_Optymalizacja kosztów Azure dla lidera spawalnictwa

O ESAB

Grupa ESAB (Elektriska Svetsnings-Aktiebolaget) to światowy lider w produkcji urządzeń spawalniczych i tnących oraz materiałów eksploatacyjnych. Firma została założona ponad 110 lat temu, a jej obecnym właścicielem jest Colfax. Pomimo, że oryginalnie pochodzi ze Szwecji, obecnie jej zasięg obejmuje regiony Europy, Ameryki Północnej, Ameryki Południowej, Azji / Pacyfiku i Indii.

Firma ESAB posiada w swojej ofercie innowacyjne i cieszące się uznaniem na świecie urządzenia oraz rozwiązania opracowane przy udziale klientów. Są one konstruowane w oparciu o wiedzę i dziedzictwo globalnego lidera branży produkcyjnej.

Wyzwania i potrzeby

Firma ESAB jest prekursorem we wdrażaniu nowych, innowacyjnych rozwiązań cyfrowych, które wspierają ich klientów w pracy. Wiele z nich wyznacza nowe standardy na rynku spawalniczym. Jednym z takich rozwiązań jest internetowa platforma oprogramowania IoT.

Zapewnia ona łatwe w użyciu narzędzia do analizy, poprawy wydajności oraz wzrostu jakości i wydajności spawania. Zapewnia także wysoką kontrolę nad prowadzonymi pracami oraz dokładne gromadzenie i analizowanie dużych danych, które spływają ze wszystkich źródeł zasilania oraz z operacji spawaczy.

Podczas tworzenia architektury dla tej platformy musieliśmy zwrócić uwagę na bardzo konkretne wymagania klienta. Konieczne było uwzględnienie potrzeb związanych zarówno z niezbędną mocą obliczeniową i bezpieczeństwem. Ponadto musieliśmy zapewnić miejsce niezbędne do przechowywania danych oraz możliwość przesyłania ich w czasie rzeczywistym. Na koniec należało również wziąć pod uwagę dokładną analizę zebranych danych.

Optymalnym krokiem, który pozwolił na rozwiązanie potencjalnych problemów z wydajnością, wysoką dostępnością, bezpieczeństwem danych oraz spełnianiem wszystkich określonych przez ESAB wymagań okazał się wybór chmury publicznej dostarczanej przez Microsoft. Z racji tego, iż platforma opiera się na analizie informacji w czasie rzeczywistym, kluczowym warunkiem była wysoka dostępność danych telemetrycznych zbieranych z urządzeń z całego świata (paradygmat IoT).

Aby efektywnie realizować koncepcję integracji na poziomie przemysłu 4.0, wybór padł Azure IoT Hub z obsługiwanymi rozwiązaniami platformy Azure, takimi jak NoSQL Database CosmosDB i Stream Analytics. Na niej to dokonane zostało odpowiednie modelowanie danych oraz ich kontekstualizacja, aby móc logicznie powiązać wszystkie informacje spływające z urządzeń i maszyn z cyfrowym ich odpowiednikiem.

Dzięki temu, nie tylko informacje, ale także funkcje dodatkowe mogą być wykonywane w kontekście danego urządzenia, uwzględniając jego specyfikę. Przykładem może być zdalna aktualizacja oprogramowania czy zarządzanie urządzeniami.

Oczywiście mając dane, kolejnym wymaganym etapem jest ich wizualizacja za pomocą Platformy IoT dla potrzeb użytkowników końcowych, stworzenie odpowiednich ekranów dostępowych, udostępnienia niezbędnych dla nich funkcji i wyświetlania danych w czasie rzeczywistym oraz historycznych raportów.

Kluczowym elementem spajającym wszystkie opisane powyżej funkcje jest separacja danych i poziomów dostępu – nie tylko pomiędzy różnymi organizacjami, ale również rolami danych użytkowników.

Odpowiednie wykonanie tego złożonego projektu, dawało ogromne możliwości rozwoju, a odpowiednia konfiguracja usług pozwala na zbudowanie przewagi konkurencyjnej oraz dostarczenie wartości biznesowej.

Rozwiązania

Aby mieć pewność, że system będzie działał w odpowiedni sposób wykorzystaliśmy praktycznie nieograniczone możliwości chmury publicznej Azure. Odpowiednie połączenie szerokiej gamy usług, pozwoliło na stworzenie ekosystemu, który spełniał wymagania Klienta.

Aplikacja została zaprojektowana jako rozwiązanie globalne. Firma ESAB posiada Klientów na całym świecie i zbierane przez nich dane napływają z maszyn spawalniczych rozmieszczonych w różnych regionach naszego globu. Microsoft Azure posiada wbudowane, gotowe do użycia rozwiązania IoT . W platformie wykorzystaliśmy skalowalną, globalna bazę danych Cosmos DB do której trafiają, za pośrednictwem Stream Analytics, dane telemetryczne pobierane przez Azure IoT Hub.

Możliwość wysyłania danych w czasie rzeczywistym została zapewniona dzięki użyciu serwisu Azure IoT hub. Rejestrował on wszystkie informacje spawalnicze oraz stan systemu wysyłany jednocześnie przez wiele urządzeń.

