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让创新再快一点,看联想HPC如何赋能制造业

2018年9月17日             作者:e-works王聪       
关键字:联想  HPC  仿真设计  
对于车企而言,新车型的创新速度就是一场典型的“零和博弈”,谁能率先迎合用户推出受欢迎的车型,谁就能够确定巨大的市场竞争优势。

    随着人口红利逐步消失、原材料和人力成本的不断攀升,制造企业仅凭过去的规模效益或是生产更优质产品即可创造和获得价值的时代已经结束。在智能制造热潮的推动下,越来越多的制造企业开始思考如何应用数字化技术来推进新时代的产品创新,通过缩短产品研发周期确立竞争优势。

    特别是对于汽车行业而言,从“新能源汽车”到“无人驾驶”、“共享汽车”,汽车行业的生产与商业模式在数字技术影响下发生着翻天覆地的变化。对于车企而言,新车型的创新速度就是一场典型的“零和博弈”,谁能率先迎合用户推出受欢迎的车型,谁就能够确定巨大的市场竞争优势。因此,利用HPC的强大计算能力辅助产品设计研发,已经成为世界众多车企的共同选择。

    面对国内汽车产业即将显现的新拐点,在日前举办的2018联想全球超算峰会上,知名的SUV制造商长城汽车介绍了如何在联想的帮助下成功构建HPC系统,显著缩短新车型的研发设计时间。会后,记者采访了联想高性能计算高级架构师郝常杰与长城汽车IT管理本部负责人李宝军,就长城汽车如何利用HPC加速创新、联想HPC的特点等进行了分享,为车企如何缩短产品研发全生命周期带来了思考与借鉴。

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图  联想高性能计算高级架构师郝常杰(左)和长城汽车IT管理本部负责人李宝军(右)

时不我待,HPC成为仿真分析加速器

    目前,我国正处在加快汽车战略性新兴产业发展的关键时期,随着新兴技术不断融入到汽车工业领域,传统的产品创新模式已经很难适应智能化时代的产品设计需求。而仿真解决方案允许工程师在虚拟环境中求解问题,无需构建和测试物理原型,从而可节省大量的时间和成本,根据行业统计仿真可以使企业平均设计周期缩短30%以上。

    “在今天竞争激烈、产品快速更迭的环境中,这是一个明显的优势。”郝常杰介绍要充分发挥仿真的优势,大多数工程团队必须在能够利用较短设计周期处理大型问题的高性能计算环境中工作。

    作为长城汽车IT管理本部负责人,李宝军介绍在新车型的研发设计阶段,仿真工具必须能准确地预测其他物理场对它的影响,包括结构力学、动力学、流体动力学、热物理学、电磁学、电化学、电磁辐射以及电磁干扰/电磁兼容等。“一直以来,长城汽车秉承的理念是每天进步一点点,研发创新可以说融入了我们企业文化中。”李宝军表示之前长城汽车更多的是采用单台工作站运行CAE去满足研发和质量需求,然而随着汽车市场的竞争日益加剧以及长城汽车信息化体系的成熟与庞大,技术创新的速度也需要随之提升。然而,受限于分散的计算资源,研发人员需要耗费大量的时间等待验证过程,拖延了整个研发进度。

    “借助HPC集合更多的计算资源提供远远超过单一工作站的计算能力去求解工程问题的实践。”李宝军表示对于长城汽车而言,同时开发数十种车型,提高CAE应用以及其他软件的运行规模和效率必不可少,通过HPC可以在以下方面发挥更大的价值:

    ·提高保真度

    ·计算更复杂的装配体

    ·考虑更多的非线性

    ·更多的仿真场景验证

    ·更多的优化分析

助力长城,联想HPC重塑计算力

    “因此,在选型的时候长城汽车对HPC的部署要求也非常高。”问及为何选择联想的原因,李宝军表示虽然长城汽车从2003年开始与联想合作,采用了许多联想的IT解决方案,但考虑到HPC项目建设的重要性,还是考察了包括IBM、惠普等在内的诸多厂商。最终经过测试和对比后选择了联想,李宝军将其归纳为三点原因:

