企业数字化转型中的硬件DevOps实践

2020-02-14童向杰

价值工程 2020年1期

童向杰

摘要：近两三年，有众多传统企业积极投身“企业数字化转型”的探索与实践，特别是软件行业中，结合了敏捷、DevOps和精益思想，数字化转型已经取得了比较好的成果。然而，在硬件产品开发领域受制于周期和资金投入等原因，业界发展相对比较慢。幸运的是，由于ZTE战略层面的支持，助力了硬件产品领域数字化转型变革，团队结合了软件DevOps的理念、数字化转型的核心思想以及企业自身的特点，系统性实践了数字化转型中的“硬件DevOps”。

Abstract： In recent several years many traditional companies are exploring and carrying out digital transformation. And it has obtained excellent achievement in software industry. However， in the domain of hardware product development the progress is slow subject to revolution and capital investment. Fortunately， support from ZTE strategy level assist strongly enterprise to innovate about digital transformation in hardware product domain. It integrates the concept of software DevOps， the core soul of digital transformation and the own trait of product development. Accordingly the Hardware DevOps in digital transformation is systematically token into practice.

關键词：数字化转型;硬件DevOps;软件DevOps

Key words： digital transformation;Hardware DevOps;Software DevOps

中图分类号：F270.7 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2020）01-0001-05

0 引言

根据IDC 2018年年会资料，从宏观来看，未来数字经济将会占半壁江山，全球到2021年，数字经济规模会达到45万亿，至少占全球经济的50%左右，中国这个比例至少能达到55%。而根据AppDirect在2018年9月的一项研究显示：七成的企业高层表示只有经历数字转型的企业才能在下个五年中生存。由此可见，企业数字化转型是传统企业未来发展的方向与出路，将带来巨大的发展空间，因此，中兴、阿里巴巴、中国电信、华为等知名国内企业都在结合自身业务特点的基础上积极推进自身企业的数字化转型变革，如中国电信云道DevOps平台和阿里云等都很好地支撑了各自企业的数字化转型，或者说，也是企业数字化转型下的重要成果。

1 企业数字化转型介绍

结合IDC对企业数字化转型的解释，将企业数字化转型定义为：是企业利用数字化技术和能力来驱动企业内外业务创新和商业生态系统重构的一种途径与方法。其目的是实现企业业务的转型、创新、增长;其核心是业务转型;其基石是数字技术。企业数字化转型与传统企业信息化相比，无论从本质和架构方面，还是从使用对象来看，两者之间存在根本上的区别的，如表1。

通过数字化转型，可以给企业带来以下五个方面的变革：①使企业领导层认识到数字化转型的价值所在，进而推动领导力转型;②通过提升效率，降低成本，促成运营模式转型;③利用信息技术整合资源，实现人力资源转型;④推进围绕用户体验组织产品研发文化，实现全方位用户体验转型;⑤通过信息和数据转型，提升信息和数据所产生收入的占比。企业通过完成以上五个方面的转型后，相应地，数字化企业实现了决策模式、运营模式、生产模式、服务模式和盈利模式五个方面的革新，即从根本上提升了企业的综合竞争力。

之所以数字化转型能够促成企业全面革新，是因为数字化带来以下三个方面的智能化赋能：①通过打造出轻量化或者服务化的PaaS、企业应用系统容器化、一站式敏捷IT开发与运维、自动编排和IT资源最大化利用给企业IT赋能;②通过智能数据归一、数据统一治理与服务、数据实体化融合和数据资产化实现数据赋能;③通过赋予企业（AI）智能，改变线性的人为经验决策，向基于大数据与算法模型的机器智能辅助决策，包括感知智能和认知智能。从而实现业务转型、创新以及收入增长。

因而，完成数字化转型的企业具有以下几个方面的明显特征：①具备数字化市场战略和数字化运营能力;②渠道数字化和产品定制化;③业务智能化，实施按需而变的业务流程;④拥有敏捷的技术团队和敏捷的业务组织;⑤数据驱动业务，而不是业务驱动数据;⑥微服务和DeveOps成熟都非常高。因此，可以由此来判断一家企业是否为数字化企业。

