淺談私有云技術在冶金行業MES中的應用及效果論文
0引言
當前鋼鐵行業面臨的最大問題是原料價格水漲船高與市場需求不斷縮小之間的矛盾。鋼鐵企業想要生存，只能透過不斷挖掘自身內部潛力，提高精細化管理水平，以促進企業的降低成本工作。資訊化MES是提高精細化管理的重要手段，因此越來越多的資訊化系統需求被企業提了出來。伴隨前幾年鋼鐵行業的快速發展和持續投入，各大鋼鐵企業為資訊化系統建設投人了大量的資金與硬體裝置。一方面是為提高精細化管理水平而不斷提出的新的系統管理功能開發需要硬體裝置的持續投入，另一方面是前期投入執行的資訊化系統硬體裝置的執行效率不高。同時鋼鐵企業內部主資料、工藝資料又是企業本身的核心競爭力，企業更不想把它放置在不受自己監控的外網環境之下。
私有云技術就很好地解決了上述矛盾。透過私有云技術可以實現:(1)在不增加新的硬體裝置投入的情況下，所有新增資訊化系統的虛擬化部署。(2)對現有MES或其他資訊化管理系統的虛擬化改造以及備用系統的虛擬化。(3)服務處理器資源、儲存器資源、外設資源的按需分配。(4)透過SOA架構模型，對現有系統進行功能整合，最終實現企業應用的SaaS雲架構。
1新增資訊化系統的虛擬化部署
某公司為了給職工提供更加人性化的服務，實現考勤、門禁及後勤管理業務的自動化、規範化和高效率，準備投資建設一套覆蓋全廠區的一卡通管理系統，主要作用是將員工在企業園區內的行為透過一卡通系統進行管理，包括:考勤管理、門禁管理、消費管理等功能。根據原有系統設計，新系統需要4臺伺服器作為支撐。包括:應用伺服器、資料庫伺服器、介面通訊伺服器及開發、測試伺服器，如圖1( a)所示。由於現階段鋼鐵行業經營形勢困難，無力提供更多硬體伺服器資源，因此係統設計人員出於降低專案成本考慮，設計一套使用虛擬機器技術，使系統執行環境虛擬化的方案，如圖1(b)所示。
在變更系統伺服器架構設計後，以每臺伺服器(含硬碟)大約5萬元計算，可節約伺服器成本10萬元左右，除去購買VMware軟體花費約2萬元左右，修改後的使用虛擬化技術的新系統可節約投資8萬元左右。
2現有生產備用系統的虛擬化及計算資源的按需分配
鋼鐵行業採用典型的全流程線性生產組織管理方式，對生產流程的`過程控制和管理要求非常高。為了方便對生產業務流程管理，在鋼鐵企業建設初期就對資訊化管理系統進行了較大的投入。以某公司為例，建廠後先後投人資金建設了高爐管理系統、投料管理系統、物資計量管理系統、鐵前MES、鋼軋MES、LIMS(實驗室)管理系統、生產經營日報系統等眾多資訊化系統。這些系統每天7x24h不間斷執行，對整個生產過程的控制管理起到了決定性作用，萬一某個系統出現問題，對整個生產業務管理都會造成重大影響。上述系統開發單位不一，投入執行時間也不相同。系統的開發工具包括: VB , Delphi , Java等。系統執行資料庫包括:Oracle 8I , Oracle 9I , Oracle 10 G ,SQL Server 2000 , Agilor實時資料庫等。為了保障上述系統的平穩執行，公司投入了大量的人力物力成本。
由於上述系統投人執行時間較長，有的伺服器硬體投入執行時間甚至已經達到了8~10a。伺服器資源都已經進入了老化期，平時故障不斷。系統出現故障，會影響到生產流程的平穩執行。因此某公司考慮將現有投入執行時間較長的伺服器裝置進行更新。據初步計算，需要新購進伺服器10臺左右，需要投入資金50萬元。但公司資金緊張，無力投入這麼多的伺服器資源。在對原有系統進行分析比較後，發現由於原有系統投放時間較早，系統執行環境對硬體資源要求不高。資訊伺服器配置情況如表1所示。