Dane telemetryczne wykorzystywane w „IoT” przesyłane są jako duże pakiety danych, na które musi zostać zapewnione odpowiednie miejsce. Są one archiwizowane w formie kopii zapasowej oraz przetwarzane z gotową do użycia funkcją dystrybucji globalnej i jawnej replikacji wielowarstwowej. Za wysoką dostępność na poziomie 99,99% oraz pięciu odpowiednio zdefiniowanych poziomów spójności odpowiedzialna jest usługa bazodanowa Azure Cosmos DB. Mówiąc prosto, użyliśmy usługi, która zapewniła nie tylko odpowiednio dużo przestrzeni, ale również pewność, że zapisane dane nie zostaną utracone.

Analiza danych została zapewniona dzięki użyciu usługi Azure Stream Analytics, który umożliwia kompletny potok przetwarzania danych strumieniowych z wykorzystaniem algorytmów opartych na Machine learning oraz dostarczany w modelu Pay As You Go czyli opłaty pobierane są tylko i wyłącznie za realne zużycie zasobów serwisu. Za pomocą przepływu danych (w architekturze tzw. „warm path”) w czasie rzeczywistym począwszy od pobierania danych z tzw. „Input” z Iot Hub do „Output” czyli Cosmos DB. To tylko część z usług, które zostały użyte do zbudowania wysoce zaawansowanego środowiska, które stworzyły platformę.

Jednak oddanie produktu nie oznaczało końca pracy dla Transition Technologies PSC. Wysoka wydajność dopuszczonej do użytkowania przez Klientów infrastruktury skutkowała wysokimi opłatami za wirtualne maszyny, usługi bazodanowe, czy punkty dostępowe. W związku z tym musieliśmy znaleźć rozwiązanie, które pozwoliłoby na optymalizację wydatków przy zachowaniu kluczowych dla Klienta funkcjonalności

Wyzwaniem dla naszego zespołu było utrzymanie zaawansowanego środowiska chmurowego na odpowiednim poziomie finansowym. Kluczowym było zachowanie równowagi pomiędzy wydajnością i wykorzystaniem zasobów. Po etapach planowania, budowania, testowania i wdrażania całej infrastruktury przyszedł etap monitorowania kosztów generowanych przez usługi Azure.

Kluczem do optymalizacji kosztów generowanych przez bardzo dużą ilość usług była ścisła współpraca z zespołem programistycznym oraz pełne zrozumienie zasad związanych z ustawieniem wydajności dla poszczególnych elementów.

Powyższe podejście jest jednym z najważniejszych aspektów, pozwalających na optymalizację kosztów utrzymania infrastruktury w chmurze. Prawdziwym wyzwaniem było utrzymanie wysokiej wydajności bez angażowania dużych środków finansowych.

Proces optymalizacji rozpoczęliśmy od szczegółowej analizy kosztów. Głównym i najważniejszym narzędziem przeznaczonym do tego celu jest usługa Azure Cost Management – pomaga ona monitorować wydatki za poszczególne usługi, śledzić użycie zasobów dzięki jednemu, spójnemu widokowi oraz daje dostęp do pełnych danych operacyjnych i finansowych.

W usłudze Azure Cost Management, wykorzystaliśmy:

• Cost Analysis, czyli analiza kosztów w czasie rzeczywistym
• Monitor Budgets czyli stworzenie swojego własnego budżetu na dana grupę usług lub na dana subskrypcję dzięki któremu mamy pełną kontrole wydatków na np. dany projekt
• Informacje o zdarzeniach, dzięki którym będziemy otrzymywali powiadomienia w formie e-maili, smsów lub powiadomienia na różne komunikatory.

Kolejnym kluczowym narzędziem pomagającym zniwelować wszystkie niepotrzebne wydatki była usługa Azure Advisor. W ramach jej możliwości wykorzystaliśmy rekomendacje dotyczące:

• Wysokiej dostępności, czyli zapewnienie i poprawienie ciągłości działania najważniejszych aplikacji biznesowych
• Bezpieczeństwa, które pozwoliło na wykrywanie zagrożeń i słabych punktów w naszej infrastrukturze
• Wydajności do poprawy prędkości naszych aplikacji
• Optymalizacji kosztów i zmniejszenia ogólnych wydatków na platformę Azure

Dzięki Azure Advisor mogliśmy uzyskać proaktywne, praktyczne i spersonalizowane z wykorzystaniem najlepszych praktyk.

W dostarczanych w modelu PaaS rozwiązaniach opłata zależna jest od długości czasu używania usługi oraz ilości jednostek np. Azure Stream Analytics, ilości przesyłania danych w przypadku magazynowania danych takich jak „Storage Account” lub liczby przesłanych wiadomości w przypadku „Azure IoT Hub”.

Rezultaty

Dokładne zrozumienie wymagań platformy, szczegółowa analiza danych, optymalizacja wydatków oraz zwiększenie bezpieczeństwa naszego klienta, to największe sukcesy przy realizacji tego projektu. Dzięki podjętym przez nas zespól działaniom udało się podnieść prędkość aplikacji oraz zredukować wydatki na subskrypcję, aż o 50%.

Sukces projektu nie byłby możliwy bez ścisłej współpracy pomiędzy różnymi firmami. Transition Technologies PSC było częścią zespołu, który obejmował także ESAB, Microsoft oraz inne firmy zewnętrzne.
Dzięki wyżej wymienionym działaniom ESAB osiągnął znaczne oszczędności i jest jeszcze bardziej przekonany o skuteczności rozwiązań chmurowych.