利用內(nèi)存計算和云化技術(shù)優(yōu)化企業(yè)ERP 系統(tǒng)

馮韶華

（酒泉鋼鐵（集團）有限責(zé)任公司，甘肅 嘉峪關(guān) 735100）

1 概述

酒鋼集團公司2006 年實施SAP ERP 系統(tǒng)至今，經(jīng)過十多年的不斷深化應(yīng)用，取得了很好的效果，在鋼鐵同行業(yè)和國內(nèi)制造業(yè)領(lǐng)域都處于較高水平。目前集團公司98%的資產(chǎn)都應(yīng)用上了ERP，其中，人力資源是全覆蓋，財務(wù)成本覆蓋了97%，采購、庫存管理和主數(shù)據(jù)覆蓋了88%，銷售和配送管理覆蓋了87%，質(zhì)量管理覆蓋72%，設(shè)備維修管理覆蓋21%，項目管理覆蓋1%。酒鋼ERP 系統(tǒng)共使用了人力資源、財務(wù)、成本、采購、銷售、生產(chǎn)、質(zhì)量、設(shè)備、項目管理9 大模塊，幾乎涵蓋集團的所有業(yè)務(wù)領(lǐng)域，集團運營都依賴于該系統(tǒng)的正常運行，鋼鐵板塊和有色冶金的信息化應(yīng)用達到了8 個模塊之多，裝備制造板塊、節(jié)能環(huán)保和綜合利用使用了8個模塊,商貿(mào)物流、能源化工板塊使用6 個模塊，建筑板塊使用5 個模塊，服務(wù)板塊使用3 個模塊，房地產(chǎn)、物流、酒店、旅游、金融、醫(yī)療、資源開發(fā)等板塊使用3 個模塊,當(dāng)然，有些板塊的系統(tǒng)模塊僅是部分應(yīng)用。在鋼鐵主業(yè)，不銹鋼產(chǎn)線的應(yīng)用較為深入，生產(chǎn)主線實現(xiàn)了1 級系統(tǒng)到4 級系統(tǒng)的全面貫通，同時在鋼鐵冶金特色的質(zhì)量設(shè)計、生產(chǎn)計劃、發(fā)貨管理等方面也全面實現(xiàn)了信息化管理，在設(shè)備管理方面，企業(yè)形成了完善的維修、維護體系。

ERP 系統(tǒng)作為支撐集團公司業(yè)務(wù)發(fā)展的核心信息系統(tǒng)，為集團公司企業(yè)信息化發(fā)展發(fā)揮著重大作用，雖然在使用ERP 方面取得了很大的成績，但集團內(nèi)部的應(yīng)用廣度和深度還是參差不齊，還需要不斷拓展和提高，近年來，伴隨著集團公司業(yè)務(wù)的日益發(fā)展壯大，ERP 系統(tǒng)平臺層面也面臨著以下壓力：

1）系統(tǒng)平臺性能方面面臨壓力。酒鋼ERP 系統(tǒng)2006 上線，2011 年做過一次平臺升級，升級后的系統(tǒng)使用至今已接近10 年，隨著ERP 系統(tǒng)支持的業(yè)務(wù)的快速增長和發(fā)展，系統(tǒng)出現(xiàn)性能瓶頸，用戶登錄、執(zhí)行業(yè)務(wù)操作方面都有明顯的時間等待現(xiàn)象，尤其是部分高頻使用報表執(zhí)行查詢耗時明顯增長，有些需要執(zhí)行10 個小時，財務(wù)月結(jié)業(yè)務(wù)耗時時間較長，系統(tǒng)響應(yīng)時間較長，不時出現(xiàn)卡死現(xiàn)象等，同時目前運行的IBM 小型機的硬件已經(jīng)運行接近10年，系統(tǒng)平臺硬件設(shè)備逐漸老化，不時出現(xiàn)設(shè)備故障，導(dǎo)致系統(tǒng)可靠性、可用性逐漸降低。

2）ERP 系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲空間面臨壓力。酒鋼ERP系統(tǒng)隨著業(yè)務(wù)快速發(fā)展，數(shù)據(jù)量增長過快，根據(jù)目前的數(shù)據(jù)增量（每月25G 左右）進行預(yù)估,3 年后將數(shù)據(jù)存儲容量將會上漲很快，數(shù)據(jù)量的持續(xù)上升，導(dǎo)致數(shù)據(jù)存儲空間壓力增大，勢必對存儲空間管理及性能也造成較大影響。

