張 楠

云平臺(tái)在水利水電設(shè)計(jì)行業(yè)的發(fā)展前景分析

張 楠

(河北省水利水電第二勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，河北石家莊050021)

云平臺(tái)技術(shù)是數(shù)字化設(shè)計(jì)領(lǐng)域的新興方向和重大轉(zhuǎn)變，其新穎的云支持服務(wù)方式具有巨大的發(fā)展?jié)摿Α＞哂懈呖煽啃?、海量用戶支持、平臺(tái)資源分配靈活、智能化分析處理等特點(diǎn)?？捎行Ч?jié)約計(jì)算機(jī)閑置性能，降低企業(yè)運(yùn)行成本、提升工作效率和產(chǎn)品質(zhì)量，促進(jìn)創(chuàng)新發(fā)展。因此對(duì)水利水電設(shè)計(jì)單位而言，有必要關(guān)注此領(lǐng)域的發(fā)展動(dòng)態(tài)。

云平臺(tái)；水利水電；數(shù)字化設(shè)計(jì)

“云平臺(tái)”起源于自主性的“云計(jì)算”，后來(lái)隨著技術(shù)和理念的不斷發(fā)展，范圍逐步拓展到開(kāi)放性的“云共享”和“云創(chuàng)新”等方面。云平臺(tái)非常強(qiáng)調(diào)對(duì)大規(guī)模信息資源的有效整合，和對(duì)創(chuàng)新資源的開(kāi)發(fā)與聚集。云平臺(tái)將技術(shù)、知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)、人才等分散性資源有機(jī)聚合在一起，突破信息孤島限制，創(chuàng)建出標(biāo)準(zhǔn)化的匯集企業(yè)群體智慧的共同體。

目前數(shù)字化云平臺(tái)技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用到軍事、IT、科研、教育、電信等眾多領(lǐng)域，其新穎的云支持服務(wù)方式具有巨大的發(fā)展?jié)摿?，?shí)現(xiàn)了跨界產(chǎn)業(yè)的深度整合。云平臺(tái)能夠?yàn)槠髽I(yè)提供高可靠性和海量用戶支持的統(tǒng)一工作平臺(tái)，整合了目前分布式系統(tǒng)的硬件資源，提高了資源的使用效率［1］。平臺(tái)資源按需分配，擴(kuò)充靈活，可有效節(jié)約計(jì)算機(jī)閑置性能，降低企業(yè)運(yùn)行成本，并能形成基于企業(yè)文化的云創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)。

1 云平臺(tái)的構(gòu)成

企業(yè)級(jí)私有云平臺(tái)主要包括如下幾個(gè)部分。

(1)統(tǒng)一的平臺(tái)基礎(chǔ)(Foundation)：云平臺(tái)建立在企業(yè)的自主服務(wù)器或公共云服務(wù)器上，各種相關(guān)的支撐功能，如標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)庫(kù)、標(biāo)準(zhǔn)化資料庫(kù)、基本操作界面等。

(2)統(tǒng)一的基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)(Infrastructure services)：在云平臺(tái)的分布式環(huán)節(jié)中提供的基礎(chǔ)服務(wù)，如集成式服務(wù)、遠(yuǎn)程存儲(chǔ)服務(wù)以及各級(jí)用戶的ID管理服務(wù)等。

(3)統(tǒng)一的應(yīng)用服務(wù)(App1ication services)：云平臺(tái)允許管理者將既有程序嵌入“云”端里運(yùn)行，也允許使用者使用“云”端里提供的應(yīng)用服務(wù)。為用戶提供一整套適用于實(shí)際工作的應(yīng)用軟件。包括套裝商業(yè)軟件和定制開(kāi)發(fā)軟件2大類。其中套裝商業(yè)軟件包括Auto CAD、MicroStation、理正等；定制開(kāi)發(fā)軟件由使用者根據(jù)自己的實(shí)際工作需求或工作標(biāo)準(zhǔn)，自行或委托開(kāi)發(fā)。開(kāi)發(fā)者在本地進(jìn)行應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)測(cè)試，一鍵部署到云平臺(tái)上進(jìn)行聯(lián)調(diào)和發(fā)布。

2 云平臺(tái)的技術(shù)特點(diǎn)

對(duì)水利水電設(shè)計(jì)單位而言，云平臺(tái)是一個(gè)非常好的綜合辦公平臺(tái)，其技術(shù)優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在如下幾點(diǎn)。

