第一篇：醫(yī)院容災(zāi)系統(tǒng)建設(shè)與虛擬化技術(shù)

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醫(yī)院容災(zāi)系統(tǒng)建設(shè)與虛擬化技術(shù)

作者：王歡 高向濤

來(lái)源：《現(xiàn)代電子技術(shù)》2012年第08期

摘 要：醫(yī)院的醫(yī)療信息覆蓋面廣，數(shù)據(jù)量大，一旦數(shù)據(jù)破壞或丟失、就會(huì)給醫(yī)院造成不可估量的損失，但傳統(tǒng)的容災(zāi)方案存在建設(shè)難度高、成本居高不下、后期系統(tǒng)維護(hù)成本高等問(wèn)題。為了解決這些問(wèn)題，利用虛擬化技術(shù)進(jìn)行容災(zāi)備份系統(tǒng)建設(shè)是降低建設(shè)成本、提高資源利用率的有效方法。采用持續(xù)數(shù)據(jù)保護(hù)和虛擬機(jī)技術(shù)共同構(gòu)建醫(yī)院信息系統(tǒng)高可用集群，充分利用現(xiàn)有設(shè)備，可以有效地實(shí)現(xiàn)醫(yī)院信息系統(tǒng)的高可用性和數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)備份，同時(shí)節(jié)約了成本，保證工作的不間斷運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：容災(zāi)； 虛擬化技術(shù)； 持續(xù)數(shù)據(jù)保護(hù)； 高可用集群； 實(shí)時(shí)備份

第二篇：醫(yī)院容災(zāi)系統(tǒng)申請(qǐng)報(bào)告范文

HIS服務(wù)器容災(zāi)系統(tǒng)申請(qǐng)報(bào)告

尊敬的院領(lǐng)導(dǎo)：

隨著我院業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展，已經(jīng)建立包括住院醫(yī)生工作站，住院護(hù)士工作站、門診醫(yī)生工作站、影像系統(tǒng)（PACS）、檢驗(yàn)系統(tǒng)（LIS）、病案系統(tǒng)等信息管理模塊，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)醫(yī)院數(shù)字化管理以及電子病歷的管理。數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)量也越來(lái)越大，系統(tǒng)的保護(hù)和對(duì)數(shù)據(jù)的防災(zāi)越來(lái)越顯得重要。現(xiàn)急需一套容災(zāi)系統(tǒng),保障信息系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。

目前的HIS服務(wù)器只在1臺(tái)IBM的PC服務(wù)器上單機(jī)運(yùn)行，并且已使用4年（服務(wù)器使用年限為5年），相應(yīng)的硬件步入老年化，故障風(fēng)險(xiǎn)不斷增大。數(shù)據(jù)庫(kù)的備份還是使用原始的備份方式，費(fèi)時(shí)耗資源，不能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)備份，易丟失數(shù)據(jù)。

信息系統(tǒng)屬于7*24小時(shí)的關(guān)鍵性不間斷業(yè)務(wù)系統(tǒng)，信息系統(tǒng)的穩(wěn)定與否，其數(shù)據(jù)的安全與否，直接影響到我院的正常工作，從另一個(gè)角度來(lái)講，還影響到我院的醫(yī)療服務(wù)水平和管理工作。如果發(fā)生信息系統(tǒng)業(yè)務(wù)中斷，會(huì)給醫(yī)院的醫(yī)療、管理、收入等方面帶來(lái)不可估價(jià)的損失，甚至?xí)?dǎo)致重大的醫(yī)療事故。因此信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)是我院的核心業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，絕對(duì)不能損壞和丟失。

隨著HIS服務(wù)器的老化，用戶數(shù)和并發(fā)訪問(wèn)量的不斷增加，面臨的故障風(fēng)險(xiǎn)也隨之增多。如何保證我院信息系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運(yùn)行，如何預(yù)防數(shù)據(jù)因錯(cuò)誤或?yàn)?zāi)難而丟失，成為我院信息系統(tǒng)亟待解決的問(wèn)題。容災(zāi)系統(tǒng)的使用刻不容緩。

經(jīng)過(guò)我們信息科全體同事的不斷調(diào)研，對(duì)比多家知名容災(zāi)系統(tǒng)廠家，賽門鐵克容災(zāi)系統(tǒng)是最佳選擇。希院領(lǐng)導(dǎo)批準(zhǔn)購(gòu)買賽門鐵克容災(zāi)系統(tǒng)，確保HIS服務(wù)器長(zhǎng)期穩(wěn)定正常運(yùn)行。

####醫(yī)院信息科

2012-05-31

注：具體容災(zāi)系統(tǒng)說(shuō)明見后面附件

第三篇：虛擬加工與裝配技術(shù)

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目 錄

摘要.......................................................................................................................Abstract.................................................................................................................第一章

緒論.....................................................................................................1.1虛擬裝配技術(shù)...........................................................................................................1.2虛擬制造技術(shù)...........................................................................................................第二章 虛擬加工技術(shù)及其應(yīng)用.........................................................................2.1 虛擬加工系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)..........................................................................................2.2 虛擬加工設(shè)備建模

..............................................................................................2.3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)................................................................................................................2.4 結(jié)語(yǔ)......................................................................................................................第三章 虛擬裝配技術(shù)及其應(yīng)用.......................................................................3.1 虛擬裝配基本設(shè)計(jì)思想及內(nèi)涵............................................................................3.2應(yīng)用研究.................................................................................................................第四章 用快速原型技術(shù)加工活塞...................................................................4.1活塞模型的創(chuàng)建.....................................................................................................結(jié)束語(yǔ).................................................................................................................參考文獻(xiàn).............................................................................................................2

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第一章 緒論

1.1虛擬裝配技術(shù)

近年來(lái)，世界機(jī)械制造業(yè)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，為了適應(yīng)變化迅速的市場(chǎng)需求，產(chǎn)品研制周期、質(zhì)量、成本、服務(wù)成為每一個(gè)現(xiàn)代企業(yè)必須面對(duì)的問(wèn)題。近20年來(lái)的實(shí)踐證明，將信息技術(shù)應(yīng)用于新產(chǎn)品研制以及實(shí)施途徑的改造，是現(xiàn)代化企業(yè)生存、發(fā)展的必由之路。同時(shí)，先進(jìn)的產(chǎn)品研制方法、手段以及實(shí)施途徑，實(shí)際上是產(chǎn)品研制質(zhì)量、成本、設(shè)計(jì)周期等方面最有利的保證。以波音公司為例，在數(shù)字化代表產(chǎn)品--波音777的展示中，不像以往那樣重點(diǎn)宣傳新型飛機(jī)本身性能如何優(yōu)越，而是強(qiáng)調(diào)他們?nèi)绾纬浞掷脭?shù)字化研制技術(shù)以及產(chǎn)品研發(fā)人員的重新編隊(duì)等方面。波音777飛機(jī)項(xiàng)目順利完成的關(guān)鍵是依賴三維數(shù)字化設(shè)計(jì)與集成產(chǎn)品開發(fā)團(tuán)隊(duì)IPT（Integrated Product Development Team）（238個(gè)Team）的有效實(shí)施，保證了飛機(jī)設(shè)計(jì)、裝配、測(cè)試以及試飛均在計(jì)算機(jī)上完成。研制周期從過(guò)去的8年時(shí)間縮減到5年，其中虛擬裝配的工程設(shè)計(jì)思想在研制過(guò)程中發(fā)揮了巨大的作用?！疤摂M裝配”（Virtual Assembly）是產(chǎn)品數(shù)字化定義中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，在虛擬技術(shù)領(lǐng)域和仿真領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用研究。通常有2種定義：

