Anda perlu membuat solusi gateway IoT industri untuk lingkungan yang sulit. Anda harus membuat gateway yang kuat, aman, dan siap untuk berkembang. Banyak industri menggunakan gateway IoT untuk menghubungkan mesin. Mereka juga menggunakannya untuk menangani data dan terhubung ke cloud. Pasar global untuk gateway IoT industri mencapai 2.9 miliar dolar pada tahun 2024. Angka ini akan meningkat hampir 12 persen setiap tahun hingga tahun 2030. Perusahaan manufaktur menggunakan lebih dari 42 persen dari gateway ini. Anda harus selalu mempertimbangkan kebutuhan Anda sendiri terlebih dahulu sebelum membangun atau memilih gateway.
Ringkasan Utama
Ketahui apa yang Anda butuhkan Sebelum Anda mendesain gateway IoT, pastikan solusi Anda sesuai dengan kebutuhan industri Anda.
Gunakan gateway IoT untuk menghubungkan perangkat dan cloud. Ini membantu menangani data dengan lebih baik dan mengurangi lalu lintas jaringan.
Utamakan keamanan dengan menggunakan kata sandi yang kuat. Lakukan pembaruan secara berkala dan pisahkan jaringan untuk menjaga keamanan gateway Anda.
Pilih perangkat keras yang berfungsi Cocok untuk ruangan Anda. Pertimbangkan seberapa kuat perangkat tersebut dan apakah sesuai dengan sistem yang sudah ada.
Pilih untuk membangun gerbang Anda sendiri atau membelinya. Pertimbangkan waktu proyek Anda dan apa yang Anda butuhkan.
Peran Gateway IoT dalam Industri
Menghubungkan Perangkat dan Cloud
Gateway IoT membantu mesin, sensor, dan pengontrol berkomunikasi dengan cloud. Gateway ini langsung mengambil data dari perangkat IoT. Mereka membantu Anda menangani dan mengurutkan informasi sebelum mengirimkannya ke cloud. Hal ini membuat semuanya bekerja lebih baik dan mengurangi lalu lintas jaringan. Anda dapat melihat tabel di bawah ini untuk melihat apa yang dilakukan gateway:
fungsi | Deskripsi |
|---|---|
Pengumpulan Data | Mengambil data dari sensor, perangkat I/O, dan PLCs. |
Konversi Protokol | Mengubah data ke dalam format yang kompatibel dengan cloud. |
Pemantauan Real-Time | Memberikan pembaruan cepat tentang produksi dan peralatan. |
Komputasi Tepi | Mengelola data di dekatnya untuk mempercepat dan meningkatkan kinerja. |
Security | Menjaga data Anda tetap aman saat dipindahkan dan menghentikan serangan dari luar. |
Kau gunakan protokol seperti Modbus, MQTTOPC UA, HTTP/HTTPS, dan TCP/IP digunakan untuk mengirim data antar perangkat dan cloud. Protokol-protokol ini membantu menjaga keamanan dan stabilitas pesan Anda. Dengan gateway IoT industri, Anda dapat menggunakan edge computing untuk membuat keputusan cepat. Hal ini memungkinkan Anda bereaksi cepat terhadap perubahan di pabrik.
Menjembatani Sistem TI dan OT
Anda perlu hubungkan teknologi informasi Anda Sistem TI Anda terhubung dengan sistem teknologi operasional (OT). Gateway membantu Anda menghubungkan kedua bagian ini. Gateway mengubah data sehingga kedua sisi dapat saling memahami dan berkomunikasi. Koneksi ini memungkinkan Anda untuk memantau dan mengontrol mesin dari mana saja.
Berikut beberapa manfaat utama yang Anda dapatkan dari penggunaan gateway IIoT untuk menghubungkan TI dan OT:
Lebih sedikit waktu henti
Kualitas produk yang lebih baik
Lebih sedikit limbah
Mengatasi masalah sebelum menjadi besar.
Gateway juga memungkinkan Anda mengelola semua perangkat Anda di satu tempat. Anda dapat memperbarui perangkat lunak, memeriksa perangkat, dan mengubah pengaturan dengan mudah. Melihat data secara real-time membantu Anda meningkatkan produksi dan menemukan masalah sejak dini. Alat keamanan di gateway IIoT menjaga sistem OT Anda aman dari peretas. Anda menjaga keamanan pekerjaan Anda sambil berbagi data di seluruh perusahaan Anda.