2.1 云安全

硬件方面，設(shè)計(jì)單位所有的設(shè)計(jì)工作和設(shè)計(jì)資料均在云服務(wù)器中統(tǒng)一儲(chǔ)存和管理，突破了傳統(tǒng)離散式存儲(chǔ)管理格局?？蛻舳瞬辉僭O(shè)置計(jì)算機(jī)主機(jī)，只有顯示器和鍵盤(pán)鼠標(biāo)能夠通過(guò)企業(yè)的域內(nèi)網(wǎng)絡(luò)與云平臺(tái)服務(wù)器相連，所有的數(shù)據(jù)和資料只有通過(guò)特定接口才能上傳和拷貝。

軟件方面，云平臺(tái)為每個(gè)使用者提供差異化的虛擬操作桌面，集成了不同使用者工作所需的全部應(yīng)用程序。設(shè)計(jì)人員按照其崗位級(jí)別獲得對(duì)應(yīng)的使用權(quán)限，在所參與的項(xiàng)目組空間內(nèi)開(kāi)展設(shè)計(jì)工作。建立、刪除、修改、查找、拷貝等使用權(quán)限均嚴(yán)格受控，有效保證了企業(yè)核心資產(chǎn)的安全性。

2.2 云管理

云平臺(tái)可全面融入OA自動(dòng)化辦公系統(tǒng)、協(xié)同設(shè)計(jì)體系、圖檔存儲(chǔ)管理系統(tǒng)。具備強(qiáng)大的工作進(jìn)程管理機(jī)制。

智能化的監(jiān)控系統(tǒng)可以對(duì)云平臺(tái)內(nèi)所有的計(jì)算、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)資源，以及提供的云服務(wù)過(guò)程進(jìn)行全天候運(yùn)維監(jiān)控。有任何涉嫌機(jī)密的操作均被自動(dòng)記錄和追溯。

2.3 云計(jì)算

云計(jì)算是能夠?qū)崿F(xiàn)自我維護(hù)管理的虛擬計(jì)算資源庫(kù)。設(shè)計(jì)單位所有的計(jì)算模塊均嵌入在云平臺(tái)中，設(shè)計(jì)者根據(jù)需要調(diào)用相關(guān)模塊進(jìn)行某一設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的計(jì)算。或者依托后臺(tái)數(shù)據(jù)流的傳遞應(yīng)用以及特殊類型算法，建立某個(gè)項(xiàng)目的計(jì)算庫(kù)，實(shí)現(xiàn)某一特定建筑物的優(yōu)化布置和整體設(shè)計(jì)。

2.4 云共享

云共享是云平臺(tái)的最大優(yōu)點(diǎn)之一，依托于網(wǎng)絡(luò)各個(gè)終端用戶，以統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)化方式分享到網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)之中。其他用戶可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)快速查找到所需要的各種資源、資料。在此過(guò)程中，分享的資源通過(guò)保護(hù)協(xié)議確保資料的安全存儲(chǔ)和安全分享?？梢匀谌肫髽I(yè)全部設(shè)計(jì)資料，建立標(biāo)準(zhǔn)化資料庫(kù)、計(jì)算書(shū)庫(kù)、計(jì)算模板庫(kù)?？梢哉f(shuō)，一個(gè)內(nèi)涵豐富的云平臺(tái)，就是一座企業(yè)級(jí)的知識(shí)寶庫(kù)。避免了因離職、退休等特殊情況導(dǎo)致的知識(shí)流失，能夠有效積累和提升企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。因此應(yīng)當(dāng)重視云創(chuàng)新資源的積累和云共享體系的構(gòu)建，形成創(chuàng)新的資源云端，為設(shè)計(jì)單位創(chuàng)新模式提供基礎(chǔ)平臺(tái)。

2.5 云擴(kuò)展

云平臺(tái)不受計(jì)算機(jī)硬件控制，可根據(jù)使用者的需要，對(duì)平臺(tái)資源進(jìn)行合理的按需分配，實(shí)現(xiàn)硬件資源的最優(yōu)化利用。當(dāng)企業(yè)有異地辦公需要時(shí)，還可以建立跨地域的云共享平臺(tái)，遠(yuǎn)程辦公感受與本地毫無(wú)二致。當(dāng)硬件資源不能滿足設(shè)計(jì)單位需要時(shí)，可通過(guò)簡(jiǎn)單的服務(wù)器擴(kuò)充、升級(jí)。除此之外，云平臺(tái)還可以與App、微信、微博等移動(dòng)端連接，實(shí)現(xiàn)全方位的云覆蓋，實(shí)時(shí)保障工作的順利開(kāi)展和對(duì)外宣傳。

