上汽大众携手浪潮，高性能计算加速“智造”

北京2021年1月22日 /美通社/ -- 不久前，全球最大的汽车制造商之一大众宣布，组建自己的软件部门：数字汽车与服务部（Digital Car & Service），大众CEO赫伯特·迪斯表示：“在不远的将来，汽车将成为一个软件产品，大众也将会成为一家软件驱动公司”。在汽车行业加速向智能化转型的趋势下，新的智能功能和服务需求几乎每个月都需要更新。为了适应行业智能化重塑的大趋势，提升开发效率，一场深刻的构架变革正在酝酿，智能化、数字化技术正在驱动汽车行业加速迈向智能时代。

汽车巨头的“智造”之路

上汽大众汽车有限公司为上汽集团与德国大众汽车集团于1984年10月成立的合资公司，生产与销售大众和斯柯达两个品牌的产品，是国内最大的汽车合资企业之一。

谈起汽车仿真设计，上汽大众的项目负责人介绍到，你可能想象不到，在没有高性能计算仿真平台之前，汽车研发设计的图纸是按吨称量的，可以想象那些汽车研发前辈们是付出了多少心血和努力。近年来，随着数字化技术的逐步引入，汽车研发从造型设计、零部件设计、整车布置到发给供应商开发模具设计工装夹具的全过程都已经实现了数字化。自2003年起，上汽大众已经在国内车企率先开展高性能计算集群的建设。

汽车研发中耗时最长、花费最大的过程当属设计验证环节，从零部件到子系统再到整车要耗时数月甚至数年。例如，汽车车头的一个碰撞需要100万个数据来支持，整车开发完成需要经历2000次左右的碰撞，由于CAE技术的广泛应用，借助高性能计算集群的超强算力，通过仿真的方式在短时间内对产品进行最大程度的优化，时间比真车碰撞节省了数千倍，也减少了对于原车模型的消耗。新车平均研发费用从10多亿美元降低到3亿美元，汽车研发迭代的速度显著提升，验证成本也大幅度降低。

由于用户对汽车个性化、无人驾驶、新能源等方向的需求日益旺盛，上汽大众对于高性能计算领域的研发投入持续增长。一方面，每年发布的车型改款升级高达数十款，每款车型需要进行大量的仿真测试，比如结构力学、风阻、风噪、热管理、涉水、疲劳耐久、焊接仿真、冲压分析、噪音分析等等，提交的上机作业任务排队时长有时甚至高达上百小时；另一方面，随着CAE应用的持续深入，仿真模拟的数据量级持续提升，以风噪分析仿真为例，最初的数值模拟已经从百万网格量级提升到千万网格量级每次运算的结果高达数百GB甚至TB级别。此外，考虑到研发创新的各种不确定因素，使得资源的诉求弹性高达50%。

高性能算力提升220%，CAE的创新加速器

上汽大众信息化中心负责人表示，“研发队伍不断扩大，每天会有十几个甚至几十个技术方案需要在CAE仿真分析平台上验证。比如说同一款车型，我们会有十几个方案，需要通过仿真分析平台验证之后，才能选出优质的方案开始进行样车生产。同时为了保证精度，平均每个方案都需要进行5-8次的验证。如果我们没有足够的算力支撑，产品的创新速度和品质都难以保证。”

为了满足上汽大众HPC项目的需求，提速汽车结构仿真、流体力学仿真等业务需求，浪潮为上海大众设计构建了浪潮TS10000高性能服务器系统，采用浪潮i24高密度服务器作为计算节点，通过Infiniband构建高速网络进行并行互联。整套系统提供超过6000核的处理核心，计算能力达到700万亿次/秒，能够充分满足上汽大众的计算需求。

高效的CAE仿真不仅需要超高性能的硬件计算平台，同时也对软件的调优、适配等技术能力提出了极高的要求。为了让HPC集群在CAE仿真应用中发挥最大系统性能，除了配置高性能硬件外，浪潮HPC专家与上汽大众专家团队对高性能集群进行联合调优，深入分析流体、结构、噪声等多种仿真计算应用特征，定制设计了高效优化的高性能计算系统，提供了完善的图形管理调度软件，丰富了调度策略和应用软件工作流。

通过T-Eye应用特征分析优化工具，对HPC集群的性能进行系统优化，实时监控集群节点的CPU、内存、IO性能数据，并结合系统仿真应用的运行特征，对硬件平台和运行软件环境进行全面优化。通过配置高主频CPU和高性能内存来分别提高CPU、内存的性能，同时综合采用MPI优化策略，对MPI进程绑定，消息传递机制，以及通信共享内存等方面进行全方位优化。经过优化后，整体平台的内存通信带宽提升2倍，实际仿真计算性能提高220%，大幅度提升了客户的仿真环境运算效率。

上汽大众项目负责人表示：“CAE技术已经实现了虚拟推动现实，不只是实现验证，还能够通过各种优化方法提升车辆性能，降低产品成本。此次与浪潮合作建设的高性能计算集群，计算性能得到大幅度提高，数据中心机房空间也节省了50%。同时，浪潮HPC方案团队针对汽车CAE仿真应用，在参数调优、应用优化进行了系统化的支持，极大的推进了上汽大众CAE的创新进程。”