(1)虛擬裝配是一種零件模型按約束關(guān)系進(jìn)行重新定位的過(guò)程，是有效分析產(chǎn)品設(shè)計(jì)合理性的一種手段。該定義強(qiáng)調(diào)虛擬裝配技術(shù)是一種模型重新進(jìn)行定位、分析過(guò)程。

(2)虛擬裝配是根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的形狀特性、精度特性，真實(shí)地模擬產(chǎn)品三維裝配過(guò)程，并允許用戶以交互方式控制產(chǎn)品的三維真實(shí)模擬裝配過(guò)程，以檢驗(yàn)產(chǎn)品的可裝配性。

1.2虛擬制造技術(shù)

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第二章 虛擬加工技術(shù)及其應(yīng)用

2.1 虛擬加工系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

虛擬加工是現(xiàn)實(shí)加工過(guò)程在計(jì)算機(jī)上的映射，與真實(shí)制造過(guò)程相比，具有虛擬性、數(shù)字化集成性、依賴性。虛擬加工系統(tǒng)的建立必須基于現(xiàn)實(shí)的制造設(shè)備及其相關(guān)活動(dòng)，并且可以隨著制造設(shè)備的改變對(duì)虛擬加工系統(tǒng)進(jìn)行變更。由此，以現(xiàn)實(shí)制造過(guò)程為基礎(chǔ)，本課題組提出了一個(gè)開放的、可重組、可擴(kuò)展的虛擬加工系統(tǒng)體系(圖1)。

圖1 虛擬加工系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

體系結(jié)構(gòu)由界面層、功能層和數(shù)據(jù)層組成。界面層提供用戶與系統(tǒng)交互的界面，用戶通過(guò)該界面可以快速組裝一個(gè)虛擬加工環(huán)境并進(jìn)行虛擬加工，直觀地觀看加工過(guò)程，對(duì)加工過(guò)程進(jìn)行干預(yù)，并獲取分析結(jié)果。

虛擬加工設(shè)備建模

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圖2 虛擬加工設(shè)備模型類結(jié)構(gòu)

虛擬機(jī)床是虛擬加工過(guò)程的具體實(shí)施者。根據(jù)機(jī)床信息的不同，機(jī)床模型分為幾何模型和仿真模型，其中幾何模型將虛擬機(jī)床看成是一個(gè)層次式的裝配體，包含多個(gè)部件和零件，且部件之間存在著相互裝配關(guān)系和約束條件，組成零部件的三維數(shù)字模型根據(jù)其實(shí)際形狀和大小分別建模;機(jī)床仿真模型是在NC代碼的驅(qū)動(dòng)下，采用一種類似于NC加工插補(bǔ)算法實(shí)現(xiàn)各運(yùn)動(dòng)部件的平動(dòng)與轉(zhuǎn)動(dòng)，以此驅(qū)動(dòng)虛擬機(jī)床的運(yùn)動(dòng)。本文將仿真模型作為機(jī)床的物理屬性依附在機(jī)床的幾何模型上，建立虛擬加工設(shè)備模型的類結(jié)構(gòu)(圖2）。類結(jié)構(gòu)建立床身、工作臺(tái)和導(dǎo)軌等基本類，在此基礎(chǔ)上建立零部件幾何模型類繼承基本類；零部件幾何模型類與零部件仿真模型類一起形成零件模型類，通過(guò)零件、部件之間的包含、聚合關(guān)系形成虛擬加工設(shè)備。

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特征類CGLFeatBlock記錄Block特征特有的參數(shù)長(zhǎng)寬高。UG/Open API中獲取特征類型的函數(shù)為UF_MODL_ask_feat_type;獲取特征名的函數(shù)為UF_MODL_ask_feat_name;

獲取參考點(diǎn)坐標(biāo)的函數(shù)，UF_MODL_ask_feat_location;獲取特征參數(shù)的函數(shù)，UF_MODL_ask_*_parms,*代表具體的特征類型，如為Block，則函數(shù)表示獲取Block特征的參數(shù)。

Step4:應(yīng)用獲取特征關(guān)系函數(shù)UF_MODL_ask_feat_relatives，獲取特征之間的關(guān)系，并根據(jù)該關(guān)系step3創(chuàng)建的各特征對(duì)象鏈接到零部件幾何模型對(duì)象的特征樹的對(duì)應(yīng)位置

顯示幾何模型只包含三維顯示需要的一些數(shù)據(jù)(如點(diǎn)集、三角面片集、顏色、法矢等)。我們采用VRML文件作為中性文件獲得零件的顯示幾何模型，即在CAD軟件中通過(guò)對(duì)一些規(guī)則形狀的物體進(jìn)行幾何運(yùn)算，并導(dǎo)出形成STL、VRML格式的中性文件，記錄零部件幾何模型的三角面片數(shù)據(jù)。2.2.2 零件幾何模型的建立

獲取的顯示幾何模型實(shí)質(zhì)是一系列離散的面集，而獲取的特征數(shù)據(jù)只有外形尺寸等特征信息，都不足以表示零部件幾何模型。需要根據(jù)特征數(shù)據(jù)來(lái)識(shí)別并重新組織面集以構(gòu)造零部件幾何模型。

本文采用面向?qū)ο蟮乃枷敕治隽慵缀文Ｐ停瑸樘卣髟煨椭谐Ｒ姷膸缀伪砻骖愋图捌浼s束方程分別設(shè)計(jì)類，利用類和對(duì)象間的繼承、聚合特性實(shí)現(xiàn)零件的可重構(gòu)和重用性。圖4為本文建立的零件幾何模型對(duì)象結(jié)構(gòu)，描述零件幾何模型與工程語(yǔ)義、形狀特征之間的對(duì)象關(guān)系以及該零部件與其它零部件之間的幾何約束關(guān)系。

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void Init();//零件的初始化，包括零件的空間位置、特征樹等相關(guān)信息

void PiekMesh();II進(jìn)行特征匹配與模型重構(gòu)

void glDraw();

private:

typedef struct FeatureNode

{

CGLFeature * m…pFeat;

CString m_featName;

CString m_featType;

} FEATNODE;//記錄特征信息的節(jié)點(diǎn)類型

typedef vector < FEATNODE > VECTGLFeature;//零(部)件特征數(shù)組

typedef list < CVGeoPart* > CVGeoPartList;//零(部)件指針鏈表類型

CSceneGraph m_SceneGraph;//零(部)件場(chǎng)景對(duì)象

VECTGLFeature m_VectorFeature;//零(部)件特征數(shù)組

CString m_PartName;//零(部)件名稱

CGLReferPoint m_ReferPoint;//零(部)件的參考點(diǎn)

float m_comparaCoord[4][4];//相對(duì)主零(部)件的坐標(biāo)

float m_AbsoluteCoord[4][4];//在裝配環(huán)境中的絕對(duì)坐標(biāo)

BOOL m_CorP;//零件或部件

針對(duì)構(gòu)成機(jī)床的零部件的樹狀層次結(jié)構(gòu)，我們應(yīng)用多叉樹來(lái)描述。在每一部件類中，有成員變量m_lPartPointList是一個(gè)指針鏈表，記錄所有該子裝配體中的零部件指針。如圖5所示。

Class CComponent;

{

PartList m_lPartPointList;//零部件指針鏈表定義

CPart* m_ParentPart;//父零(部)件指針

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即表面上調(diào)用的都是CGLFeature類的繪制函數(shù)glDraw()，實(shí)際上在執(zhí)行過(guò)程中會(huì)根據(jù)不同的指針類型調(diào)用相應(yīng)的子類的、改寫過(guò)的繪制函數(shù)glDraw()，進(jìn)而圓滿完成各特征的繪制任務(wù)。