2.6 云創(chuàng)新

云創(chuàng)新模式的具體實(shí)現(xiàn)路徑尚未定論，一般來(lái)說(shuō)，云創(chuàng)新主要是打造基于企業(yè)文化的開(kāi)放式平臺(tái)，形成創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)。通過(guò)信息資料的聚集、開(kāi)發(fā)接口的開(kāi)放，結(jié)合利益分享機(jī)制吸引企業(yè)成員參與到重要事務(wù)的解答、技術(shù)革新、資源拓展等環(huán)節(jié)中來(lái)。能夠快速捕捉使用者的需求、想法、創(chuàng)意、技術(shù)發(fā)明等資源要素，為企業(yè)創(chuàng)新提供源源不斷的動(dòng)力［2］。

3 水利水電行業(yè)應(yīng)用云平臺(tái)的難點(diǎn)

在云平臺(tái)上，云管理、云安全等環(huán)節(jié)都有比較成熟的商業(yè)化產(chǎn)品可以使用，不存在較大的技術(shù)難題。對(duì)水利水電設(shè)計(jì)單位而言，最難的是如何建立適應(yīng)自己工作特點(diǎn)的云共享庫(kù)、云計(jì)算庫(kù)和云創(chuàng)新庫(kù)。這3個(gè)云庫(kù)，其基礎(chǔ)均建立在企業(yè)內(nèi)部嚴(yán)格且完備的標(biāo)準(zhǔn)化體系之上。可以說(shuō)，沒(méi)有水利水電工程的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)體系，就不可能有云平臺(tái)后續(xù)升華基礎(chǔ)。

對(duì)水利水電工程而言，其最大的設(shè)計(jì)特點(diǎn)是因地制宜。由于地形、地質(zhì)、水文等基礎(chǔ)條件的復(fù)雜性和獨(dú)特性，幾乎不可能找到完全相同的2個(gè)水利水電項(xiàng)目。因而在開(kāi)展水利水電設(shè)計(jì)工作時(shí)，人的主觀因素仍然占據(jù)絕對(duì)的地位，計(jì)算機(jī)只能長(zhǎng)期處于輔助設(shè)計(jì)的角色。

隨著水利水電工程標(biāo)準(zhǔn)化程度和計(jì)算水平的不斷提升，設(shè)計(jì)內(nèi)容中隨意和混沌的比重越來(lái)越少，絕大多數(shù)設(shè)計(jì)工作都是基于精確計(jì)算和嚴(yán)密邏輯關(guān)聯(lián)的。由此導(dǎo)致設(shè)計(jì)者的工作量十分巨大。這對(duì)設(shè)計(jì)者的計(jì)算功底和邏輯分析能力是一個(gè)很大的考驗(yàn)。因此我們非常希望計(jì)算機(jī)技術(shù)能夠幫助設(shè)計(jì)人員完成更多更復(fù)雜的工作。

隨著優(yōu)化算法和系統(tǒng)工程技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)字化技術(shù)方興未艾，已經(jīng)展露出巨大的發(fā)展?jié)摿?。谷歌的A1phaGo(阿爾法狗)人工智能系統(tǒng)，憑借強(qiáng)大的蒙特卡洛樹(shù)搜索算法和深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，在“人機(jī)大戰(zhàn)”中戰(zhàn)勝了世界圍棋冠軍李世石。為我們展示了計(jì)算機(jī)技術(shù)所能達(dá)到的新高度。

而在水利水電設(shè)計(jì)工作中，比如以遺傳算法為理論基礎(chǔ)的專家決策系統(tǒng)，具備強(qiáng)大的邏輯分析處理能力，可在多維影響因子作用下高效遴選出工程設(shè)計(jì)方案的整體最優(yōu)解，有效避免人工決策時(shí)容易陷入局部最優(yōu)解的困局。可以替代很大一部分的人工分析、處理和統(tǒng)計(jì)過(guò)程，幫助設(shè)計(jì)者快速做出決策。