原阿里云首席机器智能科学家闵万里指出，企业数字化转型需要打通“三点一线”，即以“价值创造”为主线，一以贯之串联“业务痛点、技术锚点和转型拐点”这三点。首先，需要推动把各个IT系统的内容（即数据）按照业务流贯穿形成数据流，从而实现业务数据化，推动数字化转型启航，与此同时，完成“业务痛点数据化”，这样就可能应用各种数据技术DataTechnology（DT）探索解决业务痛点;其次，选择投资回报率（ROI）较高和嵌入式成本相对低的技术作为企业数字化转型的技术抓手，而不是选择最新技术，即技术锚点要价值化;第三，数字化转型是一场持久战，是一个从量变到质变的渐进过程，因此需要特别关注转型拐点的连续化。评估前期的数字化转型项目成功与否，不仅要看其创造价值是否明显，更要关注其方式和路径是否能再度放大持续创造新价值。所以，“三点一线”数字化转型方法论其实质就是通过数字化解决业务痛点，甚至是创造新的业务模式，用数字化技术打造连串的价值创造点，从而触发质变的转型拐点，形成蜕变。

2 硬件DevOps思路的提出

一个传统企业的主业务通常由营销、研发和制造组成，因此，从主业务角度，企业要完成数字化转型，就需要实现数字化营销、数字化研发和数字化制造，当然，从企业运营整体来看，还包括数字化人事、数字化行政、数字化财务等。图1就是企业主业务数字化转型示意图。营销团队将市场需求通过IT系统传递给研发团队;研发团队通过项目化管理组织数字化设计、数字化仿真、数字化工艺进行设计、验证和实现，再通过制造料单（MBOM）和样机料单（PBOM）连接数字化制造，实现设计制造一体化;最后，制造出来的产品通过数字化交付，给营销团队提供产品支撑，从而形成完整的数字化主业务数据流，即实现了主业务的数字化转型。由此可见，数字化研发是企业数字化转型的重要组成部分，甚至是基础，因为只有产品研发出来后，才需要组织制造和营销，所以，实现数字化研发是企业数字化转型的关键。另外，从企业提供的产品形态来看，可以分为硬件产品和软件产品（含服务），因此，数字化研发又可以分为数字化硬件产品研发和数字化软件研发。正是考虑到数字化研发对于企业数字化转型的重要性，公司投入巨大资源在研发领域推行DevOps实践。

2.1 软件DevOps实践

软件DevOps的概念最早由2009年的欧洲提出来的，DevOps（Development和Operation的组合词）是一组过程、方法和系统的统称，用于促进开发（应用程序/软件工程）、技术运维和质量保障（QA部门）之间的沟通、协调与整合。随着DevOps实践的深入和推广，DevOps获得了巨大的发展，更是在2017年底高效运维社区发布了DevOps成熟度模型标准，成为了完整的DevOps框架体系。该框架是一个集各家之所长的体系，包括敏捷管理、持续交付、IT服务管理和精益管理等四大部分内容。①敏捷管理：以用户需求为核心，采用迭代、循序渐进的方法进行软件开发。②持续交付：一种开发实践方法，通过流水线方式将研发测试过程自动化执行，确保快速向客户交付价值。③IT 服务管理：采用ITIL 相关的方法、手段、技术和流程等，对IT 运营环境（如硬软件环境、网络环境等）、IT 业务系统和IT 运营人员进行综合管理。④精益管理：核心思想是以最小资源投入，创造出尽可能多的价值，为顾客提供高质量产品和及时的服务，提高顾客满意度。

软件DevOps思想之所以能够支撑好软件研发，得益于三大主要数字化技术：流水线技术、微服务和容器技术。微服务（Microservice）传承了传统SOA（service-oriented architecture）技术思路，同时也弱化了SOA 中ESB（Enterprise Service Bus）功能，真正实现分布式、去中心的服务架构，是解决传统臃肿单体应用部署和升级困难之关键。当前不仅是互联网公司采用，传统企业也将拥抱微服务架构。容器则是属于一种操作系统级、轻量的虚拟化技术。容器是一个自包含结构，具有隔离性好和快速启动等特点，一般每个容器只运行一个任务。容器是微服务的天然载体，是DevOps 的催化剂。而从工程实践上，通过流水线技术，体现价值流动思维，通过将过程任务代码化，实现过程自动化。也因此使得DevOps在数字化软件研发中大放异彩。

中国电信的云道平台就是一个DevOps平台，该平台应用后，从代码提交到部署的全过程自动化流水线构建，流水线执行效率是人工执行效率的32 倍，价值是非常明显的。ZTE 的软件DevOps实践也得出类似结论，巨大地缩短了持续集成和部署的时间，取得了非常好业务价值。

