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NVIDIA Maximus proporciona más rendimiento y precisión de datos a Delphi

Delphi es uno de los grandes proveedores de tecnología y componentes electrónicos para numerosos sectores de la industria, entre ellos los de automoción y vehículos comerciales. A través de grandes instalaciones técnicas, plantas de producción y centros de atención al cliente distribuidos por más de 30 países, la compañía desarrolla innovaciones que dan lugar a productos más inteligentes y seguros. Para poder suministrar componentes de la máxima calidad con la máxima eficiencia, utiliza gran cantidad de prototipos digitales, pruebas, análisis y simulaciones desde las primeras fases del ciclo de desarrollo.

Delphi diseña y fabrica muchos de los sistemas que se integran en los vehículos utilizando estaciones de trabajo de altas prestaciones en su mayoría equipadas con unidades de procesamiento gráfico (GPU) profesionales NVIDIA® Quadro®. Entre sus múltiples diseños se incluyen módulos de control del motor y la transmisión, mecanismos de seguridad, productos de entretenimiento para los asientos traseros, o sistemas de navegación y audio. Delphi trabaja con casi todos los grandes fabricantes del sector de la automoción y, en el último salón del automóvil de Ginebra, exhibió diferentes mecanismos y sistemas desarrollados para Volvo, Ford, Ferrari y Audi.

Fereydoon Dadkhah es uno de los ingenieros con más experiencia en el grupo de análisis y simulación de mecánica de la división de Electrónica y seguridad de Delphi. Forma parte de un grupo situado en Kokomo, Indiana, que actúa como centro de análisis experto para el equipo de desarrollo de productos. Asimismo, la compañía posee una plantilla de más de 40 ingenieros dedicados al análisis de desarrollo de productos mediante ANSYS en diferentes centros de India, Polonia y México. Dadkhah ha estado trabajando con NVIDIA para evaluar el sistema NVIDIA® Maximus™ con vistas a mejorar sus métodos de análisis. El sistema Maximus combina GPU NVIDIA Quadro para visualización y diseño interactivo, y GPU NVIDIA Tesla® para alta computación. Durante las pruebas, Maximus ha permitido a Dadkhah utilizar las herramientas de ANSYS y CAD de forma simultánea en una misma estación de trabajo.

“Llevo más de 20 años utilizando ANSYS y, después de haber visto todo tipo de soluciones, doy fe de que la GPU ayuda a reducir drásticamente el tiempo necesario para obtener los resultados y simplifica el flujo de trabajo, ya que permite usar las herramientas CAD y ejecutar simulaciones al mismo tiempo”, señala Dadkhah.

EL RETO

Para obtener una idea precisa de cómo se comportará un producto en la vida real, es preciso analizar modelos extraordinariamente grandes y complejos. Los ingenieros se enfrentan a dos problemas: la fidelidad de los datos y la eficiencia del análisis, y ambos se solucionan con más capacidad de procesamiento. Dadkhah lo explica del siguiente modo: “A menudo tratamos de reproducir algo que ha ocurrido en la realidad y no siempre es fácil conseguir los datos precisos. Muchas veces tenemos que reducir y simplificar modelos complejos o hacer suposiciones sobre los datos para poder ejecutar una simulación. Hemos estado buscando formas de mejorar el rendimiento y la eficiencia de los análisis”.


Figura 1- Modelo de pieza de silicio/sustrato formado por más de 1 millón de nodos

“A medida que evoluciona el ciclo de desarrollo, los análisis se vuelven más sofisticados y tienen que tener en cuenta todo tipo de respuestas transitorias y no lineales, y otros resultados inesperados de las pruebas. Los modelos que requieren grandes cantidades de iteraciones de análisis pueden llevar muchísimo tiempo y acaparar una estación de trabajo durante días, mientras las simulaciones se ejecutan por la noche”, afirma Dadkhah.

La posibilidad de ejecutar las operaciones de CAD y ejecutar las simulaciones de ANSYS simultáneamente introduce una ventaja evidente en el flujo de trabajo. “Esperar a que termine el trabajo de análisis FEA para pasar a las tareas de diseño en CAD es un proceso secuencial y más lento. Es mucho más eficiente trabajar simultáneamente en la siguiente fase del problema, que puede ser preparar un modelo para el análisis, o poder realizar los cambios necesarios mientras sigue ejecutándose el análisis”, señala Dadkhah. Esto es debido al hecho de que la GPU Tesla reduce la carga computacional en los procesadores de la estación de trabajo y libera así recursos que pueden utilizarse para tareas como el modelado CAD.

