隨著工程公司在設計過程和整個產品開發過程中越來越多地使用仿真，對仿真資源的需求已經擴大。這給許多公司的IT基礎設施帶來了負擔，也讓小公司在沒有自己的高性能計算(HPC)資源的情況下，苦苦尋找運行更復雜模擬的方法。現在，遠算科技帶來了一種解決方案。從現在起，大家無需自己購買硬件設備，直接在網頁上就能跟超算連接進行仿真作業啦：https://start.yuansuan.cn/apply

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基于云的模擬正逐漸成為這兩個問題的解決方案。根據透明市場研究公司的數據，2016年基于云計算的模擬市場達到了33億美元，預計到2025年將有11.4%的復合年增長率，達到85億美元——這比模擬市場的整體增長率要快。

 

根據ANSYS產品管理總監Todd McDevitt的說法，基于云計算的模擬的需求正在增長，特別是在過去的一年中，因為公司在模擬方面尋求更多的彈性。企業也在尋找在需求高峰期間無需投資額外硬件或軟件許可的突發能力。

 

McDevitt表示:“客戶可能擁有某種形式的本地高性能計算基礎設施，但他們希望減少排隊時間，或者他們正在經歷硬件上的刷新周期，希望從這些資源中轉移工作負載。”“但它通常始于強烈的需求。”

 

因此，傳統的模擬服務提供商開始向云計算領域拓展，而只使用云計算的新初創公司也開始在市場上嶄露頭角。

 

SimScale首席執行官大衛?海尼表示:“現在圍繞云工程軟件有一個受過良好教育的市場。“大型供應商已經在提供云解決方案方面邁出了步伐，所以業界對這種方式更加熟悉。”

 

基于云的模擬的吸引力因單個公司的現有投資而異。西門子PLM軟件公司模擬產品營銷總監拉維?尚卡爾表示:“如果他們已經在現有硬件上進行了投資，那么進軍云計算的動力就不會那么強大。”“當(企業)購買新硬件時，云計算選項變得更加有趣。他們可能有更大的模型，希望利用更好的處理。”

云計算使得NX Nastran汽車車身模型能夠通過在大量核上進行并行處理而有效地進行模擬。圖片由西門子PLM軟件提供

OnScale公司首席執行官伊恩?坎貝爾(Ian Campbell)表示，排隊獲取現場高性能計算資源的瓶頸是OnScale公司成立的動力。他解釋說:“傳統CAE技術成本太高、風險太大、速度太慢。”“每個工程公司都會經歷工程工作負載的循環，但現有的CAE模型的工作方式是，你有可變的工作負載和一個固定的計算機基礎設施，不能滿足這些工作負載的規模。如果需求超過供應，你就是在浪費時間等待準入。如果供過于求，你就是在浪費預算和資源。”

 

“模擬負載永遠不會穩定，”海尼說。“你有高峰需求。在云上，如果你想在100個核上運行20個模擬，它就在那里。你只要運行它。你不需要和供應商討論獲得突發許可證的問題。而像《SimScale》這樣基于云計算的解決方案則是一種開箱即用的方法。”

不同的方法

 

模擬提供商對他們的云產品采取了略微不同的方法。創建SimScale是為了在云中提供結構、機械、流動和熱模擬，以及一些多物理模擬。該公司的平臺可以與其他設計工具集成，從根本上支持大多數通用的交換格式。“在SimScale中產生的所有東西都可以下載并用于另一個求解器，”海尼說。

 

SimScale還提供了一個免費的社區計劃，可以用于開源和業余項目。專業的定價水平是針對專有項目的，包括無限的數據存儲、加密和實時支持。企業級用于多用戶和對計算要求更高的模擬。

 

社區計劃向其他成員公開項目。海尼說:“在相同的軟件和社區中，在模擬中分享這一技術變得更加激烈和有效。”“這個產品中包含了協作。”

 

該公司的目標客戶是新模擬。海尼說:“我們的方法是讓模擬更容易獲得。”基于云的模擬不僅降低了進入成本，而且還可以實現更大程度的協作。“您可以與其他涉眾實時協作，他們都可以實時查看相同的模擬項目，”海尼說。“我們還利用數據科學實現了一些工作的自動化，而這些事情在桌面領域是不可能實現的。”

 

ANSYS與自己的云托管網絡合作伙伴密切合作，優化其產品運行在他們的基礎設施上，以確保通過他們的數據中心的可靠可用性。“我們確保我們的解決方案和我們的產品是ro

移動流線顯示氣流圍繞一輛雪佛蘭導線渲染使用逼真的光線追蹤。使用ANSYS Ensight可視化。圖片由ANSYS和通用汽車提供

McDevitt說:“我們可以在新的GPU實例和其他高性能計算架構上實現并行化。“我們也不會強迫客戶采用某種特定的商業模式。我們的客戶可以將付費許可帶到云端并在那里使用，我們已經引入了一個基于使用的許可系統。”

 

西門子主要通過與Rescale合作提供基于云的模擬，提供NX Nastran、Simcenter 3D和Star CCM+的訪問。客戶可以通過Rescale購買完全基于軟件即服務(SaaS)的許可證，也可以從西門子購買傳統許可證并使用Rescale來托管軟件。

 

Shankar說:“我們的理念和戰略是，在客戶與我們提供的軟件解決方案互動的方式方面，提供盡可能多的靈活性。”“云模式又增加了一層靈活性。”

 

他說，公司計劃最終提供針對云計算的原生解決方案。

 