Langkah-langkah Desain Gerbang IoT Industri
Persyaratan dan Kasus Penggunaan
Pertama, Anda perlu mengetahui apa yang Anda inginkan dari gateway IoT industri Anda. Berbagai pekerjaan menggunakan gateway IoT untuk tujuan yang berbeda. Di pabrik, gateway membantu mesin terhubung dan mempermudah pekerjaan bagi manusia. Gateway memungkinkan mesin untuk saling berkomunikasi dan terhubung ke cloud. Ini membantu Anda mengumpulkan data dan membuat pilihan yang lebih cerdas.
Berikut beberapa cara Anda dapat menggunakan gateway IIoT:
Anda membiarkan mesin dan cloud berkomunikasi secara langsung.
Anda dapat melacak produk dan sumber daya dengan lebih baik.
Anda menambahkan gateway ke pabrik lama untuk menghubungkan sumber data.
Anda menggunakan pemrosesan tepi (edge processing) untuk menghentikan masalah dan terhubung ke sistem ERP untuk menghindari waktu henti (downtime).
Anda menggunakan gateway dalam pembuatan kendaraan, robot, dan sensor pertanian.
Anda mengamati meteran dan konveyor di pertambangan dan pekerjaan berat.
Anda membutuhkan sensor dan perangkat yang tangguh karena lingkungan pabrik bisa keras.
Aturan industri membentuk apa yang Anda butuhkan. Anda harus mengikuti aturan untuk keselamatan, kerja sama, dan harga. Tabel di bawah ini menunjukkan bagaimana aturan mengubah desain gerbang Anda:
Dampak Standar pada Desain Gateway IIoT | Deskripsi |
|---|---|
Kepatuhan Keamanan Siber | Memastikan gateway IIoT aman dari ancaman. |
Peningkatan Interoperabilitas | Aturan-aturan tersebut membantu produk dari produsen yang berbeda untuk bekerja sama. |
Pengurangan biaya | Menggunakan aturan dapat membuat pembangunan lebih murah dengan memberikan cara terbaik untuk melakukan sesuatu. |
Adaptasi terhadap Tantangan IIoT yang Unik | Aturan harus sesuai dengan risiko dan masalah khusus IIoT. |
Opsi Perangkat Keras untuk Gateway IoT
Anda memiliki banyak pilihan perangkat keras untuk gateway IoT industri Anda. Anda dapat memilih komputer papan tunggal, sistem-on-module, atau mikrokontroler. Masing-masing memiliki kelebihan dan kekurangan. Tabel di bawah ini menunjukkan perbandingan beberapa model gateway populer:
Model Gerbang | Konektivitas Seluler | Kekuatan | Kelemahan |
|---|---|---|---|
Raspberry Pi 4 Model B | Tidak terintegrasi; membutuhkan dongle tambahan. | Sangat murah, fleksibel, dan memiliki komunitas yang besar. | Tidak dirancang untuk pabrik, tidak memiliki konektivitas seluler bawaan, membutuhkan peningkatan keamanan. |
Siemens Simatic IoT2050 | Membutuhkan kartu Mini PCIe untuk jaringan seluler. | Sangat andal dan berfungsi dengan baik dengan Siemens. PLCs. | Lebih sulit dipelajari, seluler adalah bagian tambahan. |
Rockwell Automation Optix Edge | Koneksi seluler bukanlah fitur utama. | Berfungsi sangat baik dengan kontroler Logix dan FactoryTalk. | Tidak memiliki konektivitas seluler bawaan, dirancang untuk sistem tertentu. |
Dell Edge Gateway Seri 5000 | Membutuhkan slot tambahan untuk seluler. | Chip Intel yang andal, kualitas pembuatan yang baik, dan dukungan di seluruh dunia. | Dibuat lebih untuk kalangan IT, mungkin memerlukan perangkat lunak lain. |
Robustel EG5120 | Dilengkapi dengan Global 4G LTE Cat 4 bawaan dan Dual SIM. | Chip ARM cepat, memiliki konektivitas seluler terintegrasi. | N / A |
Anda juga perlu mempertimbangkan berapa lama perangkat keras Anda akan bertahan. Beberapa, seperti Seri RCO-1000, dibuat untuk pekerjaan penting. Perangkat ini sangat kuat, tahan lama, dan mampu menangani panas dengan baik. Yang lain, seperti Raspberry Pi, cocok untuk laboratorium tetapi mungkin tidak tahan lama di tempat yang keras. Selalu periksa apakah perangkat keras Anda memiliki sertifikat yang tepat dan mampu menangani pekerjaan berat.
