01.02.2021 – Kategorie: Allgemein, Konstruktion & Engineering

Größer, schneller, besser? Workstations für Konstrukteure

Workstations

Grundlage für erfolgreiche Unternehmen sind stets die Entwicklung neuer Ideen und das Design innovativer Produkte. Diese beiden Komponenten bilden die Basis für eine optimale Wertschöpfung und somit auch für kommerziellen Erfolg. Jedoch erfordert moderne CAD-Software eine leistungsfähige Workstation.

Wie der optimale Arbeitsplatz mit CAD-Workstations und eventuell mehreren Monitoren oder 3D-Maus aufgebaut sein muss, ist je nach Einsatzzweck unterschiedlich. Bevor man in die Konzipierung der einzelnen Rechner geht, sind einige grundlegende Fragen mit den jeweiligen Nutzern und Fachabteilungen zu klären. Besonders die benötigten Funktionen und die gewünschte Mobilität haben einen entscheidenden Einfluss auf die Auswahl des richtigen Systems.

Workstations müssen den Kundenanforderungen entsprechen

Meist hilft es zunächst, das aktuelle Arbeitsgerät zu überprüfen, um zu sehen, wo es Performance-Probleme und Engpässe gibt. Ein klassisches Beispiel: Häufig kommt es vor, dass Kunden viel Geld in mehr CPU-Leistung investieren, nur um hinterher festzustellen, dass eher der zu geringe Arbeitsspeicher das Problem ist. Auch wenn sich etwa der Anwender über lange Ladezeiten der Baugruppen beschwert, sollte eher in eine bessere Anbindung und Aufrüstung des PLM-Servers investiert werden, wenn die Daten nicht lokal liegen. Eine schnelle SSD würde dann nur geringe Vorteile bringen.

In Beratungsgesprächen mit Kunden analysiert Lenovo daher zuerst die aktuelle Situation: Oft zeigt schon der Windows Taskmanager, wo aktuell der Flaschenhals ist. Hier lassen sich die Auslastung der CPU, der Grafikkarte, des Arbeitsspeichers, aber auch der Datenträger und des Netzwerkes übersichtlich anzeigen. Beim Überwachen von exemplarischen Arbeits­schritten ist dann sehr gut zu sehen, welche Komponenten für die jeweilige Nutzung am wichtigsten sind. Für detailliertere Informationen empfehlen sich bei Bedarf Tools wie der Windows Ressourcenmonitor, CPU-Z oder GPU-Z.

Die Hardware muss zur Software passen

Bevor es im Anschluss an die Auswahl konkreter Modelle geht, gilt es zunächst zu klären, ob die verwendete Software ein zertifiziertes System voraussetzt. Auf diese Weise lässt sich der Kandidatenkreis bereits sehr gut eingrenzen. Programme wie Catia von Dassault Systèmes oder NX von Siemens bekommen nur Support von den jeweiligen Herstellern, wenn sie auf Systemen laufen, die diese Hersteller zertifiziert haben. Gibt es also obligatorische Programme für die Arbeit, muss man auf Zertifizierungen achten. Informationen dazu gibt es etwa bei den Software-Anbietern, aber auch bei den jeweiligen Hardware-Herstellern.

Wenn es um die Hardware geht, wird es häufig noch komplexer. Beispiel: CPU-Kerne. Die landläufige Meinung, dass mehr Kerne bei CPUs auch für mehr Geschwindigkeit sorgen, ist bei näherer Betrachtung oftmals falsch. Parametrische CAD-Programme, zum Beispiel Solidworks, Autodesk Inventor oder Siemens NX, profitieren generell nicht von vielen CPU-Kernen. Wichtiger ist es hier, dass die CPU eine möglichst hohe Taktrate hat, da nur ein bis zwei Kerne bis zum Maximum ausgereizt werden, während die anderen CPU-Kerne wenig zu tun haben.

Auch die Leistung der Grafikkarte ist von einer schnellen CPU abhängig. Große Workstations mit mehreren CPUs und einer zweistelligen Anzahl an CPU-Kernen bringen da oft wenig Nutzen. Sie sind für diese Anwendungsszenarien oft sogar langsamer als eine Mittelklasse-Workstation mit einer hoch getakteten 6-8 Kern CPU. Auch Xeon-CPUs bieten hier keine großen Vorteile. Daher gilt als Grundsatz: Die Hardware muss zur Software passen. Häufig lohnt es sich, bei kompetenten Fachhändlern oder Herstellern beraten zu lassen

Bei der Auswahl der Grafikkarte hängt es hauptsächlich davon ab, wie groß die Baugruppe ist und was dargestellt wird. Die gleiche Anzahl an Bauteilen mit Rundungen und Freiformflächen benötigt deutlich mehr Grafikleistung als beispielsweise kantige Teile aus dem Stahlbau. Grundsätzlich sind hier Karten aus den professionellen Baureihen zu empfehlen, wie etwa die Nvidia-Quadro-Grafikkarten. Diese garantieren eine fehlerfreie Darstellung und bieten dazu in den professionellen Applikationen oft eine bessere Performance als ihre Consumer-Ableger. Für kleinere bis mittlere Projekte reicht eine Quadro P2200, für ­größere Baugruppen kann es schon eine Quadro RTX 4000 sein.

