美国硬件在环市场按类型（开环、闭环）、垂直行业（汽车、航空航天、研究与教育、国防、电力电子）、地区、竞争、预测和机遇划分，2019 年至 2029 年预测

市场概览

2023 年美国硬件在环市场价值为 5.34 亿美元，预计在预测期内将实现强劲增长，到 2029 年的复合年增长率为 11.7%。美国的硬件在环 (HIL) 市场正在经历显着增长，这得益于各行各业对先进测试和仿真解决方案不断增长的需求。市场特别关注汽车、航空航天和国防部门，随着公司寻求有效地验证和优化复杂系统，市场采用率正在激增。HIL 技术通过将物理组件与模拟环境连接起来实现实时测试，为测试和验证过程提供了一种经济高效且简化的方法。系统日益复杂，加上对可靠性和性能要求的提高，推动了对 HIL 解决方案的需求。此外，人工智能和物联网的集成等技术的不断进步进一步促进了市场的扩张。随着各组织优先考虑高效的产品开发周期和降低风险，美国的硬件在环市场将在未来几年持续增长。

关键市场驱动因素

汽车控制系统日益复杂

汽车控制系统日益复杂，是推动全球硬件在环 (HIL) 市场增长的主要驱动力。现代车辆配备了先进的功能，例如高级驾驶辅助系统 (ADAS)、电动动力系统和互联电子控制单元 (ECU)。随着汽车制造商努力开发更复杂、更智能的车辆，对全面测试解决方案的需求变得至关重要。 HIL 系统提供了一个模拟环境，使工程师能够彻底测试和验证各种组件之间复杂的相互作用，确保复杂控制系统的无缝集成。汽车行业不断追求创新，遵守严格的安全和监管标准，这进一步增强了这一驱动力，使 HIL 成为开发生命周期中不可或缺的工具。

加速开发周期和缩短上市时间的压力

对快速产品开发和更短上市周期的需求不断增长，这是采用 HIL 测试解决方案的重要驱动力。在汽车和航空航天等行业的竞争环境中，公司面临着巨大的压力，需要在不影响质量的情况下迅速推出新产品。HIL 系统通过实时模拟各种场景来加速测试过程，使工程师能够在开发阶段的早期识别和纠正潜在问题。此功能不仅缩短了整体产品开发时间，还提高了测试和验证过程的效率，符合行业对快速可靠创新的需求。

严格的监管标准和合规要求

全球硬件在环市场受到汽车和航空航天等行业日益严格的监管标准和合规要求的推动。政府关于安全、排放和性能的规定要求对电子系统进行严格测试，以满足并超越强制性基准。HIL 测试提供了一个受控且可重复的环境，用于对 ECU 进行广泛的测试，确保最终产品符合严格的监管规范。能够根据这些标准验证和确认复杂的控制系统，HIL 解决方案已成为公司在确保产品质量和安全的同时应对复杂合规环境的必备工具。

电动汽车 (EV) 和自动驾驶技术的日益普及

电动汽车 (EV) 的普及和自动驾驶技术的同步发展是推动硬件在环 (HIL) 市场不断扩大的关键驱动因素。汽车领域向可持续和自动驾驶移动解决方案的转变需要对控制基本车辆功能的复杂控制系统进行根本性的重新评估。由于电动汽车和自动驾驶汽车广泛依赖复杂的控制系统来监督推进、导航和安全功能，对可靠测试解决方案的需求变得势在必行。HIL 测试的关键作用就在于此，它提供了一个坚实的平台，可在虚拟环境中全面评估这些尖端系统的性能和互操作性。 HIL 测试促进的虚拟仿真使工程师能够细致地评估电动和自动驾驶汽车部件的复杂相互作用和动态，确保这些革命性技术的无缝集成和最佳功能。随着汽车行业继续朝着可持续和自动驾驶移动解决方案为主导的未来发展，对 HIL 解决方案的日益增长的需求与保证这些开创性进步的可靠性、安全性和有效性的基本目标密不可分。从本质上讲，电动汽车的普及、自动驾驶技术的发展和 HIL 测试不可或缺的作用之间的共生关系凸显了汽车行业持续创新叙事中的关键篇章，在全球范围内塑造了未来移动解决方案的发展轨迹。

