Linie tehnologica bazata pe sistem cluster HPC hibrid CPU-GPU inovativ.
O companie privata romaneasca ofera cu promptitudine si profesionalism atestat, consultanta tehnica privind dezvoltarea digitala a unui produs complex si servicii de inginerie in domeniile auto, aerospatial, energie, aparare, medicina: modelare 3D, simulare digitala scalabila si analiza CAE.
Solutiile pe care le propune asigura optimizarea procesului dezvoltarii produsului, prin imbunatatirea designului de produs si diminuarea costurilor privind dezvoltarea prototipului.
Datorita complexitatii produselor proiectate, compania are nevoie de o linie tehnologica bazata pe un sistem cluster hibrid CPU-GPU inovativ, cu putere de calcul ridicata si cauta parteneri de afaceri pe de o parte pentru dezvoltarea si implementarea acestui sistem, si pe de alta parte, de parteneri de afaceri care au nevoie de servicii de proiectare si simulare virtuala.
Compania doreste sa-si dezvolte piata atat prin diversificarea si cresterea calitatii serviciilor, cat si prin marirea numarului de clienti din diferite domenii tehnice de activitate.
Clientii sai, pana in prezent sunt Marquard, Timken, Tata technologies, Draexlmaier, Fritzmeier.
Compania romaneasca isi propune un sistem cluster hibrid CPU-GPU inovativ, care cuprinde procesoare si module GPUcu capabilitati CUDA din ultima generatie.
Interconectarea între nodurile de calcul este necesar sa se realizeze printr-o interfata specializata – Infiniband EDR –care sa ofere o latime de banda de 100Gb/s si o latenta extrem de redusa.
Prin folosirea sistemului HPC propus, ne propunem sa se obtina reducerea timpului de simulare, element important în proiectarea sistemelor ce implica modele de dimensiuni mari coroborat cu respectarea termenelor de predare/livrare.
Pentru a mari capabilitatile de simulare si a fi mai prezenti pe plan national si international oferind modele de simulare din ce in ce mai complexe într-un timp cat mai scurt, este necesara dezvoltarea unei linii tehnologice bazate pe un sistem cluster HPC hibrid CPU-GPU inovativ, format din:
1.Nod de management: 1buc
• Sasiu: 2U, 8x3.5"/2.5" SAS or SATA bays, 4 FHHL slots,
2 LP slots, 1 x16 for Add-on-Module, redundant PSU
• Unitate CPU: 2x Intel XeonSilver 4112, 4core, 2.6GHz, 9.6GT/s
• Memorie RAM: 48GB DDR4 2400MHz ECC REG (12x4GB)
• OS Drive: 2x 960TB SSD SATA, 1DWPD
• Graphic Card: Onboard
• Port de retea: 2x 1Gbps RJ45
• Card Infiniband: EDR card single port QSFP28
• Management: IPMI 2.0, RJ45 port
• Sistem operare: 1x Linux
2.Nod CPU: 7buc
• Sasiu: sasiuri 2U pentru 4 noduri, PSU redundant, 6x2.5" „hot-swapbays” si 24 sloturi DIMM pentru fiecare nod
Configurare pentru un nod CPU:
• Unitate CPU: 2x Intel XeonGold 6134, 8 core 3.2GHz, 10.4GT/s
• Memorie RAM: 192GB DDR4 2666MHz ECC (12x16GB RAM module)
• OS Drive: 1xSSD 480GB SATA, 3DWPD
• Infiniband Card: EDR card single port QSFP28
• Management: IPMI 2.0, RJ45 port
• Sistem operare: Linux
3. Nod cu vizualizare CPU-GPU: 1buc
• Sasiu: 1U, redundant PSU, suporta pana la 4 card-uri GPU nVidia Pascal; 2x 2.5" hot-swapbays; 12x DIMM sloturi
•
• Unitate CPU: 2x Intel XeonGold 6134, 8 core 3.2GHz, 10.4GT/s
• Memorie RAM: 192GB DDR4 2666MHz ECC (12x16GB RAM module)
• OS Drive: SSD 480GB SATA, 3DWPD
• GPU: NVIDIA Tesla P100 12GB CoWoS HBM2 PCIe 3.0 – Racire pasiva
• Infiniband Card: EDR card single port QSFP28
• Management: IPMI 2.0, RJ45 port
• Sistem operare: Windows 2016 Server 16 Core
• Placa grafica: 8GB GDDR5 256biti, minim 1650core, iesiri 4x DP1.2
• Placi video la distanta:Kit accelerare/comprimare semnal video pentru transmitere Full HD pana la 100m pe cablu UTP.
