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NVIDIA Maximus aumenta la produttività e riduce i costi di Parametric Solutions

Parametric Solutions Inc. (PSi) è una società che si occupa di servizi di progettazione ed esegue operazioni di analisi preliminare e progettazione meccanica per clienti che spaziano dai singoli professionisti sino alle multinazionali più importanti del mondo. I settori di cui si occupa comprendono l’industria aerospaziale, la fabbricazione di prodotti di consumo, la creazione di attrezzature medicali, la produzione di energia verde e i trasporti. Dal 1993 PSi si è occupata con successo di progetti completi, seguendo l’intero ciclo di sviluppo dei prodotti dalla concezione iniziale alla fabbricazione. Il successo di PSi con clienti e settori così diversificati si può attribuire alle capacità di progettazione all’avanguardia che l’azienda ha sviluppato nel proprio campo di specializzazione principale: il settore della generazione di energia e delle turbine a gas per l’industria e l’aviazione.

PSI TURBINE

La maggior parte delle attività operative di PSi ha a che fare con analisi di elevata complessità: termiche, strutturali, fluidodinamiche, delle vibrazioni, di sintesi cinematica e di ottimizzazione. Queste discipline vanno poi combinate per creare simulazioni pienamente integrate. L’azienda ha un personale di oltre 70 ingegneri, molti dei quali utilizzano il software ANSYS per il proprio lavoro. Questi ingegneri hanno ottenuto un incremento invidiabile delle prestazioni e della produttività grazie alla nuova tecnologia NVIDIA® Maximus™, che permette di eseguire processi impegnativi come ANSYS pur continuando a eseguire altre operazioni, quali ad esempio la modellazione in CAD, sulla stessa workstation.

“Per le nostre modalità operative la tecnologia NVIDIA Maximus rappresenta uno strumento davvero straordinario. L’immediato raddoppio delle prestazioni permesso da questa soluzione ha completamente trasformato il nostro workflow e la nostra produttività”, ha dichiarato David Cusano, Chief Engineer e co-proprietario di PSi.

SFIDA


PSI DESING

PSi lavora con simulazioni di grandi dimensioni. Per esempio, un modello di analisi strutturale di una pala di turbina di grandi dimensioni può includere dai 4 agli 8 milioni di gradi di libertà (DOF). Anche una simulazione piccola e “rapida” può arrivare facilmente a 2 milioni di DOF.

“Prima del sistema Maximus, i requisiti di soluzione di una tipica simulazione erano tali da precluderci ogni possibilità di svolgere progettazione e analisi sulla stessa macchina”, ha dichiarato Cusano. “Le analisi ANSYS, in particolare, richiedono una tale potenza di elaborazione che se avessimo voluto effettuarle continuando a lavorare sulla macchina designata ci sarebbero serviti giorni interi per una singola analisi. Anche riservare una macchina alle sole operazioni di analisi la rendeva indisponibile per 8 - 12 ore e talvolta persino più a lungo.”

La soluzione dell’azienda consisteva quindi nell’allestimento di una “macchina per l’analisi” separata - una CPU quad-core con otto processori da 3 GHz, 16 GB di RAM e un array dischi RAID zero per la memorizzazione – per l’esecuzione delle operazioni di calcolo più impegnative. La macchina per l’analisi era una risorsa condivisa alla quale veniva inviato il lavoro (in remoto o sul posto) di analisi. Gli utenti svolgevano le altre attività operative su una workstation personale.

“Questo procedimento era ben lungi dall’essere ottimale”, ha dichiarato Cusano. “Il continuo trasferimento via rete era brigoso e rendeva assolutamente poco pratica l’interazione con le analisi in esecuzione o la verifica del loro andamento. Ma il problema più grave era che si trattava di una risorsa condivisa, quindi gli ingegneri non potevano mai essere certi di poterla utilizzare. Chi aveva l’esigenza di eseguire rapidamente progettazione e analisi poteva trovarsi imbottigliato nel traffico.”

SOLUZIONE


PSI CAD

PSi ha installato una configurazione NVIDIA Maximus, che comprende l’unità di elaborazione grafica (GPU) professionale 3D leader del settore NVIDIA Quadro® 6000, combinata con la potenza di elaborazione in parallelo del nuovo co-processore NVIDIA Tesla™ C2075, montate su una workstation Dell Precision T7500 Tower. La tecnologia NVIDIA Maximus accelera i processi di calcolo più impegnativi e permette a PSi di eseguire simultaneamente e su una stessa workstation le proprie applicazioni di progettazione e di simulazione.

