精益设计 匠心打造爆款服务器

精益设计的理念最开始应用于汽车行业,是根植在全球汽车制造商和主要的一级供应商的工作系统中的核心工作方法,如今,这个方法已经经过论证,几乎可以贯穿于制造业的每个细分市场,对服务器行业来说也不例外。

所谓精益设计,就是在设计的每一个环节、步骤、流程中都尽可能地使用最优的方案,同时又能够在设计活动中对产品设计的流程和状态进行精确控制和优化,实现设计的产品价值最高,成本最低。

设计方法学专家们一直倡导产品的每一个设计环节都要创新和优化,做到精益求精,对于服务器来说,可以从两方面来看,一方面是以成本最小化为目标,对主板电路、机构模型进行优化设计,在满足期望可靠性的前提下,获得成本最小化的设计解;另一方面,可以根据产品方案和物料选型等信息,分析预估设计方案的制造成本和工艺合理性,在保证质量的前提下得到成本最优的设计方案。

以创新性的设计,用更低的成本,打造出更高的可靠性和更高价值的产品才有可能成为爆品。浪潮在今年4月份发布了全新的M6系列服务器,正是秉承了精益的设计理念,包含6大系列16款产品,针对智慧时代下的应用场景优化设计,为用户数字化转型提供强大计算力支撑。

所有变化都源于设计 重新定义电源标准

第一个设计从来都不是简单的,面对不断变化的应用场景和用户需求,想要设计出更合适的产品,只有不断的尝试、调整、优化、测试才能实现。“精益设计之父” 桑迪·蒙罗说过,所有变化都源于设计……第一个设计从来都不是最简单的。

例如,浪潮M6系列服务器针对当前云计算的裸金属场景下的供电问题,重新定义了服务器电源标准。企业上云,既想拥有公有云弹性扩容、易于维护的优势,又想拥有如同自建数据中心安全稳定、性能独享的特点,这样的需求无疑推动了裸金属服务器作为专属的云上物理服务器的流行。

裸金属服务器的核心是要在系统中配置智能网卡,在服务器开机前需要让智能网卡先启动,提前进入ready状态,但是传统电源的stand by供电能力弱,只能提供36瓦供电能力,主要用于BMC等带外管理系统以及系统的逻辑控制系统,无法满足在裸金属服务器智能网卡上百瓦的电源消耗。浪潮在设计M6这代服务器产品的时候,充分考虑到当前用户对智能网卡灵活性的需求越来越高,相应地,智能网卡的功耗要求也会不断提高,将远远超出stand by电所能支持的范围,传统标准电源无法保障后续智能网卡升级换代后的供电问题。

为此,浪潮重新定义了电源新标准,全新设计的电源可根据实际需求,在主板端进行电源输出按需分配,支持智能网卡与CPU同时启动,从根本上解决了裸金属智能网卡的供电问题,同时,同优化电源内部结构,使得电源功率密度提高了4%。

更少零件更高质量 小小波导网改变散热效果

作为“精益设计”之父,蒙罗将“精益设计”定义为“更少的零件,更高的质量”,关注产品的简化设计与成本的降低,从产品设计的源头开始改善,并兼顾生产环节的可制造性。对于服务器设计来说,一点小小的改变,或许就能引起整个产品,甚至整个行业巨大的改变。

有数据显示,全球数据中心总能耗达3000亿度,相当于30座大型核电站的供电功率,功耗一直是一个拉高数据中心成本的重要部分,而致冷系统耗电占到了数据中心耗电的38%,可以说,制冷耗电是影响数据中心PUE值的关键,是耗电元凶。

通过提高机房环境温度适应度,利用机房外自然风冷可大大降低数据中心机房制冷费用,研究表明环温每上升1摄氏度,数据中心可以节省4%制冷能源消耗,而提高环境温度,对服务器散热就提出了新的要求。当前服务器散热仍然以风冷为主,由于风扇叶片的工作原理导致服务器风扇转速增大后,进风口和出风口的风流扰动急剧增加,这些扰动将直接影响机械硬盘的使用寿命及性能,导致风扇无法全速旋转。浪潮在设计M6系列服务器时,做出来一种新的尝试,选取蜂窝状波导网加在风扇前,对风扇入风处风流做整流处理,提高了风扇进风口的流速并且减少了乱流的产生。而且浪潮工程师通过仿真模拟实验发现,加大波导网厚度还可以进一步提高空气压力,产生平行稳定且强劲的气流。实测数据显示,服务器搭配波导网可提升17%~22%散热效率。

但是,当前服务器有类型众多,如多节点、机架、整机柜等,每种服务器对散热、风流、风压以及内部空间位置等也不同,需要评估多种不同外形、孔径、厚度的波导板适配情况,以及和不同类型风扇搭配情况,浪潮通过2000余次仿真测试,从中选取出与每款机型匹配最佳尺寸的波导板,以达到最佳散热效果。

精益从源头开始,如果没有导入精益设计,就难以实现真正的精益生产,研发设计环节决定了产品成本结构的70%以上。想要打造服务器爆品,就意味着必须用创新的设计,实现更低成本,获得更好效果,设计指导生产,生产满足设计。“精益设计之父”桑迪·蒙罗对精益设计有着更加诗意的解释:“美感和功能,高质量与安全性并存,如同神秘之海域,发掘卓越与优雅的创意,兼顾风险管理之理性”。(浪潮信息服务器产品线副总经理 陈彦灵)

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