北京2021年1月22日 /美通社/ -- 不久前,全球最大的汽車制造商之一大眾宣布,組建自己的軟件部門:數(shù)字汽車與服務(wù)部(Digital Car & Service),大眾CEO赫伯特·迪斯表示:“在不遠(yuǎn)的將來,汽車將成為一個軟件產(chǎn)品,大眾也將會成為一家軟件驅(qū)動公司”。在汽車行業(yè)加速向智能化轉(zhuǎn)型的趨勢下,新的智能功能和服務(wù)需求幾乎每個月都需要更新。為了適應(yīng)行業(yè)智能化重塑的大趨勢,提升開發(fā)效率,一場深刻的構(gòu)架變革正在醞釀,智能化、數(shù)字化技術(shù)正在驅(qū)動汽車行業(yè)加速邁向智能時代。
汽車巨頭的“智造”之路
上汽大眾汽車有限公司為上汽集團(tuán)與德國大眾汽車集團(tuán)于1984年10月成立的合資公司,生產(chǎn)與銷售大眾和斯柯達(dá)兩個品牌的產(chǎn)品,是國內(nèi)最大的汽車合資企業(yè)之一。
談起汽車仿真設(shè)計,上汽大眾的項(xiàng)目負(fù)責(zé)人介紹到,你可能想象不到,在沒有高性能計算仿真平臺之前,汽車研發(fā)設(shè)計的圖紙是按噸稱量的,可以想象那些汽車研發(fā)前輩們是付出了多少心血和努力。近年來,隨著數(shù)字化技術(shù)的逐步引入,汽車研發(fā)從造型設(shè)計、零部件設(shè)計、整車布置到發(fā)給供應(yīng)商開發(fā)模具設(shè)計工裝夾具的全過程都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化。自2003年起,上汽大眾已經(jīng)在國內(nèi)車企率先開展高性能計算集群的建設(shè)。
汽車研發(fā)中耗時最長、花費(fèi)最大的過程當(dāng)屬設(shè)計驗(yàn)證環(huán)節(jié),從零部件到子系統(tǒng)再到整車要耗時數(shù)月甚至數(shù)年。例如,汽車車頭的一個碰撞需要100萬個數(shù)據(jù)來支持,整車開發(fā)完成需要經(jīng)歷2000次左右的碰撞,由于CAE技術(shù)的廣泛應(yīng)用,借助高性能計算集群的超強(qiáng)算力,通過仿真的方式在短時間內(nèi)對產(chǎn)品進(jìn)行最大程度的優(yōu)化,時間比真車碰撞節(jié)省了數(shù)千倍,也減少了對于原車模型的消耗。新車平均研發(fā)費(fèi)用從10多億美元降低到3億美元,汽車研發(fā)迭代的速度顯著提升,驗(yàn)證成本也大幅度降低。
由于用戶對汽車個性化、無人駕駛、新能源等方向的需求日益旺盛,上汽大眾對于高性能計算領(lǐng)域的研發(fā)投入持續(xù)增長。一方面,每年發(fā)布的車型改款升級高達(dá)數(shù)十款,每款車型需要進(jìn)行大量的仿真測試,比如結(jié)構(gòu)力學(xué)、風(fēng)阻、風(fēng)噪、熱管理、涉水、疲勞耐久、焊接仿真、沖壓分析、噪音分析等等,提交的上機(jī)作業(yè)任務(wù)排隊(duì)時長有時甚至高達(dá)上百小時;另一方面,隨著CAE應(yīng)用的持續(xù)深入,仿真模擬的數(shù)據(jù)量級持續(xù)提升,以風(fēng)噪分析仿真為例,最初的數(shù)值模擬已經(jīng)從百萬網(wǎng)格量級提升到千萬網(wǎng)格量級每次運(yùn)算的結(jié)果高達(dá)數(shù)百GB甚至TB級別。此外,考慮到研發(fā)創(chuàng)新的各種不確定因素,使得資源的訴求彈性高達(dá)50%。
高性能算力提升220%,CAE的創(chuàng)新加速器
