工业仿真技术作为工业生产制造中必不可少的首要环节,已经被世界上众多企业广泛应用到工业各个领域中。随着智能制造、工业4.0和工业互联网等新一轮工业革命的兴起,新技术与传统制造的结合催生了大量新型应用,在云计算的帮助下,超级计算机是如何为科学研究和工业进行服务的?上海超级计算中心副主任李根国,主要技术专长是有限元分析,高性能计算方法及其在工业和工程领域应用。近十几年来一直从事飞机、汽车、船舶等工业产品以及大型地下工程等领域的高性能计算应用工作。他结合近年来开展云计算技术方面的研究,和了解大数据技术和应用发展最新动态的情况下,给出了“高性能工业仿真云平台建设与服务”。
制造业的大背景
首先,门类齐全。整个垂直制造业,分为31个大类,上千个小类,在我们国家同时存在,当然,产品也会存在。这有历史的原因,有人封锁我们的设计,我们自己干,但也有弊端,有一些方面可能是很落后的。
当然,我们现在和那些发达国家之间还是有差距的,本质上来讲,有两个核心的技术在差距,第一个是材料。第二个方面就是装配技术。我们国家从1.0到4.0,能看到最简单的手工生产到机械加工,到机械化时代,生产状态都有,生产的类型、门类也是有。
中国制造2025需要大数据、云计算等信息技术的支撑。很多企业在智能化的过程里面,会遇到各种各样传统的问题。
高性能计算工业仿真
以汽车为例,汽车的生产,目前情况下所有的流程,从机械设计到性能设计到最后的销售,利用大数据、云计算是很容易实现智能化。现在很多人都在讲智能化,但是智能化真正在流程里面能运用到什么程度?这很难说的。汽车智能化以后,这个不叫汽车了,叫移动机器人了,核心不是轮胎怎么转、发动机怎么转的问题了,已经变成了一个交流、沟通更加智能化和人聚合的工具了。但是本质的问题,汽车本质的问题,很多还没有解决。在这整个过程里面的信息化的程度,还是有很大空间。
物理实验和测试被数字化、虚拟仿真替代
以前做汽车做样车,可能要做7、80辆,要不断的碰撞、模拟。当大量的车型,都有仿真替代实验,现在这些样车都不用做了,甚至日本车在上市之前,整个设计流程里面,可能一个样车都不做,全是数字化,全是模拟生产的。在测试汽车安全,汽车碰撞的时候,要用大规模的仿真来替代实验,替代实验的时候,就需要超级计算机来完成大规模的计算。另外就是汽车的噪音、舒适性、可靠性等等,这些东西都需要。在每一个环节上面都需要仿真IT的实验。
波音公司也在利用计算机仿真,上世纪90年代后期,全系列的飞机,后期基本上就用数字模拟代替以前的实验的风动,来设计飞机。计算能力的需求也是很高的,因为要计算,超级计算机也在不断的升级发展。
超级计算的应用案例
最重要的还属科学计算。科学计算主要有三个部分:一个是材料科学,一个是生命科学,再一个是为公共服务的,比如说天气预报、环境监测这样的,比如说上海环境监测局和环境监测中心,他们在使用我们的资源,能够达到预测雾霾这件事情的作用。
工业化应用。超算中心成立这么多年来,结合上海为国家重大工程做的一些事情,包括大飞机、汽车、船舶,甚至包括大的船,包括航空母舰的研究,核电,还有大规模的整机厂商使用我们的超级计算机,还有一些大规模重大工程。
高性能工业仿真云情况
首先,通过云计算的模式,能够体现出超算中心第三方服务的特征,更好为用户进行服务。用户登陆的界面更加友好。在上海的很多,包括工业化平台,包括很多的云计算的活动,我们都参加了,推广高性能计算的工作。
还有一种模式,就是和核工业、船舶、上海电气、临港集团等企业合作,希望和这些企业的资源能够联动,使他们企业闲置的资源通过超算中心的平台实现共享,这是基于云计算模式下面,让资源发挥更大的效益。
“另一个方面是通过软件和硬件的方面,通过云计算的模式来进行合作,特别是软件供应商,前面提到的仿真软件都是国外垄断的软件,我们和他们进行合作,不是一次性购买,而是通过云计算的模式和他们分成,这种资源使我们能够持续。”李根国主任补充道,“包括上海工业云平台,还有两化云等等,同时使我们的不仅服务于零部件厂商,也服务于中小企业,更宏观角度来说,我们的制造智能化能够提供我们应用的服务。”
李根国主任从超级计算的背景讲起,以高性能工业仿真云的模式结尾,深刻全面的介绍了超级计算应用情况,博得现场嘉宾的热烈掌声。