經過對現有系統執行效率進行分析，某公司計劃採用虛擬化技術對現有資訊化系統進行升級改造。即只採購3臺效能配置較高的伺服器，將3臺高效能伺服器透過虛擬化技術虛擬成9臺生產伺服器，如圖2所示。
透過利用虛擬化技術，加上購買VMware軟體費用，可以為公司節約資訊化投資30萬元以上。更重要的是，透過虛擬化技術可以實現資訊系統的執行環境(包括作業系統環境、資料庫系統環境)和系統程式的同時的、檔案級的備份。這為日後系統故障的快速處理，新系統執行環境的快速部署創造了條件。同時，使用虛擬化技術，還可以根據平時對系統執行情況的監控，實現對伺服器資源(包括CPU處理器資源、記憶體資源、硬碟資源)的按需分配，分別如圖3(a),(b),(c)所示。
3基於SOA架構對現有系統資源進行整合改造實現企業私有云計算功能
SOA是英文Service Oriented Architecture(面向服務的體系架構)的縮寫。SOA是一種架構模型和軟體設計方法。它將企業的所有業務操作切分為多個服務。透過SOA，我們可以把一個複雜的軟體系統劃分為多個子系統的集合，這些子系統保持相互獨立。
SOA中的構件包括:(1)服務。服務使用者透過已釋出介面呼叫服務。(2)服務描述。服務描述指定了服務請求和響應的格式。SOA系統的特點為:所有功能都定義為服務，所有的服務都是獨立的，介面是可以呼叫的。
某公司現有資訊系統包括:ERP(企業資源計劃)系統、MES(生產執行)、CRM系統、B2B系統、報表管理系統等，都是基於C/S或B/S模式設計的。這些系統之間也存在大量的介面資料呼叫，因此產生了大量的介面開發、維護工作。系統及介面資料維護起來十分複雜。同時，某公司的一些新的資訊化應用系統都是採用時下較流行的SSI ( Struts + Spring + ibatis)架構進行設計開發的。這就為對現有資訊化系統進行基於SOA架構的整合升級改造提供了可能。現有系統架構和基於SOA的系統架構分別如圖4(a),(b)所示。
如圖4(b)所示，參照SOA架構設計的雲服務之間是一個鬆散偶合。雲計算本身將軟體系統看作是一些有著標準介面的服務集合。針對不同的業務需求，企業可以像搭積木一樣將不同服務組織在一起構造一個新的業務系統。外部系統應用只需與系統服務總路線連線，只要內部系統支援統一的服務匯流排(介面)，使用者不需關心其系統開發工具、資料庫環境等問題，這樣企業可以透過一些快速的開發工具(如VB)來開發和部署其內部服務，也使得企業內部一些老舊的應用系統可以在雲平臺下重新發揮作用。
4結束語
面對日益複雜的市場形勢，企業為了提高市場競爭能力，只有不斷地挖掘內部潛力，才能降低執行成本。將企業業務遷向雲基礎架構是一個循序漸進的過程，但從中節省的成本卻足以挽回相應的投資。本文主要論述了企業將應用遷向內部雲架構的具體步驟:將X86虛擬化作為部署所有新X86應用的預設平臺;投資引入虛擬化應用管理工具;重新調整業務程序及系統部署;根據SOA系統架構對企業現有系統進行升級改造。
企業對於私有云的投資並非一個全新的投資專案，可透過整合企業當前現有IT基礎設施來達到最終目的。私有云技術改變了傳統的資訊化系統設計、開發和運維模式，引入了新的SOA系統架構，可以使冶金行業MES由業務驅動轉向為由客戶驅動，也可以使IT部門或公司成功轉型為面向服務的部門或公司。