HPC HPC FÜR CAE TURBO FÜR DIE SIMULATION HIGH PERFORMANCE COMPUTING. powered by

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1 HPC HIGH PERFORMANCE COMPUTING HPC FÜR CAE TURBO FÜR DIE SIMULATION powered by

2 Auspacken, Einschalten, Rechnen Warum Sie mit dem CADFEM Workstation Konfigurations- und Installations-Service schneller rechnen? Weil Sie Ihre HP Workstation schon einsatzbereit geliefert bekommen! Als Ihr HP Gold Specialist unterstützt Sie das CADFEM Hardware Team nicht nur bei der Auswahl der geeigneten Hardware für Ihre Simulationsanwendungen, sondern richtet sie auf Wunsch auch gleich so ein, dass Sie sie vor dem Rechnen nur noch auspacken und einschalten müssen. Und auch wenn es um den Support zur Hardware geht, bleibt CADFEM Ihr Ansprechpartner. Simulationssoftware, Hardware & IT-Management mit allen begleitenden Dienstleistungen aus einer Hand CADFEM Hardware Team Manfred Bayerl Tel. +49 (0) ist Premium-Sponsor der ANSYS Conference & 31. CADFEM Users Meeting 2013 GOLD Specialist

3 Inhalt 2 Produkte Service Wissen CADFEM weil CAE-Simulation mehr ist als Software 4 Hard- und Software für effiziente Simulation Sinnvolle Aufgabenverteilung Impressum Herausgeber: CADFEM GmbH Marktplatz Grafing b. München Tel. +49 (0) Fax +49 (0) info@cadfem.de Redaktion/Koordination: Gerhard Friederici, gfriederici@cadfem.de Layout: G & K Design, Rechtmehring Titelbild: HP, CADFEM, shutterstock.com/hirurg 10 Hardware-Komponenten für HPC-Anwendungen Zuverlässige Plattformen für Simulationen 14 Mit HPC die Rechenzeiten drastisch reduzieren Wer hat an der Uhr gedreht Produktion: KS Druck GmbH Ebersberg Geschäftsführer: Christoph Müller, M.Sc., Dr.-Ing. Jürgen Vogt, Erke Wang Handelsregister-Nummer: HRB München Nr Ust.-Ident.-Nummer: DE Steuernummer: 114/123/00051 Betriebshaftpflichtversicherung: Zurich Gruppe Deutschland Poppelsdorfer Allee Bonn 17 CADFEM übernimmt IT-Betreuung für HP-CAE-Cluster bei Krones Partner fürs Leben 20 High Performance Computing bei CADFEM 200 Kerne 2 TB Speicher 30 Anwender 23 SGL Group The Carbon Company Schneller zur Realität 26 Sensitivitätsanalyse und Designoptimierung Produkte besser verstehen Geltungsbereich: weltweit Copyright: 2013 CADFEM GmbH. Alle Rechte vorbehalten. Gedruckt in Deutschland. Jede Verwertung außerhalb der engen Grenzen des Urheberrechtsschutzes ist ohne Zustimmung der CADFEM GmbH unzulässig. Dies gilt insbe - sondere für Vervielfältigungen, Übersetzungen, Mikroverfilmungen und die Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen. Warenzeichen/eingetragene Warenzeichen: ANSYS, ANSYS Mechanical, ANSYS Multiphysics, ANSYS Icepak, ANSYS CFD, ANSYS Workbench, ANSYS CFX, ANSYS Fluent, ANSYS Maxwell, ANSYS HFSS, ANSYS Simplorer, ANSYS ncode DesignLife, ANSYS SpaceClaim, ANSYS Composite PrepPost, ANSYS HPC, ANSYS Parametric Pack und alle Produkt- oder Dienstleistungsnamen von ANSYS, Inc. sind registrierte Warenzeichen oder Warenzeichen von ANSYS, Inc.. optislang ist ein registriertes Warenzeichen der Dynardo GmbH. Sämtliche in diesem Heft genannte Produktnamen sind Warenzeichen oder registrierte Warenzeichen ihrer jeweiligen Eigentümer. Aus dem Fehlen der Markierung kann nicht geschlossen werden, dass eine Bezeichnung ein freier Warenname ist. Irrtümer und Änderungen vorbehalten. HIGH PERFORMANCE COMPUTING 1

4 Produkte Service Wissen CADFEM weil CAE-Simulation mehr ist als Software Simulation macht vieles möglich. Unternehmen und Wissenschaftler sparen Zeit und Kosten und entwickeln wegweisende Innovationen, indem sie Produktideen sowie Optimierungsmöglichkeiten am Bildschirm ausloten und umsetzen. Menschen profitieren von Produkten mit deutlich höherer Qualität und neuen Eigenschaften. Umweltbelastungen nehmen ab, und der Bedarf an Naturressourcen sinkt. Im Jahr 1985 gegründet, zählt CADFEM zu den Pionieren der numerischen Simulation auf Basis der Finite-Elemente- Methode (FEM). CADFEM ist weltweit aktiv und mit 12 Standorten und mehr als 170 Mitarbeitern in Deutschland, Österreich und der Schweiz einer der größten europäischen Anbieter für Computer-aided Engineering (CAE). Seit Firmengründung arbeiten wir eng mit der ANSYS, Inc. in Pittsburgh (Pennsylvania) zusammen und sind ANSYS Competence Center FEM in Zentraleuropa. Weil Software allein noch keinen Simulationserfolg garantiert, ist CADFEM Systemhaus, Ingenieurdienstleister, Ausbildungs- und Informationsanbieter in einem. Aus einer Hand erhalten Kunden alles, was über den Simulationserfolg entscheidet: Software und IT-Lösungen. Beratung, Schulung, Engineering. Know-how auf dem neuesten Stand. Hardware und IT bei CADFEM Simulation ist mehr als Software. Ein elementarer Baustein einer leistungsstarken Simulationslösung ist die geeignete Hardware und IT-Infrastruktur. Durch ein gut abgestimmtes Zusammenspiel mit der Hardware werden die Performance der Software und damit auch der Umfang und die Genauigkeit der Analyse signifikant gesteigert, beispielsweise durch HPC-Anwendungen (High Performance Computing). Deshalb unterstützt Sie CADFEM auch umfassend beim Thema Hardware. Mit Einzelkomponenten, einsatzfertigen Komplettsystemen und zuverlässigem Hardwaresupport. Ihr Vorteil: Hardwaresysteme, die kurzfristig betriebsbereit und exakt auf Ihre CAE-Anforderungen zugeschnitten sind. Betriebssystem, Treiber, Simulationssoftware und auf Wunsch auch Drittprodukte (CAD, Lastverteilung) sind installiert, konfiguriert und getestet. Der CADFEM Service endet nicht mit der Inbetriebnahme der Hardware. Auf Wunsch stellen wir auch den laufenden Betrieb sicher und kümmern uns um die Wartung Ihres Hardwaresystems. Auf Basis eines Service-Level-Agreements (SLA) wird die Verfügbarkeit der betreffenden Hardware mit definierten Reaktionszeiten abgesichert. Langjährige Partnerschaft mit HP CADFEM und HP verbindet eine langjährige Partnerschaft. Als zertifizierter HP Preferred Partner und HP Gold Partner beliefert CADFEM seine Kunden seit vielen Jahren mit ausgesuchter Hardware, mit der auch die hohen Anforderungen bei Simulationsanwendungen erfüllt werden. CADFEM selbst nutzt überwiegend HP-Hardware, von Notebooks über Workstations bis hin zu Servern. Unter anderem wird in der Grafinger Zentrale von CADFEM ein CAE-Cluster mit elf HP-Servern betrieben. Kunden profitieren bei der Hardwarebeschaffung von dieser engen Partnerschaft: Sie ermöglicht Top-Konditionen und kurze Reaktionszeiten in Verbindung mit profundem Hardwareund Simulations-Know-how GOLD Specialist Bild: shutterstock.com/sam100 2 HIGH PERFORMANCE COMPUTING