    首先,联想在HPC上有着深厚的技术积累。联想在全球有5大研发中心,超过70个研发实验室,在高性能服务器技术上已突破并拥有了自己的核心技术,拥有自主知识产权的系统设计与优化技术、系统监控技术、系统管理技术、高可用和负载均衡技术以及基础架构技术等关键技术,在高性能计算机系统技术方面已申请国家发明专利88项,其中,46项已获授权。因此,在充分综合考虑各模块精密配合和整机系统合理整合的基础上,联想集群系统具有更高的性能和更高的可靠性。比如在硬件上,冗余与容错设计保障大规模计算集群长时间无故障。

    其次,联想拥有从集群硬件到配套软件的一体化解决方案和全方位的服务。因为计算软件,配置数据需要在各个计算节点共享,需要多并发访问,计算的临时文件、中间、结果文件需要集中处理。联想HPC拥有的专业调度软件Platform HPC可将不同作业分配到不同节点上,保证多个作业同时提交时的高效有序运行,并支持图形化界面。该作业调度系统可以智能调度计算资源,充分发挥计算平台的计算力。另外,联想还与上游ISV构成了良好的生态,通过携手软件厂商进行优化,释放更高的计算能力。

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图 联想HPC部分合作伙伴

    最后,联想作为本土品牌,在服务上拥有雄厚的技术支持体系。在项目的实施过程中,还派出了工程师和专家团队与长城一起进行整个超算平台的优化,其强大的售后服务体系也是长城汽车所看重的重要原因。

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图 介绍长安汽车HPC系统架构

    李宝军介绍,通过与联想的合作,长城汽车二期动力研究院部门的仿真效率提升了2—11倍,大大提高了动力研究院的研发能力。值得一提的是,受惠于联想HPC的操作简易性,在长城汽车460名IT人员中,日常维护调度仅需1人即可,具有极佳的用户体验。

持续创新,联想致力HPC普及化未来

    在郝常杰看来,随着HPC技术的发展,高级仿真和建模技术的应用范围将得到进一步拓展。“回顾HPC的发展历程,从2000年以来,HPC最初更多的是应用在教育和科研单位。2005以后国家更多的鼓励自主创新,产生了越来越多的校企联合研发项目,企业发现HPC可以加速研发,使HPC得到了快速的发展。”郝常杰表示HPC系统的硬件资源规模巨大,种类繁多。构建HPC硬件系统是一个复杂的系统工程,涉及机房建设和布局、供电、冷却、机仓结构组装、网络布局布线、运算节点、网络节点、服务节点、维护系统、监控系统等多个方面,所以对于制造企业而言,如何整合、管理由多个部门建设的硬件资源,面临着一系列的管理问题。

    “从联想的大制造划分来看,航空航天、兵器、电子、高铁、船舶等对HPC有着明显的需求,大部分企业都能充分发挥高性能计算的优势,以更低成本,更好更快地管理其核心业务。“也正是看到这种趋势,联想近年来越来越加强在HPC上的研发力度。”郝常杰介绍,随着人工智能、云计算技术的深化应用,HPC面临着HPDA、深度学习以及云化等趋势。例如在人工智能方面,联想发布了自主研发的AI产品家族,其中包括专为HPC和AI优化的全新人工智能服务器ThinkSystem SR670、ThinkSystem HG680、ThinkSystem HG690;全新的LiCO GENE Edition。

    在研发上,联想已投入12亿美元,分别在美国莫里斯维尔、德国斯图加特和北京建立了三个新的人工智能创新中心,并依靠一支由业界一流专家组成的AI研发团队,全面发展面向行业的人工智能系统。同时,联想通过控股、参股的方式,进一步加强与各领域合作伙伴的密切联系。在硬件层面继续加深与Intel、NVIDIA、Mellanox等厂商的合作;在软件层面主动开放生态系统,吸引主流软件厂商加入联盟。在应用层面,联想创投投资了Face++、银河水滴科技等有潜力的科技创新公司,打造HPC+AI的完整生态圈。

    如今,联想正在以“科技创新”赋能行业变革,为科研、教育、航天、气象、汽车、石油石化、生命科学等多个领域提供领先成熟的解决方案。在前不久刚刚结束的世界超算大会(ISC2018)上,联想凭借117套入围的成绩,成为HPC TOP500榜单中全球最大的HPC解决方案供应商。未来,联想将继续保持HPC应用在更多领域的战略优势。

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图 联想人工智能家族产品发布仪式

责任编辑:王聪
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