3）軟件版本陳舊導(dǎo)致出現(xiàn)各種系統(tǒng)問題。當(dāng)前ERP 系統(tǒng)平臺的操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、應(yīng)用軟件、客戶端軟件也已使用接近10 年，沒有進行過升級和更新，系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫和應(yīng)用軟件版本都相對陳舊，不時出現(xiàn)操作系統(tǒng)層面、數(shù)據(jù)庫層面、應(yīng)用層面、客戶端層面的問題，不僅影響系統(tǒng)性能，同時系統(tǒng)安全方面也面臨著較大風(fēng)險，隨著軟件技術(shù)支持的陸續(xù)停止，軟件版本的生命周期也會對后續(xù)系統(tǒng)運維工作帶來較大影響。

綜上所述，如何解決上述問題，如何有效提升系統(tǒng)效率，如何提高系統(tǒng)的可用性、可靠性，對酒鋼ERP 系統(tǒng)進行優(yōu)化的需要凸顯，采用什么技術(shù)和措施成為關(guān)鍵，經(jīng)過對內(nèi)存計算技術(shù)和云化技術(shù)的研究基礎(chǔ)上，提出將當(dāng)前酒鋼ERP 系統(tǒng)升級遷移至HANA 平臺、應(yīng)用系統(tǒng)進行云化的策略，以更加高效平穩(wěn)的支持公司業(yè)務(wù)的快速發(fā)展。

2 內(nèi)存計算技術(shù)和云化技術(shù)

2.1 內(nèi)存計算技術(shù)的特點、優(yōu)勢和內(nèi)存數(shù)據(jù)庫

在內(nèi)存計算模式下,所有的數(shù)據(jù)在初始化階段全部加載到內(nèi)存中,數(shù)據(jù)及查詢的操作都在高速內(nèi)存中執(zhí)行,CPU 直接從內(nèi)存讀取數(shù)據(jù),進行實時地計算和分析,減少了磁盤數(shù)據(jù)訪問,降低了網(wǎng)絡(luò)與磁盤I/O 的影響,大幅提升了計算處理的數(shù)據(jù)吞吐量與處理的速度,減少了原本占大量計算資源的I/O 開銷。

通過內(nèi)存計算的應(yīng)用,避免了I/O 瓶頸,以前在數(shù)小時、數(shù)天時間內(nèi)計算的結(jié)果,在內(nèi)存計算環(huán)境中,可以在數(shù)秒內(nèi)完成，基于該特點和優(yōu)勢，內(nèi)存計算技術(shù)在內(nèi)存數(shù)據(jù)庫方面得到廣泛應(yīng)用。SAP 公司在2012 年推出的HANA 內(nèi)存數(shù)據(jù)庫得到學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。

HANA 數(shù)據(jù)庫是新一代運行于x86 架構(gòu)的內(nèi)存計算平臺，是高性能的軟硬件一體化的系統(tǒng)，HANA 數(shù)據(jù)庫平臺能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)庫重構(gòu)，業(yè)務(wù)表簡化，減少冗余，數(shù)據(jù)實現(xiàn)進一步壓縮，數(shù)據(jù)容量較傳統(tǒng)提升5-10 倍，同時HANA 平臺提供的應(yīng)用開發(fā)、高級分析、數(shù)據(jù)集成、質(zhì)量和數(shù)據(jù)庫服務(wù)可以加速支持企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。HANA 的技術(shù)特點和優(yōu)勢如圖1 所示。

圖1 HANA 的技術(shù)特點和優(yōu)勢

2.2 云化技術(shù)的特點、優(yōu)勢和酒鋼私有云

云化技術(shù)是基于云計算商業(yè)模式應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息技術(shù)、整合技術(shù)、管理平臺技術(shù)、應(yīng)用技術(shù)等的總稱，可以組成資源池，按需所用，靈活便利。云計算技術(shù)是云化技術(shù)的重要支撐，云計算的可貴之處在于高靈活性、可擴展性和高性比等，與傳統(tǒng)的物理模式相比，其具有如下優(yōu)勢與特點：

1）虛擬化技術(shù)。虛擬化突破了時間、空間的界限，是云計算最為顯著的特點，虛擬化技術(shù)包括應(yīng)用虛擬和資源虛擬兩種。

2）動態(tài)可擴展。云計算具有高效的運算能力，在原有服務(wù)器基礎(chǔ)上增加云計算功能能夠使計算速度迅速提高，最終實現(xiàn)動態(tài)擴展虛擬化的層次達到對應(yīng)用進行擴展的目的。

3）按需部署。不同的應(yīng)用對應(yīng)的數(shù)據(jù)資源庫不同，所以用戶運行不同的應(yīng)用需要較強的計算能力對資源進行部署，而云計算平臺能夠根據(jù)用戶的需求快速配備計算能力及資源。