5 Produkte CADFEM verfügt über ein komplettes Portfolio von CAE-Software und Hardware führender Technologieanbieter. ANSYS Software ANSYS bietet Programme für nahezu jede Anwendung. In der Industrie zählt ANSYS zu den meistgenutzten Lösungen. Auch in Forschung und Lehre ist ANSYS die weltweit am häufigsten eingesetzte Software. Komplementäre Tools Unser Softwareportfolio deckt auch Spezialanforderungen ab. Mit Produkten wie AnyBody, Diffpack, LS- DYNA, opti SLang und den CADFEM ANSYS Exten sions. ecadfem Software on Demand Mit ecadfem nutzen Anwender CAE-Programme besonders flexibel und bedarfsgerecht. Nur wenn und nur solange sie sie brauchen. Hardware + Komplettsysteme Wir liefern Einzelkomponenten, einsatzfertige Komplettsysteme und umfassendem Hardwaresupport. Service Damit unsere Kunden CAE-Potenziale ausschöpfen kön nen, erhalten sie auch vielfältige Dienstleistungen. Infotage + Seminare Mit Infotagen und softwarebezogenen Seminaren bleiben CAE-Anwender auf dem neuesten Stand und erhalten gezielte Weiterbildung, die eine effiziente Softwarenutzung erleichtert. Anwendersupport Mehr als 130 CADFEM Ingenieure unterstützen Kunden im Tagesgeschäft, etwa bei Bedienfragen oder mit Zweit meinungen zu Modellen und Varian ten. Prozessautomatisierung + Customization Wir implementieren automatisierte Workflows und entwickeln firmenspezifische Funktionserweiterungen und vertikale Applikationen. Simulation im Auftrag CADFEM führt komplette Auftragsberechnungen einschließlich Nachweisführung durch. Neben Ergebnis und Bewertung transferieren wir auch Know-how zur Lösung an den Kunden weiter. Wissen CADFEM pflegt den Dialog mit Wirtschaft und Forschung und fördert den Erfahrungsaustausch unter CAE- Anwendern. CADFEM esocaet Die European School of Computer Aided Engineering Technology steht für zertifizierte CAE-Weiterbildung: von Seminar über Sommerakademie bis Hochschulstudium. CADFEM Users Meeting In Kooperation mit ANSYS organisieren wir die größte jährliche Fachkonferenz zur numerischen Simulation: ANSYS Conference & CADFEM Users Meeting. Seit über 30 Jahren der Treffpunkt für CAE-Anwender unterschiedlicher Branchen. TechNet Alliance Als Mitglied der TechNet Alliance hat CADFEM Zugang zum Know-how von über CAE-Experten. Das Netzwerk zählt mehr als 50 Unternehmen aus über 20 Ländern. CADFEM Fachmedien Wir liefern aktuelles CAE-Wissen in gedruckter und elektronischer Form, etwa im CADFEM Journal mit mehr als Lesern, in Fachbüchern oder auch im CAE-Wiki. HIGH PERFORMANCE COMPUTING 3

6 Hardware und Software für effiziente Simulation Sinnvolle Aufgabenverteilung Bereits in den 1980er Jahren hat das IT-Beratungsunternehmen Gartner der simulationsgesteuerten Produktentwicklung große Entwicklungspotentiale vorhergesagt, die sich unter anderem durch die Verfügbarkeit exponentiell ansteigender Rechenleistung erschließen lassen sollten. Werden heutige Computer betrachtet, stellt man fest, dass die Leistung früherer Supercomputer heute schon an normalen Büro-Arbeitsplätzen verfügbar ist. Außerdem hat sich in den 1980er und 1990er Jahren für Simula tionsanwendungen vielfach ein Wandel von zentralisierten Mikrocomputern hin zu Workstations direkt am Arbeitsplatz vollzogen. Aktuelle Trends lassen dagegen eine neue Zentralisierung erwarten. Workstations Workstations, wie etwa die HP Modelle der Z-Serie, bieten eine große Leistungsfähigkeit bei sehr gutem Preis/Leistungs-Verhältnis und sind autark und dezentral nutzbar. Große Arbeitsspeicher von bis zu 512 GB und Mehrprozessor-Systeme sorgen für eine hohe Rechenleistung. Festplatten und Solid State Disks lassen sich gemeinsam einsetzen und ermöglichen eine schnelle Datenspeicherung temporärer Berechnungsdaten. Einzelne Anwender können auf einer solchen HP-Z-Workstation sämtliche Arbeitsschritte, die für die Simulation relevant sind, effektiv durchführen. Dazu gehören neben der Lösung des Gleichungssystems auch die Aufbereitung der Aufgabenstellung mit Geometrieerzeugung, Vernetzung und Randbedingungen, sowie die Ergebnis visualisierung. Eine hohe 3D-Grafikleistung und die Bilder: HP, ANSYS, shutterstock.com/vectomart 4 HIGH PERFORMANCE COMPUTING

