北京2021年1月22日 /美通社/ -- 不久前，全球最大的汽車制造商之一大眾(zhong)宣布(bu)，組(zu)建(jian)自己(ji)的(de)軟件(jian)部(bu)門：數(shu)字汽車(che)(che)與(yu)服務(wu)部(bu)（Digital Car & Service），大(da)眾CEO赫伯特·迪斯表示：“在不遠的(de)將來(lai)，汽車(che)(che)將成為(wei)一個軟件(jian)產(chan)品，大(da)眾也將會成為(wei)一家軟件(jian)驅(qu)動公司”。在汽車(che)(che)行(xing)(xing)業加(jia)速(su)(su)向智(zhi)能(neng)化轉型(xing)的(de)趨(qu)勢(shi)下，新(xin)的(de)智(zhi)能(neng)功能(neng)和服務(wu)需(xu)(xu)求幾乎每個月都需(xu)(xu)要更新(xin)。為(wei)了適應(ying)行(xing)(xing)業智(zhi)能(neng)化重(zhong)塑的(de)大(da)趨(qu)勢(shi)，提升開發效(xiao)率(lv)，一場深刻(ke)的(de)構(gou)架變(bian)革(ge)正在醞釀，智(zhi)能(neng)化、數(shu)字化技術正在驅(qu)動汽車(che)(che)行(xing)(xing)業加(jia)速(su)(su)邁向智(zhi)能(neng)時代。

汽車巨頭的“智造”之路

上(shang)汽大(da)眾汽車有限公(gong)司(si)為(wei)上(shang)汽集團與德國(guo)大(da)眾汽車集團于1984年(nian)10月成立的(de)合(he)資(zi)(zi)公(gong)司(si)，生產與銷售大(da)眾和斯柯達兩個品(pin)牌的(de)產品(pin)，是國(guo)內最大(da)的(de)汽車合(he)資(zi)(zi)企(qi)業之(zhi)一。

談起汽(qi)車(che)仿(fang)真設(she)計，上汽(qi)大(da)眾的(de)項目負責人介紹到(dao)，你可能想(xiang)象(xiang)不到(dao)，在沒有高性能計算仿(fang)真平臺之前，汽(qi)車(che)研發(fa)設(she)計的(de)圖紙是(shi)按噸(dun)稱量(liang)的(de)，可以(yi)想(xiang)象(xiang)那些汽(qi)車(che)研發(fa)前輩(bei)們是(shi)付(fu)出了多少心血和(he)努力。近年(nian)來，隨(sui)著數字化技術(shu)的(de)逐步引入，汽(qi)車(che)研發(fa)從造(zao)型設(she)計、零部(bu)件設(she)計、整車(che)布置到(dao)發(fa)給供應(ying)商開發(fa)模(mo)具(ju)設(she)計工裝夾(jia)具(ju)的(de)全過程都已(yi)(yi)經實(shi)現了數字化。自2003年(nian)起，上汽(qi)大(da)眾已(yi)(yi)經在國內車(che)企(qi)率先開展高性能計算集(ji)群的(de)建設(she)。

汽車研發中耗時最長、花費最大的過程當屬設計驗證環節，從零部件到子系統再到整車要耗時數月甚至數年。例如，汽車車頭的一個碰撞需要100萬個數據來支持，整車開發完成需要經歷2000次左右的碰撞，由于CAE技術的廣泛應用，借助高性能計算集群的超強算力，通過仿真的方式在短時間內對產品進行最大程度的優化，時間比真車碰撞節省了數千倍，也減少了對于原車模型的消耗。新(xin)車平(ping)均研發費用從10多億美(mei)元(yuan)降低到3億美(mei)元(yuan)，汽車(che)研發迭代的速(su)度(du)顯(xian)著提升，驗(yan)證成本也大幅度(du)降低。

由于用(yong)(yong)戶對汽車(che)(che)個性化、無人(ren)駕駛、新(xin)能源等(deng)方向的(de)需求日益(yi)旺(wang)盛(sheng)，上(shang)汽大(da)眾對于高(gao)性能計算(suan)領域的(de)研發(fa)投入持(chi)續(xu)(xu)增(zeng)長。一方面，每年發(fa)布的(de)車(che)(che)型改款(kuan)升(sheng)級高(gao)達數(shu)(shu)(shu)十款(kuan)，每款(kuan)車(che)(che)型需要進行大(da)量(liang)(liang)的(de)仿真(zhen)(zhen)測試，比如結構(gou)力學、風阻、風噪(zao)、熱管理、涉水(shui)、疲勞耐久、焊接(jie)仿真(zhen)(zhen)、沖壓(ya)分析、噪(zao)音分析等(deng)等(deng)，提交的(de)上(shang)機作業(ye)任務(wu)排隊時長有時甚至高(gao)達上(shang)百小(xiao)時；另一方面，隨著CAE應用(yong)(yong)的(de)持(chi)續(xu)(xu)深入，仿真(zhen)(zhen)模擬的(de)數(shu)(shu)(shu)據量(liang)(liang)級持(chi)續(xu)(xu)提升(sheng)，以(yi)風噪(zao)分析仿真(zhen)(zhen)為例(li)，最初的(de)數(shu)(shu)(shu)值(zhi)模擬已經從百萬網格量(liang)(liang)級提升(sheng)到千萬網格量(liang)(liang)級每次(ci)運算(suan)的(de)結果高(gao)達數(shu)(shu)(shu)百GB甚至TB級別。此(ci)外，考慮到研發(fa)創新(xin)的(de)各(ge)種不確定因(yin)素，使得資源的(de)訴求彈性高(gao)達50%。