Desain dan Manufaktur PCB
Saat membuat papan sirkuit tercetak untuk gateway IoT Anda, Anda perlu memikirkan seberapa baik kinerjanya dan berapa lama daya tahannya. Bagus. Desain PCB Membantu gateway Anda bekerja lebih baik dan bertahan lebih lama. Berikut beberapa tipsnya:
Pilihlah material PCB yang sesuai dengan kebutuhan Anda.
Gunakan lebih banyak lapisan untuk pengkabelan yang rumit dan pemblokiran sinyal.
Letakkan komponen dengan tanda yang jelas dan ruang untuk mesin.
Pastikan lubang-lubang tersebut pas dengan bagian-bagiannya.
Pilihlah komponen yang dapat ditekuk dan diguncang tanpa patah.
Gunakan suhu yang tepat untuk penyolderan, biasanya 245-260°C.
Gunakan stensil laser untuk mengoleskan pasta solder.
Oleskan fluks secara merata untuk hasil penyolderan yang baik.
Periksa papan sirkuit setelah penyolderan untuk menemukan masalah dengan cepat.
Anda harus merakit dan menguji PCB Anda berkali-kali. Ini membantu Anda menemukan dan memperbaiki kesalahan sebelum membuat banyak kesalahan. Jika gateway Anda menggunakan nirkabel, sesuaikan antena dan jalur PCB untuk sinyal terbaik. Tambahkan enkripsi perangkat keras dan boot aman untuk menjaga data Anda tetap aman.
Tip: Menggunakan desain modular dan referensi dapat mempermudah pekerjaan Anda. desain sirkuit lebih cepat. Anda dapat menggunakan desain yang sudah berfungsi dan mengubahnya sesuai kebutuhan Anda.
Konektivitas dan Komputasi Tepi
Gateway IoT industri Anda perlu terhubung ke banyak perangkat dan jaringan. Anda dapat menggunakan kabel atau nirkabel. Koneksi kabel lebih stabil. Koneksi nirkabel, seperti 4G atau 5G, memungkinkan Anda menempatkan gateway di lebih banyak tempat.
Opsi Konektivitas | Dampak pada Kinerja Edge Computing |
|---|---|
Wired dan Wireless | Memungkinkan Anda untuk beralih atau melakukan pencadangan, sehingga data tetap berjalan meskipun jaringan mengalami gangguan. |
Terobosan Lokal | Mempercepat proses dengan memungkinkan data keluar dari jaringan seluler di sekitarnya. |
Menjaga keamanan data dengan tetap berada di area yang sama, sehingga memudahkan pengelolaan. | |
Manajemen Terpadu | Memastikan koneksi berfungsi sama di mana saja, yang penting untuk pekerjaan di area terpencil. |
Pengendalian biaya | Menghentikan biaya roaming, sehingga penggunaan data dalam jumlah besar menjadi lebih hemat. |
Edge computing memungkinkan Anda menangani data di dekat tempat data tersebut dibuat. Ini berarti waktu tunggu lebih singkat dan menghemat ruang penyimpanan data. Anda dapat mengurutkan dan mempelajari data di edge sebelum mengirimkannya ke cloud. Dengan 5G dan edge computing, Anda mendapatkan kecepatan lebih tinggi dan waktu tunggu lebih singkat. Hal ini penting untuk data real-time dan pengambilan keputusan yang cepat di pabrik Anda.
Edge computing mempercepat proses dengan menangani data di dekatnya.
Anda menghemat ruang data karena lebih sedikit data yang dikirim ke cloud.
5G memberikan kecepatan lebih tinggi dan waktu tunggu lebih singkat untuk pekerjaan secara real-time.