4. Sistem de stocare: 1buc
• Sasiu: 12bays 3.5" 12Gbps, 2U expander, redundant PSU
• Platforma: Single CPU Xeon E5-26xx
• Unitate CPU: Intel Xeon, 64GB RAM, DOM 64GB
• HBA: 12Gbps 1xSFF8643 port
• HDD: 4x8TB SAS3 12Gbps enterprise
• SSD: 4x 960GB SSD SATA, 3DWPD
• Management: IPMI 2.0, RJ45 port
• Infiniband Card: EDR card single port QSFP28
• Sistem de fisiere: zfs
5. Echipamente aditionale
• Comutatoare Infiniband: Switch EDR cu 36ports QSFP28, flux de aer invers, PSU
• redundant
• Cabluri Infiniband: 10x 2m pasive, viteza EDR
• Comutatoare Ethernet: 2x Switch cu 24x1Gbps porturi RJ45, montate pe rack
• HPC Software Management: Bright Cluster Manager - Advanced - 10nodes / 1an
• Rack: Rack 600x1060, usi perforate APC
• PDU: 6x PDU 10 posturi 16A
• Sursa UPS: UPS trifazat/trifazat 40kVA, tower, PF=1
• Generator trifazat Diesel: Generator trifazat 44kVA, insonorizat
• Racire: Sistem de racire 22kW
• IPMI/Cluster Management: SFT-DCMS-Single x 10buc.
Implementarea sistemului inovativ HPC hibrid CPU-GPU aduce o:
- crestere eficientei muncii si a productivitatii
o modele mici pana la 20%
o modele medii si mari pana la 100%
o modele foarte mari, ex. modele LES de turbulenta, pana la 400%
- reducere a costului
o cu licentierea, cardul GPU CUDA nu intra în costul licentei
o cresterea productivitatii se transforma în reducerea costului
- crestere calitativa prin adoptarea modelelor mai detaliate si implicit mai aproape de realitate
- crearea de noi servicii, ex. Modele LES de turbulenta, aeroacustica, modele cuplate
- posibilitatea realizarii unui numar extins de servicii.
- cresterea preciziei actului de proiectare, simulare si realizare pachete flexibile de servicii.
- cresterea ofertei de servicii de cercetare-dezvoltare catre parteneri, inclusiv internationali.
- cresterea capacitatii si expertizei de cercetare.
- cresterea potentialului de parteneriate in cercetare-dezvoltare.
- cresterea capacitatii Centrului de ofertare a noi tehnologii informatice.
- compatibilitatea cu metodologiile de lucru ale unor puternice centre internationale
- reducerea timpului de realizare a comenzilor si cresterea calitatii serviciilor prestate
- posibilitatea de a realiza parteneriate cu centre similare internationale
- beneficii fianaciare:
o ex. creearea unui model de aeroacustica costa aproximativ 20000-25000 Euro si va fi gata în aproximativ 2 saptamani cu noul sistem HPC. Fara HPC ar fi durat 2 luni iar probabilitatea de a-l contracta ar fi fost minima
o un proiect structural mediu costa aproximativ 5000 Euro si are durata de 2-3 saptamani. Utilizand HPC va fi gata intr-o saptamana sau o saptamana si jumatate.
