精益設計 匠心打造爆款服務器

發布時間:2021-09-13 21:09:16      來源:
北京2021年9月13日 /美通社/ -- 精益設計的理念最開始應用于汽車行業,是根植在全球汽車制造商和主要的一級供應商的工作系統中的核心工作方法,如今,這個方法已經經過論證,幾乎可以貫穿于制造業的每個細分市場,對服務器行業來說也不例外。

所謂精益設計,就是在設計的每一個環節、步驟、流程中都盡可能地使用最優的方案,同時又能夠在設計活動中對產品設計的流程和狀態進行精確控制和優化,實現設計的產品價值最高,成本最低。

設計方法學專家們一直倡導產品的每一個設計環節都要創新和優化,做到精益求精,對于服務器來說,可以從兩方面來看,一方面是以成本最小化為目標,對主板電路、機構模型進行優化設計,在滿足期望可靠性的前提下,獲得成本最小化的設計解;另一方面,可以根據產品方案和物料選型等信息,分析預估設計方案的制造成本和工藝合理性,在保證質量的前提下得到成本最優的設計方案。

以創新性的設計,用更低的成本,打造出更高的可靠性和更高價值的產品才有可能成為爆品。浪潮在今年4月份發布了全新的M6系列服務器,正是秉承了精益的設計理念,包含6大系列16款產品,針對智慧時代下的應用場景優化設計,為用戶數字化轉型提供強大計算力支撐。

精益設計 匠心打造爆款服務器

所有變化都源于設計 重新定義電源標準

第一個設計從來都不是簡單的,面對不斷變化的應用場景和用戶需求,想要設計出更合適的產品,只有不斷的嘗試、調整、優化、測試才能實現。“精益設計之父” 桑迪·蒙羅說過,所有變化都源于設計……第一個設計從來都不是最簡單的。

例如,浪潮M6系列服務器針對當前云計算的裸金屬場景下的供電問題,重新定義了服務器電源標準。企業上云,既想擁有公有云彈性擴容、易于維護的優勢,又想擁有如同自建數據中心安全穩定、性能獨享的特點,這樣的需求無疑推動了裸金屬服務器作為專屬的云上物理服務器的流行。 

裸金屬服務器的核心是要在系統中配置智能網卡,在服務器開機前需要讓智能網卡先啟動,提前進入ready狀態,但是傳統電源的stand by供電能力弱,只能提供36瓦供電能力,主要用于BMC等帶外管理系統以及系統的邏輯控制系統,無法滿足在裸金屬服務器智能網卡上百瓦的電源消耗。浪潮在設計M6這代服務器產品的時候,充分考慮到當前用戶對智能網卡靈活性的需求越來越高,相應地,智能網卡的功耗要求也會不斷提高,將遠遠超出stand by電所能支持的范圍,傳統標準電源無法保障后續智能網卡升級換代后的供電問題。

精益設計 匠心打造爆款服務器

為此,浪潮重新定義了電源新標準,全新設計的電源可根據實際需求,在主板端進行電源輸出按需分配,支持智能網卡與CPU同時啟動,從根本上解決了裸金屬智能網卡的供電問題,同時,同優化電源內部結構,使得電源功率密度提高了4%。

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更少零件更高質量 小小波導網改變散熱效果

作為“精益設計”之父,蒙羅將“精益設計”定義為“更少的零件,更高的質量”,關注產品的簡化設計與成本的降低,從產品設計的源頭開始改善,并兼顧生產環節的可制造性。對于服務器設計來說,一點小小的改變,或許就能引起整個產品,甚至整個行業巨大的改變。

有數據顯示,全球數據中心總能耗達3000億度,相當于30座大型核電站的供電功率,功耗一直是一個拉高數據中心成本的重要部分,而致冷系統耗電占到了數據中心耗電的38%,可以說,制冷耗電是影響數據中心PUE值的關鍵,是耗電元兇。

通過提高機房環境溫度適應度,利用機房外自然風冷可大大降低數據中心機房制冷費用,研究表明環溫每上升1攝氏度,數據中心可以節省4%制冷能源消耗,而提高環境溫度,對服務器散熱就提出了新的要求。當前服務器散熱仍然以風冷為主,由于風扇葉片的工作原理導致服務器風扇轉速增大后,進風口和出風口的風流擾動急劇增加,這些擾動將直接影響機械硬盤的使用壽命及性能,導致風扇無法全速旋轉。浪潮在設計M6系列服務器時,做出來一種新的嘗試,選取蜂窩狀波導網加在風扇前,對風扇入風處風流做整流處理,提高了風扇進風口的流速并且減少了亂流的產生。而且浪潮工程師通過仿真模擬實驗發現,加大波導網厚度還可以進一步提高空氣壓力,產生平行穩定且強勁的氣流。實測數據顯示,服務器搭配波導網可提升17%~22%散熱效率。

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但是,當前服務器有類型眾多,如多節點、機架、整機柜等,每種服務器對散熱、風流、風壓以及內部空間位置等也不同,需要評估多種不同外形、孔徑、厚度的波導板適配情況,以及和不同類型風扇搭配情況,浪潮通過2000余次仿真測試,從中選取出與每款機型匹配最佳尺寸的波導板,以達到最佳散熱效果。

精益從源頭開始,如果沒有導入精益設計,就難以實現真正的精益生產,研發設計環節決定了產品成本結構的70%以上。想要打造服務器爆品,就意味著必須用創新的設計,實現更低成本,獲得更好效果,設計指導生產,生產滿足設計。“精益設計之父”桑迪·蒙羅對精益設計有著更加詩意的解釋:“美感和功能,高質量與安全性并存,如同神秘之海域,發掘卓越與優雅的創意,兼顧風險管理之理性”。(浪潮信息服務器產品線副總經理 陳彥靈)

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