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智慧云平臺服務及完整物聯網解決方案

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企業為什么及如何使用云平臺?

發布員:云平臺如今已經不是陌生的概念,在互聯網企業中,基于云平臺已經發展出一套全發布時間:: 2019-04-23

云平臺如今已經不是陌生的概念,在互聯網企業中,基于云平臺已經發展出一套全新的技術研發體系,顛覆了原有的開發框架、運維框架甚至是企業組織架構和項目管理方式。而互聯網企業也利用其先天的技術優勢和開放、靈活的互聯網思維,以互聯網為基礎,快速而高效的影響甚至顛覆了諸多傳統行業。

另一方面,制造企業也一直在思考如何利用先進的技術和理論改造和升級其生產和運營模式。比如現在制造企業普遍部署使用的軟件系統主要分為兩類,一類是在車間層面、工廠層面、集團層面使用的的綜合業務類管理系統,比如MES、ERP等;另一類是滿足特定需要的功能性系統,比如專注于數據采集和控制的SCADA系統,專注于倉儲物流的WMS系統,專注于產品設計的CAD系統等。但系統使用得多了逐漸會衍生出一些問題,比如說信息孤島,不同廠商系統間難以交互協作。

在制造企業,這是一個重要但又難以很好解決的難題。比如MES系統為了分析某些指標需要SCADA系統和WMS系統提供某些數據,而由于現場技術條件限制所需數據無法提供或者數據質量不達標,從而導致MES系統的分析功能無法產生理想結果,這種情況在實際項目中經常出現。

于是軟件廠商為了滿足企業的需求,一般會從兩個方面進行改進,一方面是開發數據接口增強與外圍系統的協同能力,另一方面是干脆逐步擴大自己的功能范圍,既滿足客戶整體性的業務需求又搶占了更大的市場資源。軟件廠商擴大功能范圍的思路有兩個,一種是把軟件做大,然后通過配置裁剪功能,早期很多軟件都是這種做法,但問題是研發和維護成本大幅增加。另外一種思路就是作平臺,平臺提供基礎資源、服務和標準,然后通過合作伙伴按照平臺標準提供特定功能性應用來配套形成企業整體的解決方案,這樣一方面解決了研發和運維成本的問題,另一方面通過標準和接口也提高了不同應用之間的整合能力,而云計算也是恰逢其時的為這種思路提供了實現的技術手段,所以就涌現出了各種各樣的工業云平臺。

而作云平臺的思路也有兩種。一種是系統集成商或者第三方來做的公有云平臺,在平臺之上部署有各類現成的應用和服務,企業來用就好。另一種思路是企業來做私有云平臺,軟件廠商在企業的云平臺上按照企業的標準和要求開發應用,這樣從滿足企業需求的角度來講無疑是最佳的。并且兩種模式又可以彼此融合,互相補充。

如此,便發生了一件有意思的事情。就是互聯網企業和傳統制造企業,兩類原本不相干的企業慢慢的逐漸走向相同的技術路線,甚至互相影響,互相融合。但是在這個過程中,雙方也都面臨這巨大的困難。對于互聯網企業來講,制造企業的行業領域知識、生產管理體系還有底層紛繁復雜的工控設備、自動化儀表儀器是難以逾越的坎;而對于制造企業來講,互聯網企業快速更新的軟件研發技術、研發管理模式還有敏捷快速的互聯網思維則也是難以克服的障礙。

最典型的就是經常被作傳統行業軟件的同行,比如MES的工程師或者PLC的工程師問到,客戶讓我們上云,但什么是云呀?云平臺有什么用呀?怎么上云呀?所以本文就來談一談我對這方面的理解:制造企業使用云平臺可以做什么?

1、云化機房,提高運維效率

構建私有IaaS云可以讓機房運維更加簡單。所謂云化你的機房,就是在你的機房里建一個基礎設施云環境,稱之為私有IaaS云,主要功能就是在你原有的服務器集群上搭建一個可以按需使用的虛擬機集群。怎么搭建私有云呢,有兩個技術方案可以選擇,OpenStack和vSphere,OpenStack和vSphere有什么區別呢,你可以理解為Linux和Windows的區別或者是Android和IOS的區別。OpenStack開源,所以相對廉價但穩定性差。生產環境下就不要打算使用純開源的OpenStack了,可以選擇國內外專門做OpenStack的廠商,它們會對每個版本的OpenStack做大量的穩定性和適配性測試,并封裝一些小工具以提高使用的便利性,同時還有技術團隊幫你做實施和維保,可以很大程度的解決使用和穩定性方面的問題。vSphere相比就好用和穩定多了,缺點主要就一個字,貴。國外原廠的價格我感覺一般企業是不太容易接受,如果考慮使用vShphere,也可以考慮使用國內服務器廠商提供的oem版,價格低廉的多。這是在你現有機房做私有云的可選方案,如果你是想從零開始IaaS云,還有一個選項,就是超融合。

云化你的機房有什么好處呢?