越来越关注具有成本效益的测试解决方案

全球硬件在环 (HIL) 市场正在经历大幅增长，这得益于各行各业越来越重视实施具有成本效益的测试解决方案。传统测试方法通常需要投入大量时间和资源，因此导致开发成本增加。为了应对这些挑战，HIL 测试应运而生，为测试范式提供了一种高效且经济可行的方法。通过在模拟环境中进行广泛的测试，HIL 测试减少了对物理原型的依赖，并减少了昂贵的硬件迭代的必要性。这种经济高效的测试方法与旨在优化开发流程的公司的战略目标相呼应，对于那些在促进创新和确保成本效率之间寻找微妙平衡的人来说，HIL 解决方案是一个有吸引力的选择。市场对 HIL 测试的反应凸显了行业向更精简、经济可持续的测试方法转变的广泛趋势，将 HIL 解决方案定位为各行业高效且注重成本的开发实践不断发展的重要贡献者。

主要市场挑战

集成复杂性

美国硬件在环 (HIL) 市场面临的主要挑战之一是集成各种系统和组件的复杂性日益增加。随着技术的进步和系统变得越来越复杂，实现物理硬件和模拟环境之间的无缝集成成为一项艰巨的任务。各种组件、软件接口和协议需要进行全面的兼容性测试，这可能非常耗时且耗费资源。克服这一挑战需要不断创新 HIL 解决方案，以确保顺畅的互操作性和精简的集成流程。此外，通过建立通用协议和接口，跨行业的标准化工作可以在解决集成复杂性方面发挥关键作用。

成本影响

美国 HIL 市场面临的另一个重大挑战是实施和维护硬件在环测试设置的成本。虽然这些系统在效率和可靠性方面提供了巨大的优势，但对于某些组织（尤其是小型企业）来说，初始投资和持续运营费用可能过高。应对这一挑战需要开发具有成本效益的 HIL 解决方案，而不会影响性能。行业利益相关者、政府机构和技术提供商之间的协作对于推动旨在降低 HIL 实施总体成本和确保跨行业更广泛可及性的研发计划至关重要。

技术的快速发展

技术的快速发展对 HIL 市场构成了持续的挑战。随着硬件、软件和通信协议的不断进步，HIL 系统必须跟上步伐才能保持有效性和相关性。确保 HIL 解决方案能够适应人工智能、机器学习和物联网等新兴技术需要持续的研究和开发。这一挑战强调了对灵活且可升级的 HIL 平台的需求，这些平台可以适应不断发展的行业标准和技术趋势，从而确保组织在 HIL 基础设施方面的投资具有面向未来的保障。

技能短缺和培训

缺乏能够设计、实施和维护 HIL 系统的熟练专业人员是美国 HIL 市场面临的一个紧迫挑战。有效利用 HIL 所需的专业知识，包括理解复杂的控制算法和模拟环境，对熟练劳动力的需求目前尚未完全满足。应对这一挑战需要投资培训计划、教育计划和行业学术合作，以弥补技能差距。鼓励开发 HIL 技术专业知识对于充分发挥这些系统的潜力以及最大限度地发挥它们对各个行业的测试和验证过程的影响至关重要。

主要市场趋势

在自动驾驶汽车开发中采用 HIL

美国硬件在环 (HIL) 市场的一个突出趋势是在自动驾驶汽车开发中广泛采用 HIL 测试方法。随着汽车行业向自动驾驶和联网技术转变，对严格测试的需求变得至关重要。HIL 系统为测试复杂的算法和系统提供了一个受控且可重复的环境，使开发人员能够在虚拟环境中验证自动驾驶功能的性能。这一趋势源于人们认识到在模拟环境中进行全面测试对于确保自动驾驶汽车在实际部署之前的安全性和可靠性至关重要。 HIL 市场正通过提供专门的解决方案来应对自动驾驶汽车开发带来的独特挑战，例如传感器融合、决策算法和通信协议。

更加重视网络安全测试

随着设备和系统的互联性不断提高，HIL 市场对网络安全的关注度也不断提高。随着汽车、航空航天和国防等行业越来越依赖软件驱动的功能，确保这些系统的安全性变得至关重要。HIL 测试通过在受控环境中模拟网络威胁和漏洞来促进对网络安全措施的评估。这一趋势反映了业界认识到先发制人的网络安全测试的重要性，以便在部署系统之前识别和解决潜在的弱点。 HIL 解决方案不断发展，以整合先进的网络安全测试功能，包括入侵检测、安全通信协议和基于场景的模拟，以评估系统抵御网络威胁的能力。

人工智能 (AI) 和机器学习 (ML) 的集成

美国 HIL 市场的一个新兴趋势是将人工智能 (AI) 和机器学习 (ML) 集成到测试和模拟过程中。AI 和 ML 技术通过实现自适应和智能测试场景来增强 HIL 系统的功能。这包括根据实时数据动态调整模拟参数、优化测试工作流程以及识别复杂系统行为模式的能力。AI/ML 和 HIL 之间的协同作用在航空航天和国防等行业尤其重要，因为这些行业的复杂系统需要复杂的测试方法。这一趋势凸显了向更智能、数据驱动的测试方法的转变，将 HIL 定位为寻求在产品开发和验证过程中利用 AI 和 ML 优势的组织的关键推动因素。