“對云的需求各不相同，”尚卡爾說。“這不是我們目前業務的主要部分，但我們正在確保為需要它的客戶準備好一切，我們預計未來會有增長。”

 

OnScale免費提供軟件(每月10個核心小時)，并利用亞馬遜網絡服務(AWS)作為其計算平臺。“用戶不必為每個座位支付那么多錢。這項服務是在訂閱的基礎上出售的。”

 

OnScale瞄準的是其他模擬公司所忽視的市場，比如物聯網(IoT)組織，這些組織不一定能獲得滿足他們需求的工具。OnScale公司聲稱，由于能夠在AWS上獲得近乎無限的計算資源，以及能夠執行傳統基礎設施難以或不可能完成的任務，比如3D版本的表面聲波濾波器，該公司的性能優于傳統模擬工具。

 

一些專家認為，完整的SaaS模式是工程的未來。“工程師們熱衷于消除許可和計算瓶頸，”OnScale工程副總裁Gerry Harvey說。

 

其他的新工具正在出現，傳統的參與者也在與基于云計算的公司合作。今年早些時候，SimScale宣布將集成Siemens Parasolid軟件和HOOPS Exchange，以提供更無縫的模擬工作流程和更高的精度。

 

Autodesk為Autodesk CFD、Moldflow和Fusion360提供云模擬。塑料仿真提供商Moldex3D也在AWS上發布了其軟件的云擴展，使用戶無需投資新的硬件或軟件許可，就可以卸載更大的仿真。

 

Rescale提供了對各種應用程序、不同的云提供商和混合內部數據中心的基于云的訪問。除了與ANSYS和西門子合作，Rescale還提供xpliccomputing的X2 Firebird CAE軟件，按小時收費。其他合作伙伴包括Autodesk、CAE Solutions、COMSOL和達索Systèmes。

 

靈活性更高

 

客戶根據其模型的大小和現有的基礎設施采取不同的云部署方法。他們通常想要突發訪問或正在尋找其他方法來增加他們自己的計算基礎設施。較小的公司可能完全依賴云解決方案來滿足他們的模擬需求。

ANSYS Fluent模擬了轉子泵的油量，顯示了齒輪壁上空化的程度(紅色)。使用ANSYS Ensight可視化。圖片由ANSYS提供

云還提供硬件彈性。不同的求解器和物理程序通常被優化到不同類型的硬件上。基于云的解決方案允許工程師訪問比在前提下可能支持的更廣泛的硬件實例(至少沒有顯著的成本)。與高頻電磁或機械模擬相比，計算流體動力學(CFD)的用戶每個核需要多少內存是不同的——云提供了對所有這些配置的訪問。

 

擁有現有內部基礎設施的公司可能會采取混合方法，根據需求在自己的設備上運行一些模擬，在云中運行其他模擬。數據也是一個因素，因為模擬創建了大量的數據，用戶不一定希望在系統之間來回移動。

 

無論模擬是在前提下運行還是在基于云的基礎設施上運行，工程師都應該是看不見的。McDevitt表示:“平臺應該將工作分配給合適的資源，這樣工程師就會覺得流程是一樣的。這些關于資源的決策可以在應用程序層而不是平臺層作出。

 

在ANSYS, McDevitt表示，對于CFD客戶來說，許多用戶先在本地做一些預處理，然后將求解部分推送到云端，這樣他們就可以獲得更快的周轉時間。部分原因是模型的規模和復雜性。

 

麥克德維特表示:“在機械方面，我們看到客戶希望在云端進行更多的互動，并進行更多的預處理和后處理。”在電子領域，客戶可能在他們的工作站上解決特定的頻率，但是轉移到云上，在多個其他頻率上重復相同的測試。

 

McDevitt說:“這類似于設計點的情況，客戶希望通過不同的幾何參數或不同的材料配置來優化設計點。”“他們會解決一個設計點，然后返回去設計100或1000種不同的變體。”

 

尚卡爾解釋說，西門子的客戶對基于云的產品最感興趣的是那些希望利用并行處理或突發模擬的大型模型。Shankar說:“他們能夠立即利用云提供的額外容量，而不需要IT建立新的硬件。”

 

這并不意味著云計算適用于所有公司。尋求穩定使用狀態的用戶不會發現云平臺的經濟效益。麥克德維特說:“這就像賣了你的車，然后請優步(Uber)司機24小時不間斷地坐在你家門口。”“經濟上的問題不會解決。”

 

目前有些行業還無法完全云化

 

由于認證要求或安全問題，一些航空航天和國防客戶無法利用某些類型的云服務。那些主要使用能夠快速計算的小型模型的公司，或者那些內部已經有未使用的計算能力的公司，不太可能從向云的遷移中受益。尚卡爾說:“如果模型沒有利用并行處理的優勢，那么在那些情況下，云計算就沒有優勢了。”

 

“如果你剛剛投資了一個新的高性能計算架構，你首先要確保你可以利用硬件，”海尼補充說。

 

他說，對云模擬客戶來說，最大的挑戰來自于他們的本地同行——用戶必須信任模擬結果。

 

他說:“如果他們沒有準備好利用這些見解，那么這樣做就沒有意義，承諾和云解決方案都是如此。”這就是協作和支持派上用場的地方。我們有一個專門的入職計劃，與客戶一起工作，讓他們能夠信任自己正在做的事情。這是關鍵任務。云計算并不能消除這個障礙，但是讓用戶成功的工具讓我們比桌面領域更快地到達那里。”