LA SOLUCIÓN

A fin de mejorar el flujo de trabajo de Delphi sin tener que montar un gran servidor o un cluster de cálculo, Dadkhah probó una estación de trabajo de sobremesa que aprovechaba las últimas soluciones desarrolladas por NVIDIA para mejorar la productividad.

“Uno de los proyectos en los que estoy trabajando es un módulo de control de la transmisión. En concreto, la pieza que estamos evaluando es el conector del módulo. Pero, para obtener resultados fiables, hemos tenido que incluir en el análisis todo el modelo del controlador de transmisión. Trabajar con el modelo completo (más de un millón de nodos que se traducen en 4,5 millones de grados de libertad) es inviable con una estación de trabajo tradicional, pero, con el sistema Maximus, la mayoría de los procesos acabaron aproximadamente en 20 minutos. Naturalmente, está cifra varía considerablemente en función de la complejidad del modelo y la simulación que ejecutemos, pero representa una mejora enorme con respecto a la situación actual, en la que las simulaciones pueden tardar muchas horas, a veces toda una noche. Además, con la GPU, el sistema puede manejar todos los datos. Prácticamente no necesito simplificar el modelo para que se ejecute la simulación y puedo seguir trabajando mientras se está ejecutando”, afirma Dadkhah.

En la mayoría de los casos, Delphi ha observado mejoras de rendimiento de entre el 20 y el 40 por ciento en el tiempo de ejecución de las simulaciones en el sistema Maximus, lo que representa un avance sustancial al trabajar con modelos de gran tamaño. Esto permite al equipo realizar más iteraciones durante el proceso de desarrollo.

EL RESULTADO

Los resultados de las pruebas demuestran que, gracias a la tecnología Maximus, Delphi puede realizar los análisis con modelos más completos y sin necesidad de introducir simplificaciones para poder ejecutarlos en sistemas con menos capacidad de cálculo. “Hace poco trabajé en un elevalunas de un vehículo para el que, a primera vista, pensé que tendría que hacer algunas suposiciones y simplificaciones si quería ejecutar el modelo en mi estación de trabajo. Con Maximus, pude ejecutar una versión grande del modelo con todas las características esenciales del producto y, aun y así, obtener unos resultados de gran precisión”, termina Dadkhah.


Figura 2 - Modelo de sensor formado por 1,6 millones de nodos

La posibilidad de ejecutar programas de ANSYS y CAD de forma simultánea puede proporcionar a los ingenieros de Delphi mejoras sustanciales en términos de velocidad y eficiencia. El paso de un sistema de procesos secuencial a otro de procesos simultáneos ahorra tiempo e incrementa la productividad, ya que permite a los ingenieros efectuar cambios en el modelo CADA mientras ejecutan una simulación por separado, sin tener que esperar a que finalice esa parte del análisis antes de trabajar en una posible optimización del diseño o los materiales.

En Delphi, el aumento de la velocidad y la capacidad de iteración permite a los analistas ejecutar las simulaciones con modelos de estrés más complejos y completos y, de esta forma, obtener valores de predicción del rendimiento más cercanos a la realidad. La posibilidad de usar herramientas de diseño y simulación a la vez reduce las temidas esperas, aumenta la productividad y permite conseguir un aprovechamiento máximo de las estaciones de trabajo sin sufrir los problemas de tiempo y logística que conlleva el cambio a otro sistema.

El análisis es una parte fundamental del ciclo de desarrollo de productos para Delphi y sus clientes más importantes, cuyas especificaciones de diseño suelen ser muy estrictas. Las conclusiones extraídas por Dadkhah tras la evaluación indican que la tecnología NVIDIA Maximus proporciona una mejora de rendimiento que le permite ejecutar análisis por elementos finitos utilizando modelos más grandes, realizar las simulaciones a mayor velocidad y obtener resultados más precisos que le ayudan a sacar productos mejores y más fiables al mercado.