暖通热泵系统工程之”技术&管理+AIOps”

Posted 2021-04-24 文刀茶禅

所谓系统，首先是把要研究的对象或工程管理问题看做是一个由很多相互联系相互制约的组成部分构成的总体，然后运用运筹学的理论和方法以及电子计算机技术，对构成系统的各组成部分进行分析、预测、评价，最后进行综合，从而使该系统达到最优。 简而言之，系统是由两个以上有机联系、相互作用的要素所组成，具有特定功能、结构和环境的整体。

系统及其要素

系统并不是独立的，其由两个以上要素组成。要素可以是单个事务，也可以是一组事务。我们也可以这样描述，系统又可以开分为子系统，而子系统又可以继续拆分。系统和子系统是一个相对概念，这和我们描述系统的大小和范围相关。我们说，系统具有 ”统则唯一，分则无限”的特点。

系统和环境

任何一个系统又归属于更大的一个系统，并与其相互作用和联系。

系统的结构

构成系统的多要素间相互联系，在系统内部构成一定的结构和秩序。

系统的功能

系统的功能是系统的价值和目的所在

系统的一般属性

整体性

系统的整体性是系统最核心的属性之一。系统各要素基于系统的整体功能和逻辑性要求协调于系统中，要素间的相互关系也是服从于系统的整体性功能要求。系统所表现出来的功能特性是各个要素间的相互作用和联系产生的。

关联性

构成系统的要素不是相互独立的，而是相互联系、相互作用的。正是基于要素间的相互作用才构成了整体系统的功能特性。要素间的关联性构成了系统结构的基础。

环境适应性

任何一个系统都不是孤立存在的，它必然是存在于一个更大的系统中，并与这个外部系统存在物质、能量或信息的交流。

所谓工程，是以集成建造为核心、以新的存在物为标志，着重解决”做出了什么”的问题，强调改造客观世界的实际效果。工程活动由产品驱使，主要社会角色是工程师。工程活动的成果主要是各类人造系统(man-made systems)。将实际改造世界的物质实践活动和建造实施过程知识化，形成的就是工程方法，是一种面向实践的技能和方法，主要成果形式是工程原理、设计和施工方案等。后演化为”用比较大而复杂的设备进行的工作”或”需要较多人力、物力来进行的大而复杂的工作”。”工程”这里含义是工作、任务或事业(work,task，enterprise)，强调其复杂性、艰巨性。

所以，汉语中的”工程”对应了多个含义，需要在不同语境下加以区分，识别真正的内涵。系统工程常见于这样的说法，”某某工作是一项系统工程”等等。这些话语中的”系统工程”不是我们余热回收、余热利用的系统工程(systems engineering，SE)方法，其背后的含义是首先强调这是一个复杂、艰巨的任务，即”工作、任务或者事业”(work，task，enterprise)，其次是强调对于这样复杂艰巨的工作和任务，必须使用系统思维，必须整体考虑、处理好方方面面的关系，才能完成好这项工作，推动事业发展。

所谓系统工程，工程项目中的系统工程定义与特点：系统工程是途径、步骤、方法(不是思想、科学、理论)；相对于具体专业，系统工程是跨学科、跨专业的总体方法：系统工程通过全局优化致力于满足用户要求；系统工程面向目标系统的全生命周期。

所谓项目，一旦工程被设定了明确目标并加以时间、经费等约束条件，”工程”的含义就扩展到了”项目”(project 或 program)了。项目是为创造独特的产品、服务或成果而进行的临时性工作。项目管理的主要职能是对项目的计划、组织、指导、协调和控制。系统工程更多地关注所研制的系统(SOI)本身，更多地关注技术本身的问题，而项目管理致力于项目的全面成功，除了产品本身，也要考虑经费、进度以及团队多方面的成功。

工程项目的实施需要开展两类工作，一类是技术工作，表现为工程活动，例如需求分析、软硬件设计、软件编码、部件加工制造、集成和组装、试验与测试等，其主要责任人是工程师；另一类是管理工作，是为保障支撑技术研制活动而开展的计划、组织、协调和控制工作，例如，制定各类工作计划，监控项目成本和进度，实施采购和进行团队建设等，主要由管理人员完成。

在一个工程项目的实施中，系统工程方法首先体现为总体技术。现代几乎所有人造系统都是多个专业技术共同实现的系统，以复杂技术系统为研制目标的工程项目在这一点上更为突出。但系统工程不研究具体的专业技术问题，侧重于对系统总体问题 (即系统构成要素、结构、信息交换和反馈机制等)的研究。系统工程方法一方面从需求及大系统约束条件出发，经过权衡和综合得到系统体系架构和各层级功能、性能要求；另一方面从部件、分系统到系统逐级集成并验证，最终得到满足用户需求的系统产品。