Pertimbangan Keamanan
Anda perlu menjaga keamanan gateway IoT industri Anda dari serangan. Keamanan dimulai dari sistem operasi dan jaringan. Gunakan kata sandi yang kuat, perbarui perangkat lunak secara berkala, dan bagi jaringan Anda menjadi beberapa bagian. Selalu ubah rencana keamanan Anda sesuai dengan pengaturan Anda sendiri, baik Anda menggunakan cloud atau server Anda sendiri.
“Langkah-langkah keamanan penting untuk desain gateway IoT industri adalah memperkuat sistem operasi, memisahkan jaringan, menjaga keamanan cloud, dan selalu memeriksa keamanan. Para ahli mengatakan Anda memerlukan kata sandi yang kuat, pembaruan rutin, dan rencana keamanan yang dibuat untuk pengaturan Anda.”
Masalah umum meliputi protokol lama, bug perangkat lunak, penguncian yang lemah, dan pengaturan yang salah. Orang jahat mungkin menyerang gateway Anda dengan malware atau memanfaatkan masalah pada konverter. Anda harus selalu memperbarui modul keamanan dan memantau perangkat Anda terhadap masalah.
Jenis Kerentanan | Deskripsi |
|---|---|
Protokol Usang | Banyak pengontrol menggunakan protokol lama, sehingga rentan terhadap serangan. |
Kerentanan Perangkat Lunak | Kerentanan pada gateway IoT dapat memungkinkan orang jahat masuk dan mengendalikan perangkat. |
Kelemahan Keamanan Fisik | Jika seseorang mengakses perangkat Anda, mereka dapat mengganggu sistem Anda. |
Masalah Konfigurasi | Pengaturan yang salah pada gateway IoT dapat membuka peluang bagi penyerang untuk masuk. |
Malware yang Menargetkan Protokol Industri | Malware seperti FrostyGoop dan Fuxnet menargetkan titik lemah dalam pesan-pesan industri. |
Eksploitasi di Dark Web | Masalah-masalah baru pada gateway IoT dapat dijual dengan harga yang sangat mahal. |
Kerentanan Kritis pada Konverter | Masalah pada konverter dapat memungkinkan penyerang mengendalikan semua peralatan yang terhubung. |
Anda harus selalu menambahkan modul keselamatan dan keamanan ke gateway Anda. Ini membantu melindungi data, pesan, dan alat pemantauan. Dengan melakukan hal-hal ini, Anda dapat membuat gateway IoT industri yang kuat, aman, dan andal.
Desain Referensi dan Komponen Utama
Arsitektur Umum untuk Gateway IoT
Anda dapat menggunakan desain referensi untuk membantu menyelesaikan proyek gateway Anda lebih cepat. Desain-desain ini menunjukkan cara menghubungkan sensor, menangani data, dan mengirimkannya ke cloud. Misalnya, desain TIDEP0084 menggunakan prosesor TI Sitara dan perangkat SimpleLink. Desain ini menghubungkan sensor dengan jaringan nirkabel jarak jauh dan bekerja dengan aplikasi cloud. Tabel di bawah ini menunjukkan apa yang dilakukan desain ini:
Desain Referensi | Deskripsi |
|---|---|
TIDEP0084 | Desain ini menghubungkan sensor ke cloud menggunakan jaringan nirkabel Sub-1 GHz jarak jauh. Desain ini cocok untuk pekerjaan seperti kontrol bangunan dan pelacakan aset. Desain ini menggunakan gateway Linux dan prosesor TI Sitara AM335x dengan perangkat SimpleLink. Perangkat lunak yang digunakan untuk menghubungkan dan menggunakan aplikasi cloud sudah terpasang pada desain ini. |
Anda harus memilih desain modularModularitas memungkinkan Anda menambahkan hal-hal baru atau mengganti bagian tanpa mengubah semuanya. Ini membuat gateway Anda mudah diubah dan diperbarui. Arsitektur microservices membantu Anda memperbaiki atau memperbarui satu bagian tanpa menghentikan bagian lainnya. Anda dapat memperbesar sistem IoT Anda sesuai kebutuhan.
Tip: Desain modular membantu Anda menggunakan teknologi baru dan memperbaiki berbagai hal dengan lebih cepat.
