Nowości

NVIDIA Maximus oferuje większą wydajność, wyższą jakość dla Delphi

Delphi jest czołowym dostawcą elektroniki i technologii dla przemysłu samochodowego, pojazdów użytkowych i wielu innych rynków. Wykorzystując centra konstrukcyjne, zakłady produkcyjne i punkty pomocy technicznej w ponad 30 krajach, Delphi wprowadza rzeczywiste innowacje, dzięki którym urządzenia są coraz lepsze i bezpieczniejsze. Aby dostarczyć najbardziej wydajne produkty najwyższej jakości, Delphi używa cyfrowego projektowania prototypów, przeprowadza rozległe testy, analizy i symulacje od samego początku cyklu rozwoju produktu.

Delphi projektuje i wytwarza wiele systemów, które montowane są w samochodach z pomocą wysoko wydajnych stacji roboczych, z których wiele wyposażonych jest w profesjonalne układy GPU NVIDIA® Quadro®. Projekty obejmują układy sterujące silnikiem i przeniesieniem napędu, urządzenia z dziedziny bezpieczeństwa, systemy rozrywki dla tylnych siedzeń, systemy nawigacji, systemy audio i wiele innych. Delphi współpracuje niemal z każdym znaczącym producentem samochodów i na ostatnich Targach Motoryzacyjnych w Genewie przedstawione zostały technologie i systemy Delphi opracowane dla Volvo, Forda, Ferrari i Audi.

Inżynier Fereydoon Dadkhah pracuje w grupie analizy mechanicznej i symulacji oddziału elektroniki i bezpieczeństwa firmy Delphi. Jest częścią zespołu z Kokomo w USA, który jest centrum analiz i ekspertyz dla zespołu rozwoju produktu. Dodatkowo, Delphi zatrudnia personel liczący ponad 40 inżynierów, którzy zajmują się głównie analizą rozwoju produktu, przy użyciu oprogramowania ANSYS, w ośrodkach na terenie Indii, Polski i Meksyku. W celu usprawnienia toku ich analiz, Dadkhah współpracował z firmą NVIDIA aby ocenić system NVIDIA® Maximus™. System Maximus łączy możliwości układów NVIDIA Quadro w zakresie wizualizacji i projektowania interaktywnego oraz moc układów GPU NVIDIA Tesla® w dziedzinie obliczeń o wysokiej wydajności. Podczas testów Maximus umożliwił Dadkhah'owi jednoczesne użycie narzędzi CAD i ANSYS na pojedynczej stacji roboczej.

„Jako użytkownik ANSYS od 20 lat i jako inżynier, który miał styczność ze wszelkimi typami rozwiązań, mogę poświadczyć że układy GPU pomagają znacząco skrócić czas niezbędny do uzyskania wyników i usprawniają tok pracy, przez umożliwienie pracy z narzędziami CAD, jednocześnie przeprowadzając symulacje,” powiedział Dadkhah.

WYZWANIE

Do uzyskania najbardziej dokładnych wskazań tego, jak produkt będzie zachowywał się w rzeczywistych warunkach konieczna jest analiza bardzo dużych, złożonych modeli. Problemy z którymi stykają się inżynierowie są dwojakie: jakość danych i efektywność analizy – oba te przypadki można rozwiązać poprzez zwiększenie mocy obliczeniowej. „Często próbujemy powielić coś, co zdarzyło sie w rzeczywistych warunkach, ale nie zawsze udaje się wiernie uzyskać takie dane,” wyjaśnił Dadkhah. „Często musimy okroić i uprościć złożone modele, lub przyjąć założenia dotyczące danych po to tylko, by móc uruchomić symulację. Szukaliśmy sposobów zwiększenia wydajności analizy i jej efektywności.”


Rysunek 1 - Model montażowy o podłożu krzemowym składający sie z ponad miliona węzłów

„Z racji tego, że cykl rozwoju produktu ewoluuje, analizy stają się coraz bardziej skomplikowane i muszą brać pod uwagę wszystkie nieliniowości, zmieniające się dane wejściowe i inne zaskakujące wyniki testów. Modelowanie, które wymaga wielu, wielu iteracji analiz potrafić być bardzo czasochłonnym procesem, wiążąc stację roboczą na wiele dni, pomimo tego, że symulacje odbywają się w nocy,” mówi Dadkhah.

Możliwość jednoczesnej pracy programu CAD i przeprowadzania symulacji ANSYS daje znaczącą przewagę w organizacji pracy. „Oczekiwanie na zakończenie pracy oprogramowania ANSYS, by móc zacząć pracę w CAD, jest powolnym, wieloetapowym procesem. O wiele efektywniej przebiega praca, gdy jednocześnie można zająć się kolejną fazą problemu, jak na przykład przygotowanie modelu do analiz, lub móc wprowadzić niezbędne zmiany w trakcie gdy analiza ciągle trwa” powiedział Dadkhah. Dzięki temu, że układ GPU TESLA redukuje potrzebną moc obliczeniową procesorów stacji roboczej, uwolnione zasoby mogą zostać użyte do zadań takich jak modelowanie CAD.