Compania utilizeaza softuri specializate de simulare din portofoliul Dassault Simulia care se pliaza foarte bine pe sistemul HPC propus si are nevpoie de resursele acetuia pentru eficienta ridicata. Cresterea de performanta pentru aplicatiile Simulia oferite de card-urile nVidia P100 este exemplificata in figura de mai jos.
Figura 1. Performanta softului DassaultSimuliaAbaqus/Standard 2017 pe sisteme CPU-GPU
De asemenea sistemul reduce costurile de licenta a softului prin cresterea performatei de 2.5 ori, vedeti figura 2.
Figura. 2 Performanta CPU + GPU: GP100
Prin implementarea sistemului HPC descris mai sus în compania romaneasca urmatoarele tipuri de analiza numerica sunt posibile:
- Analiza structurala statica: >1.5 milioane nr de grade de libertate
- Analiza structurala dinamica: >2 milioane nr de grade de libertate
- Analiza crash vehicul întreg: >5 milioane nr de grade de libertate si pana la 50-100 mil
grade de libertare
- Analiza de vibratii: 30 milioane nr maxim de grade de libertate
- Analiza de dinamica fluidelor – CFD: ex. 100 milioane elemente de volum
o Regim stationar
o Regim nestationar
o Mediu incompresibil
o Mediu compresibil
o Modele de turbulenta de tip RANS
o Modele de turbulenta de tipLargeEddySimulation(LES), imposibil de rulat pe echipamentele de calcul existente. Din punct de vedere al acuratetei, modelul LES este în prezent cel mai apropriat de realitate si anumite fenomene nu pot fi observate decat în prezenta acestui model.
- Analiza termica (transfer de caldura): 100 milioane nr maxim de grade de libertate
- Analiza electro-magnetica, magneto-statica: >1.5 milioane nr de grade de libertate
- Analiza acustica: >1.5 milioane nr de grade de libertate
- Analiza cuplata structural -acustic
- Analiza cuplata structural-dinamica fluidelor
- Aeroacustica ce include numai modele de turbulenta de tip LES
- Analiza conjugata termica în regim nestationar.
Dezvoltare experimentala.
Rezultat al cercetarii obtinut in urma unui proiect de cercetare, ce poate fi aplicat pe piata interna si respectiv internationala.
Programul Operaţional Regional 2014-2020
Axa prioritară 1: Promovarea transferului tehnologic
Prioritate de investiții 1.1: Promovarea investițiilor în C&I, dezvoltarea de legături și sinergii între întreprinderi, centrele de cercetare și dezvoltare și învățământul superior, în special promovarea investițiilor în dezvoltarea de produse și de servicii, transferul de tehnologii, inovarea socială, ecoinovarea și aplicațiile de servicii publice, stimularea cererii, crearea de rețele și de grupuri și inovarea deschisă prin specializarea inteligentă, precum și sprijinirea activităților de cercetare tehnologică și aplicată, liniilor-pilot, acțiunilor de validare precoce a produselor, capacităților de producție avansate și de primă producție, în special în domeniul tehnologiilor generice esențiale și difuzării tehnologiilor de uz general
Componenta 1: POR/2017/1/1.1.C./1 – Axa prioritară 1 - Promovarea transferului tehnologic, Prioritatea de investiţii 1.1, Operatiunea 1.1.C -Investiţii pentru IMM-uri pentru implementarea unui rezultat al cercetării – inovării în parteneriat cu un ITT
Schema de ajutor de stat: Schema de ajutor de minimis pentru sprijinirea dezvoltării întreprinderilor mici şi mijlocii, în parteneriat cu entităţile de inovare şi transfer tehnologic, încadrul Programului operaţional regional 2014-2020 - PI 1.1. C
Titlul proiectului: Inovarea procesului de simulare computerizata a reperelor, subansamblelor si ansamblelor prin transfer tehnologic
Rezultate obtinute din proiect POR, ce se doreste a fi promovate la nivel national si international.
Microintreprindere
12 angajati
Simulare, modelare etc.
Centru de transfer tehnologic
IT
Transfer tehnologic, acord comercial
decembrie 1, 2020