圖6 虛擬設(shè)備幾何模型顯示流程

對(duì)于設(shè)備的屬性仿真模型而言，運(yùn)動(dòng)模型是最基本的。環(huán)境中物體運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)運(yùn)動(dòng)關(guān)系模型計(jì)算相關(guān)運(yùn)動(dòng)物體的空間位姿，調(diào)用顯示方法不斷地刷新屏幕產(chǎn)生連續(xù)的動(dòng)畫仿真。

2.3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

本文應(yīng)用UG三維造型軟件對(duì)一套加工設(shè)備進(jìn)行了幾何建模，通過(guò)文件輸

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圖8 虛擬加工環(huán)境

2.4 結(jié)語(yǔ)

虛擬加工系統(tǒng)是虛擬制造研究的主要內(nèi)容之一，而環(huán)境建模是虛擬加工系統(tǒng)仿真、分析的基礎(chǔ)。本文通過(guò)三維實(shí)體建模構(gòu)造出一套虛擬設(shè)備，使設(shè)計(jì)人員可以借助于一定的軟、硬件設(shè)備，在虛擬制造環(huán)境下對(duì)零件加工過(guò)程進(jìn)行仿真，并對(duì)設(shè)備布局、加工過(guò)程等作出分析，以便對(duì)整個(gè)生產(chǎn)進(jìn)程進(jìn)行優(yōu)化，從而提高生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量。該研究成果已經(jīng)在某研究所應(yīng)用，應(yīng)用表明:本課題組建立的虛擬加工系統(tǒng)可根據(jù)實(shí)際加工情況快速構(gòu)建虛擬加工環(huán)境，能夠有效提升該研究所產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造效率，縮短產(chǎn)品研制時(shí)間。

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產(chǎn)品研制是多部門的協(xié)同工作過(guò)程，各部門間的合作往往受到各個(gè)企業(yè)的生產(chǎn)條件等方面的限制，結(jié)合各個(gè)企業(yè)的生產(chǎn)能力和生產(chǎn)特性，改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)模型的可制造性、可裝配性，減少零部件模型的數(shù)量和特殊類型，減少材料種類，使用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的零部件，是非常必要的。以不同階段的Master Model為核心，可以保證產(chǎn)品研制的不同階段數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)完整一致，保證產(chǎn)品研制的各個(gè)部門協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)CAD/CAM/CAE系統(tǒng)的高度集成，有效提高產(chǎn)品的可制造性和可裝配性。

3.1.2以過(guò)程控制為中心的虛擬裝配

以過(guò)程控制為中心的虛擬裝配（Process-Centered Virtual Assembly）主要包含以下兩方面內(nèi)容。

（1）實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品總體設(shè)計(jì)進(jìn)程的控制

在產(chǎn)品數(shù)字化定義過(guò)程中，結(jié)合產(chǎn)品研制特點(diǎn)，人為地將虛擬裝配技術(shù)應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程，該過(guò)程可以劃分為三個(gè)階段：總體設(shè)計(jì)階段、裝配設(shè)計(jì)階段和詳細(xì)設(shè)計(jì)階段。通過(guò)對(duì)三個(gè)設(shè)計(jì)階段的控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品總體設(shè)計(jì)進(jìn)程的控制，以及虛擬裝配設(shè)計(jì)流程。

1）總體設(shè)計(jì)階段。總體設(shè)計(jì)階段是產(chǎn)品研制的初期階段，在此階段進(jìn)行產(chǎn)品初步的總體布局，主要包括：建立主模型（Master Model）空間；進(jìn)行產(chǎn)品初步的結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)總體布局。

2）裝配設(shè)計(jì)階段。裝配設(shè)計(jì)階段為產(chǎn)品研制的主要階段，在此階段產(chǎn)品三維實(shí)體模型設(shè)計(jì)已經(jīng)基本完成，主要包括：產(chǎn)品模型空間分配（裝配區(qū)域、裝配層次的劃分）；具體模型定義（建立幾何約束關(guān)系、三維實(shí)體模型等）以及應(yīng)力控制。

3）詳細(xì)設(shè)計(jì)階段。詳細(xì)設(shè)計(jì)階段為產(chǎn)品研制的完善階段，在此階段完成產(chǎn)品三維實(shí)體模型的最終設(shè)計(jì)，主要包括 ：完成產(chǎn)品三維實(shí)體模型的最終設(shè)計(jì)，進(jìn)行產(chǎn)品模型的計(jì)算機(jī)裝配，進(jìn)行全機(jī)干涉檢查。

（2）過(guò)程控制管理

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進(jìn)行管理和傳遞，保證在正確的時(shí)間把正確的信息以正確的方式傳遞給正確使用的人。因此，采用統(tǒng)一的信息編碼系統(tǒng)是一項(xiàng)重要的應(yīng)用基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。

（3）機(jī)械通用基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)。虛擬裝配技術(shù)如果要實(shí)現(xiàn)行業(yè)CAD/CAE/CAPP/CAM技術(shù)的有效集成和廠所之間的數(shù)據(jù)交換，必須采用機(jī)械通用基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)。

3.2.2 焊接小車部件級(jí)產(chǎn)品實(shí)施方法及途徑 1。軟硬件環(huán)境

硬件：COMPAQ服務(wù)器一臺(tái)；P4，2.7G，1M內(nèi)存的微機(jī)8臺(tái)。

軟件：Pro/ENGINEER 2001及其支持環(huán)境。2.焊接小車的傳動(dòng)裝置虛擬裝配技術(shù)應(yīng)用研究

我們選擇傳動(dòng)裝置的虛擬裝配技術(shù)應(yīng)用研究作為工程實(shí)例，對(duì)虛擬裝配技術(shù)的工程應(yīng)用思想、方法、具體實(shí)施途徑作進(jìn)一步研究，為下一階段整個(gè)小車的應(yīng)用提供一種基本的理論支持。

（1）總體設(shè)計(jì)階段。IPT根據(jù)小車總體設(shè)計(jì)要求以及基本的總體設(shè)計(jì)參數(shù)，建立蝸輪蝸桿和齒輪的主模型空間，并進(jìn)行初步的總體布局?？傮w設(shè)計(jì)階段的模型如圖2所示。在此階段，主要包括以下基本步驟：根據(jù)已有工程圖樣建立粗糙模型；布置部分初始模型（蝸輪、蝸桿、齒輪等）；對(duì)系統(tǒng)構(gòu)件進(jìn)行初步布置、建立初始模型。

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圖11 詳細(xì)設(shè)計(jì)階段模型

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第三步

第四步

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第七步

第八步

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結(jié)束語(yǔ)

虛擬加工系統(tǒng)是虛擬制造研究的主要內(nèi)容之一，而環(huán)境建模是虛擬加工系統(tǒng)仿真、分析的基礎(chǔ)。本文通過(guò)三維實(shí)體建模構(gòu)造出一套虛擬設(shè)備，使設(shè)計(jì)人員可以借助于一定的軟、硬件設(shè)備，在虛擬制造環(huán)境下對(duì)零件加工過(guò)程進(jìn)行仿真，并對(duì)設(shè)備布局、加工過(guò)程等作出分析，以便對(duì)整個(gè)生產(chǎn)進(jìn)程進(jìn)行優(yōu)化，從而提高生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量。該研究成果已經(jīng)在某研究所應(yīng)用，應(yīng)用表明:本課題組建立的虛擬加工系統(tǒng)可根據(jù)實(shí)際加工情況快速構(gòu)建虛擬加工環(huán)境，能夠有效提升該研究所產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造效率，縮短產(chǎn)品研制時(shí)間。