基于云的 HIL 解决方案

云计算正在重塑美国 HIL 市场的格局，其中明显趋势是采用基于云的 HIL 解决方案。利用云基础设施的可扩展性和灵活性，组织正在探索远程进行 HIL 测试和跨地理分散团队无缝协作的方法。基于云的 HIL 解决方案具有增强可访问性、资源优化以及有效管理和共享模拟模型的能力等优势。这一趋势反映了行业向云采用的广泛转变，其驱动力是提高效率、降低基础设施成本以及改善测试和验证过程中的协作。

强调环境模拟

美国 HIL 市场越来越普遍的一个趋势是强调环境模拟以更准确地复制真实世界的情况。汽车和航空航天等行业越来越重视在模拟自然界复杂环境（包括天气、地形和其他外部因素的变化）的环境中测试系统。HIL 解决方案不断发展，以整合先进的环境模拟功能，使组织能够在各种具有挑战性的条件下评估其产品的性能。这一趋势与行业致力于提供符合严格性能标准和监管要求的产品的承诺相一致，强调了在现实和代表性环境中进行全面测试的重要性。

细分洞察

类型洞察

美国硬件在环 (HIL) 市场见证了闭环细分市场的明显主导地位，预计这一趋势将在整个预测期内持续下去。闭环 HIL 系统已成为汽车、航空航天和国防等行业的首选，因为它们能够提供更真实和动态的测试环境。这些系统涉及物理硬件组件和模拟元素之间的实时交互，从而实现对复杂系统的全面验证。闭环方法允许集成实际的控制器、传感器和其他硬件组件，从而更准确地表示真实世界场景。这种保真度对于精度和可靠性至关重要的行业至关重要，例如在开发先进的汽车控制系统或航空航天航空电子设备时。闭环 HIL 系统提供全面的测试环境，可解决互连系统的复杂性，确保产品在进入市场之前经过严格测试。此外，这些行业中系统日益复杂，再加上对严格测试标准的需求，进一步推动了闭环 HIL 解决方案的主导地位。随着行业继续优先开发高度复杂和技术先进的产品，闭环领域预计将在美国 HIL 市场保持主导地位。闭环 HIL 技术的不断进步，包括模拟精度和实时响应能力的提高，进一步巩固了其作为寻求强大而可靠测试方法的组织的首选地位。这种主导地位表明，闭环 HIL 系统在加快产品开发周期、降低风险和确保美国各个工业部门复杂系统的整体质量和性能方面发挥着关键作用。

区域见解

中西部地区已成为美国硬件在环 (HIL) 市场的主导力量，预计这种优势将在整个预测期内持续下去。中西部地区的突出地位归功于其强大的工业影响力，特别是在汽车制造和航空航天工程领域。密歇根州等汽车行业蓬勃发展的州和航空航天和国防工业所在地伊利诺伊州是先进测试解决方案需求的主要贡献者。中西部地区的制造业传统和这些行业的持续创新推动了 HIL 技术的应用，以实现高效的测试和验证流程。此外，中西部地区作为研发活动中心的战略定位进一步支持了 HIL 应用在该地区的发展。随着中西部地区的行业继续拥抱技术进步并优先考虑对复杂系统进行严格测试，对 HIL 解决方案的需求预计将保持主导地位。中西部在制造业和技术创新方面的持续领导地位巩固了其作为塑造美国 HIL 市场轨迹的关键驱动力的作用，使其成为未来几年继续占据主导地位的地区。

最新发展

• 2022 年 10 月，美国国家仪器公司推出了一种突破性的统一测试系统架构，专为高级驾驶辅助系统 (ADAS) 和自动驾驶 (AD) 设计。该创新系统促进了数据回放和硬件在环 (HIL) 测试之间的无缝集成，大大提高了测试效率。通过整合真实道路测试数据和模拟场景，它可以全面验证 ADAS 电子控制单元 (ECU)，不仅可以降低资本设备成本，还可以提高测试覆盖率并加快产品上市时间。National Instruments 与 ZF Mobility Solutions 和 Konrad Technologies 等行业领导者的战略合作进一步巩固了其作为不断发展的汽车行业综合高效测试解决方案首要供应商的地位。

主要市场参与者

• National Instruments Corporation
• dSPACE GmbH
• OPAL-RT Technologies Inc.
• Test Systems Inc.
• Typhoon HIL, Inc.
• AMETEK Programmable Power Inc.
• Acutronic USA Inc.
• HORIBA Instruments Incorporated