《CLOUD 云+》 | 第 1 期
新商业
CAE面临的挑战与Altair的探索

从过去几十年的发展经验来看,计算机辅助工程(Computer-Aided Engineering,简称CAE)技术已被证明是支撑产品创新不可或缺的手段。随着中国制造业升级以及国内相关企业在研发层面加大投入,很多用户及研发单位已经购买了自己的CAE系统并上线运行若干年。但根据我们在行业实际现象的观察发现,按照传统思路和操作方法项目上线后会面临很多挑战和问题。

借助云计算技术将仿真应用部署到云端,则可大大降低企业应用CAE技术的门槛,让CAE变得更加普及。同时,云计算与云服务在许多领域已经取得了极大的成功,云模式已经是未来的必然趋势。

由Altair Engineering Inc. (纳斯达克股票代码: ALTR)联合华为推出的云一体机和物理一体机给了用户新的选择。

CAE相关平台现状和目前用户常见痛点

当前企业CAE系统采购的几种场景构成:

• 硬件选型和购买:通常选择几家主流厂商,再根据技术指标以及需求进行招标及采购;

• CAE软件选型和购买:根据用户业务场景,选择对应求解器和前后处理系统,并根据预算购买对应的license个数;

• HPC调度管理系统:通常可选择开源软件或商业软件,简单说开源是省钱花时间,商业是花钱省时间;

• 购买相关的软硬件集成及维护:寻找一个集成商提供打包解决方案,并提供项目的实施以及未来几年内的产品维护工作。

但是传统的操作方式会产生下面三大问题:

1.硬件厂商和CAE软件的配合导致问题,很多分开采购的软硬件发现多买了硬件或者多买了软件,无论哪部分没有与对方匹配都会造成整个系统的投资浪费:例如:购买了128个碰撞软件license,256个空气动力学软件license;但是只购买了256核的硬件,最终只能最大运行256个核的任务,导致浪费128核license;同理,购买了1,024核硬件,但是软件只购买了256核,同样浪费了大量的硬件资源;软硬件不匹配,需要高内存,高速硬盘的应用配置了瘦节点,只能计算一些较小规模的模型,大模型完全不能计算;配置了不适合计算的服务器,导致大量投资却计算性能很慢。

2.集成商能力有限,很难解决用户的实际使用场景问题:通常解决硬件或者操作系统层问题,基本没有相关的CAE软件优化能力;无法提供相关的作业调度优化,以提升相关资源利用效率;发生问题后经常出现硬件厂商检查无问题,调度软件也没问题,CAE软件正常,用户模型也正常,但是部分用户或CAE软件一直运行不正常,却无法快速有效解决相关问题;

3.调度策略不够优化:购买了匹配的硬件,但是整个系统的利用效率却一直提升不上去;项目时间节点前资源一直不够,项目时间节点后资源大量空闲;优化整个系统利用率将大大提高用户资产价值,但是很多用户却一直没有意识到这个层面优化的重要性。

上述三大问题会导致HPC最终使用者遇到如下问题场景:1.为什么Ansys或OptiStruct仍然在排队无法使用;2..为什么Fluent或AcuSolve计算出错;3.为什么Ls-dyna或Radioss计算非常慢;4.为什么HFSS或FEKO无法获取软件license。

综上所述,用户最终希望有一个真正的包含商业软件和管理平台的软硬件一体解决方案,但目前在业界很难找到软件厂商愿意提供相关的硬件平台,且为用户提供这个平台内的无限license使用,确保所有软硬件系统都能得到最大化的利用率。

一体机解决方案

Altair基于在全球及中国市场的多年调研,于2017年联合华为正式在中国大陆推出软硬件一体化解决方案,借助华为对基础设施的调校和优化能力,联合Altair的一整套CAE工具及相关前后处理方案,为用户提供了“开箱即用”的仿真软硬平台一体机方案。用户只需按年支付相关软硬件包的租赁费用,即可使用最顶级的硬件平台和PBS Works调度管理套件,以及HyperWorks仿真解决方案,并可享受专业技术支持和培训服务,让用户在未来使用中得到最高的投入产出比。

PBS Works系统

考虑到不同用户使用模式和付费模式,目前提供两种一体机解决方案:

物理一体机:根据用户需求,通过实体机定义不同硬件类型和网络及存储,提供软硬件打包解决方案。优势主要在于整个系统都管控在用户自己机房内,用户只需准备机房电力和制冷和网络互通即可实现开箱即用;

虚拟一体机(云端一体机):顾名思义,是指部署在云端的一体机解决方案,云端一体机最大优势在于可以实现完全的零管理成本,用户只需互联网访问的网络就可以完成所有HPC功能,所有软硬件系统都在云端,用户通过浏览器或客户端完成所有计算和前后处理工作,本地无需安装任何CAE软件。

Altair软件求解器系列

一体机主要包含八大功能模块:1.针对于用户业务场景的所有CAE仿真模块,包含电磁场,空气动力学,结构,强度,模态,碰撞跌落,主动和被动安全,前后处理系统等;2.根据用户业务场景,提供对应的计算节点及相关存储,网络和系统;3.相关调度软件和门户系统;4.对整个系统提供对应的优化及业务系统集成;5.对整个业务系统的运维及未来问题的跟踪和处理;6.完全互相匹配的license和硬件资源;7.开箱即用,用户将机器开箱后只需接入网络,开通相关用户即可开始投入生产环境使用;8.云端一体机只需一根网线,连通即可开始进行仿真工作。

相对于传统方案,华为云端一体机具备以下优势:1.提供了专业计算资源服务,用户可针对不同种类的计算任务选择优化的云端资源;2.通过Altair云端license机制,解决传统云端无法解决的昂贵的CAE license问题;3.通过远程的图形可视化,实现调用云端显示资源进行三维渲染,用户无需下载庞大的结果数据,只需抽取相应结果曲线和动画,即可完成计算报告;4.专业厂商安全维护,远超用户本地的数据防护和安全措施。

一体机为用户提供一套完整的门户,帮助用户可以在极短的时间内快速学会使用HPC软硬件系统,用户交互界面只需登陆后点击相关软件和所需核数,上传文件,即可完成一次仿真计算。通过华为云与Altair的合作,将仿真应用部署到云端,将大大降低企业应用CAE技术的门槛,让CAE走进更多企业用户。

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