La evolución de la simulación

0

(HISPAVIACION 2.0/Datacenter Dynamics).-Airbus está llevando la simulación industrial al siguiente nivel con sus operaciones de supercomputación diseñadas para crear su A350. Penny Jones, redactora jefe de Datacenter Dynamics, visitó Toulouse para averiguar hasta qué punto semejante potencia de cómputo puede cambiar las reglas del juego

La ciudad de Toulouse, con sus edificios rosas vistiendo el río Garonne, posee una cultura de hondas raíces históricas. Es conocida como la capital no oficial de los occitanos (la histórica región del sur de Europa) pero no se puede acusar a Toulouse de vivir en el pasado. La ciudad está llena de universidades (la más famosa, la Universidad de Toulouse) y no hace falta más que un pequeño paseo por el centro para darse cuenta de que estás en un entorno dominado por estudiantes en bicicleta.

Toulouse tiene otro título. Es también el centro de la industria aeroespacial europea. Ambos honores se alimentan el uno al otro en un ciclo. El sistema de posicionamiento Galileo, el sistema de satélites SPOT, el Centro Espacial Toulouse del CNE, Thales, Astrium y EADS, todos tienen sedes en Toulouse. Airbus Industrie, la subsidiaria de aviones comerciales de EADS, también tiene sede allí para la cadena de montaje final de los aviones A300, A310, A320, A330 y A340, así como el gigante de dos plantes que es el buque insignia de la compañía, A380. Como muchas otras compañías, su principal razón para establecer instalaciones tan críticas en la ciudad es la disponibilidad de las necesarias habilidades en el terreno. Muchas de estas compañías van tan por delante con la manera en que usan la tecnología en el diseño aeroespacial que sería difícil situarse lejos de semejante fuente.

Fuente: Airbus

En Airbus, el avión A380, con su tamaño, es carne de titulares, pero su diseño más novedoso, A350, es el que está rompiendo barreras para los equipos de Toulouse. Desde su fino diseño hasta las TI o el montaje, Airbus está explorando nuevos territorios con la producción de su último jet para largas distancias. En el proceso, está acabando con las barreras en el área de la simulación con una velocidad que nunca habría sido posible sin innovaciones en la informática de alto rendimiento (HPC).

Fuente: Datacenter Dynamics

HACIA EL AVIÓN VIRTUAL

Los avances tecnológicos de los últimos años y la reducción de los costes han convertido la simulación en un factor diferenciador en la industria aeroespacial. Los acuerdos a menudo se cierran teniendo en cuenta el time to market del avión o la posibilidad de que el usuario final personalice su compra. La eficiencia en el consumo de combustible también es fundamental.

HPC ha pasado de ser utilizada para el diseño a escala basado en dinámica de fluidos con informática a alta velocidad y simetría simplificada a convertirse en el completo modelado físico utilizado para crear el A350. Un jet de nueva generación diseñado para ser un 25% más eficiente en el uso del combustible, el A350 utiliza materiales avanzados, como el nuevo fuselaje Carbon Fibre Reinforced Plastic que facilita el mantenimiento.

La potencia detrás de la simulación de Airbus la proporcionan los PODs de HP 40c Performance Optimized Data Centers, como parte de un acuerdo de outsourcing en las oficinas centrales de Airbus en Toulouse y las instalaciones de Hamburgo. Previamente, Airbus utilizaba la capacidad de supercomputación en un entorno hosting, debido al coste y la complejidad de desarrollar esas funcionalidades dentro de la empresa. Con una solución en container, sin embargo, HP ha podido proporcionar el que es ahora el 29 mayor ordenador del mundo, y el mayor entorno industrial HPC del momento.

Pese a que los PODs se ubican en dos lugares distintos (tres PODs de 12 m están en Toulouse y otro más en Hamburgo), la lista Supercomputing TOP500 las trata como una sola instalación, dado que están diseñados para trabajar al unísono.

El sistema se diseñó para realizar innumerables cálculos, proporcionando una visión simulada en tiempo real de cada una de las partes del avión diseñado a los ingenieros de Airbus, clientes y proveedores de componentes que trabajan en oficinas de todo el mundo. Las simulaciones les llegan a través de la "nube Airbus", que ofrece un prototipo virtual que cambia con cada modificación de diseño. Antes incluso de que se envíe una sola plancha de metal, el A350 se producirá como un modelo generado por ordenador (DMU) único, que actúa como referencia en todo el ciclo de vida del avión.