7 3D visualization data Simulation data Bild 1: Workstations werden oftmals in Form von sogenannten Blade-Workstations zum Compute- Server verlagert. lokale Verfügbarkeit aller Daten gewährleisten dabei für den Anwender einen direkten Zugriff und schnelle Verarbeitung. Compute-Server Mit der zunehmenden Nutzung von Simulationen steigt der Bedarf nach skalierbarer Rechenleistung. Zentralisierte Compute-Server wie die HP-Proliant-Serie bieten vielfältige Ausbaumöglichkeiten in Bezug auf Prozessorkerne, Arbeitsspeicher, Plattenkapazität und -geschwindigkeit. Typische Compute- Server für Berechnungsgruppen von fünf bis zehn Personen mit strukturmechanischen Aufgabenstellungen sind heute mit 64 bis 512 Kernen und 512 GB bis 4 TB Arbeitsspeicher ausgestattet. Neben der absolut höheren Rechenleistung spielen vielfach auch die flexible, weil zentral organisierte Leistungsverteilung, die bessere Auslastung, höhere Energieeffizienz und zentrale Datenablage eine große Rolle. Da Compute-Server keine 3D-Grafikleistung enthalten, wird das Pre- und Postprozessing oft mit dezentralen Workstations durchgeführt, was jedoch eine leistungsfähige Netzwerkanbindung aufgrund der großen Ergebnisdaten voraussetzt. Blade-Workstation Leider ist die Netzwerk-Bandbreite für eine leistungsfähige Anbindung eines dezentralen Pre- und Postprozessings auf Workstations nicht immer gegeben. Folglich werden die Workstations heute oftmals in Form von sogenannten Blade-Workstations zum Compute-Server verlagert. Die HP-Blades bringen Workstation-Technologie mit 3D-Grafikleistung in kompakter, serverkompatibler und ausfallsicherer Technik zum Compute-Server (Bild 1). Durch die direkte Anbindung der HP-Blade-Workstations an den HP-Compute-Server (10 Giga-bit-Ethernet) können die Ergebnisdaten vom Compute-Server mit hoher Geschwindigkeit direkt verarbeitet werden. Die in der Workstation berechnete 3D-Grafikdarstellung wird über das Netzwerk auch über Standortgrenzen hinweg mit geringer Netzwerkbelastung an den Arbeitsplatz des Anwenders übertragen, der keine lokale Rechenleistung mehr benötigt, sondern nur noch ein Terminal (thin client). Das Aufschalten (remote access) eines Anwenders auf eine HP-Blade- Workstation erfolgt exklusiv, so dass die entsprechende 3D- Grafikleistung für diesen Anwender reserviert ist. HIGH PERFORMANCE COMPUTING 5

8 Hardware und Software für effiziente Simulation 3000 ANSYS Mechanical Times in Seconds x 444 Lower is Better x x 314 Add a Tesla C2075 to use with 6 cores: now 46 % faster than 12, with 6 available for other tasks 1 Core 2 Core 4 Core 6 Core 8 Core 12 Core x x V13sp-5 Nodel Turbine geometry 2,100 K DOF SOLID 187 FEs Static, nonlinear One iteration Direct sparse 1 Socket 2 Socket Xeon GHz Westmere (Dual Socket) Xeon GHz Westmere + Tesla C2075 Bild 2: Der Einsatz von GPU s bietet zusätzliche Möglichkeiten zur Leistungssteigerung. Virtuelle Workstations Für eine höhere Flexibilität bei der Zuordnung von Anwendern zur Hardware hat sich in den letzten Jahren die Virtualisierung etabliert. Desktop-Virtualisierung für übliche Büro-Arbeitsplätze ist ein gängiges Verfahren, um einheitliche Software-Umgebungen, zentrale Datenhaltung und flexible Hardware-Auslastung zu ermöglichen. Diese Art der flexiblen Kopplung von Anwendern mit der für sie erforderlichen Hardware war für 3D- Anwendungen (wie ANSYS) auf Basis des OpenGL-Standards lange Zeit nicht realisierbar. Neue Entwicklungen (z. B. NICE DCV) schließen diese Lücke in der Virtualisierungstechnik, so dass auch für 3D-Anwendungen eine gemeinsame Nutzung von Hardware zu höherer Effizienz, vereinfachter Administration und geringeren Kosten führt. Im Cluster wird dafür neben zentralisierter Rechenleistung auch zentralisierte Grafikleistung zur Verfügung gestellt, die dann gemeinsam optimal genutzt werden kann. (Private) Cloud Die Kombination von zentral bereitgestellter Rechenleistung für die Lösung anspruchsvoller Simulationsaufgaben und von 3D- Grafikleistung für das Pre- und Postprozessing ermöglicht es, die gesamte erforderliche CAE-Infrastruktur zu zentralisieren. Diese Zentralisierung bietet dem Anwender mehrere Vorteile: erstens einen flexiblen Zugriff von verschiedenen Standorten innerhalb des Unternehmens, zweitens eine hohe Rechen- und Grafikleistung, die bei Bedarf flexibel erweitert werden kann, und drittens eine hohe Verfügbarkeit. Für die IT-Abteilung sind der direkte Zugriff, die einfache Administration, eine hohe Datensicherheit und einfache Erweiterbarkeit wichtige Argumente. Die Wahl des Standortes eines solchen Rechnersystems spielt für den Anwender keine Rolle. Ähnliche Entwicklungen sind im Bereich der Public-Cloud-Lösungen zu beobachten, die bisher vorwiegend im Privatbereich genutzt werden. Bei diesen Lösungen werden die Rechenleistung und Speicherkapazität von unbekannten Computern an unbekannten Orten zur Verfügung gestellt. Unternehmensspezifische Lösungen bieten hier jedoch den Vorteil der eigenen Datenhoheit und gewährleisten Datensicherheit. Konfiguration und Management Die Konfiguration der vorgestellten Hard ware-lösungen hängt von vielen Faktoren ab, beispielsweise von der Anzahl der Anwender, der Analyseart (CFD, FEM, implizit, explizit), der Modellgröße, der Anzahl der simultanen Analysen, der Netzwerkanbindung oder dem Daten management. CADFEM berät und unterstützt nicht nur bei der Auswahl und Konfiguration einer kundenspezifischen HP-Hardware-Lösung, sondern auch 6 HIGH PERFORMANCE COMPUTING

9 Number of Simultaneous Design Points Enabled Number of HPC Parametric Pack Licenses Bild 3: Die HPC Packs werden durch die Verwendung von HPC Parametric Pack für simultane Variationsberechnungen ergänzt. Nach wie vor wird die Berechnung über Nacht als typische Grenze deklariert, an der man sich bezüglich des Detail- und damit des Genauigkeitsgrades orientiert. bei der Inbetriebnahme der passenden IT-Infrastruktur, damit die speziellen Anforderungen der Simulation an Hardware und Software effektiv erfüllt werden können. Darüber hinaus ist CADFEM auch der richtige Partner, um die Systemverfügbarkeit der CAE-Cluster aufrecht zu erhalten und zu gewährleisten (SLA Service Level Agreement), damit die Entwickler und die IT-Abteilung sich ungestört auf ihre Kernaufgaben konzentrieren können. Diese ganzheitliche Betreuung gewährleistet definierte, kurze Antwortzeiten, klare Zuständigkeiten und kurze Wege zur Lösung eventuell auftretender Probleme. Wofür so viel Rechenleistung? Jede Simulation ist ein Abbild der Realität, das Vereinfachungen beinhaltet, die das Ergebnis mehr oder weniger beeinflussen. Eine höhere verfügbare Rechenleistung bedeutet daher, diesen Vereinfachungen weniger Raum zu geben und damit die Genauigkeit der Simulation weiter zu steigern. Dabei ist entscheidend, die gewünschten Ergebnisse zeitnah zu erhalten auch bei anspruchsvollen Simulationen und großen Modellen. Nach wie vor wird die Berechnung über Nacht als typische Grenze deklariert, an der man sich bezüglich des Detailund damit des Genauigkeitsgrades orientiert. Liegen Berechnungsergebnisse erst nach 30 statt nach 14 Stunden vor, kann die Designbewertung nicht mehr am nächsten, sondern erst am übernächsten Tag erfolgen. In den heutigen, eng gesteckten Projektplänen führt dies zu nicht akzeptablen Verzögerungen. Neben der Beschleunigung einzelner, großer oder anspruchsvoller Simulationsaufgaben bietet hohe Rechenleistung den Vorteil, die Simulation nicht mehr nur als Werkzeug zum Nachweis bestimmter Produkteigenschaften einzusetzen, sondern vielmehr durch systematische Variation ein besseres Verständnis von Zusammen hän gen zu erzielen. Damit wird eine simu lationsgesteuerte Produktentwicklung ermöglicht. Parallele und simultane Simulationen Um hohe Rechenleistung effektiv und kostengünstig nutzen zu können, wurden von ANSYS, Inc. neue Solver-Technologien und Lizenzoptionen entwickelt. Produkte wie ANSYS HPC und ANSYS HPC Pack für Mechanik und Strömungsmechanik oder Elektromagnetik ermöglichen eine Parallelisierung der Berechnung und damit das Verteilen einer Simulationsaufgabe auf HIGH PERFORMANCE COMPUTING 7

