Hexagon นำซูเปอร์คอมพิวเตอร์ Fugaku มาใช้เพื่อปฏิวัติการใช้การจำลองในนวัตกรรมผลิตภัณฑ์

Hexagon ได้แสดงให้เห็นถึงวิธีที่เราสามารถเร่งความเร็วของนวัตกรรมโดยการเปิดโอกาสให้กับการดำเนินการจำลอง CFD (พลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณ) ที่ซับซ้อนให้เสร็จสมบูรณ์โดยใช้ Fugaku ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่เร็วที่สุดในโลก ซึ่งการจำลอง CFD ในอดีตนั้นเคยเป็นงานที่สิ้นเปลืองทั้งเวลาและค่าใช้จ่ายมากเกินไป แผนก Manufacturing Intelligence ของบริษัทฯ ได้แสดงให้เห็นว่า พลังแห่งการจำลองช่วยให้สามารถสำรวจสมรรถนะของอากาศยานและยานพาหนะไฟฟ้าสมัยใหม่ในรายละเอียดแบบเจาะลึกและทำซ้ำได้หลายๆ ครั้ง การใช้เซมิคอนดักเตอร์ที่ล้ำสมัยทำให้ผู้ผลิตสามารถวิเคราะห์ความซับซ้อนทั้งหมดของสภาพที่เป็นจริงได้โดยใช้พลังงานน้อยกว่าครึ่งและเสียค่าใช้จ่ายเพียงเสี้ยวหนึ่งเมื่อเทียบกับวิธีการจำลองแบบดั้งเดิม 

การจำลอง CFD จำเป็นต้องใช้พลังงานและทรัพยากรในการคำนวณสูงมาก ด้วยเหตุนี้ วิศวกรจึงต้องใช้เวลามากมายไปกับการลดความซับซ้อนของการออกแบบผลิตภัณฑ์จริง เพียงเพื่อให้สามารถทำการจำลองให้แน่ใจว่าจะใช้งานตามที่ต้องการได้เท่านั้น ในบางกรณี วิศวกรต้องทุ่มเทเวลาให้กับกระบวนการแบบแมนนวลนี้ถึง 90% และเหล่าวิศวกรต่างก็พบกับความท้าทายมากขึ้นเรื่อยๆ ในการ ‘เพิ่มขนาด’ ของการจำลองเพื่อจัดการกับองค์ประกอบจำนวนมากขึ้น ผลก็คือ ทั้งค่าใช้จ่ายและเวลาในการได้มาซึ่งการจำลองเหล่านี้ต้องถูกจำกัด และวิศวกรสามารถจำลองได้เฉพาะค่าใกล้เคียงของผลิตภัณฑ์หนึ่งๆ เท่านั้น ตอนนี้ ลูกค้า Cradle CFD ของ Hexagon จะมีโอกาสใช้ประโยชน์จากพลังแห่งสถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์ Fugaku แบบ ARM เพื่อให้ได้มาซึ่งการจำลองที่ซับซ้อนอย่างรวดเร็วและง่ายดาย ที่เป็นเช่นนี้ได้ก็ด้วยการเป็นพันธมิตรใหม่ ซึ่งจะทำให้ลูกค้าสามารถใช้ซอฟต์แวร์ Cradle CFD บนซูเปอร์คอมพิวเตอร์ซีรีส์ PRIMEHPC ที่มีวางจำหน่ายทั่วไปของ Fujitsu Limited ซึ่งใช้เทคโนโลยี Fugaku นั่นเอง