Según Airbus, con el uso de DMU ha podido acelerar el proceso de desarrollo, permitiendo que la información sea compartida en tiempo real y simulando el proceso de fabricación. También ayuda a los clientes a formar a los equipos de mantenimiento antes incluso de que hayan recibido un avión.

Airbus utilizó el mismo proceso para algunos componentes del A380, pero lo llevó a todo el ciclo de desarrollo del A350. En aviones futuros, la compañía espera ser capaz de crear lo que llama un "avión virtual", que se puede probar en simulaciones a tiempo real ofreciendo una certificación virtual antes de que se inicie la producción física.

Alex Flaig, vicepresidente de física de vuelo de Airbus, señala que HPC se ha convertido ahora en fundamental para el proceso de diseño. "Hemos convertido HPC en el núcleo de nuestro diseño para superar la presión temporal e introducir más detalles de diseño en el desarrollo del avión. Ha tenido tanto éxito que ahora estamos pensando en llevar todo nuestro software de diseño a entornos HPC en el futuro", dijo Flaig.

SUPERCOMPUTING EN UN POD

Los habitantes de Toulouse están acostumbrados a que enormes camiones de transportes bloqueen la entrada a la ciudad. Algunas parte del A380 se construyeron en Alemania, España y el Reino Unido, para ser transportadas luego a Toulouse para su montaje final utilizando redes de carreteras modificadas para permitir que pasen enormes convoys que llevan partes en piezas pre-ensambladas.

HP realiza una aproximación similar al diseño. Construyó los PODs en su fábrica de Erskine, Escocia (ahora se fabrican en Kutna Hora, Praga). Una vez construidos, se enviaron a Francia en camión y HP le dio los últimos retoques in situ. Los racks se retiraron para el transporte y Hp los instaló luego en los PODs. El primero llegó a Toulouse en julio del 2009, el segundo a Hamburgo en 2010 y el año pasado se instaló el tercero en Toulouse.

Fuente: Datacenter Dynamics

HP tardó cuatro meses en entregar el primer POD a Airbus. Ganó el contrato como parte de un acuerdo de cuatro años, dispuesto de modo que Airbus sacase el máximo partido a las nuevas actualizaciones de hardware.

El plan es desplegar nuevo equipamiento basándose en los planes de producto de Intel y Nvidia, que según Marc Morere, director de proyectos TI de Airbus, tiene un considerable impacto sobre los equipos de simulación, así como sobre la eficiencia energética. "Tenemos una gran dependencia en el software y la arquitectura que lo soporta y nuevos productos pueden tener un gran impacto en cómo trabajamos", dijo Morere. "Intel trabaja en nuevos proyectos HPC cada 18 meses. Si quieres mejoras y nuevas tecnologías, tienes que seguir sus pruebas".

Las actualizaciones que han realizado hasta la fecha son un buen ejemplo de la escalabilidad de este sistema. En 2009 Airbus utilizó un cluster de servidores Nehalem de 100 teraflops, en 2009 añadió otro cluster y en 2011 un nuevo cluster Westmere de 300 teraflops.

Pese a que el centro requiere mucha capacidad de computación de alto nivel, uno de los PODs de Toulouse todavía no se ha encendido y los PODs que están utilizando todavía tienen espacio para más servidores. Cada POD puede albergar hasta 22 racks 52U. En la actualidad contienen un cluster de servidores blade HP ProLiant BL280 G6.

Cada usuario que acceda a la red tiene una licencia y unos permisos de acceso asociados, con la seguridad gestionada por Airbus a través de un acuerdo con Astrium. HP gestiona la energía a través de un contrato con EDF en Toulouse, mientras que en Hamburgo el contrato lo gestiona Airbus.

El HP POD se conecta directamente a la red LAN de Airbus para evitar los riesgos de latencia de la red y asegurar que las operaciones de supercomputación se adhieren a los requerimientos de seguridad de Airbus.

LOS BENEFICIOS DEL OUTSOURCING

Según Jean-Luc Vincent-Franc, vicepresidente de infraestructura de Airbus, el proyecto es un ejemplo sobresaliente de la informática de alta densidad. "Con este proyecto, tenemos un ciclo de vida muy corto en términos de tecnología y estamos intentando elevarlo para tener nuevas versiones de tecnología siempre que sea posible. También somos mucho más verdes. Este centro de datos, comparado con otras instalaciones de Airbus es mucho más eficiente (HPC3 tiene un PUE de 1,25)", dice Vincent-Franc.