10 Hardware und Software für effiziente Simulation Technologietag: Optimaler Einsatz von HPC & IT-Technologie HPC Parametric Packs multiplizieren die Anzahl der möglichen Zugriffe auf eine Solver-Lizenz und unterstützen gleichzeitig die Parallelisierung. Produktivitätssteigerung Kostenreduktion Berechnungseffizienz Optimierung In der heutigen wettbewerbsorientierten Produktentwicklung bietet High Performance Computing (HPC) in Verbindung mit ANSYS einen herausragenden Wert und Return on Investment. Parallel Computing und HPC erhöhen das Verständnis, die Produktivität und die Genauigkeit in der Simulation: schnellerer Durchlauf, Kostenreduktion, systematische Designvariationen und komplexere Modelle. Dieser technische Informationstag gibt einen Überblick über aktuelle Hardware-Technologien, aktuelle Benchmark-Ergebnisse aus Anwendersicht, sowie neue Möglichkeiten zur Berechnung großer Modelle und umfangreicher Designvariationen. Darüber hinaus werden neben der reinen Leistungsoptimierung auch der zusätzliche Vorteil von kunden-spezifischen Hardware- und Software-Konfigurationen und des IT-Betriebes dargestellt. Wir laden Sie und Ihre Kollegen herzlich zu dieser kostenfreien Veranstaltung ein! in Nürnberg in Hamburg in Böblingen verschiedene Kerne innerhalb eines oder verteilt über verschiedene Rechner. Durch die Kombination von solchen Lizenzen lässt sich eine exponentielle Steigerung der nutzbaren Prozessorkerne (bis 2048!) erreichen. Darüber hinaus bieten GPU s (graphics processing units), die analog einem mathematischen Co-Prozessor nutzbar sind, zusätzliche Leistungssteigerungen um bis zu 50 % (Bild 2). Bei der systematischen Variation von Analysen anhand eines Versuchsplans (Design of Experiments, DoE) spielen die mit Version 14.5 von ANSYS verfügbaren HPC Parametric Pack Lizenzen ihren Vorteil aus. Sie multiplizieren die Anzahl der möglichen Zugriffe auf eine Solver-Lizenz und unterstützen gleichzeitig die Parallelisierung. Eine ANSYS Mechanical Lizenz mit einem HPC Pack, die normalerweise für eine Analyse auf bis zu 8 Kernen eingesetzt werden kann, ist mit einem zusätzlichen HPC Parametric Pack für bis zu 4 simultane Variationsberechnungen auf 32 Kernen einsetzbar (Bild 3). Weitere HPC Parametric Pack Lizenzen steigern die Zahl der simultanen Berechnungen auf 8, 16, 32 und 64 (mit jeweils 8 Kernen: also auf 64, 128, 256 und 512 Kernen). Elektronische und menschliche Gehirne Rechenleistung war und ist auch heute noch ein Schlüsselelement für eine sinnvolle Modellbildung und eine genaue Ergebnisaussage. Während Anfang der 1990er Jahre Modellgrößen mit Knoten üblich waren, liegen diese heute bei einigen Millionen, was das Moor sche Gesetz zu einer Verdopplung der Rechenleistung alle 24 Monate ganz gut widerspiegelt. Diesen Gewinn an Rechenleistung können Ingenieure heute nutzen, um größere Strukturen mit mehr Details zu berechnen. Vor allem können sie auf Automatismen, beispielsweise automatische Netzverfeinerungen, zurückgreifen, so dass sie nicht ständig zu einer möglichst knotensparenden Modellierung gezwungen sind, sondern den Fokus auf die Bewertung von Simulationsergebnissen, die Interpretation der physikalischen Zusammenhänge und damit den Erkenntnisgewinn legen können. Durch die immense Rechenleistung elektronischer Gehirne ist damit der Weg für eine sinnvolle Aufgabenverteilung geebnet, nämlich dass sich menschliche Gehirne auf den eigentlich interessanten Teil der Ingenieurarbeit konzentrieren: Wissen, Kreativität und Innovation. Christof Gebhardt 8 HIGH PERFORMANCE COMPUTING

11 Performance im Paket Workstation und Server von HP, GPU von NVIDIA High Performance Computing mit ANSYS Software, HP-Workstation, HP-Server, NVIDIA-GPU-Beschleuniger & CADFEM Services Variante 1: HP Z820 Workstation HP Windows 7 Pro 64-bit 32 GB RAM 8 Kerne: 2 x Intel Xeon E5-2643, 3.30 GHz 256 GB SATA SSD TB SAS HDD Disk NVIDIA Quadro K GB HP Liquid Cooling inkl. HP Remote Graphics (RGS) Lösung Gewährleistung 3 Jahre Reaktionszeit Hardware-Support 4 Stunden inkl. Installation von Betriebssystem und Ihrer ANSYS- oder LS DYNA-Lizenz mit Prüfprotokoll GPU Power für ANSYS HPC Pack Variante 2: HP Server SL250s Gen8 Gehäuse HP s GB RAM 8 Kerne: 2 x Intel Xeon E GHz 1.8 TB SAS Disk 1 x NVIDIA Tesla K20 GPU HP Microsoft Windows Server 2012 Standard ROK (Downgrade auf Windows 2008 R2 Enterprise Server) Gewährleistung Hardware 3 Jahre, 4 Stunden, 13x5 inkl. Installation vor Ort des Betriebssystems und Ihrer ANSYS-Software, mit Prüfprotokoll, Ihr Ansprechpartner Manfred Bayerl CADFEM GmbH Marktplatz Grafing b. München Tel. +49 (0) Fax +49 (0) Mobil +49 (0) hardware@cadfem.de

