智能制造引领未来 ZStack 两套方案实现MES系统轻松上云！

　　导读：

　　在国家大力推动信息技术自主化的背景下，制造业也在积极寻找自身信息化改革的路线。作为信息化技术的基石，虚拟化基础架构替换迫在眉睫。本文将从技术层面详细介绍VMware迁移至 ZStack Cloud 云平台的方案，助力制造业实现“信息技术自由”。

　　MES系统：在变革中登场，在发展中创新

　　18世纪60年代，第一次工业革命爆发，这是人类发展历史上里程碑式的一次革命，开创了机器代替传统手工生产的时代。技术的变革催化制造业的发展，人类历史从此实现飞跃式的发展。

　　19世纪70年代，随着电力技术的应用，制造业进入第二次工业革命，由“蒸汽时代”迈向“电气时代”，生产力得到迅猛提升，自动化从此具备了重要发展的基础。

　　20世纪40年代，电子计算机技术获得卓越进步和应用，制造业实现迈向真正自动化的跨越式发展，人类进入第三次工业革命。

　　随着近几十年科学技术的飞跃式发展，制造业逐渐从自动化进化成为信息化、数字化和智能化。在此背景下，越来越多的优秀生产软件应运而生，MES系统软件也在这场变革中登场。20世纪90年代初，美国AMR公司在MRP发展的基础上，提出了MES(制造执行系统)的概念，目的是加强MRP计划的执行功能，将MRP计划与生产车间的现场控制系统联动起来。

　　1997年，MESA(制造执行系统协会)发布修订后的6个关于MES的白皮书，提出的MES功能组件和集成模型，包括11个功能，又称之为MESA-11模型。只要具备11个功能中的某一个或几个，也属于MES系列的单一功能产品。

　　11个功能主要包括：(1) 资源分配和状态;(2) 操作/详细排序;(3)派遣⽣产单位 ;(4) ⽂件控制;(5) 数据收集/获取;(6)劳动管理;(7)质量管理;(8) 流程管理;(9) 维修管理;(10) 产品追踪和家谱;(11)性能分析。

　　1999年，美国国家标准与技术研究所(NIST)在MESA白皮书的基础上，发布有关MES模型的报告，将MES有关概念标准化。

　　2004 年，MESA更新了MES模型，提出了协同MES体系结构(C-MES)，该模型侧重于核心业务活动如何与业务运营交互集成。

　　当前MESA采用的最新MES模型为2008年开发，该模型涵盖了从企业级战略计划到业务运营、工厂运营和实际生产的环节，它显示了战略、企业级运营和工厂运营之间的相互关系。

　　如今，工业制造业已经正式进入智能化生产阶段，无论是德国的工业4.0，还是美国的制造业国家战略计划，还是中国智能制造2025，都旨在将互联网、云计算、大数据、人工智能等新技术融入生产制造中，实现真正意义的工厂智能化目标，让生产与需求对接，建立个性化和柔性化生产关系。

　　在智能化体系中，MES是核心和灵魂，打通了生产计划与现场控制，应用信息化技术按需调整生产管控计划，以降低生产制造成本和提升效率，实现精益生产的目标。作为工厂生产的核心，MES系统在制造业智能化和智慧化转型升级中扮演者越来越重要的角色。

　　目前，国家大力发展制造业，以实现向高端制造业转型的目标，充分挖掘MES系统的价值，结合中国制造业优势和特点，融合云计算、大数据、工业物联网等先进技术，与时俱进，让MES系统真正成为智能制造承上启下的核心纽带，满足中国制造向高端智能化转型的需求。

　　两套方案，ZStack 打造制造业专属的上云路径

　　MES系统负责生产制造车间的生产计划管理和生产任务调度，是生产侧的核心业务系统之一，跟踪和记录产品从原料到成品的整个过程。制造工厂生产线除计划性停车检修外，必须24小时不间断，一旦意外停车会造成巨大损失，甚至可能引发人员伤亡事故，所以除自动化控制系统以外，也应具备保障MES系统连续服务的能力。

　　MES系统面向生产车间生产信息系统，其涉及生产工艺、生产流程、产品配方、生产技术等重要信息，是一个制造业企业核心的数据资产。此外，MES系统负责统计生产过程中各种数据、分析与管理，直接影响生产管控一体化大系统。所以在MES系统建设时，基础架构的选择尤为重要，如何保证MES系统数据和网络安全成为建设过程中研究的重要内容之一。

　　针对上述MES系统的需求和痛点，ZStack 结合制造业行业特点、MES软件属性和自身IT基础架构技术和产品，以及多年的行业软件系统基础架构建设经验，整理了一套适用于大多数制造业企业的MES系统通用上云方案。

　　MES系统私有云方案

　　针对常规MES系统部署模式，采用 ZStack Cube 超融合一体机部署方式，利用超融合平台高可用机制和分布式存储三副本模式，有效保证了MES系统各软件组件的可靠性和数据的安全性，保障了MES系统的连续运行能力。

