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仿真这头大象是怎么在云上跳舞的

3年前浏览1755

云是仿真的下一站

目前,云计算作为当代IT技术的新生事物,与任何一种传统技术相遇都会产生新的业态,与仿真相遇也是如此。

1、云计算已成为当今仿真领域的技术热点

自从云计算技术出现后,全球仿真厂商很早就开始了相应布局。经过最近十年的发展,多家国外著名仿真软件厂商开始提供相应的云计算服务,典型的代表如ANSYS云解决方案、Altair云解决方案和达索云体验平台。

国家工业和信息化部发布的《云计算发展三年行动计划(2017-2019年)》明确指出:计划从提升技术水平、增强产业能力、推动行业应用、保障网络安全、营造产业环境等多个方面,推动云计算健康快速发展。在国内,基于云计算的仿真技术也将迎着东风进入一个新时代。

2、仿真工具上云为应用企业带来技术与成本优势

仿真工具上云可降低仿真的准入门槛,免于一次性较高投资就能使用仿真资源。云上资源即取即用,按需付费,而不像传统软硬件预先**模式必然产生闲置浪费。软硬件的弹性伸缩,能瞬时响应任意种类与规模的需求。所以,仿真云对于预算有限的中小企业来讲是再适合不过了。

3、仿真云很方便地解决了企业仿真人才短缺问题。

曾经的仿真都是企业内的业务活动,人才只能在企业内解决。如果仿真业务量大,还值得养活仿真人员,但对于需求量不大的企业偶发需求,或者仿真需求天然不大的中小企业,养活全职仿真人员就很不划算。云让人才的边界扩大,不需要局限在企业内,而可以通过互联网获得来自全球的服务。技术人才可以随需使用,对于只有偶发需求的企业来说,这种服务所支出的成本远远低于养一个全职人员。

掌握一技之长的技术人员在确定边界内所能发挥的作用有限,价值无法发挥,也不因此带来收益。但突破边界后,可以为全世界企业提供服务的时候,服务对象的数量将巨大增加,服务收益也随之增长。这个社会一度要求人向复合型人才发展,但在云时代,专业人才可以因为一技之长而获得足够回报,而不需要人人都要变成万金油才能养活自己。所以云反倒可以让技术人才向专业化发展,而不是必须成为一个全才。

云是小企业仿真天梯

仿真云平台是支持传统仿真模式向云模式转型的基础,其总体架构如下图所示。该框架既支持工业互联网的协同共享特性,又能对仿真这类特殊软件和技术提供良好支持,这种特殊性体现在对交互性、图形化、计算性能、数据存储和传输速度等方面的较高要求。

基于工业互联网的仿真云平台架构

该架构是架设在通用IaaS和通用PaaS之上,但又对它们做了改造,使其满足仿真的专业性要求。首先对通用IaaS改造,形成两个仿真IaaS相关模块:云超算和云数据。其次对通用PaaS进行改造,形成APP可视化开发环境(AppWorx)。终端用户面对的是仿真SaaS,包括仿真云桌面、仿真社区以及APP交易和应用环境(APPStore)。重量级仿真工具可在云桌面上运行,轻量级的应用可以通过仿真APP以网页模式运行。

仿真云平台的构成

仿真云平台的主要模块有:仿真云桌面、仿真云数据、仿真云超算、仿真社区、APP交易与应用环境、APP可视化开发环境、通用IaaS和通用PaaS。

1、仿真云桌面

虽然云计算崇尚通过浏览器访问云中的所有资源,但仿真有两项重要工作——建模和后处理——均对人机交互性和图形图像处理的要求非常之高,目前的浏览器技术在这两方面的支持性均不高。因此,尽管存在纯粹的云仿真产品,将建模和后处理完全用浏览器处理,但无一例外,这些软件都是功能简单或者小众化的专业APP。因此,对仿真云来讲,提供一个高性能云桌���来满**互式和图形化处理的需求是非常必要的。

云桌面示意图

2、仿真云数据

既然在仿真云中通过云桌面来完成仿真工作,那将仿真数据存储在云上是很自然的事,所以,仿真云提供了云数据空间,相当于仿真云盘,工程师仿真计算的数据就像保存在自己的电脑硬盘中一样方便。

