从狭义上讲,工业软件上云是一种云计算服务模式的实现,使用户无须安装客户端程序,将工业软件直接运行于浏览器或移动APP中,能实现远程实时查看、设计、审阅、交流、编辑和协同操作。从广义上讲,工业软件上云可拓展为以“共享群智+远程协同”为驱动,为工业产品提供全生命周期、完全云架构化服务,是未来工业软件的发展趋势。当前工业软件上云一般有3种模式,即云原生模式、虚拟化模式、混合模式。
一、云原生模式
云原生模式是基于分布部署和统一运管的分布式云,以容器化、微服务、DevOps等技术为基础建立的一套云技术产品体系。云原生和WebGL、AI,大数据等新技术在互联网时代迅猛发展,让基于云原生架构的工业软件大有可为,达索系统的3DEXPERIENCE,PTC收购的Arena、Codebeamer、ServiceMax,ANSYS收购的云计算工程模拟仿真软件OnScale,都是云原生工业软件的优秀代表。它们带来更友好的用户体验,提供更灵活的部署方式。
采用工业软件SaaS的方式上云是工业软件上云最直接和最彻底的方案,能够将工业互联网的优势全部发挥出来,但是该方案需要解决其所有模块的服务化,难度和代价可想而知,所以成本更低、开发时间更快、专业程度更高。
工业APP通常基于工业PaaS开发。工业PaaS则是在通用PaaS之上增加工业属性而形成的,这些属性则由一系列具有工业特性的服务来提供。工业PaaS中引入的具有工业属性的组件和服务,包括工业APP开发平台、工业微服务组件和工业数据建模分析报告。工业APP开发平台包括开发工具、开发框架、版本管理、打包发布等;工业微服务组件包括工业知识组件[工业知识组件包括通用工业知识、工业行业(如航空航天、船舶、汽车、电子等行业)知识的相关组件]、算法服务组件、工业模型组件、文件处理组件、前端交互组件等;工业数据建模分析组件包括工业数据库、清洗组件、管理组件、分析组件、可视化组件等,如图2-13所示。
图2-13 基于工业PaaS开发工业APP
工业PaaS的难度在于,任何领域的工业知识、工业APP开发方法、工业流程管理、工业场景适配、工业数据分析、工业模型的建立难以一蹴而就,这不是一个人、一个公司或者一个单位能够独立承担的研发任务,它需要全行业的有效整合,上下游生态的打通,才能行之有效地发挥工业APP的作用。
二、虚拟化模式
虚拟化模式是通过云计算的虚拟化技术,把工业软件原封不动地部署在云服务器上,然后通过远程控制协议在浏览器或者APP操作云上的工业软件。相对于云原生模式的高难度和高成本,虚拟化模式是实现一条工业软件微创上云的捷径,实现提前享受云时代红利。
业界对于这种模式有个形象的说法——云应用。云应用服务提供商本身提供工业软件、APP和底层硬件的应用环境,工业软件无须任何改造,直接在云端进行部署,通过远程传输控制协议为用户提供服务,成为一个“准SaaS”软件,用户可以通过浏览器或者瘦客户端直接使用相应的工业软件,无须在用户本机安装。云应用服务提供商可以对“云应用”的订阅进行计费和付费,并为开发人员提供APP开发环境、微服务调用和计费服务。这个方案其实是通过远程传输控制协议把“云应用”投射到了用户本地,解决了工业软件SaaS化调用的问题,同时用户无须改变传统工业软件的使用习惯,迁移成本极低,对用户极为友好。
云应用可以帮助解决传统工业软件上云的问题,如用户管理、授权分时、资源分时、空间分配、弹性计费等,云应用架构示意如图2-14所示。
图2-14 云应用架构示意
三、混合模式
与云原生模式和虚拟化模式相比,混合模式是一种成本最低的局部上云方案,在不对方案进行大量改造的情况下,实现对云资源一定程度的使用。除仿真软件外,这种上云方案对其他工业软件都具有一定的适用性,是一种更快速、低成本享受云红利的方案。
工业软件的部署通常比较复杂,在企业内网通常需要多个服务器实现不同的分工。譬如仿真软件,可以用工作站建模,高性能计算(HPC)服务器用来进行大型计算,独立存储服务器用来存储海量数据。建模通过人机交互界面来完成,通常可以提供良好的交互体验,而计算和存储服务器作为后台,需要利用计算能力和存储空间,但不需要和用户直接交互。基于这种特性,可以把需要交互的建模工作通过本地工作站来完成,大型求解和数据存储可以在云上完成,各自发挥所长,工业软件上云的混合模式如图2-15所示。
图2-15 工业软件上云的混合模式
工业软件上云的技术仍在快速发展,新技术、新架构、新模式不断涌现,促进云上工业软件繁荣和完善,实现从研发设计、生产制造、经营管理、运维服务多方位的云生态。在云时代,工业发生巨大变化——从产品经济走向服务经济,云时代工业软件产业的终极形态就是生态化,工业软件上云不再是技术问题或应用问题,如何推动平台提供者、技术开发者、应用提供者、服务提供者、用户等全社会化分工协作,形成利益共同体,形成协同效应,才是工业软件上云的终极课题。