虛擬裝配的應(yīng)用研究在國(guó)內(nèi)研究所才剛剛起步，無(wú)論是在船舶、飛機(jī)、機(jī)械等領(lǐng)域的產(chǎn)品研制與開發(fā)中，還是在其他的輕工藝產(chǎn)品的開發(fā)中，人們已經(jīng)逐漸地認(rèn)識(shí)到虛擬裝配所能發(fā)揮的巨大作用和發(fā)展?jié)摿?。在焊接小車的設(shè)計(jì)過(guò)程中采用的裝配思想改變了產(chǎn)品研制人員的研制習(xí)慣和觀念，采用合理的虛擬裝配應(yīng)用方法、建立一定的組織機(jī)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)虛擬裝配的核心，產(chǎn)品數(shù)據(jù)在研制中的合理管理和流動(dòng)是實(shí)現(xiàn)虛擬裝配的基礎(chǔ)。

第四篇：基于ProENGINEER系統(tǒng)的虛擬裝配技術(shù)應(yīng)用研究

基于Pro/ENGINEER系統(tǒng)的虛擬裝配技術(shù)應(yīng)用研究

【摘 要】虛擬裝配技術(shù)是一種全新的設(shè)計(jì)概念。它可有效支持自頂向下的并行產(chǎn)品設(shè)計(jì)以及與Master Model相關(guān)的可制造性設(shè)計(jì)和可裝配性設(shè)計(jì)，以縮短產(chǎn)品開發(fā)周期。本文在分析了虛擬裝配技術(shù)基本思想后，提出了在某型焊接小車設(shè)計(jì)中實(shí)施虛擬裝配技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)環(huán)境以及具體的實(shí)施方法和途徑。

【關(guān)鍵詞】 虛擬裝配 主模型 并行設(shè)計(jì) 引言

近年來(lái)，世界機(jī)械制造業(yè)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，為了適應(yīng)變化迅速的市場(chǎng)需求，產(chǎn)品研制周期、質(zhì)量、成本、服務(wù)成為每一個(gè)現(xiàn)代企業(yè)必須面對(duì)的問(wèn)題。近20年來(lái)的實(shí)踐證明，將信息技術(shù)應(yīng)用于新產(chǎn)品研制以及實(shí)施途徑的改造，是現(xiàn)代化企業(yè)生存、發(fā)展的必由之路。同時(shí)，先進(jìn)的產(chǎn)品研制方法、手段以及實(shí)施途徑，實(shí)際上是產(chǎn)品研制質(zhì)量、成本、設(shè)計(jì)周期等方面最有利的保證。以波音公司為例，在數(shù)字化代表產(chǎn)品--波音777的展示中，不像以往那樣重點(diǎn)宣傳新型飛機(jī)本身性能如何優(yōu)越，而是強(qiáng)調(diào)他們?nèi)绾纬浞掷脭?shù)字化研制技術(shù)以及產(chǎn)品研發(fā)人員的重新編隊(duì)等方面。波音777飛機(jī)項(xiàng)目順利完成的關(guān)鍵是依賴三維數(shù)字化設(shè)計(jì)與集成產(chǎn)品開發(fā)團(tuán)隊(duì)IPT（Integrated Product Development Team）（238個(gè)Team）的有效實(shí)施，保證了飛機(jī)設(shè)計(jì)、裝配、測(cè)試以及試飛均在計(jì)算機(jī)上完成。研制周期從過(guò)去的8年時(shí)間縮減到5年，其中虛擬裝配的工程設(shè)計(jì)思想在研制過(guò)程中發(fā)揮了巨大的作用?！疤摂M裝配”（Virtual Assembly）是產(chǎn)品數(shù)字化定義中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，在虛擬技術(shù)領(lǐng)域和仿真領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用研究。通常有2種定義：

(1)虛擬裝配是一種零件模型按約束關(guān)系進(jìn)行重新定位的過(guò)程，是有效分析產(chǎn)品設(shè)計(jì)合理性的一種手段。該定義強(qiáng)調(diào)虛擬裝配技術(shù)是一種模型重新進(jìn)行定位、分析過(guò)程。

(2)虛擬裝配是根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的形狀特性、精度特性，真實(shí)地模擬產(chǎn)品三維裝配過(guò)程，并允許用戶以交互方式控制產(chǎn)品的三維真實(shí)模擬裝配過(guò)程，以檢驗(yàn)產(chǎn)品的可裝配性。

本文結(jié)合焊接小車研制的特點(diǎn)，給出如下的定義：虛擬裝配是在計(jì)算機(jī)上完成產(chǎn)品零部件的實(shí)體造型，并且進(jìn)行計(jì)算機(jī)裝配、干涉分析等多次協(xié)調(diào)的設(shè)計(jì)過(guò)程，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的三維設(shè)計(jì)過(guò)程與零部件裝配過(guò)程的高度統(tǒng)一。虛擬裝配技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)的應(yīng)用研究中，是一種全新的設(shè)計(jì)概念，它為產(chǎn)品的研制提供了一種新的設(shè)計(jì)方法與實(shí)施途徑，它的成功依賴于對(duì)產(chǎn)品總體設(shè)計(jì)進(jìn)程的控制。同時(shí)，產(chǎn)品的零部件模型數(shù)據(jù)的合理流動(dòng)與彼此共享是實(shí)現(xiàn)虛擬裝配技術(shù)的基礎(chǔ)。虛擬裝配包括設(shè)計(jì)過(guò)程、過(guò)程控制和裝配仿真三部分。2 虛擬裝配基本設(shè)計(jì)思想及內(nèi)涵

2.1 以設(shè)計(jì)為中心的虛擬裝配

以設(shè)計(jì)為中心的虛擬裝配（Design-Centered Virtual Assembly）是指在產(chǎn)品三維數(shù)字化定義應(yīng)用于產(chǎn)品研制過(guò)程中，結(jié)合產(chǎn)品研制的具體情況，突出以設(shè)計(jì)為核心的應(yīng)用思想，這表現(xiàn)在以下三個(gè)層次，如圖1所示。

圖1 虛擬裝配層次圖

2.1.1 面向裝配的設(shè)計(jì)（DFA）

即在設(shè)計(jì)初期把產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程與制造裝配過(guò)程有機(jī)結(jié)合，從設(shè)計(jì)的角度來(lái)保證產(chǎn)品的可裝配性。引入面向產(chǎn)品裝配過(guò)程的設(shè)計(jì)思想，使設(shè)計(jì)的產(chǎn)品具有良好的結(jié)構(gòu)，能高效地進(jìn)行物理裝配，能在產(chǎn)品研制初期使設(shè)計(jì)部門與制造部門之間更有效地協(xié)同工作。

2.1.2 自頂向下（Top-down）的并行產(chǎn)品設(shè)計(jì)（CPD）

并行產(chǎn)品設(shè)計(jì)是對(duì)產(chǎn)品及其相關(guān)過(guò)程集成、并行地進(jìn)行設(shè)計(jì)，強(qiáng)調(diào)開發(fā)人員從一開始就考慮產(chǎn)品從概念設(shè)計(jì)直至消亡的整個(gè)生命周期里的所有相關(guān)因素的影響，把一切可能產(chǎn)生的錯(cuò)誤和矛盾盡可能及早發(fā)現(xiàn)，以縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，降低產(chǎn)品成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

2.1.3 與Master Model相關(guān)的可制造性設(shè)計(jì)和可裝配性設(shè)計(jì)

產(chǎn)品研制是多部門的協(xié)同工作過(guò)程，各部門間的合作往往受到各個(gè)企業(yè)的生產(chǎn)條件等方面的限制，結(jié)合各個(gè)企業(yè)的生產(chǎn)能力和生產(chǎn)特性，改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)模型的可制造性、可裝配性，減少零部件模型的數(shù)量和特殊類型，減少材料種類，使用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的零部件，是非常必要的。以不同階段的Master Model為核心，可以保證產(chǎn)品研制的不同階段數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)完整一致，保證產(chǎn)品研制的各個(gè)部門協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)CAD/CAM/CAE系統(tǒng)的高度集成，有效提高產(chǎn)品的可制造性和可裝配性。

