Nexus Compute：エンジニアリングシミュレーション用のスケーラブルなクラウドベースの計算機能

Over the past couple of decades, Computer Aided Engineering (CAE) has been a key enabler of product innovation, cutting down time-to-market and product development costs. In the race to virtualising prototype testing, the ability for product teams to conduct a greater number of simulations at an earlier stage in the design process has proven to be a significant competitive advantage.

Today’s Challenges

First, IT managers and CAE engineers are faced with managing a constantly varying workload with a fixed hardware capacity and a limited number of software licenses. This fluctuating demand, which at times leaves machines idle and at other times overwhelms compute servers, has forced engineering teams to resort to deploying a queuing system to ensure full utilisation of their hardware and software assets. While these systems somewhat improve throughput, they do not resolve the insurmountable issue of absorbing peak demand when this one exceeds either the hardware capacity or the availability of software licenses. The lack of compute power availability causes bottlenecks, which often result in product development delays.

Another significant challenge comes from the lack of flexibility of the self-managed HPC systems. Capital expenditures on machines and licenses force the teams to stick to a given hardware/ software configuration with only infrequent and partial upgrades. Purchase decisions often follow a lengthy process. This gives little opportunity for the team to quickly adopt to latest computer technology that could increase compute performance with the latest Graphics Processing Unit (GPU) or lower consumption/high-efficiency architectures such as ARM-based processors.

Small and Medium businesses (SMEs) and even start-ups are not immune to these challenges. In fact, they are further penalised as they often cannot afford the most powerful machines due to their prohibitive cost, and a computing need too small to justify the return on investment.

Of course, one should also note that maintaining an HPC centre comes with a non-negligible cost, operational challenges, and burden to the IT team managing it.

Nexus Compute addresses these issues by offering a cloud-based solution for engineering simulation.

過去数十年にわたり、コンピュータ支援エンジニアリング（CAE）は、製品イノベーション、市場投入時間の短縮、製品開発コストの削減の鍵となってきました。仮想化プロトタイプ試験への競争において、製品チームが設計プロセスの早い段階でより多くのシミュレーションを実行できることは、大きな競争上の優位性であることが証明されています。

今日の課題

まず、 IT マネージャーと CAE エンジニアは、ハードウェアの容量が固定され、ソフトウェア ライセンスの数が制限されているため、常に変化するワークロードを管理しなければなりません。この需要の変動により、マシンがアイドル状態になり、コンピュータサーバーが圧倒されることもあり、エンジニアリングチームは、ハードウェアとソフトウェア資産を最大限に活用するためにキューイングシステムを導入しなければなりませんでした。これらのシステムはスループットをいくらか向上させますが、ハードウェアの容量またはソフトウェアライセンスの可用性のいずれかを超えるピーク需要を吸収するという克服できない問題は解決しません。コンピューティング電力の不足はボトルネックを引き起こし、多くの場合、製品開発の遅延につながります。

もう 1 つの大きな課題は、自己管理型 HPC システムの柔軟性の欠如です。マシンとライセンスへの設備投資により、チームは特定のハードウェア / ソフトウェアの構成を維持し、アップグレードは頻繁に行わず、部分的にのみ行う必要があります。購入決定には多くの場合、長いプロセスがかかります。これにより、最新のグラフィック処理ユニット（GPU）や ARM ベースのプロセッサなどの低消費 / 高効率アーキテクチャでコンピューティング性能を向上させることができる最新のコンピュータ技術に迅速に採用する機会はほとんどありません。

中小企業（SME）やスタートアップ企業でさえも、このような課題に直面しています。実際、これらの企業は、法外なコストのために最も強力なマシンを購入できないことが多く、また、投資に対するリターンを正当化するにはコンピューティングのニーズが小さすぎるため、さらに不利な状況に置かれています。