ตอนนี้ วิศวกรจะสามารถจำลองการออกแบบอันซับซ้อนได้โดยไม่ต้องลดทอนสิ่งใด ซึ่งไม่เพียงช่วยประหยัดเวลา แต่ยังทำให้สามารถเข้าถึงรายละเอียดในระดับสูงได้อีกด้วย สิ่งนี้เอื้อให้วิศวกรสามารถสำรวจตัวเลือกการออกแบบหลายๆ ตัวเลือกได้อย่างรวดเร็ว และใช้การจำลองบ่อยครั้งขึ้นเพื่อปรับปรุงและทดสอบการออกแบบของตน ทั้งยังสามารถสำรวจแนวคิดใหม่ๆ ที่จะไม่อาจทำได้หากใช้การทดสอบหรือการจำลองเชิงกายภาพในปัจจุบัน ความเร็วและรายละเอียดที่เพิ่มขึ้นทำให้ตอนนี้ผู้ผลิตมีแนวโน้มที่จะได้รับประโยชน์ นอกจากนี้ วิศวกรของตนยังสามารถใช้การจำลองประเภทนี้ได้เป็นกิจวัตรในงานประจำวัน เนื่องจากสถาปัตยกรรม Fugaku ใช้พลังงานประมาณหนึ่งในสามของคอมพิวเตอร์ที่วิศวกรใช้อยู่ในปัจจุบัน จึงทั้งช่วยลดค่าใช้จ่ายและปรับปรุงความยั่งยืนด้านสิ่งแวดล้อมได้  

การพัฒนานี้ถือเป็นการปฏิวัติสำหรับวิศวกรในหลายภาคส่วน ซึ่งรวมถึงยานยนต์ การบินและอวกาศ และการก่อสร้าง ซึ่งทั้งหมดนี้ล้วนต้องการข้อมูลเชิงลึกที่ได้มาจากการจำลอง CFD ขนาดใหญ่ ข้อมูลเชิงลึกนี้มีคุณค่าเป็นพิเศษในเวลาที่อุตสาหกรรมยานยนต์และการบินและอวกาศต่างแข่งขันกันเพื่อนำการเคลื่อนที่รูปแบบใหม่และยานพาหนะไฟฟ้า (EV) ใหม่เข้าสู่ตลาด ตัวอย่างเช่น ผู้รับจ้างผลิตยานยนต์พบกับความกดดันในการเร่งความเร็วเพื่อเปลี่ยนผ่านสู่ยานพาหนะไฟฟ้า เมื่อประหยัดเวลาที่ต้องใช้ในกระบวนการแบบแมนนวลอย่างการสร้างเมชได้ ผู้ผลิตก็สามารถเรียกใช้การจำลองจำนวนมากขึ้นเพื่อทำความเข้าใจให้ดียิ่งขึ้นว่าอากาศพลศาสตร์ของโมเดลใหม่ส่งผลต่อประสิทธิภาพและช่วงพลังงานอย่างไร รวมถึงสามารถทำซ้ำได้มากขึ้นระหว่างการออกแบบกับวิศวกรรม และได้มาซึ่งการออกแบบที่เหมาะสมในท้ายที่สุด นอกจากนี้ การจัดการความร้อนก็มีความสำคัญเป็นพิเศษสำหรับยานพาหนะไฟฟ้า เนื่องจากการจัดการกับความร้อนของยานพาหนะจะช่วยปรับสมรรถนะ ความปลอดภัย และอายุการใช้งานของยานพาหนะให้เหมาะสมที่สุด – ซึ่งทั้งหมดนี้คือความท้าทายที่สำคัญสำหรับตลาด EV การทำความเข้าใจปัญหาเหล่านี้ผ่านการจำลองที่มีความละเอียดสูงขึ้นช่วยให้วิศวกรได้มาซึ่งการออกแบบที่เหมาะสมที่สุด และนำโมเดลที่โดดเด่นทั้งด้านการออกแบบและช่วงพลังงานเข้าสู่ตลาดได้เร็วยิ่งขึ้น
 
ผู้เชี่ยวชาญของ Hexagon ทำงานร่วมกับ Fujitsu Limited อย่างใกล้ชิดเพื่อปรับจูนโค้ด Cradle CFD ให้รันบน Fugaku และทำการจำลองทดสอบ มีการจำลองรถครอบครัวแบบทั่วไปขึ้นมาทั้งคัน ซึ่งเป็นสิ่งที่สามารถทำได้ด้วยพลังการคำนวณขั้นสูงเท่านั้น โมเดลนี้มีองค์ประกอบ 70 ล้านองค์ประกอบซึ่งใช้แกนประมวลผล 960 แกน และได้รับการจำลองขึ้นมาจนมีสถานะเสถียรโดยใช้สมการ RANS กว่า 1,000 รอบ