2.2 以過(guò)程控制為中心的虛擬裝配 以過(guò)程控制為中心的虛擬裝配（Process-Centered Virtual Assembly）主要包含以下兩方面內(nèi)容。

2.2.1 實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品總體設(shè)計(jì)進(jìn)程的控制

在產(chǎn)品數(shù)字化定義過(guò)程中，結(jié)合產(chǎn)品研制特點(diǎn)，人為地將虛擬裝配技術(shù)應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程，該過(guò)程可以劃分為三個(gè)階段：總體設(shè)計(jì)階段、裝配設(shè)計(jì)階段和詳細(xì)設(shè)計(jì)階段。通過(guò)對(duì)三個(gè)設(shè)計(jì)階段的控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品總體設(shè)計(jì)進(jìn)程的控制，以及虛擬裝配設(shè)計(jì)流程。

（1）總體設(shè)計(jì)階段?？傮w設(shè)計(jì)階段是產(chǎn)品研制的初期階段，在此階段進(jìn)行產(chǎn)品初步的總體布局，主要包括：建立主模型（Master Model）空間；進(jìn)行產(chǎn)品初步的結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)總體布局。

（2）裝配設(shè)計(jì)階段。裝配設(shè)計(jì)階段為產(chǎn)品研制的主要階段，在此階段產(chǎn)品三維實(shí)體模型設(shè)計(jì)已經(jīng)基本完成，主要包括：產(chǎn)品模型空間分配（裝配區(qū)域、裝配層次的劃分）；具體模型定義（建立幾何約束關(guān)系、三維實(shí)體模型等）以及應(yīng)力控制。

（3）詳細(xì)設(shè)計(jì)階段。詳細(xì)設(shè)計(jì)階段為產(chǎn)品研制的完善階段，在此階段完成產(chǎn)品三維實(shí)體模型的最終設(shè)計(jì)，主要包括 ：完成產(chǎn)品三維實(shí)體模型的最終設(shè)計(jì)，進(jìn)行產(chǎn)品模型的計(jì)算機(jī)裝配，進(jìn)行全機(jī)干涉檢查。

2.2.2 過(guò)程控制管理

過(guò)程模型包含了產(chǎn)品開發(fā)的過(guò)程描述、過(guò)程內(nèi)部相互關(guān)系和過(guò)程間的協(xié)作等方面內(nèi)容。通過(guò)對(duì)過(guò)程模型的有效管理，實(shí)現(xiàn)對(duì)工程研制過(guò)程中各種產(chǎn)品設(shè)計(jì)結(jié)果和加工工藝等產(chǎn)品相關(guān)信息的管理，從而實(shí)現(xiàn)優(yōu)化產(chǎn)品開發(fā)過(guò)程的目的。

2.3 仿真為中心的虛擬裝配

以仿真為中心的虛擬裝配（Simulate-Centered Virtual Assembly）是在產(chǎn)品裝配設(shè)計(jì)模型中，融入仿真技術(shù)，并以此來(lái)評(píng)估和優(yōu)化裝配過(guò)程。其主要目標(biāo)是評(píng)價(jià)產(chǎn)品的可裝配性。

2.3.1 優(yōu)化裝配過(guò)程

目的是使產(chǎn)品能適應(yīng)當(dāng)?shù)鼐唧w情況，合理劃分成裝配單元，使裝配單元能并行地進(jìn)行裝配。

2.3.2 可裝配性評(píng)價(jià) 主要是評(píng)價(jià)產(chǎn)品裝配的相對(duì)難易程度，計(jì)算裝配費(fèi)用，并以此決定產(chǎn)品設(shè)計(jì)是否需要修改。應(yīng)用研究

3.1 基礎(chǔ)應(yīng)用環(huán)境

虛擬裝配技術(shù)在焊接小車設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，需要以一定的基礎(chǔ)應(yīng)用環(huán)境作為平臺(tái)，主要包括以下幾個(gè)方面：協(xié)同工作環(huán)境、統(tǒng)一的信息編碼系統(tǒng)以及機(jī)械通用基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)。

（1）協(xié)同工作環(huán)境。有一個(gè)協(xié)同工作的基礎(chǔ)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)支持異地設(shè)計(jì)、異地裝配、異地測(cè)試的工作環(huán)境，特別是基于網(wǎng)絡(luò)的三維圖形的異地快速傳遞、過(guò)程控制、人機(jī)交互的基礎(chǔ)環(huán)境是非常必要的。

（2）統(tǒng)一的信息編碼系統(tǒng)。焊接小車的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，各項(xiàng)工程數(shù)據(jù)在IPT內(nèi)部以及IPT之間進(jìn)行合理流動(dòng)，因此有效的管理是實(shí)現(xiàn)虛擬裝配技術(shù)的重要環(huán)節(jié)，必須能夠?qū)崿F(xiàn)平臺(tái)的協(xié)同設(shè)計(jì)，又能對(duì)各種產(chǎn)品數(shù)據(jù)進(jìn)行管理和傳遞，保證在正確的時(shí)間把正確的信息以正確的方式傳遞給正確使用的人。因此，采用統(tǒng)一的信息編碼系統(tǒng)是一項(xiàng)重要的應(yīng)用基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。

（3）機(jī)械通用基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)。虛擬裝配技術(shù)如果要實(shí)現(xiàn)行業(yè)CAD/CAE/CAPP/CAM技術(shù)的有效集成和廠所之間的數(shù)據(jù)交換，必須采用機(jī)械通用基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 焊接小車部件級(jí)產(chǎn)品實(shí)施方法及途徑

3.2.1 軟硬件環(huán)境

硬件：COMPAQ服務(wù)器一臺(tái)；P4，2.7G，1M內(nèi)存的微機(jī)8臺(tái)。

軟件：Pro/ENGINEER 2001及其支持環(huán)境。

3.2.2 焊接小車的傳動(dòng)裝置虛擬裝配技術(shù)應(yīng)用研究

我們選擇傳動(dòng)裝置的虛擬裝配技術(shù)應(yīng)用研究作為工程實(shí)例，對(duì)虛擬裝配技術(shù)的工程應(yīng)用思想、方法、具體實(shí)施途徑作進(jìn)一步研究，為下一階段整個(gè)小車的應(yīng)用提供一種基本的理論支持。

（1）總體設(shè)計(jì)階段。IPT根據(jù)小車總體設(shè)計(jì)要求以及基本的總體設(shè)計(jì)參數(shù)，建立蝸輪蝸桿和齒輪的主模型空間，并進(jìn)行初步的總體布局?？傮w設(shè)計(jì)階段的模型如圖2所示。在此階段，主要包括以下基本步驟：根據(jù)已有工程圖樣建立粗糙模型；布置部分初始模型（蝸輪、蝸桿、齒輪等）；對(duì)系統(tǒng)構(gòu)件進(jìn)行初步布置、建立初始模型。

圖2 總體設(shè)計(jì)階段模型

本階段結(jié)束時(shí)，必須凍結(jié)已經(jīng)建立的產(chǎn)品主模型空間，作為模型設(shè)計(jì)共享的基礎(chǔ)。

（2）裝配設(shè)計(jì)階段。這是小車模型具體建立階段。本階段主要包括以下基本步驟：建立各部件的實(shí)體模型；定義具體結(jié)構(gòu)裝配的分解線路（建立裝配層次、裝配區(qū)域）；建立模型間的具體裝配約束（Constraints）關(guān)系；從共享數(shù)據(jù)庫(kù)中提取相應(yīng)的結(jié)構(gòu)模型； 進(jìn)行計(jì)算機(jī)裝配（Computer Mock-Up，簡(jiǎn)稱CMU），以及進(jìn)行干涉檢查。