4）靈活性高。目前市場上大多數(shù)IT 資源、軟、硬件都支持虛擬化，比如存儲網(wǎng)絡(luò)、操作系統(tǒng)和開發(fā)軟、硬件等。虛擬化要素統(tǒng)一放在云系統(tǒng)資源虛擬池當(dāng)中進行管理，可見云計算的兼容性非常強，不僅可以兼容低配置機器、不同廠商的硬件產(chǎn)品，還能夠獲得更高性能計算。

5）可靠性高。云服務(wù)器故障也不影響計算與應(yīng)用的正常運行，因為單點服務(wù)器出現(xiàn)故障可以通過虛擬化技術(shù)將分布在不同物理服務(wù)器上面的應(yīng)用進行恢復(fù)或利用動態(tài)擴展功能部署新的服務(wù)器進行計算。

6）性價比高。將資源放在虛擬資源池中統(tǒng)一管理在一定程度上優(yōu)化了物理資源，用戶不再需要昂貴、存儲空間大的主機，減少費用。

7）可擴展性。用戶可以利用應(yīng)用軟件的快速部署條件來更為簡單快捷的將自身所需的已有業(yè)務(wù)以及新業(yè)務(wù)進行擴展，在對虛擬化資源進行動態(tài)擴展的情況下，同時能夠高效擴展應(yīng)用，提高計算機云計算的操作水平。

酒鋼私有云就是依據(jù)云計算技術(shù)架構(gòu)和發(fā)展趨勢，結(jié)合酒鋼實際情況，本著先進、實用的原則，充分發(fā)揮云平臺集中集約優(yōu)勢，整合共享資源，將酒鋼現(xiàn)有IT 大部分基礎(chǔ)架構(gòu)轉(zhuǎn)變成基于虛擬化的私有云，通過高性能服務(wù)器組、大容量存儲設(shè)備、虛擬化和云管理軟件搭建成私有云平臺，可按需提供信息化基礎(chǔ)架構(gòu)的計算、存儲、網(wǎng)絡(luò)和安全虛擬資源，為酒鋼ERP 云化可提供資源基礎(chǔ)。

3 酒鋼ERP 系統(tǒng)升級優(yōu)化技術(shù)實現(xiàn)

3.1 酒鋼ERP 系統(tǒng)升級優(yōu)化目標(biāo)

通過對酒鋼ERP 系統(tǒng)平臺的升級和云化的技術(shù)設(shè)計，在保障數(shù)據(jù)完整性和業(yè)務(wù)的正常的前提下，實現(xiàn)ERP 系統(tǒng)從硬件、操作系統(tǒng)、應(yīng)用、數(shù)據(jù)庫等的整體升級，同時實現(xiàn)應(yīng)用的云化創(chuàng)新，達到提升系統(tǒng)性能、改善人機交互等目標(biāo)。

3.2 酒鋼ERP 系統(tǒng)升級優(yōu)化主要內(nèi)容

1）制定出具有一定前瞻性的軟件和硬件層面的整體規(guī)劃，制定出明確的升級和云化技術(shù)策略和路線，有效保障酒鋼ERP 系統(tǒng)的投資保值和增值。

2）按照規(guī)劃設(shè)計，在保證ERP 業(yè)務(wù)正常、數(shù)據(jù)完整的情況下，完成從硬件、操作系統(tǒng)、應(yīng)用、數(shù)據(jù)庫層面的升級和云化轉(zhuǎn)換，包括：ERP 軟件版本升級、ERP 操作系統(tǒng)從AIX 轉(zhuǎn)換為最新最穩(wěn)定的SUSE、數(shù)據(jù)庫從Oracle 轉(zhuǎn)換至最新最穩(wěn)定的HANA、硬件轉(zhuǎn)換為規(guī)劃中的HANA 硬件及云化資源。

3）在停機要求時間內(nèi)實現(xiàn)系統(tǒng)整體切換，完成業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)測試。

3.3 實現(xiàn)系統(tǒng)云化和高可用

本次將ERP 應(yīng)用層全面云化。從系統(tǒng)硬件層面，將原有封閉的AIX 小機架構(gòu)切換為開放的基于X86 高性能計算資源的酒鋼私有云平臺上的云服務(wù)器，提高了硬件的計算能力和運行穩(wěn)定性。從應(yīng)用軟件層面，將原有的SAP ECC6.0 EHP5 升級到最新的ECC6.0 EHP8 版本，提供了新的業(yè)務(wù)功能和優(yōu)化應(yīng)用性能。同時在將ERP 的應(yīng)用系統(tǒng)全部云化的基礎(chǔ)上進一步部署了HA 高可用架構(gòu)，提高ERP 系統(tǒng)的穩(wěn)定性。具體實現(xiàn)內(nèi)容如下：