12 HP Hardware-Komponenten für HPC-Anwendungen Zuverlässige Plattformen für Simulationen Das Angebot von HP für Simulationsanwendungen umfasst eine breite Palette von Hardware-Komponenten. Hier wird ein Überblick über HP Produkte geben, die im Zusammenhang mit HPC-Anwendungen sinnvoll einsetzbar sind. Neben den klassischen Arbeitsplatzrechner für technische Anwendungen wie den HP Workstations der Z-Serie und den mobilen Workstations werden auch immer öfter Blade-Workstations für HPC- Konfigurationen eingesetzt, da diese zentralisiert im Rechenzentrum aufgestellt werden können. Im Server- Bereich kommen neben den klassischen Compute-Server auch Server-Blades und GPU-Server zum Einsatz. Jedoch reicht das HP Angebot für HPC-Anwendungen noch weiter, beispielsweise bis zur IT-Infrastruktur mit Speicherlösungen und Remote Graphics Software. Mehr detaillierte Informationen dazu finden Sie auf dieser und den folgenden Seiten. Workstations Z800er Serie Konzipiert für High-End-Computing und Visualisierung. Die HP Z820 Workstation mit zwei Prozessoren besticht durch erstklassige Leistungsmerkmale, ein mehrfach ausgezeichnetes Design, werkzeugfreie Wartungsvorgänge und ein Gehäuse mit den branchenweit meisten Erweiterungsmöglichkeiten. Mit Intel Xeon Prozessoren der nächsten Generation, Unterstützung für bis zu 16 Prozessorkerne und der neuesten professionellen Grafikkarte lassen sich auch die anspruchsvollsten Projekte bewältigen. Key Facts Bis zu 16 Kerne Bis zu 512 GB Arbeitsspeicher 4 +3 Laufwerkseinschübe Bis zu 3 highend Grafikkarten Z400er Serie Leistung, die Ihren Ansprüchen gerecht wird. Ein Potenzial, auf das Sie nicht verzichten möchten. Die HP Z420 Workstation bietet professionelle Erweiterungsmöglichkeiten in einem leicht zugänglichen Minitower und das zu einem unschlagbaren Preis. Bis zu acht separate Prozessorkerne, die neueste Prozessortechnologie und I/O-Leistung von Intel sowie die aktuelle Grafikkartentechnologie von führenden Grafikkartenanbietern sorgen dafür, dass die HP Z420 Workstation Ihren Ansprüchen in puncto Leistung gerecht wird, damit Sie produktiv arbeiten können. Key Facts Bis zu 8 Kerne Bis zu 64 GB Arbeitsspeicher Laufwerkseinschübe Bis zu 2 highend und 3 entry Grafikkarten Bilder: HP, CADFEM, shutterstock.com/sergey Nivens 10 HIGH PERFORMANCE COMPUTING

13 Z Workstation und Monitor HP EliteBook 8770w Mobile Workstation Leistungsstärke für Produktivität. Die für Windows 7 Professional geeignete und leistungsfähigste mobile Workstation von HP bietet eine äußerst leistungsstarke, professionelle Grafikkarte, höchste Prozessorleistung und ein Display mit einer Diagonalen von 43,9 cm (17,3 ) im modernen Design. Professionelle Benutzer benötigen eine hohe Prozessorleistung und einen großen Systemspeicher mit hochwertigen und professionellen Grafiklösungen und ISV-Zertifizierungen (Independent Software Vendor) Key Facts Bis zu 4 Kerne Bis zu 32 GB Arbeitsspeicher 2 Laufwerke Blade Workstations Benötigen Sie leistungsstarke Workstations mit der Sicherheit und Verwaltbarkeit eines Rechenzentrums? Die HP ProLiant WS460c Gen8 Workstation Blade ermöglicht die Zentralisierung aller Workstations im Unternehmen in Ihrem Rechenzentrum anstatt eigenständige Einheiten für die Benutzer bereitstellen zu müssen. Mit Blade-Workstations im Rechenzentrum kann die Rechenleistung einfacher, sicherer und kostengünstiger verwaltet werden. So erzielen Sie eine höhere Systemverfügbarkeit, einen optimierten unterbrechungsfreien Betrieb, eine höhere Sicherheit im Rechenzentrum und niedrigere IT-Kosten. Diese Workstation-Infrastruktur der nächsten Generation vereint die zentralisierte, geschäftskritische Kontrolle und Sicherheit eines Rechenzentrums mit der nahtlosen, bedarfsorientierten Leistung HIGH PERFORMANCE COMPUTING 11

14 HP Hardware-Komponenten für HPC-Anwendungen Blade Workstation WS460c Gen 8 HP ProLiant DL 580 Server der Workstations zu der nötigen Flexibilität, die für die Unterstützung von Experten an mehreren Arbeitsorten unabdingbar ist. Die WS460c Gen 8 bietet eine optimierte Benutzerumgebung, eine bessere Ressourcennutzung, Fernzugriff und die Remote-Zusammenarbeit von Einzelpersonen und Gruppen in Echtzeit. Zentrale, aufgabenkritische Steuerung und Sicherheit in Rechenzentren Die HP ProLiant WS460c Gen8 Workstation Blade nutzt eine zentrale Blade-Infrastruktur und verringert so technologische Risiken bei den Geschäftsabläufen. Kritische Unternehmensdaten verbleiben sicher im Rechenzentrum. Schützen Sie sich vor dem Verlust von geistigem Eigentum, das auf Client-Geräten gespeichert wird. Leistungsstärke von Workstations Gemeinsame Nutzung an dezentralen Standorten von erweiterten Multimedia-Workstation-Grafikkarten mit mehreren 2D- und 3D-Displays und Full-Motion-Video-Funktion. Sie können bis zu vier Bildschirme pro Client steuern und mehrere Datenverarbeitungssitzungen über jeden Bildschirm ausführen. Experten erhalten so je nach Bedarf den Zugriff auf die Rechenleistung, die sie gerade benötigen. Eignet sich für NVIDIA Quadro 3000, Quadro 1000 (eine oder zwei) und Quadro 500 (eine oder zwei) Mezzanine Grafikkarten. Flexibilität über mehrere Standorte Einfacher Zugriff auf Blade-Workstation-Ressourcen von Thin-Client-Geräten und von Microsoft Windows -basierten Workstations, PCs und Notebooks. Ermöglicht es versierten Fachexperten rund um den Globus, als Team an der gleichen Anwendungen zu arbeiten, während die Daten dennoch gesichert bleiben. Key Facts Bis zu 16 Kerne Bis zu 512 GB Arbeitsspeicher Bis zu 2 Laufwerke GPU-Unterstützung Compute Server HP ProLiant DL Server (100er, 300er, 500er Serie) Die Server der 100er Serie sind leistungsfähige, kostengünstige, kompakte Rack-Server für speicherintensive Hochleistungscomputing-Umgebungen, Web-Services und speicherintensive Anwendungen. Die Server der 300er Serie liefern ein herausragendes Preis- Leistungs-Verhältnis, Verwaltungsfunktionen der Enterprise- Klasse und skalierbare Funktionen, um die Anforderungen allgemeiner Workloads heute und in Zukunft zu erfüllen. Sie eignen sich ideal für kleine und mittelständische Unternehmen sowie für Großunternehmen, die grundlegende Funktionen in einem optimierten Design wünschen. Die Server der 500er-Serie bieten sich als vielseitige und äußerst leistungsfähige Systeme für expandierende Rechenzentren an. Sie sind flexibel verwendbare Multi-Core Rack-Server mit 4 Sockets sowie Erweiterungsoptionen, die sich hervorragend für die Server-Virtualisierung und -konsolidierung, mehrstufige Unternehmensanwendungen und unternehmensweite Infrastrukturanwendungen eignen. Key Facts Bis zu 40 Kerne je Knoten Bis zu 2 TB Arbeitsspeicher je Knoten Bis zu 8 Laufwerke HP ProLiant Server Blades (400er Serie) Der HP ProLiant BL460c Gen8 ist ein Server-Blade mit 2 Sockets, der für hohe Leistung, mehr Flexibilität und vereinfachtes Management ausgelegt ist und damit neue Maßstäbe bei der Datenverarbeitung im Rechenzentrum setzt. Er bietet noch bessere Leistungsmerkmale: um 33 % größerer DIMM-Speicher, Intel Xeon E Prozessor mit zusätzlicher Unterstützung für 135 W-Prozessoren, schnellere E/A-Steckplätze und erweiterter Smart Array Controller, der nun standardmäßig zusammen mit Flash Back Write Cache mit 512 MB geliefert wird. Key Facts Bis zu 16 Kerne je Blade Bis zu 512 GB Arbeitsspeicher je Blade Bis zu 2 Laufwerke 12 HIGH PERFORMANCE COMPUTING