（3）詳細(xì)設(shè)計(jì)階段。本階段完成焊接小車所有零件的設(shè)計(jì)工作，保證小車內(nèi)所有零件干涉自由，設(shè)計(jì)模型如圖3所示。

圖3 詳細(xì)設(shè)計(jì)階段模型 結(jié)束語(yǔ)

虛擬裝配的應(yīng)用研究在國(guó)內(nèi)研究所才剛剛起步，無(wú)論是在船舶、飛機(jī)、機(jī)械等領(lǐng)域的產(chǎn)品研制與開發(fā)中，還是在其他的輕工藝產(chǎn)品的開發(fā)中，人們已經(jīng)逐漸地認(rèn)識(shí)到虛擬裝配所能發(fā)揮的巨大作用和發(fā)展?jié)摿?。在焊接小車的設(shè)計(jì)過(guò)程中采用的裝配思想改變了產(chǎn)品研制人員的研制習(xí)慣和觀念，采用合理的虛擬裝配應(yīng)用方法、建立一定的組織機(jī)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)虛擬裝配的核心，產(chǎn)品數(shù)據(jù)在研制中的合理管理和流動(dòng)是實(shí)現(xiàn)虛擬裝配的基礎(chǔ)。

第五篇：農(nóng)業(yè)虛擬化實(shí)現(xiàn)技術(shù)和業(yè)務(wù)收益

通過(guò)處理器虛擬化實(shí)現(xiàn)技術(shù)和業(yè)務(wù)收益

簡(jiǎn)介： 因服務(wù)器 “可能” 需要處理器而為它分配專用處理器的時(shí)代已經(jīng)過(guò)去了 — 至少應(yīng)該過(guò)去了。微分區(qū)和共享處理器池 的 IBM Power? 處理器虛擬化技術(shù)使從 CFO 到系統(tǒng)管理員的所有人都受益。企業(yè)可以回收超過(guò)一半的 CPU 容量，這會(huì)節(jié)約大量資金；同時(shí)，管理員只需幾次鼠標(biāo)單擊即可添加或刪除處理資源。本文介紹 University of Pittsburgh Medical Center(UPMC)如何從專用處理器戰(zhàn)略轉(zhuǎn)換到虛擬化處理器戰(zhàn)略，同時(shí)改進(jìn)對(duì)最終用戶的服務(wù)質(zhì)量，從而實(shí)現(xiàn)財(cái)務(wù)和運(yùn)營(yíng)雙重收益。除了收益之外，本文還解釋了處理器虛擬化的風(fēng) 險(xiǎn)和過(guò)程以及為管理這種動(dòng)態(tài)環(huán)境而開發(fā)的工具。

簡(jiǎn)介

University of Pittsburgh Medical Center 是一家資產(chǎn)高達(dá) 80 億美元的全球性醫(yī)療企業(yè)，它使用 IBM Power Systems 服務(wù)器和 AIX? 運(yùn)行許多業(yè)務(wù)關(guān)鍵型數(shù)據(jù)庫(kù)和應(yīng)用程序。UPMC 在硬件和軟件兩方面都使用了 IBM 的最新產(chǎn)品，尤其是虛擬化技術(shù)。這包括 I/O 虛擬化(VIO)、存儲(chǔ)虛擬化(SVC)和 CPU 虛擬化。Power 服務(wù)器上的微分區(qū)、共享和不封頂?shù)?CPU 等技術(shù)已出現(xiàn)很多年了，且對(duì)該技術(shù)的使用限度隨客戶而有所不同。

UPMC 的所有 CPU 都放在共享處理器池中。通過(guò)最大限度地降低 CPU 標(biāo)稱（然而這對(duì)虛擬 CPU 設(shè)置比較激進(jìn)），UPMC 在它的許多 Power 服務(wù)器上實(shí)現(xiàn)或接近了 80% 的 CPU 利用率。這差不多是虛擬服務(wù)器上行業(yè)平均值（據(jù)報(bào)告為 40% 到 50%）的兩倍。

處理器虛擬化讓 UPMC 能夠在不增加成本的情況下非常快速、高效地提供容量。如果一個(gè)應(yīng)用程序出乎意外地需要增加兩個(gè) CPU，處理器會(huì)立即分配 CPU 而無(wú)需人工干預(yù)。如果計(jì)劃外的業(yè)務(wù)功能或應(yīng)用程序需要聯(lián)機(jī)，支持它所需的基礎(chǔ)設(shè)施會(huì)在同一天得到創(chuàng)建。

Paul Sikora（負(fù)責(zé) IT 改革的 UPMC 副總裁）說(shuō)：“虛擬化的基礎(chǔ)設(shè)施能夠靈活地調(diào)整以滿足處理高峰；工作人員可以更快地對(duì) UPMC 的需求做出反應(yīng)。我們的生產(chǎn)效率更高了，更敏捷，更可靠，而且成本更低。”

這種靈活性已經(jīng)改變了 UPMC IT 專業(yè)人員的工作方式，讓他們能夠把時(shí)間和注意力集中于開發(fā)、服務(wù)改進(jìn)和解決復(fù)雜的問(wèn)題。CPU 供應(yīng)不再是大事了；它是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的過(guò)程。UPMC 取得的重大技術(shù)和業(yè)務(wù)收益表明了其他人可能悟出的道理，即：該技術(shù)應(yīng)發(fā)揚(yáng)光大！

當(dāng)然，CPU 虛擬化也會(huì)帶來(lái)風(fēng)險(xiǎn)。本文討論 UPMC 轉(zhuǎn)換 CPU 戰(zhàn)略的原因、取得的成果以及在管理這種技術(shù)時(shí)面對(duì)的挑戰(zhàn)。催化劑 —— 為什么要虛擬化？

UPMC 擁有 20 家醫(yī)院、400 個(gè)門診所、長(zhǎng)期健康設(shè)備和一個(gè)大型保險(xiǎn)計(jì)劃。UPMC 使用大量型號(hào)不同的 IBM Power 服務(wù)器，從基于 POWER6? 的 595 到 BladeCenters?。大約三年前，UPMC 遇到了容量問(wèn)題 — 由于業(yè)務(wù)增長(zhǎng)加速，CPU 需求超過(guò)預(yù)期，CPU 不夠用了。由于增長(zhǎng)沒(méi)有放慢的跡象，UPMC 工程團(tuán)隊(duì)需要找到一個(gè)能夠用現(xiàn)有設(shè)備支持業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)的解決方案。

這個(gè)解決方案就是采用微分區(qū)和 CPU 共享。在當(dāng)時(shí)，我們很保守地使用了微分區(qū)，但是還沒(méi)有采用不封頂特性。在發(fā)現(xiàn)容量問(wèn)題之后的三個(gè)月內(nèi)，UPMC 對(duì) 90% 的 LPAR 采用了不封頂設(shè)置，回收了 50% 的處理器。

配置

UPMC 擁有多種 Power 服務(wù)器，包括基于 POWER5? 和 POWER6 的 595、570、550 和 blade。本文主要討論一臺(tái)基于 POWER6 的 595，它有 56 顆 CPU。規(guī)格說(shuō)明見表 1。