ในด้านการบินและอวกาศ ผลกระทบของความปั่นป่วนของอากาศที่ก่อตัวบริเวณปีกของเครื่องบินนั้นมีความสำคัญอย่างยิ่งยวดต่อวิธีการควบคุมเครื่องบินและความปลอดภัย ความปั่นป่วนของอากาศเป็นผลมาจากลมวนจำนวนมาก ซึ่งบางแห่งก็มีขนาดเล็กเสียจนไม่อาจจำลองได้โดยใช้วิธีการต่างๆ ที่มีในปัจจุบัน เมื่อใช้เทคโนโลยี Cradle กับทรัพยากรการคำนวณพิเศษของ Fugaku ตอนนี้วิศวกรสามารถทำการจำลองที่มีความละเอียดสูงขึ้น เพื่อช่วยในการทำความเข้าใจให้ดียิ่งขึ้นถึงผลกระทบของความปั่นป่วนของอากาศที่มีต่อความปลอดภัยเชิงโครงสร้างของเครื่องบินและแรงที่เครื่องบินสามารถต้านทานได้
สิ่งนี้มีความสำคัญสำหรับการพัฒนาเครื่องบินสมัยใหม่ ซึ่งรวมถึงซูเปอร์โซนิกและไฮเปอร์โซนิก ซึ่งวิศวกรจำเป็นต้องเข้าใจถึงพฤติกรรมของคลื่นกระแทกบริเวณรอบเครื่องบิน 

ทีมงานประสบความสำเร็จในการทำการจำลองทดสอบของไหลที่บีบอัดตัวได้ในย่านความเร็วเสียงบริเวณรอบเครื่องบิน การวิเคราะห์ย่านความเร็วเสียงเป็นสิ่งสำคัญต่อการออกแบบเครื่องบินที่ปลอดภัยและมีประสิทธิภาพ โดยช่วยให้วิศวกรเข้าใจถึงสิ่งที่เกิดขึ้นเมื่อการไหลของอากาศบริเวณปีกเข้าควบคุมพื้นผิว การจำลองดังกล่าวมีรายละเอียดดังนี้

• มีองค์ประกอบประมาณ 230 ล้านองค์ประกอบ
• ทดสอบโดยใช้โหนด 4,000 โหนด (แกนประมวลผล 192,000 แกน)
• ใช้กระบวนการ 48,000 กระบวนการผ่าน Message Passing Interface (MPI) และเธรด 4 เธรดผ่านอินเทอร์เฟซการเขียนโปรแกรมแอปพลิเคชัน OpenMP  

งานวิจัยนี้ดำเนินการโดยได้รับทรัพยากรการคำนวณของซูเปอร์คอมพิวเตอร์ Fugaku ของ RIKEN ผ่าน HPCI System Utilization Research Project (Issue No.: hp200209, hp200302)

Roger Assaker ประธานฝ่ายการออกแบบและวิศวกรรมประจำแผนก Manufacturing Intelligence ของ Hexagon กล่าวว่า: “การจำลองคือสิ่งที่เอื้อให้เกิดนวัตกรรมในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ รวมถึงการขับเคลื่อนด้วยระบบไฟฟ้า ความก้าวหน้าต่างๆ เช่น สถาปัตยกรรมซูเปอร์คอมพิวเตอร์ Fugaku ที่ใช้พลังงานต่ำคือหนึ่งในวิธีที่เราสามารถใช้ประโยชน์จากข้อมูลเชิงลึกเหล่านี้ได้โดยไม่ต้องทำร้ายโลก และผมปลื้มใจกับสิ่งที่ทีมงาน Cradle CFD และพันธมิตรของเราทำสำเร็จ” 

Masahide Fujisaki กรรมการบริหารของ Fujitsu Limited กล่าวว่า: “Fujitsu รู้สึกยินดีที่ได้มีโอกาสร่วมงานกับ Software Cradle Co., Ltd. เพื่อปรับจูนและทำให้ประสิทธิภาพของโปรแกรมแก้ปัญหาของ scFLOW สามารถใช้ได้กับโมเดลขนาดใหญ่บนซูเปอร์คอมพิวเตอร์ Fugaku และซูเปอร์คอมพิวเตอร์ซีรีส์ PRIMEHPC ของ Fujitsu ซึ่งใช้เทคโนโลยีของ Fugaku ในอนาคต เราตั้งตารอที่จะได้ร่วมงานกับผู้ขายเพื่อปรับการใช้งานในเชิงพาณิชย์ให้เหมาะสมที่สุดและร่วมเสริมสร้างการใช้งาน Fugaku ในเชิงอุตสาหกรรม ขณะเดียวกันก็นำเสนอซูเปอร์คอมพิวเตอร์ซีรีส์ PRIMEHPC ของ Fujitsu ให้กับผู้ผลิตและบริษัทอื่นๆ เพื่อให้ผลลัพธ์ของงานชิ้นนี้มีการใช้งานกันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรม”

