資產、實時和離線數據集、3D表示和實時模擬。