云计算与工业4.0

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近期吕工工作比较忙碌,没能及时更新内容,各位订阅者见谅.下面吕工介绍一下云计算和工业4.0相关情况, 这也是很多朋友们想要了解但并不理解的一些新技术,同时吕工也在不断的学习和吸收新技术,新知识.

在前面的章节数字化工业4.0的必经之路中我们提及了工业4.0时代将大量应用大数据和云计算技术.现在我们看看什么是云计算以及它将怎样影响工业互联时代.

云计算的概念

按照美国国家标准与技术研究院（NIST）定义：云计算是一种按使用量付费的模式，这种模式提供可用的、便捷的、按需的网络访问，进入可配置的计算资源共享池（资源包括网络，服务器，存储，应用软件，服务），这些资源能够被快速提供，只需投入很少的管理工作，或与服务供应商进行很少的交互. 云是网络、互联网的一种比喻说法, 是用来表示互联网和底层基础设施的抽象. 他的特点是计算的分布式处理、分布式数据库和云存储、虚拟化技术.

云计算是分布式计算,并行计算,效用计算,网络存储,虚拟化,负载均衡,热备份冗余,等传统计算机和网络技术发展融合的产物。云计算改变了盛行了多年的基于客户端-服务器架构的IT体系结构,是一种巨变.

现有的IT体系结构在互联网新时代面临的困难与挑战.

资源利用率低下能耗效率低下:

目前企业普遍采用客户机和服务器,网络交换与安全,以及存储设备的这种分层的结构,所用的软件也是独占硬件资源,软件与硬件唯一捆绑,不同的应用之间无法动态,无法高效的共享资源,比如计算和存储资源.如今计算机的数据处理能力已经大大提高了,多数场合大大超出应用软件对计算资源的利用率的同步能力,导致企业IT系统资源利用率处于极低的水平,大量企业的计算资源利用率在20%以下.

新业务上线测试周期长,效率低下:

企业上马一个新项目或者新业务,从最基础的硬件平台开始,至操作系统,数据库,CRM,ERP,MIS,PDM等等业务,需要专业的团队进行软件安装,调试和性能测试,以及后期优化,这个过程需要耗费大量的人力.时间周期长,工作任务繁重.这过程一般需要3-4个月.

系统灵活性不够,伸缩能力不足缺乏弹性,突发业务高峰处理能力不足.这点在互联网应用领域最为突出,在工业控制领域由于系统相对封闭,与外部系统的通讯显得缺乏灵活性.

企业的重要信息难于与移动互联网络沟通,需要专业定制,软件繁琐,工作量大.在工业互联时代迫切需要新的技术与架构突破原有体系的局限.云计算应运而生.

云计算带来的影响:

云计算是以虚拟技术为基础的一系列新技术应用的融合体.云计算改变了原有IT体系的计算结构,促进了互联网的革命.通过云计算技术解决上述传统架构体系的不足之外,还带来其他的益处:1)极低的成本,比如能为中小企业按需获取IT应用能力,节省项目投入和运营和维护成本.云计算平台相比传统的小型机,商业数据库,高端存储,商业应用软件等方式,成本至少下降80%以上.采用云计算的自动化运营技术大大降低运维人力的需求,比如一个人可以管理数千台数万台的IT设备.2)可以采取各种复杂的盈利模式.通过云计算开辟多种复杂的先进的盈利模式,正如我们常说的”羊毛出在狗身上,猪来买单”这种复杂的盈利模式利于互联网企业的生存和壮大.3)极度的敏捷.云计算的PaaS计算平台为用户提供了应用的全生命周期管理和相关的资源服务,用户可以完成应用的构建,部署,运维管理,不需要自己去搭建计算环境,比如安装服务器,操作系统,中间件和数据库等;通过PaaS这种经过了这种为了加快业务上线速度进行的企业工作流程,组织架构,企业文化,IT平台重构,互联网企业实现了新业务从立项到上线周期不超过2周,最短不到2天的敏捷度.相比传统的模式少则半年,多则1至2年,甚至5年规划的IT应用架构模式,速度提升至少6倍,甚至百倍.4)实现真正的创新.云计算平台让创新团队只需要几个人,无需太高的知识水平即可完成快速创新工作.创新成本低.未来云计算平台具备人工智能特性的自动化创新,使得未来可以实现个人商品和服务的需求收集,设计,制造,发货,使用,售后等全环节都不在需要人工参与,而是全自动化完成,使企业的创新和效率极大的提升,把传统企业远远甩在后,令其望尘莫及.5)促进了传统企业的ICT(信息通讯技术)转型.云计算是传统企业转型升级的必要条件,在工业4.0的场景下,制造企业从产品的需求提出,到产品的设计,原型的生产,小批量试制,中规模试制,测试验证,到大规模的生产,物流仓储,全部通过IT系统和互联网体系主导完成.人力工作只是在这些过程中的设计阶段,和流程规范性方面进行少量有限的干预.云计算的创新易于管理,易于实践,效率高.云计算促进传统企业的ICT(信息通讯技术)转型.

企业IT架构演化路径

传统的IT架构如下,分为应用平台层,数据层和基础设施.

云化企业IT结构

云计算的发展及主要特点

云计算发展分为3个阶段,称为云计算1.0,云计算2.0和云计算3.0.

在1.0阶段云计算面向数据中心管理员的IT基础设施资源虚拟化.他通过计算虚拟化技术将IT应用和底层的基础设施彻底分离解耦.将多个企业的IT应用实例应用及运行环境(操作系统等)复用在相同的物理服务器上.通过虚拟化集群调度软件将更多的IT应用复用在更少的服务器节点上.从而实现资源利用率提升.这一点在吕工前几期的文章”虚拟机与瘦客户机将在工控领域逐渐盛行”中指出并预测.

在的第二个阶段,云租户和云用户的的资源服务化与管理自动化.该阶段引入管理平面的基础设施标准化服务与资源调度自动化软件,以及数据平面的软件定义存储和软件定义网络技术,面向内部和外部的租户,使得原本需要人为干预的复杂过程比如低效的申请,释放,与配置,转变为在必要限定条件下(如资源配置,权限审批等)一键式全自动化资源发放服务过程.面向云租户的基础设施资源服务供给可以是虚拟形式的,可以是容器(轻量化虚拟机),也可以是物理形式.

第三个阶段是面向企业IT应用开发者及管理维护者的企业应用架构的分布式微服务化和企业数据架构的互联网化重构以及大数据智能化.该阶段的特点是企业应用架构逐步从纵向扩展的应用分层架构体系走向数据库,中间件平台服务层以及分布式无状态化架构,使得企业在服务敏捷化,智能化以及企业资源利用效率迈向一个新的台阶.

云计算技术应用的主要特点

云计算基于虚拟化技术,大量应用计算虚拟化,存储虚拟化和网络虚拟化技术.虚拟化软件有vCenter/vSphere, XEN Center, FusionSpere等. 资源虚拟化以及更大规模资源池的创建.多元的虚拟化,云平台和云管理软件走向开放,企业的应用走向电信网络应用和企业关键应用. 企业和消费者应用的人机交互计算模式从本地固定计算走向云端计算,智能终端以及浸入式体验瘦终端接入的模式.

云计算与工业4.0内容繁多,吕工将根据自己的相关工作和自己的理解逐步解说.

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