KMUs fit für die Produktentwicklung von morgen
Im September 2021 endete das vom Europäischen Sozialfonds, dem Freistaat Bayern und der Oberfrankenstiftung geförderte Projekt "HiPerSim4All". Und die Erfolgsgeschichte geht weiter.
Die numerische Simulation erlangt in der Entwicklung von Produkten und Prozessen immer mehr an Bedeutung. Darüber hinaus steigt auch der Detaillierungsgrad der computerunterstützten Auslegung. Beides führt zu einem großen Bedarf an Rechenleistung, was insbesondere kleine und mittelständische Unternehmen (KMU) vor große Herausforderungen stellt. Der Einsatz von Systemen des High Performance Computing (HPC) ist eine Möglichkeit, dieser Herausforderung zu begegnen. Die Hürden für die Integration der HPC-Systeme in die betrieblichen Prozesse sind sehr hoch. Hier setzte das Projekt "HiPerSim4All" des Lehrstuhls für Konstruktionslehre und CAD der Universität Bayreuth an, das nun im September 2021 erfolgreich abgeschlossen wurde. Ziel war es, den Produktentwicklern das nötige Wissen sowie die erforderlichen Tools und Infrastruktur für HPC an die Hand zu geben, damit auch aufwändige Simulationen effizient durchgeführt werden können.
Im Rahmen des Projekts wurden zwei wesentliche Problemfelder identifiziert: zum einen das fehlende Know-how, das notwendig ist, um die Technologie gewinnbringend einzusetzen; und zum anderen der hohe finanzielle Aufwand, um die entsprechende Hard- und Software mit der dazugehörigen Peripherie bereitzustellen.
Der HPC-Cluster "btrzx4"
Im Rahmen des Projekts wurde der HPC-Cluster "btrzx4" beschafft, durch das IT-Servicezentrum der Universität Bayreuth aufgebaut und in Betrieb genommen. "btrzx4" stand allen Projektteilnehmern kostenlos zur Verfügung, um Erfahrungen im Bereich des HPC zu sammeln und um erste eigene Projekte zu realisieren. Um dies zu unterstützen, wurden verschiedene Schulungen zu den Themen numerische Simulationen, Rechnerarchitekturen und Parallelisierung in Abstimmung mit den Projektteilnehmenden ausgearbeitet und durchgeführt.
Außenansicht (links) und Innenleben (rechts) des Rechenclusters btrzx4, der den Projektteilnehmern zur Verfügung gestellt wurde.
Die Projektpartner
Die Geschäftsfelder der Projektpartner sind sehr heterogen. So kooperierten unter anderem
- Ingenieurbüros, die sich auf Konstruktion und Simulation spezialisiert haben,
- Unternehmen aus dem Maschinen- und Anlagenbau sowie
- Dienstleister im Bereich Künstlicher Intelligenz miteinander.
Folglich gab es auch eine große Bandbreite an unterschiedlichen Vorhaben, bei denen der Lehrstuhl für Konstruktionslehre und CAD die Partner unterstützen konnte.
HiPerSim4All-Projektteilnehmer der ersten Stunde beim Kickoff 2018.
Allerdings gab es auch Themen, die alle Projektteilnehmer gleichermaßen betrafen, wie beispielsweise der aufwendige Datentransfer und die Ergebnisauswertung von Simulationen. Viele Projektpartner haben ihren Firmensitz in ländlichen Gebieten mit einer eingeschränkten Breitbandanbindung, weshalb der anfänglich angedachte Workflow – Simulation am btrzx4, Auswertung lokal – sich als nicht praktikabel erwies. Um dies zu verbessern, wurde ein Terminal-Serversystem im Netzwerk der Universität Bayreuth aufgesetzt und den Projektteilnehmern zur Verfügung gestellt. Mit diesem Terminal-Server war es möglich, alle datentransferintensiven Arbeitsschritte per Remoteverbindung im Clusternetzwerk durchzuführen.
Schematische Darstellung des Netzwerks an Unternehmen, das im Zuge des HiPerSim4All Projekts entstanden ist.
Insgesamt hat sich durch das HiPerSim4All-Projekt ein Netzwerk aus 17 bayerischen Unternehmen, mit insgesamt 34 Teilnehmern gebildet. Es wurden 14 Schulungsblöcke ausgearbeitet und durchgeführt und eine Vielzahl an wissenschaftlichen und nichtwissenschaftlichen Publikationen ist entstanden.
Wir möchten uns im Namen des Lehrstuhls für Konstruktionslehre und CAD bei allen Mitwirkenden am HiPerSim4All-Projekt für die gute und konstruktive Zusammenarbeit und beim ESF, dem Freistaat Bayern und der Oberfrankenstiftung für die Förderung bedanken.