表 1.POWER6 595 規(guī)格說(shuō)明

物理 標(biāo)虛擬 LPAR 型號(hào) 內(nèi)存 環(huán)境

CPU 稱 CPU 數(shù)量 56x 896 Oracle 數(shù)據(jù)庫(kù)、應(yīng)用服務(wù)器和 Web 9119-FHA 45.4 210 60 4.2GHz GB 服務(wù)器，開發(fā)、測(cè)試和生產(chǎn)類 這臺(tái) Power 595 上駐留 60 個(gè) LPAR。這些 LPAR 涵蓋 UPMC 中的各種環(huán)境和應(yīng)用程序類型。這包括 Oracle 數(shù)據(jù)庫(kù)、應(yīng)用服務(wù)器和 Web 服務(wù)器，它們提供一些對(duì)于企業(yè)最重要的計(jì)算功能。根據(jù)設(shè)計(jì)，UPMC 要把生產(chǎn)和非生產(chǎn)環(huán)境放在同一臺(tái)服務(wù)器上，從而盡可能提高資源利用率。通過(guò)研究和了解應(yīng)用程序工作負(fù)載的時(shí)間規(guī)律，UPMC 發(fā)現(xiàn)開發(fā)和測(cè)試工作負(fù)載常常出現(xiàn)在生產(chǎn)工作負(fù)載高峰之間。根據(jù)這一分析結(jié)果，我們認(rèn)為把這些環(huán)境放在一起有助于實(shí)現(xiàn)更好的全天資源利用率。

另外，這個(gè)設(shè)計(jì)為負(fù)載水平變動(dòng)提供了應(yīng)變機(jī)制。當(dāng)一臺(tái) Power 服務(wù)器的利用率接近它的最大容量時(shí)，UPMC 工程師開始尋找可以遷移到替代硬件的 LPAR，從而釋放 CPU 和內(nèi)存資源。當(dāng)需要遷移時(shí)，讓開發(fā)或測(cè)試 LPAR 在工作時(shí)間停機(jī)比安排在生產(chǎn)應(yīng)用程序停機(jī)更容易。

監(jiān)視、警報(bào)、調(diào)整、重復(fù)

在虛擬化環(huán)境中，比較有挑戰(zhàn)性的任務(wù)之一是監(jiān)視和警報(bào)。如果在有 56 顆 CPU 的服務(wù)器上將 LPAR 配置為使用 210 顆 CPU，那么當(dāng)利用率達(dá)到 56 時(shí)應(yīng)該怎么做？答案很簡(jiǎn)單：不要讓它達(dá)到 56。

UPMC 使用一套工具和技術(shù)確保任何 Power 服務(wù)器上的 CPU 利用率不會(huì)接近最大可用 CPU 數(shù)量。它開發(fā)和應(yīng)用了大量虛擬監(jiān)視器和自動(dòng)化警報(bào)工具，幫助確?？偸怯腥萘靠捎谩?/p>

UPMC 使用 Ganglia 監(jiān)視它的 Power 和 AIX 基礎(chǔ)設(shè)施。盡管這個(gè)工具的基本功能非常強(qiáng)大，但是 UPMC 決定進(jìn)一步定制它，“圍繞” Ganglia 及其他容量和性能監(jiān)視工具開發(fā)了自己的 Web 門戶，讓它們能夠創(chuàng)建定制的視圖。（關(guān)于 Ganglia 的更多信息見 參考資料。）

它為 UPMC 提供的眾多視圖之一是 Power Server Overview。這個(gè)概況視圖顯示所有 UPMC Power 系統(tǒng)的服務(wù)器級(jí) CPU 利用率。圖 1 顯示 UPMC 的一臺(tái) Power 595 服務(wù)器上的典型 CPU 利用率。

圖 1.Power 服務(wù)器概況

創(chuàng)建這個(gè)視圖的原因之一是為 CPU 利用率建立緩沖、警告 和危險(xiǎn) 閾值。這些閾值都是軟限制，都與 Power 服務(wù)器概況 視圖和 UPMC 的自動(dòng)監(jiān)視和警報(bào)解決方案相關(guān)聯(lián)。緩沖閾值

在 UPMC，“緩沖” 是 CPU 利用率的一個(gè)邏輯閾值，它向 Power 服務(wù)器管理員和 UPMC IT 管理層表明服務(wù)器滿負(fù)載。換句話說(shuō)，如果 CPU 利用率經(jīng)常達(dá)到緩沖閾值，就認(rèn)為服務(wù)器滿負(fù)載了并禁止構(gòu)建新的 LPAR。留出 20% 的 CPU 以應(yīng)對(duì)預(yù)期的利用率波動(dòng)。這些使用量波動(dòng)是某些業(yè)務(wù)過(guò)程造成的，比如月底的結(jié)帳和報(bào)告。除了應(yīng)對(duì)常規(guī)的業(yè)務(wù)周期之外，留出 20% 還可以讓 LPAR 處理器在出現(xiàn)計(jì)劃外負(fù)載增加時(shí)有增長(zhǎng)空間。警告閾值

當(dāng) Power 服務(wù)器利用率略微超過(guò)緩沖閾值時(shí)（準(zhǔn)確地說(shuō)，超過(guò)兩個(gè) CPU），就會(huì)觸及警告閾值（在圖形上沒(méi)有顯示）。這個(gè)事件觸發(fā)一個(gè)警報(bào)，這個(gè)警報(bào)自動(dòng)進(jìn)入 UPMC 事件管理系統(tǒng)，進(jìn)而通知所有 Power 服務(wù)器管理員。應(yīng)該檢查警告，但是不一定要采取措施。受過(guò)培訓(xùn)的管理員會(huì)在服務(wù)器觸發(fā)警告之后密切監(jiān)視它。管理員會(huì)檢查一個(gè)或多個(gè) LPAR 上是否出現(xiàn)了 CPU 利用率快速增加的趨勢(shì)。希望 LPAR 只是偶爾出現(xiàn)高峰，因此導(dǎo)致 CPU 利用率超過(guò)緩沖閾值并達(dá)到警告閾值。但是，如果管理員發(fā)現(xiàn)利用率增加的趨勢(shì)是持續(xù)的，就需要采取進(jìn)一步的措施。這些措施包括：

聯(lián)系使用這個(gè) LPAR 的應(yīng)用程序團(tuán)隊(duì)，了解是否增加了新的進(jìn)程或負(fù)載。查明是否可以減少負(fù)載。

? 登錄 LPAR 并搜索失控的進(jìn)程。如果找到了，就停止或調(diào)整有問(wèn)題的進(jìn)程。? 把這個(gè) LPAR 遷移到利用率低的 Power 服務(wù)器上。?

臨界閾值

當(dāng) Power 服務(wù)器處理器利用率大于或等于可用物理處理器總數(shù)的 88% 時(shí)，一個(gè)危險(xiǎn)警報(bào)自動(dòng)進(jìn)入 UPMC 事件管理系統(tǒng)并通知所有 Power 服務(wù)器管理員。臨界警報(bào)需要立即采取措施。受過(guò)培訓(xùn)的管理員把這種警報(bào)看作緊急情況，會(huì)采取適當(dāng)措施降低 CPU 利用率。如果警報(bào)的原因是一個(gè)或多個(gè) LPAR 出現(xiàn)短時(shí)間負(fù)載高峰，系統(tǒng)常?？梢宰约禾幚?。但是，與警告警報(bào)一樣，UPMC IT 人員會(huì)與 LPAR 的用戶聯(lián)系，了解使用量超過(guò)正常水平的原因。

如果 CPU 利用率長(zhǎng)時(shí)間保持在臨界閾值水平，而且沒(méi)有下降的趨勢(shì)，就應(yīng)該關(guān)閉不重要的生產(chǎn) LPAR 及其進(jìn)程，從而防止 Power 服務(wù)器達(dá)到 100% CPU 利用率。分析警報(bào)

Ganglia 門戶（見圖 2）是對(duì) UPMC 的 CPU 警告和臨界警報(bào)進(jìn)行分析的首選工具。原因很簡(jiǎn)單，它可以在幾秒內(nèi)提供 “Server to LPAR” 視圖。更具體地說(shuō)，在 Ganglia 屏幕上，可以簡(jiǎn)單看到整個(gè)畫面中每個(gè) LPAR 使用的物理 CPU 數(shù)量。