(1)提高服務器的使用效率。因為云可以在你原有的服務器資源的基礎上做出更多的虛擬機(當然這是有上限的),通俗的講就是一臺服務器可以當多臺服務器使用。這樣就可以避免你機房里運行著好多服務器,但每一臺服務器只有個10%左右的資源使用率的情況。

(2)降低基礎設施成本。一家企業如果上一套大一點的系統,很少說一臺服務器包打天下的。可能需要配備應用服務器、報表服務器、數據庫服務器、開發服務器等等好幾個服務器,有些高富帥企業還需要搞個存儲外加小機,成本是相當高滴。而將機房云化以后,你可能增加一個計算節點就夠了。做同樣的事情,需要的服務器少了,購機成本、運維成本還有電費自然就下降了。

(3)降低運維門檻,提高運維效率。企業機房的運維不像個人管理自家的電腦,要處理的事情復雜的多。包括路由器、交換機、存儲陣列的配置還有不同類型服務器的維護,并且這些配置大多需要命令行操作,非專業人士想上手來做這件事還是蠻困難的。而且生產制造企業一般對穩定性、響應速度的要求都很高,在突發事件發生時快速定位錯誤并解決錯誤是機房運維人員最大的挑戰,每逢節假日經常看到朋友圈搞運維的朋友惡搞自己,給服務器貼符上香,求服務器保佑過節不要宕機。雖是惡搞,但也真是擔心系統搞事情假日泡湯。不過使用云平臺就好多了,在云平臺上配置網絡、存儲還有創建服務器通過圖形化界面就可以操作,上手容易。要是擔心關鍵系統突然掛掉,可以做個鏡像,再做一下數據備份,在錯誤不好定位解決的時候直接把原有環境刪掉重建,簡單粗暴,但也立竿見影。

所以,現在不少企業也都開始部署和使用私有的IaaS云。但這么做有短板沒?當然有了。比如說:

(1)云計算的基礎是虛擬化技術,虛擬化必然會導致服務器性能的損耗。對于一般的應用系統,這種性能損耗是可以容忍的,所以放到云平臺里是沒有問題的。但對于那些對CPU,磁盤IO要求高的應用,在生產環境下是否放在云平臺中就需要慎重考量了。比如說數據庫、大數據分析平臺,這些從理論上講都是可以部署在云平臺上的,在實驗室里使用也沒什么問題,但是在生產環境里,還是推薦直接使用物理服務器。

(2)直連現場設備困難。在生產現場,如果是物理服務器想直連一臺物理設備是很容易的,通過網線就可以連接。如果接口比較特殊,給服務器插一個擴展板卡也能解決。而使用云平臺,一般都是通過網絡IP地址訪問目標設備,所以如果如果目標設備無法通過網絡訪問就比較麻煩了。

2、像互聯網企業一樣高效開發

構建私有PaaS云可以讓企業軟件研發和維護更加快捷高效。云化你的機房,是構建私有IaaS云,但這只是第一步,幫助企業解決機房運維上的諸多煩惱。但現如今,絕大多數的云廠商都已經不再單純的提供IaaS云服務了,配套推出的還有PaaS云服務。PaaS云出現的比IaaS云晚,即使現在幾家大型的公有云平臺廠商,推出PaaS云服務的時間也不長。但好多互聯網企業在自己的研發環境中實際都已經應用了PaaS云。并且,業界比較著名的工業互聯網平臺也都是基于PaaS云搭建的,像Predix,Mindsphere,SAP Cloud無一例外。什么是PaaS云呢,平臺即服務。什么平臺呢?開發運行平臺。

IaaS云改變了服務器的使用方式,新上一套系統,你可以不用新部署一臺新服務器,而是新建一個虛擬機就夠了。但你還是必須要創建好虛擬機、配置好運行環境才能部署系統;但使用PaaS云,虛擬機也不用創建了,環境也不用配置了,你所需要做的就是把應用部署到云平臺上去,就可以用了。你想使用數據庫,你也不必搞個數據庫服務器、安裝操作系統、安裝數據庫然后再完成復雜的配置,你所要做的只是在云平臺上選擇創建一個數據庫服務,然后綁定到應用上就可以使用了,這就是PaaS云帶來的變化。