Tomohiro Irie ผู้อำนวยการฝ่ายการวิจัยและการพัฒนาของ Cradle CFD กล่าวว่า: "การใช้พลังการคำนวณที่เปี่ยมประสิทธิภาพของ Fugaku ร่วมกับเครื่องมือการจำลองของเราจะช่วยส่งเสริมให้ผู้ใช้จำลองปรากฏการณ์ซึ่งก่อนหน้านี้ไม่อาจทำได้เนื่องจากเวลาและค่าใช้จ่ายที่ต้องใช้ในการคำนวณ ปัจจุบัน เราได้ทำการจำลองโดยใช้แกนประมวลผล 192,000 แกน แต่นี่ก็เป็นเพียงจุดเริ่มต้น – เนื่องจากมีการใช้งาน Cradle CFD ในลักษณะที่หลากหลาย ผมจึงคาดหวังว่าการพัฒนาเชิงเทคนิคเหล่านี้จะมีส่วนช่วยในการทำให้พลังของ Fugaku เข้าถึงได้ง่ายขึ้นสำหรับการใช้งานทั่วไป ซึ่งจะช่วยเพิ่มอิสระและมอบข้อมูลเชิงลึกที่ดียิ่งขึ้นให้แก่ทีมวิศวกรรมเพื่อทำการแก้ไขปัญหาของอนาคตได้ในปัจจุบัน

“ทั้ง Cradle CFD และ Fugaku นั้นดำเนินการอยู่ในประเทศญี่ปุ่น แต่ผมเชื่อว่าเราจะสามารถใช้ประโยชน์จากความสำเร็จที่ยอดเยี่ยมเหล่านี้ได้ทั่วโลกผ่านเครือข่ายของ Hexagon”

ข้อมูลติดต่อสื่อ:
Robin Wolstenholme
ผู้จัดการฝ่าย Global Media Relations and Analyst Relations
แผนก Manufacturing Intelligence ของ Hexagon
โทรศัพท์: +44(0)7407 642190
อีเมล: robin.wolstenholme@hexagon.com

media.mi@hexagon.com 

Hexagon เป็นผู้นําระดับโลกในด้านโซลูชั่นความเป็นจริงดิจิทัล (Digital Reality), เซนเซอร์ผสม, ซอฟต์แวร์และเทคโนโลยีอัตโนมัติต่างๆเราใช้ข้อมูลเพื่อเสริมประสิทธิภาพผลผลิตคุณภาพและความปลอดภัยให้กับการประยุกต์ใช้งานในอุตสาหกรรมการผลิตโครงสร้างพื้นฐานภาครัฐและยาน  

เทคโนโลยีของเราจะกําหนดทิศทางของการผลิตและระบบนิเวศเกี่ยวกับผู้คนให้มีความเชื่อมโยงและรองรับระบบอัตโนมัติมากยิ่งขึ้นเพื่อเตรียมพร้อมสู่อนาคตที่ยืดหยุ่นและยั่งยืน

แผนก Manufacturing Intelligence ของ Hexagon มีหน้าที่พัฒนาโซลูชั่นที่ใช้งานข้อมูลจากการออกแบบวิศวกรรมการผลิตและการวัดเพื่อสร้างขั้นตอนการผลิตที่ชาญฉลาดมากขึ้นเรียนรู้เพิ่มเติมที hexagonmi.com

Hexagon (Nasdaq Stockholm: HEXA B) มีพนักงานประมาณ 21,000 คนจาก 50 ประเทศและมียอดขายสุทธิประมาณ 3,800 ล้านยูโรเรียนรู้รายละเอียดเพิ่มเติมได้ที่ hexagon.comและติดตามเราได้ที่ @HexagonAB