「宁德时代」
为国内外众多汽车品牌提供动力电池
是名副其实的新能源“大佬”
这几年新能源车利好
随之
宁德时代的全球销量强劲上扬
他们面临一个又喜又忧的挑战
需要在短时期内，在原有的产线基础上
将工厂产能提升 50%
才能满足市场需求
↓
「产能提升 50%」
涉及到一系列复杂、系统性的工程改造
其中有一块很的核心内容，那就是
IT系统改造
↓
IT系统面临巨大挑战
那么宁德时代的IT系统
具体要改造啥？
↓
咱们先从造一个汽车电池说起
汽车电池的灵魂组件是
电芯
每一台汽车里的都有一个“电池包”
电芯是电池包的最小单元
N个电芯组成一个电池包
所以
电芯生产线，是灵魂生产线
如此重要的生产线
宁德时代自然不遗余力去打造
目前这条电芯生产线
已经是一条全球领先的智能制造生产线
①全自动化 ②全数字化
↓
↓
在这条核心生产线背后
有一套高效缜密的IT系统
这条系统自上而下，包括
❶ERP→❷MES→❸过程控制管理平台→❹电芯生产控制网络
↓
宁德时代电芯智能制造生产线
架构图
这其中，MES最为关键
(MES：制造企业生产过程执行管理系统)
↓
管理着整条产线
生产管理、批次管理、质量管理、追溯管理、工艺管理、配组管理...
所以想要提升产能
提升MES性能，成了最难啃的骨头
↓
改造前提是
面对实时海量的数据
MES必须追求极致的
高性能+低时延+高可靠
如何理解海量实时数据？
MES每日计算量超过百亿条
每日单表，新增数据1 亿—2 亿条记录
每日所有表，新增条目超过10 亿条
如何理解高性能？
在海量数据压力下
MES必须强大的「实时数据」处理能力
①快速精准采集产线的实时数据
②快速进行分析、管理和干预
举一个例子
一个电芯涉及数十个工艺流程
有着高达3000+个质检点
MES必须实施关照到，并作出判断动作
如何理解低延时？
比如，产品质量判别 、产线流向判断等
这样一个全套标准动作
要求MES在3秒内完成
3秒是全流程，看起来似乎很长
但留给后台数据库的操作时间
不能超过100毫秒
如何理解高可靠？
说白了，瞬间会有海量数据互相对比参照
需要大容量计算的系统支撑
高性能、低时延、高可靠
变成了一种严苛“挑战”
宁德时代的MES系统
采用了SAP HANA作为数据库平台
本身已经很“能打”了
但是面对如此高的生产管理要求
好马也要配好鞍
SAP HANA的硬件支撑平台必须“配套”
才能面对这些挑战
宁德时代选择英特尔组合拳
怎么破？
最终，宁德时代携手英特尔
这件事就变得容易多了
给出的方案，简单而强大
简单在于
↓
在计算方面，选择了
第二代英特尔® 至强® 可扩展处理器
↓
在存储方面，选择了
英特尔® 傲腾™ 持久内存
↓
强大在于
↓
这两大“神器”完美搭配
如同给MES装上“动力引擎”
所有的挑战都迎刃而解
三大系统瓶颈全摆平
我们来看一下是如何实现的？
1、加快“落盘”速度
提升系统整体性能
SAP HANA在支撑MES生产环境时
内存数据库与磁盘数据库之间
需要频繁执行各类交互操作
一种典型的交互操作是
Data Merge 操作
内存数据库，以列式存储方式，来存临时数据
硬盘数据库，用行式存储方式，来分析数据
当数据流动时、交互时
两个数据库之间存在列、行转换操作
还有，日志数据同步等操作
问题来了
两者在执行交互操作时
必须保持“HOLD”暂停状态
暂停状态持续的时间就是“落盘时间”
落盘时间越短，系统性能就越高
还有一种典型的交互操作是
Save Point 操作
为了避免因断电等带来数据丢失
MES 还会每五分钟使用 Save Point 功能
将内存数据库中的全量数据
写入到磁盘数据库中
更难办的是
↓
该系统在执行 Data Merge 时
Save Point就需要进入等待队列
造成系统整体性能难以提升
要减少这一状况
最好的方法就是加快系统的“落盘”速度
如何加快呢？
换成性能更牛X硬件
↓
原来
内存数据库→存在DRAM上
磁盘数据库→存在高速固态盘上
固态盘存储时延往往是DRAM的上千倍
当数据在内存和固态盘之间交互时
固态盘的读写瓶颈
就限制了 MES 性能的进一步提升
所以
宁德时代用英特尔® 傲腾™ 持久内存
替换原有的SAS高速固态盘
我们看看
英特尔® 傲腾™ 持久内存
在江湖中的段位
↓
英特尔® 傲腾™ 持久内存
采用了独特的介质技术3D XPoint™
速度远超传统 NAND 介质固态盘
加上先进的系统内存控制器、
接口硬件和软件技术的加持
使它在低延迟、高 I/O 以及高稳定性
都有着优异表现
大幅缩短“落盘”的耗时
采用英特尔®傲腾™ 持久内存后
以 Data Merge测试为例
↓
比采用传统 SAS 高速固态盘的方案
在性能上提升高达 6.20 倍
2、缩短 MES 重启时间
MES 每次进行升级更新前
都需要先将
内存数据库中的TB 量级数据存入到磁盘中
升级更新完成后
再把这些数据从磁盘读回内存
以前
这一流程往往需要耗时几十分钟之久
生产线就要“停工”
现在
通过英特尔® 傲腾™ 持久内存
这一时长已缩短至 5-10 分钟
工人换班的间隙
就能快速把这事搞定了，而不需要停产
3、缩短 MES 主备机切换时间
为提升系统的可靠性
MES 还构建了完备的主备机机制
来防止因断电、宕机等
意外情况造成生产中断
此前，主备切换
需要数十分钟才能完成
现在
通过英特尔® 傲腾™ 持久内存
并将其配置为内存模式
然后用作备机 (Standby Host) 的扩展内存
大大加快切换速度
.
.
.
最终，好马配好鞍
英特尔® 傲腾™ 持久内存
＋
第二代英特尔® 至强® 可扩展处理器
完美适配SAP HANA内存计算平台
扛起MES的苛刻需求
推动宁德时代智能制造一路打怪升级
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