15 GPU Server Der neue HP ProLiant SL250s Gen8 Server mit HP ProActive Insight Architektur besticht durch eine noch bessere Konfigurierbarkeit für optimale Leistung und Scale-Out-Implementierungen im Hinblick auf die Verringerung der Gesamtbetriebskosten. Bis zu vier HP ProLiantSL250s Gen8 Knoten in einem modularen 4U-Formfaktor, die auf das skalierbare HP s6500 System zugeschnitten sind. Darüber hinaus können auf jedem Knoten bis zu drei GPUs oder vier zusätzliche 2,5-Zoll-Festplattenlaufwerke installiert werden. Der HP ProLiant SL250s Gen8 Server umfasst das exklusive HP SmartMemory und bietet eine um 25 Prozent größere Speicherbandbreite zur Verbesserung der Leistung bei bestimmten Anwendungen. Der HP ProLiant SL250s mit Server Lifecycle Automation beinhaltet das exklusive HP Active Heath System und sorgt so für eine kontinuierliche, proaktive Überwachung von mehr als Systemparametern, ohne dass sich dies auf die Anwendungsleistung auswirkt. Key Facts Bis zu 16 Kerne je Knoten Bis zu 512 GB Arbeitsspeicher je Knoten Bis zu 4 Platten bei voller GPU-Bestückung Bis zu 3 GPU s Infrastruktur HP Speicherlösungen Optimieren Sie Ihre Systemumgebung zum jetzigen Zeitpunkt mit einer Speicherlösung, die zu einem höheren Return-on-Investment beiträgt und die Umstellung auf Virtualisierungslösungen und die Cloud zum richtigen Zeitpunkt vereinfacht. HP Datenträgergehäuse HP Storage Blades HP ProLiant BL460c Gen8 HP Systemgehäuse c3000, c7000, s6500 Das HP BladeSystem c3000 Platinum-Gehäuse umfasst neue Funktionen für das HP BladeSystem. c3000 spricht drei separate Systemgehäuse c 7000 Marktsegmente an: 1) Fernstandorte, die zwischen 2 und 8 Server-Blades benötigen; 2) mittelgroße Unternehmen, die zwischen 3 und 100 Server betreiben; 3) Großunternehmen mit speziellen Anforderungen im Rechenzentrum, z. B. Gleichstrom oder sehr begrenzte Kapazität der Stromversorgung und Kühlung. Ähnlich wie beim c7000 erhalten Sie mit dem intelligenten Management durch Onboard Administrator umfassende Steuerungsmöglichkeiten für Ihre Blade-Infrastruktur. Eine Multi- Terabit-Backplane gewährleistet, dass das c3000 Gehäuse die heutigen Gigabit-Netzwerke unterstützen kann und eine problemlose Migration zu den 10 Gigabit-Lösungen der Zukunft möglich ist. Gemeinsam genutzte Infrastruktur und Fokussierung auf Wartungsfreundlichkeit Common Slot Netzteile Common Slot Lüfter mit Redundanzoptionskit Lokale oder Remote-Verwaltungsoptionen Geringere Gesamtbetriebskosten und Investitionsausgaben Platzsparende Raumnutzung Gemeinsame Stromversorgung und Kühlung für eine optimierte und kostensparende Lösung Modulare und gemeinsame Infrastruktur für einfaches Änderungsmanagement Flexible Netzwerkoptionen, die schon heute die Anforderungen von morgen erfüllen HP Integrated Lights-Out (ilo 4) für erstklassige Verwaltung, Überwachung und Steuerung HP Remote Graphics Software RGS HP Remote Graphics Software (RGS) ist ein leistungsstarkes Verbindungsprotokoll für Remote-Desktop-Systeme, das durch eine herausragende Funktionsweise für Remote-Desktop-Benutzer überzeugt und vielfältige Benutzerumgebungen zur Verfügung stellt, wie Videos, Web-Flash-Animationen und grafikintensive Anwendungen. Alle Anwendungen werden nativ auf dem Remotesystem ausgeführt und nutzen die Computer- und Hardware-Grafikressourcen des sendenden Systems. HIGH PERFORMANCE COMPUTING 13

16 Mit HPC die Rechenzeiten drastisch reduzieren Wer hat an der Uhr gedreht? Wenn es um die rekordverdächtige Verkürzung von Rechen zeiten durch sinnvolle Kombinationen von ANSYS Software und Hardware-Ressourcen geht, dann ist man bei MicroConsult Engineering aus Bernstadt auf der Schwäbischen Alb an der richtigen Adresse. Das Team von MicroConsult um Dr. Herbert Güttler gehört zu den weltweiten Spezialisten für die Erhöhung der Produktivität von ANSYS auf der Basis von High Performance Computing (HPC). Sogar ANSYS, Inc. in Canonsburg greift immer wieder auf die Erfahrungen von MicroConsult zurück. Komplexe Systeme in hoher Detaillierung in kürzester Zeit untersuchen zu können das ist der Nutzen von HPC, High Performance Computing, im Bereich der numerischen Simulation. Mit HPC werden außergewöhnlich große Modelle durch die parallele Nutzung von Prozessoren berechenbar, ohne dass Abstriche bei den Details und damit bei der Ergebnisqualität gemacht werden müssen. Auch Anwender ohne extreme Modellgrößen profitieren von HPC: Die massive Beschleunigung von Berechnungsläufen führt dazu, dass Ergebnisse über Nacht vorliegen. Eine Lizenz wird so intensiver genutzt und rechenintensive Technologien wie die parametrische oder simultane Simulation von Designvarianten rücken ins Blickfeld. Der Erfolg von HPC im Berechnungsalltag steht und fällt mit dem optimalen Zusammenspiel der mit HPC-Packs erweiterten ANSYS Software und den Hardware-Ressourcen allen voran der zur Verfügung stehenden Prozessortechnologie. CADFEM unterstützt seine Kunden dabei und kann als überzeugter Selbstnutzer auch eigene Erfahrungswerte weitergeben. Und wenn die CADFEM Experten an Grenzen stoßen, dann kann auf die HPC-Kompetenz von MicroConsult zurückgegriffen werden, einem hochspezialisierten Partner von CADFEM und ANSYS aus dem schwäbischen Bernstadt bei Ulm. Know-how von MicroConsult Wahrscheinlich steckten auch die sprichwörtliche Freude der Schwaben am Sparen und ihr nicht weniger kennzeichnender Hang zum Tüfteln dahinter. Der eigentliche Auslöser von Micro- Consult, sich intensiv mit ANSYS HPC-Anwendungen auseinanderzusetzen, war eine Anfrage zur Durchführung von Kriechsimulationen an Lötstellen. Ziel dieser extrem aufwändigen Simulationen ist es, die Mechanismen besser zu verstehen, die zum Ausfall einer Lötstelle führen können. Aus zwei Wochen Dies war im Jahr 2008, als ANSYS 11 gerade aktuell und verteiltes Rechnen neu und noch einigen Beschränkungen unterworfen war. Bis dahin waren vergleichbare Untersuchungen nur Bild: shutterstock.com/kevin Renes 14 HIGH PERFORMANCE COMPUTING

