Nowości

Technologia NVIDIA Maximus zwiększa efektywność i obniża koszty w firmie Parametric Solutions

Parametric Solutions Inc. (Psi) jest firmą świadczącą usługi inżynieryjne wykonującą projekty techniczne oraz analizy dla szerokiego grona klientów, od wszelkiego rodzaju wynalazców po największe firmy na świecie. Obsługiwane branże to przemysł lotniczy, produkty codziennego użytku, sprzęt medyczny, zielona energia i transport. Od 1993 roku firma PSi zajmuje się projektami na każdym etapie cyklu produkcyjnego, od wstępnej koncepcji do produkcji. Sukces firmy PSi w pracy z tak różnorodną bazą klientów i dziedzin przemysłu może być przypisany najnowocześniejszym umiejętnościom projektowym i inżynieryjnym, które firma PSi rozwinęła w zakresie swojej głównej specjalizacji: produkcji energii oraz gazowych turbinach wykorzystywanych w przemyśle i lotnictwie.

PSI TURBINE

Praca, którą wykonuje firma PSi często pociąga za sobą konieczność wykonywania złożonych analiz i projektów: termicznych, strukturalnych, dynamiki płynów, wibracji, kinetycznej syntezy i optymalizacji oraz łączenia tych dyscyplin we w pełni zintegrowane symulacje. Sztab ponad 70 inżynierów pracujących w firmie, spośród których wielu polega w swojej pracy na oprogramowaniu ANSYS zauważył niezwykły wzrost wydajności i efektywności osiągnięty dzięki technologii NVIDIA® Maximus™, która umożliwia im przeprowadzanie intensywnych obliczeniowo procesów w oprogramowaniu ANSYS oraz jednoczesne kontynuowanie na pojedynczej stacji roboczej innych prac jak np. modelowanie CAD.

“Technologia NVIDIA Maximus to niesamowicie potężne narzędzie w naszej branży. Z dwukrotnym wzrostem wydajności, jaki zaobserwowaliśmy natychmiast, nasz nowy system całkowicie zmienił nasz cykl pracy oraz efektywność,” powiedział David Cusano, główny inżynier i współwłaściciel firmy PSi.

WYZWANIE


PSI DESING

Firma PSi pracuje z ogromnymi symulacjami. Dla przykładu, model strukturalnej analizy dużego ostrza turbiny może składać się z od 4 do 8 milionów stopni swobody (DOF). Nawet małe, „szybkie” symulacje mogą wymagać 2 miliony DOF.

“Zanim zaczęliśmy korzystać z systemu Maximus spełnianie wymagań dla typowej symulacji nie pozwalało nam na projektowanie i analizę na tym samym komputerze,” powiedział Cusano. „Szczególnie analizy przeprowadzane przy pomocy oprogramowania ANSYS wymagają tak dużej mocy obliczeniowej, że przeprowadzenie pojedynczej analizy mogłoby zająć kilka dni jeśli chcielibyśmy w tym samym czasie pracować na tym samym komputerze - nawet uruchomienie wyłącznie tej analizy zajmuje komputer na 8 do 12 godzin lub więcej."

Ich rozwiązanie polegało na wykorzystaniu oddzielnej „jednostki wykonawczej” – czterordzeniowej jednostki CPU z ośmioma procesorami o częstotliwości taktowania 3 GHz, 16 GB pamięci RAM oraz zerową macierzą dyskową do przechowywania – do wykonywania intensywnych obliczeniowo zadań. Nikt nie chciał siedzieć przy takiej jednostce. Inżynierowie musieli zlecać zadania zdalnie lub podejść i zainicjować analizę samodzielnie, a następnie wrócić do osobnego komputera, by wykonywać pozostałą pracę.

„Proces ten był daleki od ideału,” powiedział Cusano. „Przesyłanie plików w sieci tam i z powrotem jest kłopotliwe i niewygodne w interakcji z przeprowadzanymi operacjami lub podczas kontrolowania ich przebiegu. Jednak największym problemem był fakt, iż były to współdzielone dane, tak więc inżynierowie nigdy nie byli pewni kiedy będą mieć do nich dostęp. Jeśli potrzebowaliby wprowadzić szybką poprawkę między projektem i analizą, mogłoby się okazać, że jest to niemożliwe."

ROZWIĄZANIE


PSI CAD

Firma PSi wdrożyła konfigurację sprzętową NVIDIA Maximus, w skład której wchodzi wiodąca w dziedzinie profesjonalnych graficznych rozwiązań 3D profesjonalna jednostka GPU NVIDIA Quadro® 6000 sprzężona z mocą przetwarzania równoległego procesora towarzyszącego NVIDIA Tesla™ C2075. Całość obsługiwana jest przez stację roboczą Dell Precision T7500 w obudowie typu Tower. Technologia NVIDIA Maximus przyspiesza intensywne obliczeniowo zadania i pozwala firmie PSi na uruchomienie swoich projektów i aplikacji do symulacji jednocześnie na pojedynczej stacji roboczej.