Mindestens 16 GByte RAM

Beim Arbeitsspeicher ist zu bedenken, dass selbst normale Office-PCs immer mehr RAM benötigen. Die wachsende Anzahl an parallellaufenden Office-Programmen wie Outlook, Teams oder Excel bringt hier Systeme mit 8 GByte Arbeitsspeicher schon an ihre Grenzen. Dazu kommen dann noch die Daten für die eigentlichen CAD-Programme, Stücklisten, Ableitungen, PLM-Systeme und vieles mehr. Hier empfiehlt es sich, auf mindestens 16 GByte, besser
32 GByte RAM zu setzen.

Bis vor einigen Jahren war es noch üblich, Daten lokal zu speichern und nur ein Backup zentral abzulegen. Mit den heute üblichen PLM-, PDM- und gegebenenfalls angebundenen ERP-Systemen ist mittlerweile eine gute Netzwerkverbindung mit ausreichend Bandbreite und niedriger Latenz wichtiger. Stand der Technik sind per PCI-Express (NVMe) angebundene SSDs. SATA SSDs oder gar mechanische Festplatten sollten nicht mehr verwendet werden. Zu klein sollte die SSD auch nicht sein: Betriebssystem, Office-Pakete und CAD-Programme benötigen mittlerweile einiges an Speicherplatz. 512 GByte reichen zumeist aus. Falls doch lokale Daten im größeren Umfang gespeichert werden müssen, darf es auch eine 1 TByte SSD sein.

Workstations
Moderne mobile Workstation wie die ThinkPad P1 sind performant und trotzdem leicht. Bild: Lenovo

Spezielle Suiten, spezielle Workstations

Die meisten Programme und Software-Suiten bieten neben der parametrischen Konstruktion noch einige zusätzliche Funktionen. Diese zusätzlichen Pakete haben meistens sehr eigene und auch von der CAD-Konstruktion deutlich abweichende Hardwareanforderungen. CAM- und Simu­lations-Lösungen können oft mit mehreren CPU-Kernen umgehen und benötigen diese auch, um auf einigermaßen akzeptable Rechenzeiten zu kommen. Bei der Simulation gibt es aber auch teilweise Einschränkungen bei der Lizenz. So kann etwa die enthaltene Basislizenz nur vier oder acht CPU-Kerne ansteuern. Wer mehr möchte, muss zusätzliche Lizenzen erwerben.

Tools zur fotorealistischen Visualisierung wie etwa Solidworks Visualize oder Siemens NX Ray Traced Studio können auch die CPU nutzen, setzen für optimale Performance aber sehr leistungsstarke Grafikkarten voraus. Für eine ansatzweise Echtzeitdarstellung muss es hier schon eine Nvidia Quadro RTX 5000 oder RTX 6000 sein. Kommen solche zusätzlichen Pakete regelmäßig zum Einsatz, wird eine größere Plattform nötig. Diese bietet CPUs mit bis zu 64 Kernen, passende Netzteile und Unterstützung für ein oder mehrere leistungsstarke Grafikkarten.

Zum Schluss bleibt dann nur noch die Frage, ob klassisches Desktop-System oder doch ein Notebook. Gerade die letzten Monate haben gezeigt, dass ein mobiles System viele Vorteile hat. Notebooks erreichen mit 8-Kern-CPUs und Nvidia-­Quadro-Grafikkarten heute die Performance von Mittelklasse-Workstations, obwohl sie weniger Gewicht als früher auf die Waage bringen. Einen Nachteil gibt es dennoch: Bei gleicher Leistung ist das Notebook noch immer teurer ist als eine vergleichbare Desktop-Workstation.

Der Autor Stefan Hummel ist Workstation Technical Sales Consultant, Enterprise & Public Sector bei Lenovo.

Lesen Sie auch: PLM-Plattform: Produktentwicklung am Puls der Zeit


Teilen Sie die Meldung „Größer, schneller, besser? Workstations für Konstrukteure“ mit Ihren Kontakten:

Zugehörige Themen:

Hardware, Visualisierung & VR

Scroll to Top