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Technical Solutions - Digitales Produktdesign auf Basis der Oracle Cloud Infrastructure

Hersteller verwenden seit über 30 Jahren mit großem Erfolg Simulationen. Das ermöglicht es ihnen, sich schon im Vorfeld Aussehen, Haptik und Leistungsfähigkeit ihrer Produkte vorzustellen. Das digitale Produktdesign durchdringt alle Bereiche der Fertigung, von der Hightech- bis zur Automobilindustrie, von Konsumgütern bis zur Luft- und Raumfahrt.

 

Auf einen Blick: Digitales Produktdesign auf Basis der Oracle Cloud Infrastructure

Digitales Produktdesign auf der Oracle Cloud Infrastructure bringt deutlich erhöhte Rechenkapazität bei Simulationen z.B. in der Automobilentwicklung.

 

Der Prozess eines digitalen Designs umfasst zunächst die Erstellung eines digitalen Modells und anschließend den Test des Produkts auf Fehler. Dabei sind die Ingenieure darauf aus, die Physik nachzubilden und die so generierten Daten dann dazu zu verwenden, das Design zu optimieren.

Als Machine Learning ins Spiel kam, begann auch für das simulationsgestützte Design ein neues Kapitel: Es war plötzlich möglich, Ereignisse auf Basis historischer Designdaten vorherzusagen. Diese Techniken unterstützen etwa die Simulation von autonomen Fahrzeugen mit hoch entwickelten Fahrerassistenzsystemen (ADAS = Advanced Driver Assistance Systems).

 

8 Einsatzgebiete für High Performance Computing (HPC) im Fahrzeugbau

Angesichts wachsender Herausforderungen durch Aufsichtsbehörden, Sicherheits- und Umweltauflagen sowie immer neue Erwartungen der Käufer haben Fahrzeughersteller weltweit erheblichen Handlungsbedarf. In der Automobilindustrie sind allgemein elektrifizierte Systeme und speziell fahrerlose Autos nicht nur Realität, sondern auch mit zunehmender Dynamik auf dem Vormarsch.

Das alles bedeutet einen erheblichen Investitionsbedarf: vor allem für Know-how und Technologie. Zum Beispiel nutzen Automobilhersteller bereits simulationsgestütztes digitales Produktdesign, um die Markteinführung neuer Modelle zu beschleunigen. Ein Teil dieses Prozesses sind Crash-Simulationstechniken, um die folgenden Eigenschaften zu testen:

•       Crash-Tauglichkeit

•       Sicherheit der Insassen

•       Noise Vibration Harness (NVH – „unerwünschte Geräusche“)

•       Langlebigkeit

•       Treibstoffeffizienz

•       Externe Aerodynamik

•       Elektromagnetik

•       Autonomes Fahren

 

Ziel ist zum Beispiel ein robusteres Design, das Rückrufaktionen und Ausfälle im Praxisbetrieb reduziert. Nun erfordert allerdings die Entwicklung von Produkten bei gleichzeitiger Simulation von physikalischen Szenarien eine extrem hohe Rechenkapazität. Hier werden tausende von Rechenkernen benötigt, um Simulationsprobleme zu lösen, deren Anzahl dann in siebenstellige Bereiche gehen kann. Je schneller die Simulation abläuft, desto schneller kann der Hersteller auf neue Anforderungen oder Auflagen für die Fahrzeuge reagieren. Raschere iterative Optimierungen führen außerdem zu besseren Designs. Im Rahmen dieses Prozesses nützt es dem Unternehmen natürlich nichts, wenn Rechenressourcen nicht on-demand zur Verfügung stehen – dann stehen hochbezahlte Ingenieure herum, bis sie an der Reihe sind.

Es gibt ein großes Ökosystem unabhängiger Softwareanbieter (ISVs) mit Simulationsanwendungen, die auf einer HPC-Infrastruktur laufen. Die jeweiligen Lizenzgebühren können in die Millionen gehen. Daher ist es ein Muss für Unternehmen, auf einer HPC-Infrastruktur der letzten Generation zu arbeiten. Anderenfalls kommen sie nämlich nicht auf ihre Kosten.

 

Warum macht digitales Produktdesign in der Cloud Sinn?