在图2产品研发活动的软件交付由于采用了流水技术，实现了软件端到端业务数据流;敏捷管理解决了研发快速响应需求和变化的痛点;而DevOps的初衷就是要解决开发团队和运维团队存在壁垒的矛盾，使得整个软件产品研发呈现标准化、自动化、数据化、智慧化为的特征。由此可见，软件DevOps是数字化转型思想在软件产品研发具体应用。

2.2 硬件DevOps

硬件产品开发与软件产品开发相比，存在许多的不同点。其一，硬件产品开发通常应用了多学科的最新技术，比如说一款新的终端产品，就牵涉到结构、基带、射频、天线、部件、仿真、工艺等各专业门类工程师应用最新技术协同研发。一方面，在高度专业化分工的今天，即使同一个专业领域，比如说仿真，还存在仿真前处理和后处理技术，即硬件产品研发包含的技术领域更广;另外一个方面，从管理角度来看，技术研发部门通常按照技术领域来划分的，这样，即使在推行项目化管理的企业，各专业的协同开发也面临极大的挑战。从图2硬件交付过程，就能够看到这一点。

其二，图3是对应硬件产品研发各环节通常可能会用到的硬件开发工具，可见工具种类繁多，如在仿真技术领域就有13种工具之多。而通常这些设计成果都是企业的核心资产，但是基于这种传统开发模式，这些核心资产是散落的。加上，如果支撑硬件研发的IT系统还是烟囱式的，那么放眼望去，硬件产品研发处处是数据孤岛，无论是产品研发核心数据，还是硬件产品研发管理过程数据。项目各环节从工具应用角度带来的具体问题，见图3对应说明。

此外，硬件产品研发与软件产品研发还存在以下几个方面的不同：①软件产品开发存在持续集成和交付，而硬件产品通常都是一次性交付;②从企业内外部合作来说，在签署完合作协议后，软件产品开发受之影响相对较小，而硬件开发还受到供应链的明显影响，从而硬件研发过程，比如說，为了规避供应链风险，硬件研发通常需要实现量产同一功能的第二家供方，就是巨大的兼容替代研发验证工作，而软件相对应的工作只是底层软件，但对于硬件产品开发来说，几乎和开发一款新产品区别不大;③从纠错的代价来看，也是不一样的。软件开发如果出现某版本的发布异常，可以通过终止当前版本发布或者进行版本回滚，对整体项目周期的影响相对可控，但是，对于硬件研发，一旦某个专业出现设计异常，将极可能导致相关多专业设计变更，对于整个项目研发周期的影响基本上会超过2个月（对于中等规模硬件研发），即极可能导致最终产品交付延误。

虽然硬件产品研发与软件产品研发存在诸多不同的地方，但是由于烟囱式硬件研发工具和IT系统的应用现状决定了硬件研发过程会相应出现孤岛数据，从而造成各专业团队之间是一种抛球式的研发模式，即使同一专业内部，也会存在类似情况，进而造成协同困难，效率体现。从这个角度来看，与当年因为开发团队和运维团队协同困难而提出的DevOps的情况非常相似，所以，DevOps思想内容完全可以在硬件研发领域中得到进一步的扩展，硬件DevOps就是利用数字化技术，消除数据孤岛，促进硬件产品研发各专业以及专业之间协作的一体化，达到消除业务痛点、提升效率的目的。

3 硬件DevOps的实践与成效

3.1 打造硬件产品研发中台

2015年底阿里巴巴集团宣布全面启动2018年中台战略，构建符合DT时代更具创新性、灵活性的“大中台、小前台”组织机制和业务机制，即作为前台的一线业务会更敏捷、更灵活适应瞬息万变的市场需求，而中台整合的运营数据能力、产品技术能力，对各前台业务形成强有力支撑。所谓中台，就是居于前台和后台之间，是一种“厚平台，轻应用”的技术架构。

阿里云除了在自身企业获得巨大成功，还在其他行業中得到推广。2018年，阿里云与蒙牛和海底捞启动了以数据中台为基础的数字化转型实践，联手打造了一两个示范应用。通过示范应用的业务价值，就反映出数据中台的巨大威力。