1）系統(tǒng)云化。本次系統(tǒng)云化實施，將新ERP 系統(tǒng)服務(wù)器（除生產(chǎn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器外）全部部署在酒鋼私有云平臺，為其分配云計算資源池、存儲資源池、網(wǎng)絡(luò)資源池和安全資源池，并通過升級將ERP 生產(chǎn)系統(tǒng)應(yīng)用服務(wù)器、ERP 開發(fā)系統(tǒng)應(yīng)用服務(wù)器、ERP 開發(fā)系統(tǒng)HANA 數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、ERP 測試系統(tǒng)應(yīng)用服務(wù)器、ERP 測試系統(tǒng)HANA 數(shù)據(jù)庫服務(wù)器全部從物理服務(wù)器遷移到私有云平臺的云服務(wù)器，同時在私有云平臺上還新部署了ERP 生產(chǎn)系統(tǒng)Fiori 前端應(yīng)用服務(wù)器、ERP 開發(fā)系統(tǒng)Fiori前端應(yīng)用服務(wù)器和ERP 測試系統(tǒng)Fiori 前端應(yīng)用服務(wù)器，如圖2，圖3 所示。

圖2 生產(chǎn)系統(tǒng)云化架構(gòu)圖

圖3 開發(fā)測試系統(tǒng)云化架構(gòu)圖

2）系統(tǒng)高可用。在ERP 生產(chǎn)環(huán)境中采用兩臺生產(chǎn)應(yīng)用服務(wù)器部署Cluster 集群架構(gòu)，集群軟件采用SuSe Linux 集群軟件。資源配置部署了300GB 左右的共享存儲，用于SAP ERP 應(yīng)用層的ASCS 服務(wù)和全局文件系統(tǒng)，默認(rèn)情況下ASCS 服務(wù)運行在SAPPRD01 節(jié)點上，當(dāng)01 節(jié)點故障時，會自動切換到02節(jié)點。ERP 生產(chǎn)系統(tǒng)在HA 架構(gòu)的基礎(chǔ)上，采用了2臺以上DI 應(yīng)用服務(wù)器，以提高并發(fā)用戶數(shù)據(jù)負(fù)載能力。HANA 數(shù)據(jù)庫采用HANA 的集群技術(shù)，默認(rèn)數(shù)據(jù)庫服務(wù)運行在hanaprd01 節(jié)點上，當(dāng)01 節(jié)點故障時，HANA 切換到02 節(jié)點，如圖4 所示。

圖4 系統(tǒng)高可用架構(gòu)圖

3.4 實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)換至內(nèi)存數(shù)據(jù)庫HANA

本次將SAP HANA 內(nèi)存計算技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用到酒鋼ERP 系統(tǒng)中，充分利用了HANA 列式存儲數(shù)據(jù)壓縮特性、多核心并行計算特性、動態(tài)數(shù)據(jù)聚合特性、數(shù)據(jù)全內(nèi)存計算特性等眾多新技術(shù)，為ERP系統(tǒng)帶來更高的性能和數(shù)據(jù)壓縮比。同時未來可利用HANA 的AI 算法庫為ERP 業(yè)務(wù)帶來更多創(chuàng)新應(yīng)用。

1）遷移方式和技術(shù)路線。在對酒鋼ERP 系統(tǒng)現(xiàn)狀充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，結(jié)合酒鋼ERP 系統(tǒng)停機時間的要求，為避免升級數(shù)據(jù)庫對源系統(tǒng)的影響，酒鋼ERP 系統(tǒng)升級采用SAP 的DMO 升級方法和SUM遷移工具，系統(tǒng)從物理服務(wù)器遷移到私有云平臺，數(shù)據(jù)庫從ORACLE 11G 遷移至HANA 2.0 SP3。該技術(shù)路線的特點風(fēng)險最小，停機時間最短，系統(tǒng)升級和數(shù)據(jù)庫遷移一次進行，數(shù)據(jù)庫層面不做變動，一次停機，同時如果發(fā)生問題，可以迅速恢復(fù)原系統(tǒng)進行業(yè)務(wù)操作。遷移路線圖如圖5 所示。