当然仿真数据都保存在工程师的电脑这种状况如果不改变,意味着企业仍然难以将工程师的工作成果变成企业资产。传统上,为改变这种情况,企业往往都会引入PDM平台(产品数据管理)或SDM平台(仿真数据管理)来管理工程师的仿真数据,而且,这种方式能将仿真数据实现多维度统一管理,建立仿真流程,实现仿真人员、任务和数据之间的高效协同。在仿真云中,也可以提供一个云化SDM平台,将工程师的数据自然保存为企业资产,同时实现工程师之间的高效协同。

3、仿真云超算

由于仿真对建模的交互性和后处理的图形化要求较高,使得仿真很难通过纯粹的浏览器来完成所有的仿真工作,但利用求解器进行后台计算的任务却是完全可以通过浏览器调用云上的高性能计算(HPC)设备来完成大规模计算。

仿真云超算是基于IaaS提供的基础设施打造的一站式公共云超算服务,用多核并行计算满足大规模计算需求。云超算的计算能力可弹性聚散,需要时可瞬间聚集大规模的计算资源,不需要时可以立刻释放而不再付费。

仿真云超算功能架构

4、仿真社区

仿真社区可将仿真相关的人凝聚起来,交流知识并相互提供服务,所以社区模块通常需包括知识交流和服务交易两部分功能。中小企业没有足够的预算也没有必要配置专业仿真人员,社区则是帮助他们解决人才短缺问题的途径之一。在社区中,本企业的普通仿真人员可以低成本地获得高手的帮助,如果需要专业的仿真服务,譬如需要专业仿真计算来解决产品设计中的问题,则可以在这里寻求仿真服务交易,获得一事一议的仿真解决方案,譬如单项任务外包。

5、APP可视化开发环境

仿真APP可视化开发环境为仿真工具、算法、模型、流程、知识等提供APP封装工具,支持用户在可视化开发环境中完成工作流程的封装、多学科仿真过程的封装、仿真模型的封装、仿真工具的封装、仿真算法的封装以及图形文字的封装。同时,提供GUI创建工具,帮助用户在图形化环境中利用拖拽方式定义仿真APP应用界面。

6、APP交易与应用环境

该环境提供了仿真APP商店(APP Store),APP开发者可以将自己的APP上传并注册到该商店,供有偿订阅。环境同时进行APP应用支持,提供APP的下载、安装、计费、服务等支持。

7、通用IaaS和PaaS层

通用IaaS平台提供云服务器、云硬盘、网络、负载均衡、云容灾、云服务器备份及云服务器安全等。将仿真云超算和仿真云数据加载在通用IaaS之上,形成仿真IaaS。

通用PaaS平台提供容器服务、云数据库(譬如MySQL、MongoDB、Redis、TSDB等)、大数据服务、软件开发服务及微服务管理。将仿真APP开发环境架构在通用PaaS之上,形成仿真PaaS。

仿真云平台的运维

仿真云平台的运维是与平台的开发密切关联的部分。运维主要关注商业模式及其落地经营,他们需要依据商业模式设计业务逻辑。而平台开发主要关注开发技术,将经营者设计的业务逻辑变成软件产品——云平台,这正是这两者的结合点。云平台的运维者与云平台的开发者没必要是一个主体。

如果仿真技术、资源与人是生态中的众生与物种,那平台就是山川与河流。当然,随着生态的衍进,平台应逐步发展演变。

平台运维者的最大责任是设计一个让生态中所有物种可以赚钱的模式,并让这些物种之间形成互惠互利的利益链。利益链中各方利益如何公平合理的分配是这个模式的重点之一。

商业模式的另一个重点是,如何吸引生态利益链最前端的利益提供者——终端用户——来这个平台上消费。这不仅需要本生态所提供的客户价值足够大,更重要的是要以较快的速度让客户知晓并成为会员。在互联网世界,客户流量(点击率)是一切的根本,这种点击率即使会在未来爆发,其成长过程往往都有较长的潜伏期。如何快速冲过潜伏期达到爆点是每个生态的运维者的最重要课题。我们常常看到的补贴大战,往往都是发生在潜伏期,其目的就是快速突破潜伏,进入爆点。

结 语

仿真云平台不仅是仿真软件这头大象翩翩起舞的舞台,更是仿真生态的基本载体,提供了生态衍进需要的技术环境,并随着生态衍进趋势随时调整。在互联网行业,中台是个重要的存在,仿真云平台可以认为就是这个中台,它提供了具有共享特征的通用框架、基础素材和公共资源,各物种在其上继续开发和经营自己的小微生态。

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首次发布时间:2020-07-15
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