工業閘道器不僅是數據的守門人，更是智慧工廠中AI應用與高效運營的數位神經中樞，可以在現場對數據進行預處理、過濾，甚至執行輕量級的AI模型推論。
在全球製造業面臨勞動力短缺、綠色能源轉型與資安威脅日益嚴峻的情況下，成為智慧製造發展的動能。而驅動這場變革的核心動力之一，正是扮演著操作技術OT與資訊技術IT之間關鍵橋樑的工業閘道器。它們不僅是數據的守門人，更是智慧工廠中AI應用與高效運營的數位神經中樞。
四零四科技(Moxa)是國內工業電腦領域較早看好並投入閘道器發展的廠商，其策略關鍵並非追求最先進的演算法或最高階的硬體運算力，而是建立起一套高度模組化、可長期運作的工業資料通訊基礎。Moxa針對工業閘道器的定位與演進，從協議轉換器轉變為智慧工廠的資料路由核心，並以亞太製造業重組趨勢為背景，提供一套從底層連接、即時處理到資安韌性的解決方案。
導入AI工業連接性不偏廢
傳統製造業在面對數位轉型時，首先遇到的挑戰是如何將散布在不同機台、不同設備中的海量OT數據，有效且安全地傳輸到IT系統進行分析。這些OT設備往往採用多種專用通訊協定，且運作環境惡劣，這正是工業閘道器最初誕生的原因。工業閘道器最重要的任務，就是實現OT與IT的無縫整合，首先要能適應惡劣的工業環境，具備寬溫、抗震、防塵等特性；其次，必須具備強大的協定轉換能力，將Modbus、Profinet、Ethernet/IP等OT協定，轉換為IT系統能理解的TCP/IP、MQTT等標準格式；最後，它還需提供穩定的網路連線，將數據傳輸到邊緣或雲端平台。
然而，隨著AI技術的成熟與製造業對更高效率、更高良率的追求，工業閘道器的角色已不再僅限於數據的採集與傳輸。四零四科技台灣製造市場部銷售總監劉孟迪(圖1)表示，工業閘道器正在從一個單純的數據管道轉變為具備智慧邊緣運算能力的數據處理中心。
圖1 四零四科技台灣製造市場部銷售總監劉孟迪提到，透過在閘道器上部署AI模型，工廠可以實現更多高價值的應用
對Moxa而言，工業閘道器是一種具備場域適應性、長期維運能力與高度安全保障的基礎平台，其價值在於讓來自不同廠牌、協定與時序的設備訊號得以標準化、整合並穩定上傳，而Moxa一直將工業連接性作為主軸發展。
從數據採集到AI賦能
在智慧工廠中，許多應用場景需要極低的延遲，例如機台的預測性維護、生產線的異常檢測、品質瑕疵的即時辨識等。劉孟迪指出，將所有數據都傳輸到雲端進行處理，不僅耗費頻寬，也難以滿足即時響應的需求。這正是邊緣運算(Edge Computing)興起的契機。
工業閘道器作為最靠近OT設備的邊緣節點，其邊緣運算能力變得越來越重要，其可以在現場對數據進行預處理、過濾，甚至執行輕量級的AI模型推論。一些關鍵的判斷和決策可以直接在閘道器上完成，減少了資料傳輸量，降低了雲端成本，並實現毫秒級的即時響應。
再者，AI的導入，讓工業閘道器從數據的搬運工晉升為智慧的製造者。劉孟迪提到，透過在閘道器上部署AI模型，工廠可以實現更多高價值的應用，如預測性維護(Predictive Maintenance)、生產優化(Production Optimization)、品質檢測(Quality Inspection)、能耗管理(Energy Management)等。
工業現場的數位轉型，從質變與量變兩個角度來觀察，劉孟迪認為，質變的部分，資料使用的目的不同從監控目的轉變為持續最佳化而創造新價值；其次，資料影響的範圍不同從設備的運行到執行長的決策，不只穩定，還需要高品質的資料。量變的部分包括：多元性(Variety)、即時性(Velocity)、巨量性(Volume) 與安全性(Veracity)；如更深入與更廣泛的OT資料，即時顯示、分析與反饋OT資料，大量、穩定的OT資料串流傳輸，OT資料與OT網路安全等。
Moxa物聯網閘道器穩定又安全
Moxa的物聯網閘道器(IoT Gateway)產品依功能深度與應用場景切分為三個層級，四零四科技IPC事業部經理李牧寰(圖2)說明，協定轉換型為最基本的資料橋接與轉譯功能，如Modbus轉OPC-UA；可程式邊緣節點則具備簡易資料預處理、可上傳雲端與本地儲存；開發平台型如UC-8200，搭載MIL(Moxa Industrial Linux)，提供完整系統API，適合中大型企業客製化開發。
圖2 四零四科技IPC事業部經理李牧寰說明，Moxa的物聯網閘道器(IoT Gateway)產品依功能深度與應用場景切分為三個層級
現代工業閘道器無論有沒有導入AI，不可或缺的功能就是資安防護，劉孟迪說，資安威脅成為製造業數位轉型中不可忽視的隱憂。勒索軟體攻擊、惡意軟體入侵等事件層出不窮，一旦工業控制系統遭到破壞，將導致生產停擺、巨大經濟損失甚至人身安全威脅。因此，工業閘道器的資安防護能力，已成為其核心價值的重要組成部分。
先進的工業閘道器通常會內建多層次的資安防護機制，安全設計(Secure by Design)從產品開發初期就將資安考量納入設計流程；網路存取控制列表(ACL)精細化控制各設備的網路存取權限；入侵防禦系統(IPS)可即時監測並阻止惡意流量或攻擊行為；惡意軟體防護檢測並阻止惡意軟體下載或執行；異常流量過濾識別並阻擋異常的設備通訊行為；遠端資安管理提供集中化的資安監控與管理平台，對分散在各地的閘道器進行安全策略部署與更新。這些資安功能不僅保護了數據傳輸通道的安全，也為整個工業控制系統築起了堅固的防線。
5G/TSN帶動新應用潛力
而為提煉巨量資料背後的價值，5G專網、100GbE骨幹網將成為新一代智慧工廠主流架構。劉孟迪強調，打造低延遲、高網速、大頻寬、多連結、可靠安全AI Factory骨幹網路是產業發展重點。除了邊緣運算和資安防護，5G通訊技術與時間敏感網路(TSN)的發展，也為工業閘道器帶來了新的應用潛力。
透過內建5G模組的工業閘道器，工廠可以實現更多無線化部署，減少布線成本和複雜度，尤其適用於移動設備、臨時生產線或環境惡劣難以布線的場景。5G專網的興起，更為企業提供了高度安全、獨立且可客製化的無線網路環境，加速智慧工廠的普及。
再者，TSN確保確定性傳輸，在某些對時間精準度有極高要求的應用中，例如機械手臂的協同作業、自動導引車(AGV)的精準定位與控制，傳統乙太網路的非確定性傳輸會帶來問題。TSN技術為工業乙太網路導入了時間同步和流量調度機制，確保關鍵數據的確定性傳輸。工業閘道器與TSN的結合，將支援這些需要高時間同步精準度的智慧製造應用。
工業閘道器已經超越了單純的數據傳輸功能，成為AI時代下智慧工廠不可或缺的數位神經中樞，透過邊緣運算和AI賦能，為製造業的生產優化、資產管理和資安防護提供了堅實的基礎。