もちろん、HPCセンターの維持には、無視できないコストと運用上の課題、それを管理するITチームの負担が伴うことにも留意する必要があります。

Nexus Compute は、エンジニアリングシミュレーション用のクラウドベースのソリューションを提供することで、これらの問題に対処します。

Hexagon のクラウドコンピューティングソリューション

クラウドコンピューティングは、スケーラブルで柔軟なハードウェアとソフトウェアリソースへのアクセスを提供します。Nexus Compute では、世界クラスのエンジニアリングシミュレーションソフトウェアをクラウドに導入し、製品のイノベーションを推進し、競争力を向上させるために必要なツールにお客様が簡単にアクセスできるようになります。

Nexus Compute は Hexagon の Nexus プラットフォームで提供されるクラウドネイティブサービスで、柔軟で拡張性が高く、安全な環境で任意の数のシミュレーションを同時に実行できます。Nexus Compute を使用すると、エンジニアはインターネット接続と数回のクリックだけでシミュレーションを簡単に開始できます。エンジニアリングシミュレーションを実行するために、コンピューティングリソースやソフトウェアライセンスに投資する必要はありません。Nexus Compute は、アクティブな Nexus アカウントと事前に購入した Nexus クレジットを必要とする消費ベースのビジネスモデルを提供するソフトウェア アズ サービス（SaaS）です。セットアップは不要です。Nexus にログインするだけで、設計とエンジニアリングに集中して作業を開始できます。

この計算では、最先端のハードウェアを活用し、コストと速度に合わせて最適化されたマシンを選択します。シミュレーションエンジニアが一度に実行できるシミュレーションの数には事実上制限がないため、ボトルネックがありません。Nexus Compute は、以下のソルバーテクノロジーの実行をサポートしています。MSC Nastran、Actran、Marc、およびクレードルソフトウェア（scSTREAM および scFLOW）。

Nexus Compute は、特に中小企業（SME）向けに、従来のデスクトップ環境から大規模な HPC システムにシミュレーションを移行する機能を提供します。

 

	デスクトップ （8 コア、32 GB RAM）	Nexus Compute （32 コア、448 GB RAM）
ソルバーの実行時間	45分09秒	6分04秒

表 1。Nexus Computeのソルバー実行時間は、デスクトップと比較して約7倍のパフォーマンス向上。

 

この表は、1400 万個の要素で scFLOW Aircraft モデルを実行するベンチマークの結果を示し、同じモデルの一般的なデスクトップハードウェアの 1 つで Nexus Compute のランタイムの拡張性を実証しています。

Nexus Compute は、より多くのコア、より多くのメモリ、超高速のローカルストレージへのアクセスをユーザーに提供するだけでなく、大型モデルのコンピューティングパフォーマンスにプラスの影響を与えるだけでなく、無限に柔軟な容量を提供し、ユーザーが一度に必要な数のジョブを実行できるようにします。これは、エンジニアが設計の選択肢を比較したり、設計空間全体を探索したりし、一度に大量の計算リソースを取得する必要がある場合に特に便利です。もちろん、デスクトップではこの使用事例はまったく実行できません。

直感的なユーザーインターフェイスにより、プロセスはシンプルです。ユーザーはシミュレーションを実行するために必要な入力ファイルをアップロードするだけで、 Nexus Compute は入力ファイル形式を自動的に検出し、推奨されるマシン構成と一般的な実行設定のセットを提案します。ジョブの提出はワンクリックで完了します。その後、エンジニアはシミュレーションの実行をリアルタイムで監視し、分析の完了後に出力ファイルをレビューしてダウンロードできます。

Nexus で管理されるデータは、同じ組織の他のメンバーとアクセスを共有できるプロジェクトやドキュメントに編成されます。これにより、複数のステークホルダーや同僚がシミュレーションモデルと結果を共有し、一元化されたデータで共同作業を行うことができます。

Nexus Computeパイロット・プログラムの参加者からは、圧倒的な好評を得ています。中程度のコストで大型モデルを稼働させる可能性があると考えるユーザーもいます。多くの設計バリエーションと最適化実行にスケールアップすることを想定しているユーザーもいます。Nexus Compute は、社内のコンピューティング能力が活用できなくなるとクラウドに飛び込むためのソリューションとして、多くのユーザーが検討しています。お客様ならどのように活用されますか？

Nexus Compute は、2023年第 4 四半期に利用可能になります。 

詳細は nexus.hexagon.com をご覧ください。