1. Thách thức của hệ thống MES truyền thống
Trong môi trường sản xuất hiện đại, các doanh nghiệp phải xử lý một lượng lớn dữ liệu theo thời gian thực, đồng thời đảm bảo tính ổn định, bảo mật và tuân thủ quy định tại chỗ (on-premises). Hệ thống MES (Manufacturing Execution System) truyền thống thường gặp nhiều hạn chế về khả năng mở rộng, hiệu suất và khó tích hợp với công nghệ mới như container hoặc đám mây lai (hybrid cloud).
2. Körber PAS-X MES Suite + AWS Outposts: Cặp đôi tối ưu cho nhà máy thông minh
Körber, một trong những nhà cung cấp giải pháp MES hàng đầu, đã triển khai thành công PAS-X MES Suite bằng container trên nền tảng AWS Outposts để giải quyết các thách thức trên.
2.1. AWS Outposts là gì?
AWS Outposts là giải pháp cloud-in-a-box cho phép chạy các dịch vụ AWS như Amazon RDS, ECS, EKS, EC2… ngay tại trung tâm dữ liệu hoặc nhà máy của doanh nghiệp, đảm bảo độ trễ thấp, bảo mật và tuân thủ yêu cầu nội địa về dữ liệu.
2.2. Single multi-rack Outpost
Hình 1: PAS-X chạy trên Outpost nhiều giá đỡ dưới một ARN
PAS-X chạy trên Outpost nhiều giá đỡ dưới một ARN.Outposts hỗ trợ việc có nhiều giá đỡ Outpost được nhóm hợp lý với nhau dưới một ARN duy nhất để quản lý. Amazon EKS Local Cluster và nhóm EC2 Placement trên AWS Outposts được sử dụng để phân tán các nút làm việc EKS giữa nhiều giá đỡ Outpost vật lý trong kiến trúc tham chiếu này. Amazon Relational Database Service (Amazon RDS) và bản sao đọc cho Amazon RDS trên AWS Outposts cũng đang được sử dụng ở đây để tăng khả năng phục hồi của cơ sở dữ liệu. Bản sao đọc RDS được duy trì bằng cách sử dụng sao chép không đồng bộ. Trong trường hợp một giá đỡ đơn bị lỗi hoặc ngắt kết nối khỏi vùng, các nút làm việc trên Outpost thứ cấp sẽ tiếp tục chạy và bản sao đọc RDS có thể được nâng cấp lên phiên bản chính để đảm bảo tính liên tục. Kiến trúc tham chiếu này nên được sử dụng bởi những người có không gian để lưu trữ Outpost nhiều giá đỡ tại một địa điểm duy nhất và coi trọng việc có mặt phẳng điều khiển EKS Kubernetes cục bộ trên Outpost của họ. Việc lưu trữ mặt phẳng điều khiển Kubernetes cục bộ giúp giảm thiểu rủi ro thời gian ngừng hoạt động của ứng dụng có thể xảy ra do ngắt kết nối mạng tạm thời với Vùng AWS gốc Outposts. Những lần ngắt kết nối này có thể do đứt cáp quang hoặc sự kiện thời tiết. Vì toàn bộ cụm Kubernetes chạy cục bộ trên Outpost của bạn nên các ứng dụng vẫn khả dụng. Bạn có thể thực hiện các hoạt động cụm trong khi ngắt kết nối mạng với đám mây.