Solitamente, un workflow di progettazione di PSi inizia con l’ideazione concettuale di un componente nel software di modellazione in CAD, ad esempio Pro/E, Unigraphics, CATIA, o SolidWorks. Il modello va quindi analizzato dettagliatamente per valutare i materiali, la resistenza e ogni altro requisito. PSi usa i moduli strutturale, termico, CFD e cinematico di ANSYS, oltre a prodotti analoghi di MSC.

“Il sistema Maximus ci permette di combinare attività in precedenza separate, come la modellazione in CAD e l’analisi, in un’unica entità eseguita su una sola macchina”, ha dichiarato Cusano. “In più, il netto aumento delle prestazioni permette ai nostri ingegneri di disporre di una risorsa in grado di tenere il passo con il ritmo imposto dal mercato.”

Per esempio, un ingegnere PSi che lavora sul modulo di una turbina industriale, ad esempio sulle pale di grandi dimensioni di una enorme girante di acciaio, deve eseguire diverse analisi termiche, strutturali e CFD (fluidodinamica computazionale) in ANSYS, per poi utilizzare i risultati nella progettazione dei componenti. Questo processo è iterativo e di lunga durata, specialmente se si devono eseguire le analisi su risorse diverse dalla propria workstation e attendere i risultati.

“Ora, i nostri ingegneri possono eseguire tutte le analisi sulla propria workstation usando la GPU invece della CPU, ottenendo i risultati in circa metà del tempo necessario in precedenza, iniziando simultaneamente a lavorare sulla fase successiva del processo senza cambiare computer”, ha affermato Cusano.

IMPATTO


“Quando si può eseguire ogni operazione sulla propria macchina, non ci si trova mai ad attendere il proprio turno, come può invece capitare quando tutti sono costretti a condividere un’unica stazione per le analisi”, ha dichiarato Cusano. “La tecnologia NVIDIA Maximus permette agli ingegneri di PSi di controllare il proprio workflow con maggiore efficienza e di ottenere una maggiore produttività.”

Il raddoppio delle prestazioni fornito a PSi dal sistema dotato di NVIDIA Maximus ha consentito anche un notevole aumento della produttività.

In precedenza, la più rapida tra le macchine dedicate alle analisi di PSi poteva eseguire un lavoro impiegando circa 10 minuti per iterazione. Se pensiamo a un tipico processo da 50 iterazioni, la durata prevista diventa di 500 minuti, cioè più di 8 ore, tempo durante il quale la macchina risultava inutilizzabile per qualunque altro utente.

“Il sistema Maximus permette di eseguire lo stesso processo usando una workstation molto meno costosa. Tra l’altro, questa stessa ‘tipica’ workstation può essere utilizzata per eseguire altre operazioni simultaneamente”, ha continuato Cusano. “È straordinario non essere più costretti a ricorrere a macchine per l’analisi dedicate, separate dal resto delle attività operative. Questo cambia il nostro modo di procedere come azienda.”

E si traduce anche in risparmi sui costi. Utilizzando workstation basate su NVIDIA Maximus, PSi risparmia il costo diretto delle costose macchine per l’analisi dedicate, oltre a ottenere una maggiore produttività dalle workstation esistenti degli ingegneri.

“Non vorrei mai tornare alle procedure che usavamo prima di Maximus”, ha dichiarato Cusano. “Implicherebbe una perdita di prestazioni troppo forte. Il raddoppio della velocità di analisi, sommato alla possibilità di svolgere altre operazioni in parallelo, ci permette di ottenere incrementi di produttività diretti e notevoli, un fattore chiave per PSi. L’aumento della produttività è il vantaggio più importante in assoluto e NVIDIA Maximus offre proprio questo.”

A dispetto degli elogi spesi per la piattaforma Maximus, quando gli abbiamo chiesto se la consiglierebbe ai suoi concorrenti Cusano ci ha risposto di no. “Non lo farei mai, visto che al momento per noi è un incredibile vantaggio competitivo”, ci ha risposto ridendo. “Certo, appena sapranno dei vantaggi che offre, sarà difficile impedire ai concorrenti di adottare la soluzione NVIDIA Maximus.”

PSi

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