Komponen Elektronik Penting
Anda memerlukan komponen khusus untuk membangun gateway industri yang andal. Komponen-komponen ini membantu perangkat Anda bekerja di tempat-tempat yang sulit dan menjaga keamanan data. Berikut adalah komponen utama yang Anda perlukan:
CPU: Menjalankan perintah dan menangani data.
RAM: Memberikan ruang untuk pemrosesan data yang cepat.
Modul komunikasi: Terhubung ke sensor dan cloud.
Modul konversi protokol: Mengubah data antar format.
Antarmuka Fieldbus: Tautan ke sistem pabrik lama.
Modul komputasi tepi: Menangani data di dekat tempat data tersebut dibuat.
Modul keselamatan dan keamanan: Melindungi dari ancaman siber.
Modul catu daya: Menjaga agar gateway tetap berfungsi di tempat-tempat yang sulit.
Penutup dan manajemen termal: Melindungi komponen dari panas dan debu.
Anda juga membutuhkan hal-hal seperti secure boot, penyimpanan terenkripsi, firewall, dan dukungan VPN. Ini menjaga gateway IoT Anda aman dari serangan. Timer pengawas (watchdog timer) dan manajemen jarak jauh membantu Anda memperbaiki masalah sebelum menghentikan sistem Anda. Dengan komponen-komponen penting ini, gateway Anda dapat mengumpulkan, menangani, dan mengirim data dengan baik di pabrik mana pun.
Membangun atau Membeli Gateway IoT?
Memilih apakah Anda harus membangun atau membeli gateway IoT Memilih salah satu cara adalah keputusan besar. Anda perlu memikirkan apa yang Anda butuhkan, berapa banyak uang yang Anda miliki, dan seberapa cepat Anda ingin proyek IoT Anda siap. Kedua cara tersebut memiliki sisi baik dan buruk.
Keuntungan dan Kerugian Membangun
Jika Anda membangun gateway sendiri, Anda dapat menambahkan fitur-fitur khusus. Anda dapat menghubungkan berbagai macam perangkat IoT. Anda mendapatkan kontrol lebih besar atas keamanan dan dapat menyesuaikannya dengan kebutuhan pabrik Anda. Namun, membangunnya membutuhkan lebih banyak waktu dan biaya. Anda membutuhkan ahli untuk membantu membangun dan memperbaiki gateway. Anda juga harus melakukan pembaruan dan perbaikan sendiri.
Berikut adalah tabel untuk membantu Anda membandingkan:
Keunggulan Gateway IoT Kustom | Kekurangan Solusi Siap Pakai |
|---|---|
Fitur yang disesuaikan dan kemampuan integrasi | Opsi penyesuaian terbatas |
Integrasi tingkat lanjut dengan sistem lama. | Biaya perawatan yang tinggi seiring meningkatnya kompleksitas. |
Fitur unik untuk keunggulan kompetitif | Implementasinya lebih lambat dibandingkan dengan solusi khusus. |
Efisiensi biaya jangka panjang | Mungkin tidak memenuhi kebutuhan kepatuhan tertentu. |
Kontrol keamanan dan privasi yang ditingkatkan | Fleksibilitas yang lebih rendah untuk penskalaan dan adaptasi |
Anda mendapatkan keamanan yang kuat, dukungan untuk banyak protokol, dan manajemen jarak jauh. Tetapi Anda harus membayar lebih di awal dan mengatur semuanya sendiri.
Kapan Harus Membeli Produk Siap Pakai
Membeli gateway siap pakai dapat menghemat waktu dan mengurangi risiko. Anda dapat menyelesaikan proyek IoT Anda 6 hingga 12 bulan lebih cepat. Ini bagus jika Anda ingin meluncurkan produk Anda dengan cepat. Gateway siap pakai seringkali dilengkapi dengan bantuan, pembaruan, dan sertifikat. Ini berarti Anda tidak perlu terlalu khawatir tentang kerusakan atau gangguan.
Saat membeli, perhatikan hal-hal berikut:
Alat keamanan untuk menjaga data Anda tetap aman.
Penggunaan daya, yang penting untuk pekerjaan di lokasi yang jauh.
Jika cukup tangguh untuk tempat-tempat yang sulit
Seberapa baik kemampuannya dalam menangani data untuk analitik edge.