同时，系统工程管理又是系统工程方法的重要组成部分。总体技术涉及多个门类的专业技术，综合集成成千上万甚至更多的部件和元器件，历经由多个阶段组成的生命期，需要不同团队人员的参与和协作，因此总体技术活动的有序开展，离不开充分的管理工作保证。例如，研制工作计划制定、技术需求管理、技术风险控制、技术状态控制等。技术管理过程是项目管理和技术团队之间的纽带。

系统工程管理是项目管理的一部分，是项目管理中的技术管理。项目管理中的进度管理、经费管理以及质量管理和利益攸关方的管理等，是系统工程方法中定义用户技术需求、确定系统架构、开展技术评估评审和决策、开展验证和确认等技术过程和管理过程的输入和约束条件；系统工程又从技术管理层面提出了对项目人力资源管理、采购管理、沟通管理等的要求。

工程研制项目包括两类工作，一类是技术工作，一类是管理工作；系统工程方法包括技术和管理两个方面；系统工程技术是各类专业技术中的总体技术，系统工程管理是项目管理中的技术管理。

所谓系统集成，系统集成：就是运用整体化结构设计思路，通过各类专项技术，将各个分离的设备、功能和信息等集成到相互关联的、统一和协调的系统当中，使资源达到充分共享，实现集中、高效、便利的管理。系统集成的本质是最优化的综合统筹设计，系统集成所要达到的目标是系统的整体性能最优技术要点：系统集成以满足系统需求为根本出发点；系统集成不是选择最好设备的简单行为，而是要实现各部分虽较劣但总体可以优化；系统集成不是简单的设备供货，它体现更多的是系统设计、组织的技术和能力，体现的是对各个部分之间的最优匹配的技术和能力；系统集成包含技术、管理和商务等方面，是一综合性的系统工程。系统集成所要达到的是系统整体性能及性价比最高。通过对系统的综合分析、系统分析、构造系统模型来调整和改善系统的结构，使之达到整体最优化。

所谓AIOps是一种基于算法的IT运维(AlgorithmicIT Operations)，是由Gartner定义的新类别，源自业界之前所说的ITOA(IT Operations andAnalytics)。

智能运维AIOps实现思路：

接入运维数据；建立知识图谱；编排智能算法；自动化执行。

降低运维成本，提升系统效率，如：

异常检测，故障发现，异常定位，异常报警聚合，异常根因分析，快速止损，异常自动修复

故障预测，容量预测、智能扩容(阈值动态调整，弹性扩缩)，趋势预测，热点分析

AIOps要解决的是”系统+算法”问题。解决任何一个AIOps中的模块或场景，都需要有”AIOps架构师”把复杂的场景和需求拆解成具体的功能模块：”眼”、”手”、”脑”。

“眼”解决那些通过采集数据全面感知系统运行状态就能解决的问题；我们将现有环境中的监控称之为眼，例如，APM、Zabbix、Flume、Tivoli、HMC、NPM、Netbase等，通过眼获得了众多运维数据，包括业务监控数据、中间件监控数据、数据库监控数据、IAAS监控数据、PAAS监控数据、系统监控数据、硬件监控数据、存储监控数据、网络监控数据、众多日志数据、变更数据等。

“手”解决那些基于固定逻辑就能解决的问题；我们将现有环境中的自动化工具称之为手，例如，IAAS、PAAS、Ansible、Puppet等，通过手执行自动化操作，包括申请资源、部署应用、执行变更、处理故障等。

“脑”又细分为两类模块：1)通过挖掘历史数据总结出来各种画像和知识；2)通过动态决策算法来处理各种具体运维场景。”脑”里面的两个模块必须能被当前AI技术所解决(要求数据丰富、信息完整、清楚定义、单领域)。现有环境中，眼和手都有比较成熟的解决方案，但眼和手之间存在鸿沟，无法自动联动，AIOps正好可以充当桥梁，解决此问题。我们将AIOps称之为脑，接受眼的输入，做推理决策，让手去自动化执行。

AIOps运维大脑主要包含两大部分：”运维知识图谱”和”动态决策”。 动态决策利用实时监控数据和已经挖掘好的运维知识图谱进行实时决策。 ”动态决策”包括故障发现、故障定位、故障处置、故障规避等大场景。每一个大场景还包含若干个小场景，比如故障发现包含单指标异常检测、多指标异常检测、文本日志异常检测、交易链条日常检测等等。

AIOps 与其说是产品，不如说是一种理念和策略。通过以数据为基础、算法为支撑，场景为导向的 AIOps 平台，为企业现有运维管理工具和管理体系赋予统一数据管控能力和智能化数据分析能力，全面提升运维管理效率。现阶段 AIOps 的目标不是 NoOps ，而是 BetterOps ，通过更高效的运维帮助企业快速洞察人力难以企及的故障和问题，准确预测风险，化被动运维为主动运维。