ROZWIĄZANIE

Zamiast uruchamiać serwer czy klaster obliczeniowy do przyspieszenia pracy analitycznej, Dadkhah przetestował klasyczną stację roboczą, która wykorzystywała najnowsze rozwiązania układów GPU firmy NVIDIA.

„Jednym z projektów, nad którym pracuję jest moduł sterowania przekładni. Dokładniej, zajmujemy się obliczeniami łącznika tego modułu. Jednakże, aby uzyskać dokładne wyniki naszej analizy, musieliśmy wziąć pod uwagę cały model sterownika przekładni. Praca z takim modelem – ponad milion węzłów, a to przekłada się na 4,5 miliona stopni swobody – jest niepraktyczna, jeżeli zastosować tradycyjną stację roboczą. Z systemem Maximus, większość obliczeń kończyła się w ciągu 20 minut. W zależności od złożoności modelu i symulacji jakie przeprowadzamy, ten czas potrafi się oczywiście znacząco różnić, ale i tak stanowi to znaczną poprawę w porównaniu do obecnej sytuacji, gdzie obliczenia zazwyczaj trwają przez wiele godzin, często przez całą noc,” wyjaśnił Dadkhah. „Dodatkowo, z układem GPU, moja stacja robocza jest w stanie poradzić sobie z taką ilością danych. Nie muszę zbytnio upraszczać modelu, aby móc przeprowadzić symulację i jednocześnie mogę pracować w czasie, gdy trwają te symulacje.”

W większości przypadków, w Delphi zaobserwowano od 20 % do 40% poprawy wydajności działania symulacji na systemach Maximus, co przekładało się na jeszcze lepsze wyniki podczas pracy z dużymi modelami. Pozwala to na częstsze i bardziej dogłębne przeprowadzanie iteracji podczas procesu rozwoju produktu.

EFEKT

Rezultaty tego testu pokazują, że technologia NVIDIA Maximus może pozwolić Delphi na analizy bardziej złożonych modeli i uniknięcie uproszczeń, których wymaga sprawne działanie systemów z mniej wydajnymi układami GPU. „Ostatnio miałem sytuację, gdy zajmując się przełącznikiem otwierającym elektryczne szyby, na pierwszy rzut oka wydawało mi się, że będę musiał zrobić zbyt wiele założeń i uproszczeń, aby móc zająć się tym modelem na mojej stacji roboczej. Wykorzystując system Maximus, mogłem zająć się większą wersją tego modelu, włączając wszystkie kluczowe cechy produktu i uzyskać precyzyjne wyniki,” stwierdził Dadkhah.


Rysunek 2 - Model czujnika składający sie z 1,6 miliona węzłów

Możliwość jednoczesnej pracy programów ANSYS i CAD może przełożyć się na znaczące zwiększenie tempa pracy i wydajności inżynierów Delphi. Przejście z pracy sekwencyjnej na równoczesny proces pracy oszczędza czas i zwiększa produktywność, pozwalając inżynierom robić zmiany w modelu CAD, podczas uruchomionej oddzielnej symulacji, nie zmuszając do oczekiwania na zakończenie tej części analizy, aż będzie możliwe zajęcie się optymalizacją kształtu czy materiału.

W Delphi, większa szybkość i możliwość częstszego przeprowadzania iteracji pozwala zespołowi analiz na symulacje przy użyciu lepszych, bardziej złożonych modeli obciążeniowych. Pozwala to na bardziej dokładne przewidywanie zachowania w rzeczywistych zastosowaniach. Mogąc równocześnie używać narzędzi do projektowania oraz symulacji zyskujemy cenny czas, zwiększamy produktywność i maksymalizujemy wykorzystanie stacji roboczych, nie marnując czasu i nie zajmując się czynnościami logistycznymi związanymi z przenosinami na inny system.

Analiza jest kluczową częścią cyklu rozwoju produktu dla Delphi i ich większych klientów, mających bardzo rygorystyczne standardy projektowania. Oceniając technologię NVIDIA Maximus Dadkhah stwierdził, że zapewnia ona taki wzrost wydajności, że pozwala mu na przeprowadzanie analiz elementów skończonych przy użyciu większych modeli, przyspiesza symulacje i dostarcza precyzyjne wyniki, co pozwala na zaoferowanie na rynku lepszych i bardziej niezawodnych produktów.