這樣的好處是什么?首先,PaaS云替你完成了除了應用本身之外幾乎所有的配置管理工作,你所關心的只是管理應用,而對應用的管理也變成了只是一條指令或者一個按鈕就可以完成的事情。而像數據庫、消息隊列等這些基礎工具,PaaS云平臺也都作為服務提供給你,開箱即用。另外,PaaS云還將系統冗余變成了常規功能。在傳統架構中,冗余是很昂貴的,這意味著你需要配備冗余服務器或者設計一套分布式的軟件架構。但在PaaS云上,只需一條指令就可以為一個應用創建多個實例,幾乎是零成本。最后,PaaS還可以自動實現資源擴展,應用故障自動重啟等功能,相當于一個二十四小時不間斷服務的運維工程師。

更進一步,由于PaaS云將底層的運行環境標準化為容器,所以進一步提升了軟件開發的自動化程度。可以提升到什么程度,開發人員提交代碼就OK了。后面的集成測試、打包、部署、啟動、運維PaaS云全部幫你搞定,這就是所謂的DevOps。由于PaaS云的出現,縮短了代碼開發到應用部署使用的時間距離,降低了軟件開發運維的成本。這就意味著更少的人可以做更多的事情,更短的時間可以做出更加快速的響應。并且,PaaS云平臺將分布式架構的開發成本降得極低,所以你可以將大而全的系統分拆成一個個小的服務,即所謂微服務架構。

這是一個很大的變化,因為一個單體的大型系統,面臨兩個問題,一是前期投入成本和風險都很高。一個大型的系統動輒幾百萬、上千萬,但在系統應用之前你是不知道系統好用不好用的,你是要承擔著幾百萬打水飄的風險的。二就是大型系統越到后期修改和維護的成本就越高,牽一發而動全身,因此企業上系統之后后期的維保、升級也都是一筆不小的費用。但微服務的架構就降低了這些問題的影響。因為它是可以迭代生長的,一個幾百萬的項目,你不必一下子全部投入進去。因為各個模塊是松耦合的,如果前期架構規劃設計的好,你可以通過版本迭代一點一點的開發實施。開發一點,使用一點,如果不合適,馬上調整。這樣對于項目實施的甲乙雙方都可以節省不小的成本。另外,即使后期業務需求發生了變化,變更修改也可以控制在較小的范圍內,不會影響關聯模塊的穩定性。

總之,在PaaS云上開發,你可以做到更簡單、更快速、更輕量。搭建私有PaaS云平臺,同樣有兩種主流的技術方案可以選擇,Cloud Foundry和Kubernetes。它們之間的區別和vSphere與OpenStack之間的區別基本類似。目前著名的公有工業云平臺,比如Predix,Mindsphere,SAP Cloud大部分都使用Cloud Foundry;而IaaS云廠商集成的PaaS云平臺,比如阿里云、華為云則主推Kubernetes,國內的主要私有云廠商也主推Kubernetes,具體選擇那種還要看具體實際情況定。

但同樣的問題,有沒有短板呀?當然也有。

比如,大部分的傳統應用是無法運行在PaaS云上的。比如說你想在PaaS云上安裝一個Word或者QQ,這是絕對做不到的。而制造企業里的遺留系統,移植到PaaS云上難度就更大了。因為企業的業務系統,往往都很“重”,業務關系復雜,使用的開發技術也不一定能滿足PaaS云的技術要求。所以移植遺留系統要面臨著技術重構和業務重構的雙重問題,代價還是很大的。

另外,PaaS云應用的開發與傳統軟件的開發差別很大。特別是制造領域的軟件,越接近底層越普遍采用微軟的c/s架構的技術體系,比如MFC、WPF、WCF,這類應用都是很難直接移植到PaaS云上的,因此如果想上云,需要尋找替代技術方案重寫。

并且,PaaS云應用之間主要依賴于http協議傳輸,制造企業現場復雜的各類通信協議也是PaaS云應用無法直接接入的。但現在好多工業互聯網平臺都提供了解決方案,就是工業網關。比如西門子Mindsphere的基于OPC UA的工業網關還有GE Predix的Predix Machine都是承擔這樣的角色。

3、按需租用外部資源

之前提的都是私有云,而大家了解和討論更多的應該是公有云平臺。像亞馬遜、阿里云、騰訊云、百度云、華為云這些基礎云平臺廠商,提供IaaS+PaaS外加許多帶有企業特色的附加增值功能;還有專門的工業互聯網云平臺,像Predix,Mindsphere,SAP Cloud等,都屬于公有PaaS云平臺;還有像Salesforce,Face++等提供專門的SaaS云服務。

這就是云計算可以提供的一項重要價值,即使你沒有機房,沒有服務器,你仍然可以隨時隨地按需租用到你需要的各種資源。

目前在公有云平臺上,你可以租用到這樣幾類服務:

