HPC-Cluster: Beschleunigung für die Produktentwicklung

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Unsere Zeit ist geprägt von Krisen und einer zunehmenden Beschleunigung, bei der auch die Produktentwicklung mithalten muss. Wie kann das Gespann HPC und Simulation helfen, Schritt zu halten?

Vor 20 Jahren war die Welt vor allen Dingen eines: sie war deutlich langsamer als heute. Kommunikationswege waren länger, Nachrichten weniger aktuell, Arbeitsprozesse langwieriger. Dank der Digitalisierung und den unzähligen mit ihr entstandenen Innovationen leben wir heute in einem Zeitalter der stetigen Beschleunigung. Geschwindigkeit wird damit zu einem der entscheidenden Erfolgsfaktor. Um in stark umkämpften Märkten Schritt zu halten, müssen Unternehmen den Aspekt der Geschwindigkeit priorisieren. High-Performance-Computing (HPC/HPC-Cluster) unterstützt Unternehmen auf diesem Weg.

HPC-Cluster: Daten im Zeitalter der Beschleunigung

Längst basiert die Entwicklung eines Produkts in erster Linie auf Daten. Wo vor einigen Jahren nur Teile der jeweiligen Teams Zugriff auf projektbezogene Daten hatten, kann im Rahmen einer HPC-Infrastruktur heute allen Projektbeteiligten Zugang gewährt werden. So lässt sich zeit- sowie ortsunabhängig zusammenarbeiten und die Kompetenz internationaler Teams nutzen.

Bei der effizienten und effektiven Verarbeitung der Daten kommt HPC ins Spiel. Das simple Prinzip: Zwei Computer kommen schneller zu einem Ergebnis als einer. Die Leistung von einzelnen Computern wird beim HPC gebündelt, resultierend in einer enormen Steigerung der Rechenleistung. Diese Leistung können Unternehmen dazu nutzen, Simulationen für ein zu entwickelndes Produkt auf einem neuen Level durchzuführen. Sowohl die Anzahl als auch die Größe und Komplexität der Simulationen lässt sich immens steigern. Auf diese Weise erhalten die in das Projekt involvierten Ingenieure wertvolle Daten zu einzelnen Schritten des Entwicklungsprozesses auf schnellerem Wege als in jeder anderen Architektur. Viele verschiedene potenzielle Lösungen können schnell erprobt, angepasst und implementiert werden, wodurch qualitativ hochwertigere und innovativere Produkte entstehen. Der gesamte Weg bis zur Finalisierung eines Produkts wird also von A bis Z massiv verkürzt. Damit entsteht höchste Qualität trotz sehr schneller Prozesse.

HPC-Cluster: Nur etwas für Großunternehmen?

Tatsächlich wurde HPC noch bis vor 10 Jahren im Wesentlichen von den großen Playern etwa in der Automobilindustrie genutzt. Das hat sich deutlich gewandelt. In mehr und mehr Branchen spielt HPC oder ein HPC-Cluster eine zunehmend wichtige Rolle. Um sein großes Potenzial zu realisieren, müssen jedoch noch einige Hürden überwunden werden. In Sachen Hardware sind Mehrkernprozessoren in der Regel auf mehren Servern Voraussetzung für die effiziente Nutzung von HPC. Zur Visualisierung der Ergebnisse bedarf es Visualisierungsserver mit entsprechenden Grafikprozessoren und ausreichend RAM. Die gute Nachricht: Die Hardware und Software sind in den vergangenen Jahren deutlich leistungsfähiger und gleichzeitig erschwinglicher geworden. Die Einstiegshürden verringern sich also zusehends.

Zwar ist das grundlegende Prinzip von HPC simpel, doch sind der Aufbau, Implementierung und Pflege von HPC-Clustern sehr komplex. Es bedarf daher einer hohen fachlichen IT-Expertise, um HPC effektiv und effizient zu nutzen. Doch gerade kleinere und mittelständische Unternehmen, die eben diese Expertise nicht einfach aufbringen, laufen Gefahr, von der extremen Beschleunigung unserer Zeit überrollt zu werden. Deshalb ist es umso wichtiger, dass sie die Vorteile von HPC erkennen und für sich zu nutzen lernen. Um den Anschluss nicht zu verlieren, gilt es, entschlossen und schnell zu handeln.

Große Softwarehersteller wie beispielsweise Ansys haben Cloud-Lösungen entwickelt, die den Zugriff auf Public-Cloud-Rechenzentren direkt aus den Simu­lationsanwendungen heraus ermöglichen. Mit nur wenigen Mausklicks können Ingenieure die Leistungsfähigkeit dieser Rechenzentren nutzen. Zudem arbeiten viele Softwarehersteller mit HPC-Partnern (darunter Dell, HPE und Lenovo) an HPC-Clustern, die darauf ausgelegt sind, die Bereitstellung zu vereinfachen und zu beschleunigen. Mithilfe von unabhängigen Softwareherstellern ermöglichen solche HPC-Partner einfach zu verwaltende, leistungsoptimierte Plug-and-Simulate-Cluster für verschiedene Anwendungen.

HPC bewegt

Mehr als zwei Jahre Pandemie, ein verheerender Krieg mitten in Europa, ein sich zuspitzender Klimawandel und viele weitere Krisen stellen fast jede Branche vor große Herausforderungen. Wer diese meistern möchte, braucht große Ideen, das war schon immer so. In der Geschichte kam es immer dann zu Quantensprüngen als komplexe Problemstellungen auf den mutigen Geist einer Zeit trafen. Da stelle man sich vor, Archimedes oder Michelangelo hätten endlose Versuche und Kopfzerbrechen durch ein paar Mausklicks in einer Software abkürzen können.

Die hohen Anforderungen unserer Zeit sind völlig andere, doch stehen uns auch gänzlich neue Instrumente zur Verfügung. HPC-basierte Simulationen eröffnen uns die Möglichkeit, in neuen Maßstäben zu denken. Die Welt dreht sich schneller, doch erhöht sich auch die Schlagzahl des technologischen Fortschritts stetig. HPC und Simulation leisten einen entscheidenden Beitrag, um mit dieser Beschleunigung mitzuhalten. Auch in Deutschland entwickelt sich Simulation immer mehr zum Standard. Das Ziel sollte darin bestehen, HPC für mehr und mehr Branchen und Unternehmen auf unkomplizierte Art und Weise zugänglich zu machen.

Gerade die starke deutsche Fertigungsindustrie wird ohne die Fortführung dieses Trends nicht in der Lage sein, mit der globalen Konkurrenz mitzuhalten. Projekte, die noch vor wenigen Jahren völlig unvorstellbar waren, lassen sich inzwischen umsetzen. Genau diese Art von Innovationen benötigen wir, um den gesellschaftlichen, ökologischen und wirtschaftlichen Herausforderungen der Gegenwart und Zukunft konstruktive Lösungen entgegenzustellen. Dieser Kraftakt kann nur gemeinschaftlich in einer konzertierten Anstrengung gelingen.

Der Autor Wim Slagter ist Director Strategic Partnerships bei Ansys.

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