因此，硬件DevOps的技术方案也选择了中台架构方案，如图5。硬件研发中台结合硬件研发业务规划了设计中心、仿真中心、检查中心、测试中心、3D库中心、License中心和搜索中心七大中心，这七大中心对应七大PaaS平台，各平台内包含了工具自动编排。①设计中心包含了结构设计、部件设计、基带设计、射频设计、天线设计等，该中心需要解决的是项目过程中跨专业协同开发的问题，即实现设计一体化;②仿真中心对应的是仿真生命周期管理（SLM，Simulation Life Management），要解决的是仿真前处理、仿真计算和仿真后处理协同的问题，即实现仿真一体化;③检查中心包括本专业设计规则达成情况以及特别是跨专业设计与仿真规则遵循情况，保障硬件设计准确性和可靠性;④测试中心主要集成了测试用例开发、测试执行、故障跟踪与验收等关键过程，以及与之对应的自动化测试工具，以达到测试工作的高效和准确，进而控制产品研发过程质量;⑤3D库是模型化设计（MBD，Mode Based Design）基础，包含了3D电子器件库、结构3D库和部件3D库等，也是解决硬件设计数据孤岛的基础;⑥由于硬件设计工具使用方面存在动态性的特点，而各开发测试工具对应的License属于公司资产，因此就存在使用效率问题，为此规划了硬件License管理中心，以解决资源匹配问题;⑦最后就是搜索中心，由于硬件研发过程所产生的数据是大量的，有一个便捷的数据获取路径是非常重要的。

以上七大中心也是硬件工程域的PaaS平台，后面与硬件管理域和业务编排相结合，就形成了硬件研发中台，硬件管理域包括流程控制、版本管理、文档管理、物料管理、需求管理、工程变更管理、库管理等等。硬件研发中台实现路径如图6。

研发中台建设完成后，前台用户（研发工程师、项目经理、产品经理、产品线总经理、管理员等）可以通过移动端或者PC端获取研发中台提供的服务能力，实现一站式（平台唯一，数据统一）协同产品开发，即实现设计仿真一体化、设计制造一体化、仿真制造一体化和产品管理与研发一体化，从而提升研发效率与质量，同时有助于提升IT用户体验。前台服务能力的提供离不开后台的支撑，包括数据库服务、分布式应用服务、微服务、通知服务、流水线服务等等。该方案还兼顾了与当前IT系统的对接，做到互相取长补短，发挥现有业务系统的最大价值，降低企业对IT系统改造的成本，同时兼顾了业务的连续性和用户的使用习惯以及最终的系统平滑切换。

3.2 硬件DevOps的成效

如图4，这种传统抛球式硬件研发模式的典型特点就是：①整个研发过程采用一系列文件方式进行管控;②这种研发模式下，没有进入文件的大量研发过程数据是散落在研发团队中的，没有通过统一平台进行管理，不利于技术跟踪、追溯和技术积累，乃至研发能力的提升;③整个产品研发过程，产品数据是没有端到端拉通的，而是存在一系列数据孤岛，极易造成因数据缺失而导致的决策失误。比如说，结构设计的修改因为缺失系统同步给硬件研发团队，结果造成研发打样验证反复，将造成交期延误和资源浪费的严重问题。

正是由这种研发模式的特点产生了研发过程改进的九大诉求，而硬件DevOps通过数字化手段有效解决这九大诉求：①跨领域独立开展研发问题可以通过并行设计、设计一体化、3D模型开发、数字化工艺、数字化仿真和数字化研发测试加以解决;②而数字化硬件端到端管理可以解决过程文件交付混乱、评审活动效率低下、设计变更管理困难、需求变更不可控、研发后端过程管理没有拉通和缺少端到端的追溯等关键诉求;③数字化方案协同可以解决数据不同源不可视等问题;④而实现需求不透明，共享差的问题可以有硬件数字化发布来加以解决。由此可见，硬件DevOps的实现与应用对硬件产品开发起到全面且积极的影响，在某种程度上来讲，可以说是一场“革命”。比如说，在仿真中心建设过程中，仅仿真计算一项，效率提升5倍。所以如果全面实现硬件研发中台，带来的成果是可预期的，也是革命性的。

4 结束语

硬件DevOps是传统企业数字化转型的重要组成部分，团队利用了数字化转型和软件DevOps的思想，结合阿里巴巴的中台技术架构，设计了数字化研发的硬件研发中台，并且在保证业务连续性的基础上逐步推进硬件DevOps实践（兼容现有IT系统）。从初步实践情况，获得了非常不错的成果，相信随着硬件DevOps的全面实现，将为企业全面实现数字化转型做出突出贡献，虽然，推进过程中肯定还会遇到不少困难与挑战。

图8是企业价值链示意图，可见，硬件DevOps处在产品链的最前端，对于企业价值链的价值变现影响深远，它包含了数字化设计和硬件数字化等几部分。也正是因为该价值链适用于所有含硬件产品研发、制造和销售的企业，所以，硬件研发中台方案可以被此类企业在数字化转型与建设中加以参考。

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