Jika perusahaan memberikan bantuan dan layanan yang baik
Jika Anda dapat memperbarui perangkat lunak dengan mudah
Jika harga tersebut wajar untuk apa yang Anda dapatkan
Gateway siap pakai paling cocok jika Anda hanya membutuhkan hal-hal dasar, seperti mengatur perangkat dan memperbaruinya dari jarak jauh. Gateway ini mungkin tidak berfungsi jika Anda membutuhkan sesuatu yang khusus atau menginginkan produk Anda berbeda.
Faktor-faktor Pengambilan Keputusan Bisnis
Anda harus mempertimbangkan harga, kualitas, dan apa yang membuat produk Anda istimewa. Membangun sendiri memungkinkan Anda menambahkan fitur-fitur keren, tetapi membeli dapat menghemat uang dan membuat semuanya bekerja lebih baik. Untuk proyek besar, total biaya dari waktu ke waktu sangat penting. Membangun sendiri mungkin terlihat lebih murah pada awalnya, tetapi Anda akan membayar lebih banyak di kemudian hari untuk pembuatan, pengujian, dan perbaikan. Gateway siap pakai bisa menjadi pilihan yang lebih baik jika Anda membutuhkan banyak gateway atau harus mengikuti aturan yang ketat.
Tipe Fitur | Deskripsi |
|---|---|
Fitur umum | Diperlukan untuk sebagian besar produk, seperti pengaturan perangkat dan pembaruan. Membeli biasanya lebih baik. |
Fitur Unik | Memberikan Anda keunggulan dan mungkin memerlukan pengembangan gateway khusus. |
Tips: Jika Anda perlu berkembang cepat atau menginginkan risiko yang lebih rendah, belilah gateway yang sudah jadi. Jika Anda membutuhkan hal-hal khusus atau menginginkan kendali penuh, membangun gateway sendiri mungkin pilihan terbaik.
Selalu pilih yang sesuai dengan tujuan bisnis Anda dan apa yang dibutuhkan oleh data dan perangkat Anda.
Anda dapat membuat gateway IoT industri yang andal dengan mengikuti langkah-langkah sederhana. Selalu pastikan gateway Anda sesuai dengan kebutuhan pabrik Anda. Rencanakan agar gateway Anda dapat berkembang di masa mendatang. Selalu utamakan keamanan. Berikut beberapa hal yang dapat Anda lakukan selanjutnya:
Pilihlah perangkat keras yang sesuai dengan pekerjaan Anda dan stabil.
Rencanakan jaringan yang sesuai untuk situs Anda dan berapa banyak perangkat yang Anda miliki.
Siapkan perangkat lunak dan keamanan untuk menjaga agar semuanya tetap aman.
Pilih protokol data yang sesuai untuk pekerjaan waktu nyata.
Buat rencana keamanan dengan firewall dan pemeriksaan rutin.
Siapkan pemantauan jarak jauh dan cara untuk memperbaiki masalah dengan cepat.
Gunakan pemeliharaan prediktif dan selalu perbarui sistem Anda.
Waspadai risiko keamanan baru dan pastikan gateway Anda dapat berubah bila diperlukan.
FAQ (Pertanyaan Umum)
Apa fungsi utama dari sebuah gateway IoT industri?
Gateway IoT industri membantu mesin dan sensor berkomunikasi dengan cloud. Gateway ini mengumpulkan data, mengubah cara pengiriman data, dan melindungi jaringan Anda.
Bagaimana cara menjaga keamanan gateway IoT?
Anda perlu membuat kata sandi yang kuat dan sering memperbarui perangkat lunak Anda. Pasang firewall untuk memblokir lalu lintas berbahaya. Selalu periksa perangkat Anda untuk mengetahui adanya masalah dan gunakan boot aman. menjaga mereka tetap aman.
Bisakah Anda menggunakan Raspberry Pi sebagai gateway industri?
Raspberry Pi bagus untuk belajar atau menguji ide. Di pabrik sungguhan, Anda membutuhkannya. perangkat keras yang lebih tangguh. Harus tahan terhadap panas, debu, dan dapat bekerja dalam waktu lama.
Protokol apa saja yang didukung oleh gateway IoT industri?
MQTT
Modbus
OPCUA
HTTP / HTTPS
TCP / IP
Protokol-protokol ini memungkinkan perangkat Anda untuk berbagi data satu sama lain dan dengan cloud.