上汽大眾信息化中心負(fù)責(zé)人表示,“研發(fā)隊(duì)伍不斷擴(kuò)大,每天會有十幾個甚至幾十個技術(shù)方案需要在CAE仿真分析平臺上驗(yàn)證。比如說同一款車型,我們會有十幾個方案,需要通過仿真分析平臺驗(yàn)證之后,才能選出優(yōu)質(zhì)的方案開始進(jìn)行樣車生產(chǎn)。同時為了保證精度,平均每個方案都需要進(jìn)行5-8次的驗(yàn)證。如果我們沒有足夠的算力支撐,產(chǎn)品的創(chuàng)新速度和品質(zhì)都難以保證。”
為了滿足上汽大眾HPC項(xiàng)目的需求,提速汽車結(jié)構(gòu)仿真、流體力學(xué)仿真等業(yè)務(wù)需求,浪潮為上海大眾設(shè)計構(gòu)建了浪潮TS10000高性能服務(wù)器系統(tǒng),采用浪潮i24高密度服務(wù)器作為計算節(jié)點(diǎn),通過Infiniband構(gòu)建高速網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行并行互聯(lián)。整套系統(tǒng)提供超過6000核的處理核心,計算能力達(dá)到700萬億次/秒,能夠充分滿足上汽大眾的計算需求。
高效的CAE仿真不僅需要超高性能的硬件計算平臺,同時也對軟件的調(diào)優(yōu)、適配等技術(shù)能力提出了極高的要求。為了讓HPC集群在CAE仿真應(yīng)用中發(fā)揮最大系統(tǒng)性能,除了配置高性能硬件外,浪潮HPC專家與上汽大眾專家團(tuán)隊(duì)對高性能集群進(jìn)行聯(lián)合調(diào)優(yōu),深入分析流體、結(jié)構(gòu)、噪聲等多種仿真計算應(yīng)用特征,定制設(shè)計了高效優(yōu)化的高性能計算系統(tǒng),提供了完善的圖形管理調(diào)度軟件,豐富了調(diào)度策略和應(yīng)用軟件工作流。
通過T-Eye應(yīng)用特征分析優(yōu)化工具,對HPC集群的性能進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化,實(shí)時監(jiān)控集群節(jié)點(diǎn)的CPU、內(nèi)存、IO性能數(shù)據(jù),并結(jié)合系統(tǒng)仿真應(yīng)用的運(yùn)行特征,對硬件平臺和運(yùn)行軟件環(huán)境進(jìn)行全面優(yōu)化。通過配置高主頻CPU和高性能內(nèi)存來分別提高CPU、內(nèi)存的性能,同時綜合采用MPI優(yōu)化策略,對MPI進(jìn)程綁定,消息傳遞機(jī)制,以及通信共享內(nèi)存等方面進(jìn)行全方位優(yōu)化。經(jīng)過優(yōu)化后,整體平臺的內(nèi)存通信帶寬提升2倍,實(shí)際仿真計算性能提高220%,大幅度提升了客戶的仿真環(huán)境運(yùn)算效率。
上汽大眾項(xiàng)目負(fù)責(zé)人表示:“CAE技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了虛擬推動現(xiàn)實(shí),不只是實(shí)現(xiàn)驗(yàn)證,還能夠通過各種優(yōu)化方法提升車輛性能,降低產(chǎn)品成本。此次與浪潮合作建設(shè)的高性能計算集群,計算性能得到大幅度提高,數(shù)據(jù)中心機(jī)房空間也節(jié)省了50%。同時,浪潮HPC方案團(tuán)隊(duì)針對汽車CAE仿真應(yīng)用,在參數(shù)調(diào)優(yōu)、應(yīng)用優(yōu)化進(jìn)行了系統(tǒng)化的支持,極大的推進(jìn)了上汽大眾CAE的創(chuàng)新進(jìn)程?!?/p>