17 ANSYS 11.0 ANSYS 12.0 ANSYS 12.1 ANSYS 13.0 SP02 ANSYS 14 (UP ) ANSYS 14.5 Thermal (full model) Time 4 hours 4 hours 4 hours 4 hours 1 hour 0,8 hour 3 MDOF Cores GPU 32 Thermomechanical Time ~ 5.5 days 34.3 hours 12.5 hours 9.9 hours 7.5 hours 6.4 hours 6.3 hours Simulation (full model) Iterations ,8 MDOF Cores E5 96 E GPUs Interpolation of Time 37 hours 37 hours 37 hours 0.2 hour 0.2 hour Boundary Conditions Loadsteps Improved Algorithm 16 Submodel: Creep-Strain Time ~ 5.5 days 38.5 hours 8.5 hours 6.1 hours 5.9 hours 4.2 hours 4 hours 4.8 hours Analysis 5.5 MDOF Iterations Cores GPUs E5 96 E GPUs Total Time 2 weeks 5 days 2 days 1 day 0.5 day 0.5 day Tabelle 1: Leistungsentwicklung am Beispiel der Lot Kriechsimulation am Einzelbauelement oder an einzelnen Lötstellen üblich. Der komplette Analysezyklus besteht aus mehreren Schritten: Der thermischen Simulation auf der Systemebene folgt eine thermomechanische Analyse. Anschließend wird das Ergebnis auf ein Submodell interpoliert und im letzten Schritt die eigentliche Kriechrechnung auf Bauteilebene durchgeführt. Die Berechnung mit ANSYS 11 und Harpertown-Prozessoren von Intel beanspruchte auf 16 Kernen allerdings zwei Wochen. werden wenige Tage Eine ANSYS Version später und mit zusätzlicher Hardware dauerte dieselbe Berechnung nur noch ein paar Tage. Entscheidend für die Beschleunigung waren die konsequente Weiterentwicklung der HPC-Fähigkeiten, die in ANSYS 12 und 13 auf den Weg gebracht wurden, und die neuen Nehalem- Prozessoren von Intel. Zum Erfolg haben auch die Änderungen am Lizenzmodell beigetragen: Akkumulierbare ANSYS HPC- Packs erlauben die Nutzung von bis zu 8, 32, 128, 512 und mehr Kernen, was es einem kleinen Unternehmen wie Micro- Consult erst möglich macht, HPC-Cluster wirtschaftlich zu betreiben. schließlich 12 Stunden Der nächste Leistungsschub kam im Jahr 2012 mit den Sandy- Bridge-Prozessoren von Intel und ANSYS Mit ANSYS 14.5 lassen sich auf einem Cluster Simulationen mit mehreren GPU- Beschleunigern pro Server durchführen. Zudem ermöglichen die neuen Prozessoren eine Verdoppelung der Kerne pro Sockel. Tabelle 1 und Bild 1 geben am Beispiel der Lot Kriechsimulation einen Überblick über die Leistungsentwicklung und das Skalierungsverhalten. Optimales Zusammenspiel von CPUs und GPUs MicroConsult untersuchte darüber hinaus, welche Kombination aus Prozessorkernen und GPUs zur weiteren Beschleunigung die optimale Leistung liefert. Dazu wurde der gleiche Anwendungsfall mit unterschiedlicher Anzahl von Kernen, GPUs und Rechenknoten berechnet. Bild 2 zeigt, dass MicroConsult die Gesamtrechenleistung durch zusätzliche Nutzung von GPUs deutlich steigern konnte. Gegenüber einer Standardrechnung mit 8 Kernen (= 1 HPC-Pack) lässt sich mit einer zusätzlichen GPU eine Leistungssteigerung um 42 % erreichen. Nachdem eine aktuelle Workstation Platz für bis zu 16 Kerne und 2 GPUs HIGH PERFORMANCE COMPUTING 15

18 Mit HPC die Rechenzeiten drastisch reduzieren ANSYS 13 Nehalem 5570 ANSYS 14 Westmere 5670 ANSYS 14 E ANSYS 14.5 E Rating [runs/day] #cores Bild 1: Skalierungsverhalten am Beispiel der Lot Kriechsimulation. Rating [runs/day] P-0G-1N 8P-0G-1N R140 R145 Bild 2: Darstellung der GPU Perfor mance mit Kern-Anzahl P, Anzahl von GPU-Beschleunigern G und Rechenknoten N (Compute Nodes). 8P-1G-1N 8P-2G-1N 8P-4G-1N 8P-8G-1N 16P-0G-1N 16P-1G-1N 16P-2G-1N 16P-4G-1N 16P-8G-4N 32P-0G-2N 32P-2G-2N 32P-4G-2N 32P-8G-4N 64P-0G-4N 64P-4G-4N 64P-8G-4N 64P-16G-4N 128P-0G-8N 128P-8G-8N 128P-16G-8N bietet, ist mit zwei HPC-Pack-Lizenzen eine Steigerung um 126 % erreichbar. Weitere Erkenntnisse aus Bild 2 sind: Um eine GPU optimal zu nutzen, sind 4 bis 6 Kerne pro GPU empfehlenswert, denn in der Regel sinkt die erreichbare Leistung, wenn 8 Kerne oder mehr pro GPU eingesetzt werden. Die größten Leistungssteigerungen beim GPU-Einsatz lassen sich bei Anwendungen mit maximal 32 Kernen und bis zu 4 GPUs erzielen. Aus den Ergebnissen mit 128 Kernen wird zweierlei deutlich: der Einsatz von je einer GPU pro Rechenknoten führt auf Grund einer Konkurrenz um Ressourcen zu einem Leistungseinbruch. Zwischen der Rechnung mit 64 Kernen und 16 GPUs und der Rechnung auf der gleichen Hardware aber unter Nutzung aller 128 konventionellen Kernen besteht kein (messbarer) Unterschied auch beim Lizenzbedarf. Um weitere Leistungssteigerungen zu erreichen, wurden unter anderem von Nvidia neue GPUs entwickelt, die seit Anfang des Jahres 2013 verfügbar sind und nach Herstellerangaben mehr als die doppelte Rechenleistung bisheriger GPUs liefern sollen. Erste Tests von MicroConsult ergaben jedoch geringere Werte, da ANSYS 14.5 noch nicht alle Möglichkeiten der neuen Hardware unterstützt. Insgesamt wird deutlich, dass mit einem gezielten Einsatz von mehr Prozessorkernen und GPUs gemeinsam mit den erforderlichen ANSYS HPC-Lizenzen ein enormer Leistungsschub vollzogen werden kann. Bei CADFEM und MicroConsult finden Anwender und IT-Verantwortliche Ansprechpartner, die sie dabei unterstützen, das enorme Nutzenpotential von HPC-Anwendungen schnell und vollständig zu erschließen. Gerhard Zelder 16 HIGH PERFORMANCE COMPUTING