2.3. Two Outpost racks
Hình 2: PAS-X chạy trên hai giá đỡ Outposts
Kiến trúc tham chiếu này sử dụng hai giá đỡ Outpost logic, mỗi giá đỡ có Outpost ARN riêng. Tại đây, chúng ta có thể sử dụng Amazon EKS Extended Cluster với Giao tiếp nội bộ VPC trên nhiều Outpost với Định tuyến VPC trực tiếp để phân tán các nút công nhân giữa hai Outpost, tuy nhiên trong kiến trúc này, mặt phẳng điều khiển Kubernetes sẽ được lưu trữ trong Vùng AWS gốc. Xem Triển khai cụm Amazon EKS trên AWS Outpost với giao tiếp nội bộ VPC để biết thêm thông tin và hướng dẫn triển khai. Thiết kế này cũng sử dụng Amazon RDS đa AZ trên Outpost , sử dụng sao chép đồng bộ giữa các phiên bản RDS chính và dự phòng được lưu trữ trên các giá đỡ Outpost riêng biệt để có tính khả dụng cao cho cơ sở dữ liệu. Để biết thêm thông tin, hãy xem Triển khai Amazon RDS trên AWS Outpost với tính khả dụng cao đa AZ . Trong trường hợp một giá đỡ đơn bị lỗi hoặc ngắt kết nối khỏi vùng, các nút công nhân EKS trên Outpost thứ cấp sẽ tiếp tục chạy, tuy nhiên các hành động quản lý và điều phối cục bộ sẽ không khả dụng cho đến khi kết nối liên kết dịch vụ được thiết lập lại. Trong thời gian mất mạng, Amazon RDS sẽ tiếp tục phục vụ lưu lượng cơ sở dữ liệu và khi kết nối liên kết dịch vụ được thiết lập lại, Amazon RDS sẽ tự động thăng cấp phiên bản cơ sở dữ liệu dự phòng lên vai trò chính. Bản ghi DNS được tự động cập nhật để trỏ đến phiên bản chính mới. Kiến trúc tham chiếu này nên được sử dụng bởi những người coi trọng việc sử dụng sao chép đồng bộ để duy trì phiên bản cơ sở dữ liệu dự phòng của họ và những người muốn tự động chuyển đổi dự phòng sang phiên bản dự phòng nếu phiên bản chính không khả dụng. Thiết kế này cũng cung cấp khả năng phục hồi đa AZ, vì mỗi Outpost sẽ được lưu trữ tại một AZ duy nhất trong vùng đã chọn.
3. Những cân nhắc
Nếu khối lượng công việc PAS-X MES của bạn yêu cầu tính khả dụng cao, hãy xem lại Các cân nhắc về thiết kế và kiến trúc tính khả dụng cao của AWS Outposts cùng với những điều sau:
- NFS File Share cho PAS-X MES có thể được lưu trữ trên một phiên bản EC2 chạy trên giá đỡ Outposts của bạn hoặc có thể là một máy chủ bên ngoài được kết nối với Outpost của bạn đang chạy trong trung tâm dữ liệu của bạn. Nhiều giải pháp NFS của bên thứ ba cũng được hỗ trợ cho Outposts.
- Bạn có thể lưu trữ hình ảnh container PAS-X MES bằng Amazon Elastic Container Registry (ECR) tại Vùng chính, cục bộ trong phiên bản EC2 trên Outposts hoặc trên máy chủ bên ngoài trong trung tâm dữ liệu của bạn.
- Outposts sử dụng AWS Nitro System bao gồm Nitro Hypervisor nhẹ – đây là hypervisor tương tự được sử dụng trong AWS Regions. Nitro System cung cấp bảo mật nâng cao liên tục giám sát, bảo vệ và xác minh phần cứng và chương trình cơ sở của phiên bản. Tài nguyên ảo hóa được chuyển sang phần cứng và phần mềm chuyên dụng để giảm thiểu bề mặt tấn công. Mô hình bảo mật của Nitro System cũng cấm truy cập quản trị theo mặc định, loại bỏ khả năng xảy ra lỗi của con người và sự can thiệp. Outposts (và Nitro Hypervisor) không cho phép cung cấp quá mức dung lượng. Các tùy chọn kích thước phiên bản sẽ khả dụng theo kích thước phiên bản được hỗ trợ bởi họ phiên bản đó trên Outposts.