Florian Reithmeier, vicepresidente de Industry Standard Servers de HP para EMEA, señala que la capacidad de la instalación modular de proporcionar potencia de cómputo al cliente ha sido importante para el modelo cloud de Airbus. "Se trata del modo en que la gente consume los servicios y estar tan cerca del centro de datos de Airbus que alberga todos los sistemas de información ayuda en ese sentido", afirma Reithmeier.

El proyecto ha tenido tanto éxito, según Morere, que HP querría utilizar sus HPC PODs en otro centro en Bagalore, India, pero la provisión de energía todavía es un obstáculo. "La demanda de servicios es muy alta, ahora que los ingenieros pueden ver cómo funciona. La demanda sube con cada máquina instalada", indica Morere.

EL LADO COMPETITIVO

Las líneas aéreas están luchando con las leyes contra las emisiones de carbono, los impuestos y la recesión global, de modo que la llegada de un nuevo avión energéticamente eficiente, que promete una mejor aerodinámica y un menor consumo, puede tener un considerable impacto en las líneas de bajo presupuesto. Airbus ha retrasado el lanzamiento del A350 hasta el 2014 y, aunque afirma que aun así está rompiendo barreras en sus tiempos de producción con el proyecto, la pérdida de pedidos subraya la importancia que tiene el time to market en esta industria puntera. Airbus espera poder entregar los A350 cerca de un 70% más rápido que cualquier otro avión.

Airbus revolucionó la manera de gestionar el ciclo de vida de los productos como parte del proyecto A350. En lugar de construir la mayor parte en la compañía, grandes partes del trabajo se externalizaron, lo que convierte la gestión del ciclo de vida del producto (PLM) en un sistema crítico para el éxito del proyecto, según Pierre Panfili, director de la gestión de configuración del A350.

"Esto significa que siempre tenemos que estar atentos en términos del dimensionamiento de la infraestructura TI y asegurarnos de que el software siempre sea capaz de proporcionar el servicio. Procesamos 1.500 modelados (del A350) por sección y por día, es el nivel de intercambio que tiene lugar entre nuestros equipos. El año próximo, a medida que nos acerquemos al lanzamiento de la estructura del A350, habrá más de 8.000".

Airbus espera que su nuevo entorno PLM les ayude a sumergirse todavía más en el diseño del A350m. "Modelando de este modo podemos medir las fuerzas de levantamiento, la fuerza directa y la fuerza total. Cuando tienes el cálculo CFD puedes reconocer más succión y presión, así como lograr un análisis mucho más detallado de las características y configuraciones y descubrir dónde puedes hacer más cambios en detalle", afirma Flaig.

"EL DMU no sólo es una representación del avión físico, sino que contiene todos los datos que rodean las partes y la estructura en la producción. Incluso ofrece una vista 3D para mostrar al personal de mantenimiento cómo acceder a las partes y proporciona a los fabricantes e ingenieros una referencia común".

HACIA HPC4

HPC3, como se llama el proyecto, sólo es el principio para Airbus. HPC4 ya está en la agenda, según Jean-Paul Bonnet, director general de ventas EADS de HP. Aunque HP no tiene asegurado el contrato, la compañía ha lanzado su RFP, que esta vez utilizará su diseño EcoPOD, según HP el centro de datos más eficiente del mundo. Construido en Kutna Hora y transportado en camión, el EcoPOD duplica el tamaño de los PODs que hay en Toulouse y usa free cooling, con un PUE de 1,07. Esta solución modular, sin embargo, requiere más tiempo de diseño en el lugar de la instalación.

HP espera aprovechar su experiencia en HPC para el nuevo RFP, así como las innovaciones en las redes. "El reto de HPC es llevar la electricidad al centro de cómputo", dice Bonnet. "HPC4 también tiene como objetivo un petaflop en cinco años".

Mientras tanto, Airbus y HP se están asegurando de que tendrán personal sobre el terreno para hacerse cargo del cambio en potencia informática y su uso más extendido por toda la compañía. Airbus está constantemente centrado en el sector educativo de Toulouse, que tiene acceso a las instalaciones del superordenador, sólo uno de los muchos cluster de alto nivel de la región.

Más información en: http://www.datacenterdynamics.es/

Y aquí PINCHANDO

Deja un comentario