圖5 遷移路線圖

2）升級系統(tǒng)架構(gòu)變遷。首先將AIX 小機的系統(tǒng)升級到SUSE Linux,對系統(tǒng)應(yīng)用進行遷移到新的操作系統(tǒng)中，然后對ERP 系統(tǒng)進行升級，升級中將ORACLE 數(shù)據(jù)庫遷移到HANA 數(shù)據(jù)庫中，并進行參數(shù)的優(yōu)化配置。升級系統(tǒng)架構(gòu)變遷如圖6所示。

圖6 升組系統(tǒng)架構(gòu)變遷

4 酒鋼ERP 系統(tǒng)升級優(yōu)化后的效果

4.1 ERP 系統(tǒng)升級優(yōu)化后性能指標(biāo)提升

通過本次升級實施，酒鋼ERP 系統(tǒng)技術(shù)性能指標(biāo)得到了大幅提升。

1）SAP ERP 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫升級遷移到HANA 后，實際數(shù)據(jù)量壓縮倍數(shù)達3.6 倍以上，有效緩解存儲空間壓力。

2）由于數(shù)據(jù)大幅壓縮，數(shù)據(jù)庫備份時間從8h縮減至30min，備份速度提升16 倍以上，有效緩解網(wǎng)絡(luò)帶寬壓力和備份時的系統(tǒng)資源占用。

3）高頻使用報表查詢速度均有提升，部分報表提升效果非常明顯，大幅提高了業(yè)務(wù)用戶的工作效率，財務(wù)月結(jié)的效率也得到大幅提升，同時用戶登錄響應(yīng)很快，有效提升了用戶體驗。表1 為部分報表、查詢和分析時間提升表。

表1 部分報表、查詢和時間分析

4.2 ERP 系統(tǒng)升級優(yōu)化后成果和效益

1）酒鋼ERP 系統(tǒng)從傳統(tǒng)的ORACLE 數(shù)據(jù)庫成功切換為先進的內(nèi)存計算數(shù)據(jù)庫HANA，ECC 應(yīng)用升級到最新版本。

2）酒鋼ERP 系統(tǒng)升級后性能得到了極大的提升，各類報表查詢耗時大幅度降低，工作效率明顯提升。酒鋼宏興股份公司的收發(fā)存報表查詢，以前耗時2h，現(xiàn)在僅需要53s，速度提升135.8 倍；酒鋼西部重工公司銷售訂單結(jié)果分析查詢，以前耗時10h，現(xiàn)在耗時651s，速度提升55.3 倍；酒鋼宏興股份公司碳鋼薄板廠冷軋成本對象差異結(jié)算查詢，以前耗時3h，現(xiàn)在耗時425s，速度提升25.4 倍。

3）酒鋼ERP 系統(tǒng)數(shù)據(jù)實現(xiàn)了較大優(yōu)化壓縮，數(shù)據(jù)量壓縮到原來的三分之一，緩解了現(xiàn)有存儲壓力，極大節(jié)省了未來存儲成本，有效優(yōu)化了ERP 系統(tǒng)數(shù)據(jù)量。

4）新系統(tǒng)實現(xiàn)了云化，ERP 系統(tǒng)被遷移到酒鋼私有云，節(jié)省了老舊設(shè)備淘汰需要購買新物理服務(wù)器進行替代的投入成本，并提升了系統(tǒng)的資源利用率、可靠性和可用性。

5）酒鋼ERP 系統(tǒng)升級后，運行效率提升明顯，生產(chǎn)經(jīng)營工作效率提升明顯，同時帶來間接的管理邊際效益，月結(jié)時間的提前，更及時反映公司當(dāng)前的運營狀態(tài)，可以更快速的做出經(jīng)營決策，提高公司管理效率。

5 結(jié)論

通過本次利用內(nèi)存計算和云化技術(shù)，完成了酒鋼ERP 系統(tǒng)優(yōu)化，解決了系統(tǒng)面臨的設(shè)備老化、系統(tǒng)性能下降、存儲增長過快導(dǎo)致的存儲空間壓力和軟件版本陳舊導(dǎo)致的各類系統(tǒng)問題。ERP 系統(tǒng)優(yōu)化后，系統(tǒng)全面升級，數(shù)據(jù)實現(xiàn)了較大壓縮，性能得到了極大提升，各類報表查詢耗時大幅度降低，工作效率明顯提升。酒鋼ERP 系統(tǒng)的優(yōu)化實現(xiàn)，使得酒鋼ERP 系統(tǒng)平臺更加可靠、高效、穩(wěn)定，為更好地發(fā)揮ERP 系統(tǒng)作為支撐集團公司業(yè)務(wù)發(fā)展的核心作用和后續(xù)的深化應(yīng)用奠定了扎實的基礎(chǔ)。