高性能算力提升220%，CAE的創新加速器

上汽大眾信息化中心負責人表示，“研發隊伍不斷擴大，每天會有十幾個甚至幾十個技術方案需要在CAE仿真分析平臺上驗證。比如說同一款車型，我們會有十幾個方案，需要通過仿真分析平臺驗證之后，才能選出優質的(de)方案開始進行樣車生產。同時為了保證精度，平均每個方案都需要進行5-8次的驗證。如果我們沒有足夠的算力支撐，產品的創新速度和品質都難以保證。”

為了滿足(zu)(zu)上(shang)汽大(da)眾(zhong)HPC項目的需(xu)求，提速汽車結構仿真、流體力(li)(li)學仿真等(deng)業務需(xu)求，浪潮為上(shang)海大(da)眾(zhong)設計構建(jian)了浪潮TS10000高(gao)性能(neng)(neng)服務器(qi)(qi)系統(tong)，采(cai)用浪潮i24高(gao)密度服務器(qi)(qi)作為計算(suan)節(jie)點，通過Infiniband構建(jian)高(gao)速網絡進(jin)行并(bing)行互聯。整套系統(tong)提供超過6000核的處理核心，計算(suan)能(neng)(neng)力(li)(li)達到700萬億次/秒，能(neng)(neng)夠充分滿足(zu)(zu)上(shang)汽大(da)眾(zhong)的計算(suan)需(xu)求。

高效的(de)(de)(de)CAE仿真(zhen)不僅需要超(chao)高性能的(de)(de)(de)硬(ying)(ying)件計算平(ping)臺，同時也對軟件的(de)(de)(de)調(diao)優、適配(pei)等技術能力提出了(le)(le)極高的(de)(de)(de)要求。為了(le)(le)讓HPC集(ji)群(qun)在(zai)CAE仿真(zhen)應(ying)用中發(fa)揮最大系統性能，除了(le)(le)配(pei)置(zhi)高性能硬(ying)(ying)件外，浪潮(chao)HPC專家(jia)與上汽大眾專家(jia)團隊對高性能集(ji)群(qun)進行聯合調(diao)優，深入分析流(liu)體、結構(gou)、噪聲等多種仿真(zhen)計算應(ying)用特征，定制設(she)計了(le)(le)高效優化的(de)(de)(de)高性能計算系統，提供了(le)(le)完善的(de)(de)(de)圖形(xing)管理調(diao)度(du)軟件，豐富了(le)(le)調(diao)度(du)策(ce)略和應(ying)用軟件工作流(liu)。

通過T-Eye應用(yong)特(te)征分析優(you)化工(gong)具，對(dui)HPC集群的(de)(de)性(xing)(xing)能(neng)進(jin)(jin)(jin)行系統優(you)化，實時監(jian)控(kong)集群節點(dian)的(de)(de)CPU、內存(cun)、IO性(xing)(xing)能(neng)數(shu)據，并結合(he)(he)系統仿(fang)真(zhen)(zhen)應用(yong)的(de)(de)運(yun)行特(te)征，對(dui)硬件平(ping)臺(tai)和運(yun)行軟件環(huan)境進(jin)(jin)(jin)行全(quan)面優(you)化。通過配置高(gao)主頻CPU和高(gao)性(xing)(xing)能(neng)內存(cun)來分別提(ti)高(gao)CPU、內存(cun)的(de)(de)性(xing)(xing)能(neng)，同時綜合(he)(he)采用(yong)MPI優(you)化策略，對(dui)MPI進(jin)(jin)(jin)程綁定，消息(xi)傳遞(di)機制(zhi)，以及通信(xin)共享(xiang)內存(cun)等方面進(jin)(jin)(jin)行全(quan)方位優(you)化。經過優(you)化后，整體平(ping)臺(tai)的(de)(de)內存(cun)通信(xin)帶(dai)寬提(ti)升2倍，實際仿(fang)真(zhen)(zhen)計算性(xing)(xing)能(neng)提(ti)高(gao)220%，大幅度提(ti)升了客(ke)戶的(de)(de)仿(fang)真(zhen)(zhen)環(huan)境運(yun)算效率。

上汽(qi)(qi)大眾(zhong)(zhong)項目負(fu)責人(ren)表示(shi)：“CAE技術已(yi)經實現(xian)了(le)虛擬(ni)推動現(xian)實，不只是(shi)實現(xian)驗(yan)證，還能夠通(tong)過(guo)各種優化方(fang)法提升車輛(liang)性能，降低產品成本。此(ci)次與(yu)浪潮合作(zuo)建設(she)的(de)(de)(de)高(gao)性能計算集群(qun)，計算性能得(de)到(dao)大幅(fu)度(du)提高(gao)，數(shu)據中心機房空間也節(jie)省了(le)50%。同時，浪潮HPC方(fang)案團隊針對汽(qi)(qi)車CAE仿真應用(yong)，在參數(shu)調優、應用(yong)優化進行了(le)系統化的(de)(de)(de)支持，極大的(de)(de)(de)推進了(le)上汽(qi)(qi)大眾(zhong)(zhong)CAE的(de)(de)(de)創新進程(cheng)。”