Auf Basis hochentwickelter Cloud-Technologie gibt es mittlerweile Lösungen zur Optimierung des High Performance Computing, die durchaus neue Maßstäbe setzen. Das ist vor allem für jene zahlreichen Fahrzeughersteller wichtig, die mitunter Tausende von HPC-Cores in lokalen Rechenzentren betreiben. Sie müssen diese Hardware alle paar Jahre in einem mühsamen Prozess aktualisieren. Das kann etliche Monate dauern. Und während die Mitbewerber am Markt mit neuen Entwicklungen davonziehen, bleiben sie mit ihrem On-Premises-Modell an einen Technologie-Stack für CPU, Netzwerk und Speicher gefesselt.

Der Bedarf an HPC-Rechnern für digitales Produktdesign in der Automotive-Branche wächst jährlich um mehr als 20 %, aber On-Premises-Rechenzentren sind einfach nicht in der Lage, diese steigende Nachfrage zu bewältigen – es sei denn, man bürdet sich regelmäßig vorab massive Investitionen auf. Mit Cloud Computing sieht die Sache anders aus: Durch GPU-Beschleunigung bekommen die Fahrzeugentwickler die Flexibilität, Leistung und Kapazität, die sie wirklich benötigen.

Kostengegenüberstellung für Cloud-Computing im Vergleich zu On-Premises-Computing

 

Mit diesem Diagramm verweisen wir auf ein neues Paradigma für die Strukturierung der HPC-Rechenkapazität in der Cloud: Statt Kapital in festen Kapazitäten On Premises zu binden, bekommen Kunden eine andere Kostenstruktur, nämlich feste Kapazitäten in der Cloud mit flexiblen Kapazitäten je nach Bedarf. Die jährlichen flexiblen Zusagen von Oracle und die Universal Cloud Credits erleichtern es Kunden, ihre HPC-Infrastruktur nach Bedarf als Betriebsausgaben zu planen und zu erweitern.

 

So beschleunigt ein Hersteller Simulationen auf der Oracle Cloud Infrastructure

Bisher hatten Fahrzeughersteller ihre eigene Rechenkapazität für Simulationsaufgaben aufgebaut und auch gewartet. Das innovative Bare-Metal-HPC-Compute-Angebot von Oracle Cloud Infrastructure ermöglicht nun wirklich kostengünstige Simulationen. Der Wechsel eines großen japanischen Herstellers zur Oracle Cloud Infrastructure hatte zudem Signalwirkung für das digitale Produktdesign in der gesamten eigenständigen Fertigungsindustrie und im ISV-Ökosystem. Unser Kunde wollte den gestiegenen Simulationsanforderungen gerecht werden und gleichzeitig seine Kosten im Griff behalten, ohne die Kapazitäten on Premises zu erweitern.

 

5 Gründe für digitales Produktdesign mit Oraccle Cloud Infrastructure HPC bei einem japanischen Automobil-Zulieferer

Dieser Kunde sah eine Reihe technischer und geschäftlicher Vorteile in der Entscheidung für Oracle Cloud Infrastructure:

•       Die branchenweit erste Intel-Xeon-basierte Bare-Metal-Compute-Infrastruktur von Oracle Cloud Infrastructure mit RDMA-Cluster-Netzwerk bietet Latenzen von unter zwei Mikrosekunden.

•       Die 100-Gbps-RDMA-Bandbreite ermöglicht HPC-Simulationen im großen Maßstab auf der Oracle Cloud Infrastructure.

•       Instanzen mit NVIDIA A100 Tensor Core GPUs für schnellere und kostengünstigere Struktursimulationen im Vergleich zu On-Premises oder anderen Cloud-Anbietern

•       Verringerung des Overheads bei der Übertragung großer Datenmengen, wobei alle Simulationsdaten im 3D OpenGL Format angezeigt werden können

•       Aussicht auf höhere Leistung und geringere Kosten durch die Möglichkeit, Konstruktionssimulations-Workloads einfach in der Cloud auszuführen.

 

Wollen Sie mehr erfahren?

Testen Sie die Oracle Cloud Infrastructure und erleben Sie, wie Ihr Unternehmen bei der Entwicklung robuster Produkte unterstützt wird. Da jeder Anwendungsfall anders liegt, ist ein Test der beste Weg, um herauszufinden, ob Oracle Cloud Infrastructure sich für Sie eignet.

 

Kontakt:

Ein spannendes Thema, über das ich gerne mit Ihnen spreche, per E-MailLinkedInXing oder Twitter. Cesar Ortiz, Principal Solution Engineer.

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