(1)IaaS云服務:你可以在公有云上得到你能想到的絕大多數的基礎設施環境,獨立的虛擬機服務器,稍微復雜一些的虛擬網絡環境,一個數據庫服務集群,一個大數據分析平臺、一個PaaS云平臺......,按需購買,隨購隨用,而且不用考慮供電、運維、設備折舊的問題,非常方便。另外還有一類企業比較常用的功能就是云市場,云市場中會提供事先已經配置好的軟件系統鏡像,比如一個門戶網站、一個CRM系統或者一個ERP系統,在你購買之后,IaaS服務商為你提供的實際就是一個虛擬機,不同之處是這個虛擬機是已經裝好你需要的軟件了,這樣就節省了你購買、安裝和配置軟件的麻煩。

(2)PaaS云服務:現在絕大多數的IaaS云廠商基本都已經提供在其上部署PaaS云的功能,同時也會提供公有的PaaS云環境。另外還有一些專門的行業PaaS云平臺,比如我們所熟知的工業云平臺,像Predix,Mindsphere,他們的核心架構基本就是PaaS云+工業網關,工業網關解決數據采集的問題,PaaS云解決數據增值的問題。這些平臺提供了之前所描述開發和部署應用的環境。并且提供許多基礎功能服務,比如訪問控制服務、權限控制服務、關系數據庫服務、歷史數據庫服務等。并且各平臺還會提供許多自己的特色服務,比如行業數據分析服務等。使用這一類平臺,可以極大的節省軟件研發的成本,可以幫助你將精力從安全、性能、基礎服務等諸多非功能需求中解放出來,更專注于業務功能的研發。而國內的工業云則在此基礎上又作了不少變形,可能會增加個工業產品的網上購物商城、工業研發的眾包平臺或者其它一些功能,但這些和云計算技術的關系就不太大了。總之,使用工業PaaS云,你可以比較方便的實現接入數據、分析數據和展示數據,這是工業PaaS云的核心功能。

(3)SaaS云服務:還有一種就是直接以公有云服務的形式租售自己的軟件功能的廠商。小到一個具體的功能,比如人臉識別、語音識別,大到一個完整的系統,比如CRM系統、ERP系統。對于不太強調數據隱私并且業務定制化要求不是很高的企業來講,SaaS系統是個不錯的選擇。支付少量費用即可使用,開箱即用,按需付費,非常方便。但缺點也比較明顯,就是實現的功能范圍比較受限制,如果業務功能定制化需求明顯,就難以滿足要求了。

使用公有云服務的好處顯而易見,省心。云平臺廠商為你提供了各種開箱即用的功能服務,需要什么,買來就用,用完就停掉。所以,有了云平臺,建系統你可以不用建設數據中心,做數據分析也不是必須做個大數據平臺,而且不用考慮設備運維,不用考慮設備折舊,不用考慮環境配置,不用考慮突然宕機,所有這些問題都已經轉移到公有云提供商的身上,對于使用者來講當然就省心不少。至于說省不省錢,我覺得見仁見智吧。如果看初期投入成本,使用公有云平臺必然是省錢的,但長期使用的話費用也是不少,這個就看實際情況了。但降低了初期投入風險是一定的,因為如果要是自建機房和系統環境,成本是在項目建設初期就投入進去的,如果不成功也就全賠進去了;使用云平臺,是按照使用資源和使用時間慢慢累加的,初期投入成本少,風險自然也少。

而至于短板,對于制造企業同樣顯而易見。首先就是網絡安全的問題,因為生產是制造企業的命脈,生產運行環境的穩定和安全是企業的底線,所以一般生產制造企業的生產網絡都是不與互聯網聯通的,因為這樣可以大幅降低網絡黑客破壞和數據安全的風險。

但使用云平臺就意味著生產環境要接入互聯網,雖然現在有專線和VPN技術可以解決企業私有網絡與公有互聯網絡的隔離問題,但實際效果是否能夠為企業所接受還有待檢驗。其次就是數據隱私的問題,對于企業來講生產數據中隱藏著企業的諸多秘密,企業的工藝信息、產能信息等都蘊含其中,將這些數據發送到互聯網,對于企業來講也是一個需要反復權衡的問題。另外還有就是性能問題,一般在軟件系統架構中,網絡時延是拉低系統整體性能的重要原因,如果是在局域網環境里,這個問題是可控的,但在互聯網環境里,問題則要復雜的多。

總結一句話,沒有最好的技術,只有最適合的技術。云平臺,作為一項或者一套技術,必然有其卓越的使用價值,但作為企業或者軟件廠商能不能用好則要看你對自身的認知和對這項技術的認知,合理的規劃設計可能更為重要。


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