- Khả năng tính toán và lưu trữ trên Outpost của bạn là hữu hạn và bạn nên cân nhắc xem bạn muốn Outpost của mình hỗ trợ loại khả năng phục hồi máy chủ nào khi đặt hàng. Nếu bạn muốn thiết kế để chuyển đổi dự phòng giữa hai Outpost, mỗi Outpost nên được cấu hình để có đủ khả năng tính toán và lưu trữ để hỗ trợ điều này. Nhóm tài khoản AWS của bạn có thể giúp bạn lập kế hoạch về khả năng và tính khả dụng cao.
4. Theo dõi khối lượng công việc của bạn trên Outposts
AWS Outposts tích hợp với Amazon CloudWatch và AWS CloudTrail để giám sát và quản lý môi trường Outposts của bạn thông qua bảng điều khiển và API của AWS.
Amazon EKS hỗ trợ Amazon CloudWatch Container Insights để tăng khả năng hiển thị khối lượng công việc được chứa trong container của bạn, cũng như các công cụ nguồn mở như giám sát Prometheus trên Amazon EKS và Grafana trong Amazon EKS . Để biết thêm thông tin, hãy xem lại Các biện pháp thực hành giám sát tốt nhất cho AWS Outposts . Đối với cả hai kiến trúc, chúng tôi đã tận dụng CloudWatch Container Insights làm giải pháp giám sát chính của mình, vì tích hợp liền mạch với Amazon EKS và bản chất dịch vụ được quản lý của nó, giúp giảm đáng kể chi phí vận hành.
CloudWatch Container Insights cung cấp khả năng giám sát toàn diện trên nhiều lớp của cơ sở hạ tầng Kubernetes, cung cấp số liệu chi tiết ở cấp cụm, nút, không gian tên và khối lượng công việc. Khả năng hiển thị đa chiều này cho phép cảnh báo chủ động và khắc phục sự cố chi tiết khi phát sinh sự cố. Việc tích hợp giải pháp với Amazon EKS có nghĩa là nó có thể được triển khai như một tiện ích bổ sung được quản lý với cấu hình tối thiểu, khiến nó trở thành lựa chọn hiệu quả để duy trì khả năng quan sát mạnh mẽ trong môi trường sản xuất.
Hình 3: CloudWatch Container Insights: số liệu cấp cụm
Hình 4:CloudWatch Container Insights: số liệu về mức khối lượng công việc
5. Khi nào nên áp dụng mô hình này?
Bạn nên cân nhắc triển khai PAS-X trên AWS Outposts nếu:
- Doanh nghiệp hoạt động trong lĩnh vực sản xuất dược phẩm, điện tử, thực phẩm, nơi yêu cầu dữ liệu không rời khỏi nhà máy.
- Bạn cần hiện đại hóa ứng dụng MES cũ mà vẫn đảm bảo duy trì hiệu suất và tuân thủ.
- Hệ thống đòi hỏi độ sẵn sàng cao và tích hợp container/Kubernetes.
6. Kết luận
PAS-X MES Suite trên AWS Outposts không chỉ giúp Körber nâng cấp hệ thống MES hiệu quả, mà còn mở ra cánh cửa cho nhiều nhà máy bước vào kỷ nguyên sản xuất thông minh – nơi cloud, container, và dữ liệu tại chỗ kết hợp chặt chẽ để tối ưu hóa hiệu suất vận hành.
📣 Bạn đã sẵn sàng hiện đại hóa hệ thống sản xuất của mình chưa?
👉 Cùng OSAM khám phá cách triển khai container MES trên AWS Outposts, tối ưu hiệu suất sản xuất – ngay tại nhà máy của bạn.
Tìm hiểu thêm:
(1) https://osam.io/aws-cloudfront-la-gi/
(2) https://osam.io/chien-luoc-toi-uu-hoa-chi-phi-hieu-qua-cho-amazon-bedrock/