Praca inżynierów z firmy PSi rozpoczyna się zazwyczaj od stworzenia koncepcyjnego projektu części składowej w oprogramowaniu do modelowania CAD, takim jak np. Pro/E, Unigraphics, CATIA lub SolidWorks. Model musi być następnie szczegółowo przeanalizowany pod kątem oceny materiałów, trwałości oraz innych wymagań dla danej komponenty. Firma PSi wykorzystuje moduły strukturalne, termiczne, kinetyczne i CFD oprogramowania ANSYS, jak również podobne produkty MSC.

“System Maximus pozwala nam na połączenie tych wcześniej odrębnych procesów – modelowania CAD oraz intensywnych obliczeniowo analiz – w jedną całość na tym samym komputerze," powiedział Cusano. „Ponadto, wzrost wydajności daje naszym inżynierom środki, które dotrzymują im kroku podczas pracy.”

Dla przykładu, inżynier z firmy PSi pracujący nad modułem przemysłowej turbiny napędowej, jak np. duże ostrza połączone z ogromnym, stalowym wirnikiem, musi wykonać różne analizy - termiczne, strukturalne oraz analizy komputerowej dynamiki płynów (CFD) w aplikacji ANSYS - a następnie przekazać wyniki tej pracy do projektowania. Proces ten ma charakter wieloetapowy i czasochłonny, szczególnie, gdy etapy tego procesu wymagają przenoszenia analizy między różnymi zasobami i czekania na rezultaty.

„Ten sam inżynier może teraz około dwa razy szybciej, niż wcześniej przeprowadzać wszystkie te analizy na swojej stacji roboczej wykorzystując jednostkę GPU zamiast CPU i jednocześnie pracować na tym samym komputerze nad następnym etapem procesu,” powiedział Cusano.

EFEKT


„Gdy na swoim komputerze możesz uruchomić wszystko czego potrzebujesz nigdy nie brakuje Ci zasobów tak, jak to miało miejsce, gdy wszyscy byli zmuszeni do dzielenia się tą samą jednostką wykonawczą,” powiedział Cusano. „Technologia NVIDIA Maximus pozwala inżynierom z firmy PSi na bardziej wydajną kontrolę swojej pracy oraz zwiększenie efektywności."

Podwojenie wydajności uzyskane dzięki stosowanemu przez firmę PSi systemowi wyposażonemu w technologię NVIDIA Maximus zapewnia również ogromny wzrost efektywności.

Dawniej, najszybsza dedykowana jednostka wykonawcza stosowana w firmie PSi mogła rozwiązywać zadanie w około 10 minut na iterację. W typowym procesie liczącym 50 iteracji oznacza to 500 minut, czyli ponad 8 godzin, podczas których jednostka wykonawcza będzie zajęta wykonywaniem pojedynczej analizy.

“Dzięki systemowi Maximus możemy przeprowadzić ten sam proces wykorzystując znacznie tańsze stacje robocze - a przy okazji, ta sama "typowa" stacja robocza może być wciąż wykorzystana do innych zadań w tym samym czasie," powiedział Cusano. „Wspaniale jest nie musieć obsługiwać dedykowanych jednostek wykonawczych, oddzielonych od reszty naszych zadań. Zmienia to sposób pracy w naszej firmie.”

Przekłada się to również na oszczędności. Poprzez wykorzystanie stacji roboczych wyposażonych w technologię NVIDIA Maximus firma PSi eliminuje koszty bezpośrednio związane z koniecznością wykorzystania drogich, dedykowanych jednostek wykonawczych oraz osiąga większą efektywność pracy każdej spośród stacji roboczych używanych obecnie przez inżynierów.

“Nigdy nie chciałbym wrócić do czasów sprzed wprowadzenia technologii Maximus,” powiedział Cusano. „Byłby to zbyt duży cios dla wydajności. Podwojenie szybkości przeprowadzania analizy z wykorzystaniem jednostki wykonawczej oraz możliwość równoległej obsługi innych aplikacji zapewnia nam bezpośredni i imponujący wzrost wydajności, co jest podstawą działalności firmy PSi. Zwiększanie wydajności to najistotniejsza rzecz, jaką możesz zrobić i właśnie to zapewnia nam technologia NVIDIA Maximus."

Pomimo zdecydowanego uwielbienia, jakie Cusano okazuje platformie Maximus, gdy zapytano go o to, czy poleciłby ją innym firmom w branży odpowiedział, że nie. „Nie poleciłbym jej nikomu innemu ze względu na przewagę jaką nam daje nad konkurencją,” powiedział ze śmiechem. „Ale na poważnie, kiedy już wszyscy usłyszą o jej zaletach nic nie powstrzyma naszych konkurentów od wdrożenia technologii NVIDIA Maximus w swoich firmach.”

PSi

PSi

PSi