圖 2.Ganglia cpu_used 視圖：服務(wù)器級(jí)

這個(gè)簡(jiǎn)單的視圖的效果非常好，有助于很快地找到問(wèn)題。Power 管理員可以快速地查明哪些 LPAR 的 CPU 利用率增加了，哪些沒(méi)有。了解這些信息之后，可以使用其他工具判斷造成利用率增加的原因。權(quán)值的作用

權(quán)值是一個(gè)與不封頂 CPU 結(jié)合使用的設(shè)置。當(dāng)有多個(gè) LPAR 爭(zhēng)用可用的處理周期時(shí)，虛擬機(jī)監(jiān)控程序根據(jù)權(quán)值分配這些周期。權(quán)值越高，LPAR 獲得的周期比例越大。

盡管 UPMC 使用權(quán)值（見 表 2 和 表 3），但是并不依靠權(quán)值確保 LPAR 的服務(wù)水平。UPMC 只是考慮到允許 Power 服務(wù)器上的所有處理器都被占用太危險(xiǎn)了，因此讓虛擬機(jī)監(jiān)控程序根據(jù)權(quán)值分配處理器周期。多個(gè)共享處理器池

到撰寫本文時(shí)，UPMC 的實(shí)驗(yàn)室仍然在測(cè)試多個(gè)共享處理器池特性。這種技術(shù)看起來(lái)有助于 UPMC 改進(jìn)使用共享處理器的方式。UPMC 沒(méi)有非生產(chǎn) Power 服務(wù)器。生產(chǎn)、測(cè)試和開發(fā) LPAR 在所有 Power 服務(wù)器上混合部署。當(dāng) UPMC 實(shí)現(xiàn)多個(gè)共享處理器池時(shí)，它將集成在生產(chǎn)環(huán)境中。因此，必須先在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中進(jìn)行非常仔細(xì)的規(guī)劃和充分的測(cè)試。標(biāo)準(zhǔn)：確保系統(tǒng)不失控

隨著虛擬化成為 UPMC 中的常規(guī)活動(dòng)，對(duì)虛擬資源的請(qǐng)求越來(lái)越常見。當(dāng)內(nèi)部客戶認(rèn)識(shí)到實(shí)現(xiàn)請(qǐng)求是多么簡(jiǎn)單之后，構(gòu)建 LPAR、添加 CPU 和內(nèi)存等請(qǐng)求成了家常便飯。業(yè)務(wù)實(shí)踐方式的這種變化暴露出 IT 部門的一個(gè)弱點(diǎn)：對(duì)分配多少資源和分配給誰(shuí)缺乏控制能力。隨著資源日益緊張，分配決策的制定越來(lái)越困難，顯然必須開發(fā)新的過(guò)程來(lái)增強(qiáng)責(zé)任意識(shí)。

這一需求催生出了新規(guī)則和新文檔。這包括 CPU 和內(nèi)存的預(yù)算模型、標(biāo)準(zhǔn)文檔（詳細(xì)描述客戶會(huì)得到什么以及誰(shuí)負(fù)責(zé)支持它）等許多內(nèi)容。

Power AIX 管理員設(shè)計(jì)了他們的 Gold Image LPAR 并編寫了文檔（表 2 和 表 3）。這定義了 “模板” LPAR 和其他標(biāo)準(zhǔn)，大多數(shù)客戶在請(qǐng)求構(gòu)建新的 LPAR 時(shí)會(huì)默認(rèn)接受這種標(biāo)準(zhǔn)的 LPAR。這意味著，除非通過(guò)應(yīng)用程序規(guī)模審查 發(fā)現(xiàn)需要更多資源，一般情況下使用標(biāo)準(zhǔn)的 LPAR CPU 設(shè)置。

表 2.Gold Image CPU 設(shè)置 標(biāo)稱 虛擬 CPU 模式 類型.2 2 不封頂 共享 SMT

表 3.Gold Image 權(quán)值設(shè)置

生產(chǎn) 生產(chǎn)數(shù)生產(chǎn)應(yīng)用服務(wù)器和 開發(fā)/測(cè)開發(fā)/測(cè)試開發(fā)/測(cè)試應(yīng)用服務(wù)器VIO 據(jù)庫(kù) Web 服務(wù)器 試 VIO 數(shù)據(jù)庫(kù) 和 Web 服務(wù)器 250 225 200 75 50 25 通過(guò)使用 Dynamic Logical Partitioning(DLPAR)，可以經(jīng)濟(jì)高效地對(duì)每個(gè) LPAR/應(yīng)用程序進(jìn)行 load and see 基準(zhǔn)測(cè)試。如果 UPMC 標(biāo)準(zhǔn) LPAR 模板無(wú)法滿足應(yīng)用程序的 CPU 需求，Power 管理員可以在發(fā)現(xiàn)需求后的幾分鐘內(nèi)通過(guò) DLPAR 簡(jiǎn)便地在 LPAR 中添加更多資源，確保分配適當(dāng)?shù)?CPU 數(shù)量。

通過(guò)應(yīng)用這種 CPU 規(guī)模調(diào)整方法，UPMC 發(fā)現(xiàn)許多應(yīng)用程序并不需要應(yīng)用程序所有者或應(yīng)用程序廠商最初請(qǐng)求的 CPU 資源量。建議的資源量常常超過(guò)實(shí)際需要量 30%。CPU 虛擬化很適合應(yīng)付這種情況，因?yàn)樗试S管理員靈活地配置虛擬 CPU 設(shè)置，不需要把應(yīng)用程序可能根本不使用的資源與應(yīng)用程序綁定在一起。

結(jié)束語(yǔ)

人人都知道 Power 處理器虛擬化有許多好處，包括提高利用率、降低成本和提高靈活性。但是，這種技術(shù)的限制不太為人所知。這些限制有多嚴(yán)重？到什么程度會(huì)抵消掉收益？ UPMC 仍然在研究并與 IBM 探討這些問(wèn)題。無(wú)論最終答案是什么，目前已經(jīng)確定運(yùn)行共享的不封頂微分區(qū)處理器環(huán)境是正確的選擇。

顯然，需要以全新的方式管理 CPU 資源。定制的監(jiān)視和警報(bào)是關(guān)鍵：知道您有什么，充分使用所有資源，避免資源耗盡。后續(xù)努力方向

處理器虛擬化只是 UPMC IT 轉(zhuǎn)換計(jì)劃的一小部分。UPMC 還在幾個(gè)方面使用了虛擬化，包括存儲(chǔ)(SVC)和 I/O(VIO)。這顯著降低了 IT 成本并提高了效率。以后要采用哪些技術(shù)？Active Memory Sharing，它支持在多個(gè) LPAR 之間共享物理內(nèi)存；高級(jí)的虛擬監(jiān)視系統(tǒng)，這讓 UPMC 能夠查看所有虛擬和物理設(shè)備之間的關(guān)系，包括服務(wù)器、磁盤、網(wǎng)絡(luò)、電源等等；以及我們最喜歡的 Live Partition Mobility。在 2008 年，UPMC 把 400 個(gè) LPAR 從基于 POWER5 的服務(wù)器遷移到了基于 POWER6 的服務(wù)器，每次遷移需要不到一小時(shí)的停機(jī)時(shí)間。在 2011 年，UPMC 還要再做一次遷移，到那時(shí)根本不需要停機(jī)了。

UPMC 和 IBM 建立了戰(zhàn)略伙伴關(guān)系，利用他們各自的經(jīng)驗(yàn)共同為醫(yī)療行業(yè)開發(fā)和推廣新技術(shù)。