Multidisziplinäre und verteilte Simulationen in der Industrie

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1 Multidisziplinäre und verteilte Simulationen in der Industrie Marc Lob Forum»Virtualisierung und Grid Computing«Stuttgart, 27. Mai 2008

2 Inhalt Gekoppelte Multi-Physics-Simulation Reconfigurable Computing Environment

3 Gekoppelte Multi-Physics-Simulation

4 Gekoppelte Multi-Physics-Simulation Verständnis Zwei oder mehr involvierte Spezial-Codes Kein monolitischer Code Kommunikation zwischen Codes MpCCI Gitter Assoziation durch Nachbarschaftssuche Daten Transfer durch Interpolation

5 Existierende Code Adapter

6 Use Case: Problemstellung Dynamisches Verhalten während des Schliessens einer lufgeüllten Türdichtung. State of the art : Finite Element Analysis, transient dynamics, contact analysis Frage: Was ist der Einfluss des Fluid-Druckes auf das dynamische Verhalten einer Türdichting? Lösungsansatz : Fluid Structure Interaction (FSI) mit spezialisierten kommerziellen Codes In Zusammenarbeit mit Metzeler Automotive Profile Systems

7 Use Case: Kopplungsschema Kopplungsregion Struktur-Seite FEM Luft-Seite CFD Ausgetauschte Grössen sind Wandkräfte und Knoten-Positionen FLUENT sendet relative Wandkräfte ABAQUS sendet Knoten-Positionen

8 Use Case: Simulation

9 Use Case: Simulationsergebnis material 1, uncoupled material 1, coupled reaction force reaction force /N ,001 0,002 0,003 0,004 0,005 time /ms In der gekoppelten Simulation sind höhere Rückstellkräfte zu beobachten

10 Probleme aus der Praxis Aktuelle Problemstellung Kopplung auf verteilten Systemen Kopplung von Codes = Kopplung von heterogenen Infrastrukturen Viele Systemvoraussetzungen durch die einzelnen Codes Uneinheitliche Betriebssysteme, Architekturen und Installationen User-Accounts, Zugriffsrechte und Benutzerumgebungen nicht konsistent definiert Sichtbarkeit von Dateisystemen Kommunikationsprotokolle (rsh/ssh, sftp, scp,..)

11 MpCCI im Grid

12 Szenario User Site A MpCCI Server Site B

13 Szenario Web-Service Wrapper Code 1 Server Start Stop Scan WS-Client Site C User Site A MpCCI Server Site B

14 Szenario Web-Service Wrapper Web-Service Wrapper Code 1 Server Start Stop Scan WS-Client Site C Code 2 Server Start Stop Scan WS-Client Site D User Site A MpCCI Server Site B

15 Szenario Web-Service Wrapper Web-Service Wrapper Code 1 Server Start Stop Scan WS-Client Site C Code 2 Server Start Stop Scan WS-Client Site D User Site A MpCCI Server Site B

16 Vorteile Vorteile: Standard-konforme Kommunikation, dadurch Einbettung in Workflows möglich Sicherheits-Infrastruktur zwischen Sites Accounting & Billing möglich To Do: Applikations-Einbindung in ein Gesamt-Grid-Environment (User, Daten, ) Entwicklung eines Geschäftmodels (Wer zahlt für was)

17 Reconfigurable Computing Environment Angewendet in: Partner:

18 Hintergrund Design in 7 Days (FSG-Entwicklungsstrategie) Hochintegrierte rechnergestützte Simulation für die frühe schiffbauliche Entwurfsphase Simulation der Hauptkomponenten Optimierung von Produkten und Komponenten Absicherung der Kostenkalkulation Ziele Genauere Simulationen, zur Reduktion von technischen und ökonomischen Risiken Umstellung von Compute-intensiven Teilen auf ein Service Provider-Modell (Grid- Computing) Verkürzung der Entwurfszeiten

19 RCE - Framework Offen Integrationsumgebung Eclipse basiert, PlugIn Technology Integration von Legacy Codes durch Wrappers GUI Integration VO Plattform Rechte und Rollen Management Sicherer Daten and Methoden Zugriff Basis für verteilte Systeme Sichere Kommunikation Erweitert durch Grid Interfaces GUI Application Wrapper Data Management Update Privileges Service Broker Communication On-demand Allokation von HPC Ressourcen RCE Verwendbar in alle Ingenieursanwendungen Ermöglicht Zusammenarbeit zwischen OEM, Zulieferern eclipse Equinox und Beratern, Z. B. in der Automobilindustrie, bei Flugzeugherstellern oder im Schiffbau Java Virtual Machine

20 RCE im Einsatz RCE RCE RCE

21 Schiffsimulation Schiff 190 m RoRo Schiff der Flensburger Schiffbau Gesellschaft FSG Kamin 24 m x 13,1 m x 3,2 m Material Stahl Sandwich Paneel Hergestellt durch Meyer Werft

22 Schiffsimulation: Feuersimulation Kamin Model # 10 cm = 240 x 131 x 32 ~ 1 Mio. Unbekannte Ziel einer Feuer-Simulation 60 Min Real-Zeit-Simulation für ein A-60 Feuer Temperatur < 180 C auf der nicht ausgesetzten Seite Simulation für 10 Min Real-Zeit 184,000 Iterationen Rechenzeit auf einem PC: 106 Stunden 24,00 m 60 Min Real-Zeit-Simulation 1 Monat Rechenzeit 13,10 m

23 ASP Zugriffsmodell indira.d-grid.scai.fraunhofer.de WebServer GPE Gateway + GAT Toolkit

24 RCE Grid Erweiterung Generisches Grid PlugIn Zugriff auf Grid Ressourcen - File Management - Job Submission und Monitoring Globus Integration mittels GAT Anwendbar für alle Applikationen die in RCE integriert wurden

25 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

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