　　整个MES系统软件包括实时历史数据库、业务数据库、WEB发布、业务集成、文件管理和数据管理等组件，考虑到部署的需求，每个组件均安装在各自独立的操作系统中。

　　ZStack Cube 超融合一体机提供硬件资源基础管理，基于硬件构建池化的虚拟资源，包括服务器虚拟化、存储虚拟化、网络虚拟化和监控/运维系统等。通过虚拟化技术，在超融合平台按需拉起相应云主机，快速部署MES系统相关软件组件。

　　MES系统混合云方案

　　随着制造业企业规模的不断壮大，生产线越来越复杂，MES系统功能和架构也变得异常庞大，传统的私有云部署模式可能不能满足日益变化的业务模式。虽然制造业企业的部分系统已经成功迁移至公有云端，但是监管障碍、安全问题、对遗留应用程序的依赖、异常数据集或工作流等依然制约着制造业企业业务向公有云端迁移。此时，混合云架构一方面可以保持私有云架构可靠性、响应速度和数据及网络安全，另一方面还可利用公有云提供的数据和应用共享、快速资源配置、按需付费获取资源和维护成本低等优势。

　　MES系统混合云部署架构提供完整的私有云构建方案，以及公共云的调度能力(以阿里云为例)，提供完整的云计算资源异地/异构的管理平台。制造业用户可以按需部署MES业务组件。

　　公有云提供标准化的MES系统功能组件和MES开发商个性化功能组件及APP，用户可使用公有云中标准的MES功能组件。而对于不同制造业行业和工厂的定制需求，则采用私有云的部署方式，制造企业通过混合云部署模式，既可减少建设初期的IT基础设施投资成本，又可获得专属的私有云功能，满足工厂对MES系统快速响应和多元化定制功能的需求。

　　由于制造业数据中心私有云与公有云之间会有MES系统业务数据交互、云平台服务调用、日志备份和数据备份的需要，混合云内部网络建议采用 ZStack Cloud 混合云高速通道专线，实现两侧的私网通信，既可以避免绕行公网带来的网络质量不稳定问题，也可以规避数据在传输过程中被窃取的风险。

　　考虑到网络的可靠性，还需配置工厂数据中心到阿里云的备用线路，这可以通过IPsec VPN隧道实现。VPN通路也可用于日常运维使用，需要在VPC内部的虚拟机上部署VPN网关软件，调整vRouter路由规则，并设置VPN相应协议参数。阿里云公有云上，用户可申请VPC的VPN网关与阿里云直接通过高速通道互联，也可以根据客户预算，通过POP点实现VPN连接后，利用POP点与阿里云公有云实现专线互通。

　　多场景适用，简易运维、降本增效不再是难题

　　MES系统数据是制造业企业重要的数据资产之一，不仅有从过程计算机的数据库或直接从现场PLC中获取的诸如“人机料法环”等工厂运转的基本数据，还会触达一些敏感的生产工艺信息，因此MES系统的安全性尤为重要。对于一些关注信息安全、MES应用规模较小的场景和多工厂场景，私有云部署方式更为适用。

　　此外，随着应用程度的提升，单工厂MES系统已逐渐无法满足制造企业的需求，如何规划多工厂集团级MES系统基础架构，是当前MES软件开发商和云服务提供商的共同研究方向之一。

　　私有云部署模式

　　集团与多工厂MES应用场景可以选择企业分布式专有云，集团和每个工厂建设自有专用私有云平台，通过专线、SDWAN、DCI或VPN方式连接，打通各个专用私有云平台间的通道，把集团和各地工厂连接在一个大的“局域网”内。对于需求较为简单的区域，可以通过开放MES服务器IP和端口，以客户端连接方式接入MES系统平台。对于规模较大、需求较多的场景，可建设自有MES平台，以增加额外功能。

　　混合云部署模式

　　私有云部署方式除了具备强大的云计算能力外，还可以保障数据安全。精简的IT架构、弹性的扩展能力、卓越的计算和存储能力可消除性能瓶颈，在满足MES系统对IT基础架构需求的同时大大降低运维难度，减少运维工作量，降低前期建设和后期维护成本。

　　ZStack Cloud 云平台提供的高可用架构和存储多副本机制，能够保障MES系统组件稳定可靠运行、数据安全有效，搭配ZStack CDP模块，可以轻松搭建MES灾备系统，相较于复杂的第三方灾备系统软件，具有实施简单、成本低、兼容性强、拉起恢复快速等诸多优点，对于单一MES系统而言是极为合适的灾备方案之一。

　　混合云部署方式具备私有云部署方式的诸多优点，还具备公有云快速高效建设MES系统的优势，可灵活获得MES系统各功能服务，对于项目建设期短、系统上线压力大等场景有着巨大的优势。

　　无论私有云、混合云或是全公有云模式下的MES系统，都是为工厂生产提供服务，以降低生产成本、提升生产效率为主要任务。ZStack 深耕工业和制造业多年，以“让每一家企业都拥有自己的云”为使命，总结了一整套从自动化过程控制、制造执行到企业管理的上云解决方案，为客户上云提供了更成熟、更安全、定制化的上云服务!