隨著數(shù)字化時(shí)代的到來(lái)，越來(lái)越多的制造類企業(yè)已經(jīng)完成數(shù)字化轉(zhuǎn)型，其中以工業(yè)仿真業(yè)務(wù)尤為突出。工業(yè)仿真一般分為前處理、求解和后處理三個(gè)階段，對(duì)算力要求最高的是中間求解階段，需要在高性能計(jì)算平臺(tái)上進(jìn)行計(jì)算，而前處理、后處理則需要進(jìn)行CAE模型可視化，一般在高性能的圖形工作站上完成。

以汽車研發(fā)為例，汽車研發(fā)流程中70%的時(shí)間是基于數(shù)字模型仿真。數(shù)字模型仿真能夠縮短Time to Market和提高產(chǎn)品質(zhì)量，所以各車企在產(chǎn)品開發(fā)中都建立了相應(yīng)的仿真流程

借助計(jì)算機(jī)輔助工程CAE（Computer Aided Engineering），企業(yè)研發(fā)人員使用計(jì)算機(jī)輔助求解分析復(fù)雜工程和產(chǎn)品的力學(xué)性能，以及性能優(yōu)化等，完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)快速迭代，提升企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。CAE仿真軟件種類非常龐雜，按照專業(yè)領(lǐng)域不同可以大致分為：

• 結(jié)構(gòu)力學(xué)，如NASTRAN，Ansys和Abaqus。
• 流體力學(xué)，如Fluent，STAR和CFX。
• 多體動(dòng)力學(xué)，如Adams和RecurDyn。
• 碰撞仿真，如LS-DYNA，Pam-Crash和Radioss。
• 電磁兼容，如Infolytica，Ansoft，F(xiàn)lux 2D/3D和MAGNET。
• 噪聲分析，如Actran，SYSNOISE和VA One。
• 過(guò)程優(yōu)化，如iSight，modeFRONTIER和Optimus。

業(yè)務(wù)挑戰(zhàn)

應(yīng)用軟件多樣化對(duì)算力種類的挑戰(zhàn)

CAE領(lǐng)域應(yīng)用軟件眾多，每款軟件對(duì)算力形態(tài)的需求各不相同。一套功能完備、性能適配的高性能計(jì)算機(jī)集群系統(tǒng)建設(shè)，不僅需要與細(xì)分領(lǐng)域的仿真工程師充分溝通，了解工程師對(duì)算力的需求，還要結(jié)合細(xì)分領(lǐng)域軟件對(duì)計(jì)算形態(tài)的需求。

前后處理的挑戰(zhàn)

CAE領(lǐng)域的建模、前后處理工具對(duì)圖形工作站硬件要求較高（高主頻CPU、大容量?jī)?nèi)存以及高端圖形顯示卡），這些硬件特性能夠保障仿真工程師的圖形操作體驗(yàn)，有效增強(qiáng)CAE仿真研發(fā)生產(chǎn)力。圖形工作站一般放置于仿真工程師的辦公桌面，每次CAE仿真求解時(shí)，需要將本地工作站上大量的建模數(shù)據(jù)通過(guò)園區(qū)網(wǎng)絡(luò)上傳到高性能計(jì)算集群系統(tǒng)，仿真求解完成后，將結(jié)果數(shù)據(jù)下載到本地工作站通過(guò)后處理工具進(jìn)行查看或優(yōu)化。往復(fù)的數(shù)據(jù)傳輸可能會(huì)導(dǎo)致仿真工程師無(wú)法及時(shí)提交計(jì)算任務(wù)，無(wú)法及時(shí)獲取仿真結(jié)果，研發(fā)效率大打折扣。

存儲(chǔ)系統(tǒng)的挑戰(zhàn)

CAE仿真對(duì)存儲(chǔ)系統(tǒng)有很高的要求，合理的存儲(chǔ)系統(tǒng)方案可以大幅度提高計(jì)算效率。CAE仿真過(guò)程中涉及的數(shù)據(jù)根據(jù)數(shù)據(jù)生命周期可分為三大類：前處理階段的原始數(shù)據(jù)、求解階段的過(guò)程數(shù)據(jù)和求解完成后的結(jié)果數(shù)據(jù)。原始數(shù)據(jù)和結(jié)果數(shù)據(jù)對(duì)CAE應(yīng)用程序的運(yùn)行效率沒(méi)有太大影響，僅涉及原始數(shù)據(jù)的加載時(shí)間和結(jié)果數(shù)據(jù)的保存時(shí)間。求解階段的過(guò)程數(shù)據(jù)在求解結(jié)束后就會(huì)被丟棄，但是在求解過(guò)程中，數(shù)據(jù)的訪問(wèn)速度會(huì)影響CAE應(yīng)用程序的運(yùn)行性能，不合理的過(guò)程數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方案會(huì)導(dǎo)致處理器處于等待狀態(tài)，計(jì)算效率低下。

Portal挑戰(zhàn)

CAE領(lǐng)域仿真過(guò)程中，仿真工程師習(xí)慣于將計(jì)算初始條件通過(guò)可視化的方式進(jìn)行設(shè)置，同時(shí)在求解過(guò)程當(dāng)中又需要密切關(guān)注求解過(guò)程產(chǎn)生的日志信息和收斂曲線變化情況。這些可視化的需求在一般的命令行作業(yè)調(diào)度方式中難以實(shí)現(xiàn)，導(dǎo)致仿真工程師在完成CAE仿真的工作之外，還需投入時(shí)間學(xué)習(xí)這些命令行作業(yè)調(diào)度工具的使用方法。

突發(fā)大量算力需求的挑戰(zhàn)

在CAE仿真集群建設(shè)前期進(jìn)行大量的調(diào)研、統(tǒng)計(jì)和溝通，以滿足企業(yè)日常仿真所需，但在企業(yè)的日常生產(chǎn)過(guò)程中總會(huì)出現(xiàn)某階段仿真任務(wù)量非常集中，導(dǎo)致排隊(duì)的仿真任務(wù)數(shù)量大量積壓，仿真工程師無(wú)法及時(shí)獲取仿真結(jié)果，影響研發(fā)效率。