在未來(lái)，可能一個(gè)電腦專家就是一個(gè)設(shè)計(jì)大師，而一個(gè)設(shè)計(jì)大師可能同時(shí)也是一個(gè)成功的電腦工程師。因此我們可以預(yù)期在不遠(yuǎn)的將來(lái)，水利水電設(shè)計(jì)工作有可能變得很簡(jiǎn)單。換一種說(shuō)法，水利水電工程設(shè)計(jì)人員的主要精力將集中在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的制定和設(shè)計(jì)平臺(tái)的優(yōu)化完善上。而方案比選、計(jì)算復(fù)核、匯總統(tǒng)計(jì)、制圖等常規(guī)工作將主要由計(jì)算機(jī)替代完成。作坊式的涉及體制終將被打破，自動(dòng)化流水線式的設(shè)計(jì)不再是可望而不可及的夢(mèng)想。

而要做到這一切，一個(gè)良好的聚眾創(chuàng)新的云平臺(tái)必不可少，一個(gè)充分調(diào)動(dòng)企業(yè)全體職工創(chuàng)新活力的生態(tài)環(huán)境必不可少。這就要求企業(yè)必須具備開(kāi)放、民主、多元的文化特征，打破層層壁壘的垂直管理模式，在技術(shù)、資金、人力和信息資源等方面加以整合和促進(jìn)，創(chuàng)造網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)模式和協(xié)同發(fā)展思維，打造企業(yè)在組織管理、財(cái)務(wù)效益、市場(chǎng)開(kāi)拓、行業(yè)影響、商業(yè)模式等方面的云創(chuàng)新成果。

4 結(jié)束語(yǔ)

云平臺(tái)是未來(lái)企業(yè)工作系統(tǒng)的發(fā)展之路。目前對(duì)云平臺(tái)認(rèn)識(shí)的誤區(qū)主要集中在安全性和適用性2方面。據(jù)了解目前安全性方面需求最高的軍事領(lǐng)域已經(jīng)全面普及云平臺(tái)，因此其它行業(yè)大可不必過(guò)度憂慮。人們需要更深入地了解云平臺(tái)的特點(diǎn)，并以更積極的態(tài)度去面對(duì)新技術(shù)。

在適用性方面，由于水利水電工程涉及的專業(yè)門(mén)類很多，根據(jù)各專業(yè)技術(shù)特點(diǎn)和項(xiàng)目特點(diǎn)，預(yù)計(jì)數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)在中小型水利工程的水工、金結(jié)、電氣等專業(yè)將率先實(shí)現(xiàn)突破。特別是水閘、涵洞、倒虹吸、擋土墻、泵站、鋼閘門(mén)等共通性較強(qiáng)的領(lǐng)域。

［1］張千，陳朝根，梁鴻.基于虛擬化技術(shù)的私有云計(jì)算平臺(tái)設(shè)計(jì)［J］.計(jì)算機(jī)應(yīng)用，2015，35(11)：3063-3069.

［2］張玉明，王孚瑤.云創(chuàng)新模式構(gòu)建要素與實(shí)現(xiàn)路徑［J］.科技進(jìn)步與對(duì)策，2016(01).

［3］梁勇，張攀翔，陳秋華.企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)云平臺(tái)的建設(shè)與運(yùn)維方案［J］.電信科學(xué)，2012(02).

［4］王芳.基于云架構(gòu)的風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與關(guān)鍵技術(shù)研究［D］.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)，2013.

［5］張玉明.云創(chuàng)新理論與應(yīng)用［M］.北京：經(jīng)濟(jì)科學(xué)出版社，2013.

［6］陳全，鄧倩妮.云計(jì)算及其關(guān)鍵技術(shù)［J］.計(jì)算機(jī)應(yīng)用，2009，29(09).

［7］姜毅，王偉軍，曹麗，等.云計(jì)算：概念，技術(shù)及應(yīng)用研究綜述［J］.南京信息工程大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2012(04)：351-361.

［8］黃粱，陳魯敏，王加興，等.企業(yè)私有云平臺(tái)建設(shè)研究［J］.機(jī)電工程，2014，31(08)：1090-1093.

TP399

A

1672-2469(2017)03-0011-02

DO I：10.3969/j.issn.1672-2469.2017.03.006

2017-01-17

張 楠(1981年—)，男，高級(jí)工程師。