19 CADFEM übernimmt IT-Betreuung für HP-CAE-Cluster bei Krones Partner fürs Leben Unter dem Slogan Partner fürs Leben präsentiert der Getränkeanlagenspezialist Krones AG seinen Kunden ein umfassendes Produkt- und Dienstleistungsangebot, das bis zur Komplettbetreuung der Anlagen reicht. Mit der Überzeugung, dass dieses Konzept der Rundum-Betreuung durch einen zuverlässigen und leistungsfähigen Partner vielfältige Vorteile bietet, nutzt Krones dieses Konzept auch als Kunde: zum Beispiel beim Einsatz von Simulationssoftware durch eine umfassende Unterstützung von CADFEM. Wir als Berechnungsingenieure wollen die notwendige Hard ware und installierte Software möglichst effizient nutzen können, uns aber nicht um eventuell auftretende Systemprobleme kümmern müssen, formuliert Harald Wels, Abteilungsleiter Techn. Berechnung, Forschung & Entwicklung bei Krones, eine wichtige Prämisse innerhalb der Produktentwicklung. Deshalb ist es ihm wichtig, möglichst nur einen Ansprechpartner für das gesamte System zu haben, damit bei auftretenden Problemen keine Interpretationsspielräume für Zuständigkeiten entstehen. Um diesem Ziel näher zu kommen, wurde für die Berechnungsabteilung von Krones im letzten Jahr ein neues Hardware- Konzept mit HP-Blade-Workstations realisiert. Mit der alten Konstellation Workstations am Arbeitsplatz und einem Berechnungs-Cluster im Rechenzentrum waren die Simulationsspezialisten von Krones nicht mehr in der Lage, alle großen Modelle (10 Mio. Knoten und mehr) zu berechnen. Das Firmennetzwerk wurde durch die stetig zunehmende Datenmenge stark belastet, so dass die erforderlichen Berechnungen nicht immer in der gewünschten Geschwindigkeit durchgeführt beziehungsweise die Ergebnisdateien nicht schnell genug bereitgestellt werden konnten. Da sowohl die diversen Workstations als auch das Cluster in die Jahre gekommen war, suchten wir nach einer neuen HIGH PERFORMANCE COMPUTING 17

20 CADFEM übernimmt IT-Betreuung für HP-CAE-Cluster bei Krones Bild 1: Auf Basis der CAD-Daten wird das Simulationsmodell des Füllers definiert. Bild 2: Strukturmechanische Berechnungen bilden eine Grundlage zur Auslegung und Optimierung des Füllers. Lösung, mit der die Datenübertragung beschleunigt und die Berechnungszeiten verkürzt werden konnten, berichtet Harald Wels. Aufgrund der langjährigen und intensiven Geschäftsbeziehungen zu CADFEM informierten wir uns dort über aktuelle Hardware-Plattformen, zunächst auf dem Users Meeting von CADFEM, anschließend detailliert bei einem Besuch in der Grafinger Firmenzentrale. Letztendlich entschieden haben wir uns dann für HP-Blade-Workstations, die gemeinsam mit dem neuen HP-HPC-Cluster in unserem Rechenzentrum installiert wurden. Ein Partner mit viel Erfahrung Da die Blades für die Berechnungsabteilung Neuland waren, fühlten sich die Verantwortlichen von Krones bei CADFEM gut aufgehoben. Denn CADFEM beschränkt sich nicht auf den Verkauf der Blade-Workstations, sondern setzt sie selbst für Simulationsaufgaben ein und hat folglich umfassende praktische Erfahrungen gesammelt. Seit Mitte 2012 stehen jetzt zehn HP- Blade-Workstations direkt neben den Berechnungs-Servern von HP, so dass am Arbeitsplatz des Ingenieurs nur noch die Bildschirmdarstellung der Modelle und Ergebnisse realisiert werden muss. Die Vorteile sind für Harald Wels und seine Mitarbeiter eindeutig: Am wichtigsten für uns ist, dass der Datentransfer mit der Blade-Konfiguration signifikant beschleunigt werden konnte. Außerdem sind die bisher unterschiedlichen Workstation-Modelle standardisiert worden, so dass alle Berechnungsingenieure die gleiche Blade-Workstation haben und auf allen die gleiche Software-Konfiguration vorhanden ist. Dadurch sind die Workstations sehr flexibel nutzbar und einfach zu verwalten, wobei der ANSYS Software- und der Hardware-Support von CADFEM übernommen werden. Das war auch der Wunsch der IT-Abteilung bei Krones, da bei CADFEM viel Know-how vorhanden ist und zum Unternehmen auch das notwendige Vertrauensverhältnis besteht. Die leistungsfähigere Hardware- Plattform führt zu mehr Durchsatz, mehr berechneten Varianten, mehr Untersuchungen von grundsätzlichen Fragestellungen im Vorfeld einer Konstruktion sowie zu mehr detaillierten Simulationen von kritischen Bauteilen beziehungsweise Konstruktionsentwürfen. Besonders hervorgehoben wird die effiziente Zusammenarbeit der Spezialisten von CADFEM mit den diversen Mitarbeitern für die IT-Betreuung bei Krones. Aufgrund der guten Vorbereitung und der umfassenden Kommunikation mit allen beteiligten IT-Fachleuten konnte die Hardware-Installation und -Inbetriebnahme innerhalb von nur zwei Tagen abgeschlossen werden. Zur Betreuung des Gesamtsystems wurde mit CADFEM ein entsprechender Supportvertrag abgeschlossen. Er beinhaltet unter anderem die Qualifizierung eines Support-Calls innerhalb von vier Stunden, den Vorort-Service am nächsten Arbeitstag bei systemkritischen Hardware-Komponenten und innerhalb von drei Arbeitstagen bei weniger kritischen Komponenten wie den Blade-Workstations. Außerdem kann CADFEM über einen Remote-Zugang das System aus der Ferne betreuen und überwachen. Für uns ist diese neue Art der Betreuung durch Bilder: Krones, shutterstock.com/stillfx 18 HIGH PERFORMANCE COMPUTING