VMware替换实践：某制造业上市集团，以深信服超融合承载MES系统

MES系统介绍

MES（Manufacturing Execution System）：制造执行系统，是一个用于生产过程控制和管理的信息系统，起着承上启下的调度作用，类似于排期的课程表，告诉你在什么节点该执行什么任务。

MES填补了ERP等上层管理系统与生产控制之间的信息“断层”，使企业信息流更加畅通，提高生产效率和质量，降低生产成本和风险。

如上图，MES系统向上承接ERP下达的生产计划，与APS系统集成进行生产排程，MES系统根据现场任务的进度安排向ERP系统提供领料需求，ERP系统向MES系统提供零件领料的详细信息，使车间及时了解生产准备情况。

MES系统向下与自动化控制系统集成，提供生产执行指令，自动化控制系统向MES实时反馈执行结果及工艺参数、设备性能参数，WMS系统向MES提供物料相关信息，根据MES系统的生产调度指令，按需进行物料配送；QMS系统向MES系统实时提供质量检测结果，并根据MES系统提供的质量相关数据进行质量分析。

生产任务完成后，MES向WMS提供完工产品信息及数量，WMS完成自动入库，并将完工信息反馈给ERP系统：ERP自动关联到相应订单并进行完工处理，从而打通生产环节的物流与信息流，实现计划、物流、生产的闭环管理。

此外，CÁPP及PDM/PLM等系统通过与MES系统的集成，向MES系统提供产品的加工图纸、工艺信息、作业指导书等，保障MES系统能够展开工艺级别的生产排产和调度，MES系统也会收集反馈生产现场各类数据，用于后期产品的设计与工艺优化。

MES涉及车间现场管理的人、机、料、法、环、测、能(5M2E)，从生产排产、生产计划执行、生产工艺指导、生产过程追溯、车间现场数据采集、生产物料供应、设备管控、生产质量管控、在制品管理、人员排班、生产绩效分析等多个维度对生产现场进行集成管理。制造企业应用MES系统的核心价值在于实现生产现场的透明化，实现生产过程的全程追溯,提升产品的按期交付率遵从行业法规与标准，提高设备和人员绩效，提高生产质量等。

MES是工业4.0实现纵向集成的枢纽，也是智能工程建设的核心系统。广泛用于制造业，包括机械、电子、汽车、家电、电气、造船等离散制造行业，化工、钢铁、石化、水泥等流程制造行业，制药、食品饮料、烟酒、轮胎、日用消费品等混合制造行业。

MES属于生产环节最经典且最重要的系统，管控着整个生产流程，数据量大、实时性强、并发访问频繁且数据吞吐量大，需要保证数据存取的高效响应时间、高可靠性，以及系统抵御数据丢失风险的能力和系统的容灾能力。

MES系统数据总量（每月）换算公式为以下三个指标相加之和：

核心系统MES都是采用关系型数据库（SQL Server /Oracle），业务逻辑除了应用层会完成部分外，还有多数业务逻辑运算在数据库层中实现，非常依赖于数据库服务器的性能。

MES对资源的要求：

1. MES WIP(OLTP)数据90%都是写操作，故OLTP 存储需要进行写操作优化，ODS必须保证与WIP(OLTP)性能一致。

2. 备份作业尽量少地影响存储性能。

3. 有足够的备用磁盘，单个磁盘损坏能快速重构。

4. IOPS 最低要求：MES OLTP 1500 以上，ODS 2000 IOPS 以上。

集团MES建设思考

该集团正全面推进数字化变革，运用前沿数字化技术，全方位构建数字化营销、数字化研发、数字化制造、数字化供应链、数字化服务等数字化经营能力，建立具有持续创新能力的自进化型的数字化企业，为客户持续创造价值，推动时代进步。

集团当前服务器已超过100台，业务部署较为分散，主要分布在集团总部、国内及海外各事业部，本次为下属某工厂新建MES系统。

如图所示，该工厂MES系统为传统架构，前端终端操作人员负责提交生产指令，通过PDA等设备录入生产信息；排产系统负责排程，数采将现场采集数据推送反馈到MES系统；后端MES数据库采用Oracle RAC部署，保障高可用。

该工厂原有IT情况：

如上图所示，用户原来采用3台物理服务器组建VMware集群，单台服务器为192G内存，架构为vSphere+外置SAN存储，应用主要分为应用服务器和数据库服务器两类，均采用单台虚拟机部署，共运行有13台虚拟机，总存储空间为10.06 T。

集团MES承载实践

整个资源池已稳定承载MES近一年时间，集群中共有5个主机，CPU总量1.1THz，内存总量1.9TB。

平台有2个存储，其中虚拟存储2个，1个为全闪，1个为混闪，外置存储0个，存储总容量为133.3 TB。

共运行21台业务虚拟机，虚拟机在线率达90.5%。

MES系统与生产设备正常工作关联度较高，因此在MES系统上线验证、运行过程中核心关注两个指标：

1. 业务运行可靠性，本次已经采用超融合集群三副本+Oracle RAC多活架构，进行了主机中断故障等场景模拟，均不影响业务运行。

2. 需要验证MES运行过程中的时延，通常不同产线的要求不同，但一般都不应超过15ms，否则会影响数据库性能进而导致前端生产线受到影响。

1. 混闪资源池（应用）：平均IO速率在2MB/s左右，平均IO读时延在3 ms，写时延在0.5~1.8ms之间，主机命中率达99%。

2. 全闪资源池（数据库）：平均IO速率在100MB/s左右，平均IO读时延在0.5 ms，写时延在1~2ms之间。

从实际运行来看，混闪集群因为都是小应用服务，主要是小块IO，IOPS与吞吐量较低，业务访问都可以命中SSD缓存，整体服务效果很好。

而全闪集群因为有核心数据库访问，IO吞吐量较高，目前基本已经跑满千兆网络，但因为已经采用了高性能卷，所以实际读写时延并没有因为压力的大幅增加，整体控制在2ms以内。

生成环境数据，充分验证了该方案在MES业务系统承载过程中突出性能表现，而且根据当前资源状况，后续随着产线数量增加或者业务压力增大，现有超融合集群还可以承接3-5倍当前压力的业务。

场景价值

• 满足该集团产能扩张需求，通过低时延、高性能确保MES高峰期业务运行，支持300以上的MES并发。

• 通过三副本集群模式大幅提升数据可靠性和业务可靠性能，帮助MES系统规避单点故障风险，保障集团生产业务连续性。

• 新架构平台扩展性好，厂区后续新业务可以快速部署，按需增加节点满足容量和性能的扩展。

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