Die Fédération Internationale de l'Automobile (FIA) hat am 2017. April 29 die neueste Version des sportlichen und technischen Reglements für den Formel-2016-Grand-Prix 2017 veröffentlicht. Dieses Dokument ist das Regelwerk, an das sich alle Formel-8-Rennteams in der Saison 2 halten müssen. Alle Einschränkungen der CFD-Simulationen sind in Anhang XNUMX (Einschränkungen für aerodynamische Tests) – Abschnitt XNUMX – klar definiert. die sportlichen Bestimmungen.

computergestützte Fluiddynamik (CFD), eine weithin anerkannte Methode in der Forschung und Entwicklung im Bereich der Automobil-Aerodynamik, verkürzt die Bearbeitungszeit nachweislich erheblich. Der größte Vorteil besteht darin, dass keine Teilefertigung erforderlich ist und alle Proof of Concepts (POC) am Computer durchgeführt werden können. In der High-End-Automobilindustrie, beispielsweise bei Sport- und Rennwagenherstellern, wird CFD sogar noch intensiver eingesetzt. In diesem Blogbeitrag erläutere ich, warum Formel-1-Rennteams die Cloud zur Weiterentwicklung ihrer CFD-Designs nutzen sollten und warum auch die FIA als Dachverband des Sports von einer Weiterentwicklung profitieren würde.

Warum es CFD-Beschränkungen gibt
Sie fragen sich vielleicht: Wenn CFD so effektiv ist, warum schränkt die FIA dann seine Verwendung ein?
Es gibt zwei Hauptgründe:

1. Der erste Schritt besteht darin, die Fairness des Sports zu gewährleisten. Nicht alle F1-Teams sind gleich groß. Von Automobilherstellern unterstützte Teams wie Mercedes und Ferrari verfügen über mehr finanzielle Ressourcen als unabhängige Teams wie Manor und Sauber. Große Teams haben mehr Kapazitäten, in leistungsstarke Computer-Hardware und -Software zu investieren, um ihre Leistung zu steigern. CFD-Simulationen, was zu einem schnelleren Auto führt, mit dem kleine Teams möglicherweise keine Chance haben. 
2. Der zweite Grund ist die Kostenkontrolle. Die Formel 1 war einst für ihre Verschwendungssucht berüchtigt. Aufgrund der Schwankungen der Weltwirtschaft mussten in den letzten Jahren einige unabhängige Teams, selbst solche mit Unterstützung der Automobilhersteller, aussteigen. Die Wirtschaftlichkeit des Sports zu steigern, hat für die FIA oberste Priorität.

Dienen CFD-Beschränkungen einem echten Zweck?
Wenn Sie Anhang 8 („Aerodynamische Testbeschränkungen“), Abschnitt 2 („Eingeschränkte CFD-Simulationen“) des F1-Sportreglements sorgfältig durchlesen, werden Sie feststellen, dass die Beschränkungen nur für die Computerhardware gelten, beispielsweise für die Anzahl der Prozessorkerne im Cluster sowie für Marke und Modell des Prozessors. Ziel des Reglements ist es, die theoretische maximale Rechenleistung, gemessen in FLOPS (Floating Point Operations Per Second), zu begrenzen. Der Softwareinnovation sind jedoch keine Grenzen gesetzt. Auch bei der Hardware können finanzkräftigere Teams in die Verbesserung der Verbindungen investieren, beispielsweise mit InfiniBand, was die Rechengeschwindigkeit erhöht. Auch online bietet das Reglement noch einige Möglichkeiten, die die Teams nutzen können.

Hürden für Teams und FIA bei der traditionellen CFD-Berechnung vor Ort
Bei der herkömmlichen CFD-Berechnung vor Ort sind die Hürden für die Teams folgende:

• Kosten für die Wartung der lokalen Hardware
• Kosten für die Wartung der Simulationssoftware und der zugehörigen Lizenzierung
• Schlechte Auslastung mit Ressourcenverschwendung während der Leerlaufzeiten
• Unzureichende Rechenleistung während der F&E-Phasen
• Simulationsdaten sicher und effizient verwalten

Eine große Hürde für die FIA ist die Prüfung. Nachdem die Teams ihre HPC-Informationen für CFD-Simulationen und Standorte vor Ort gemeldet haben, muss der Prüfer ebenfalls vor Ort sein, um die Hardwarespezifikationen zu überprüfen. Zudem gibt es keine Garantie dafür, dass die geprüfte Hardware die gleiche ist, auf der die CFD-Simulationen laufen.

Eine einheitliche Cloud-HPC-Plattform – eine Lösung für alle
Ob Sie es glauben oder nicht, eine einheitliche Cloud-HPC-Lösung kann alle oben genannten Probleme lösen. Es muss jedoch die folgenden Anforderungen erfüllen:

• Datensicherheit und -integrität.  Simulationsdaten gehören zu den wertvollsten Ressourcen eines F1-Rennteams. Bei einer Cloud-HPC-Plattform, auf der mehrere Teams Simulationsaufträge ausführen, sollte der Schutz der Daten vor unbefugtem Zugriff und Manipulation stets oberste Priorität haben.
• Stellen Sie unbegrenzte Rechenhardwareressourcen bereit, und zwar „on demand“. Dies löst das Problem mangelnder Rechenleistung während der Forschungs- und Entwicklungsphase. Ingenieure können bei Bedarf einen ausreichend großen Cluster starten und Simulationsaufgaben schnellstmöglich ausführen. Der Nutzer zahlt außerdem nur für die Zeit, in der die Aufgaben ausgeführt werden, was deutlich kostengünstiger ist als herkömmliches HPC vor Ort.
• Bieten Sie CFD-Software-Lizenzoptionen mit Stundenpreisen an.  Für die Softwareanbieter, die dies anbieten, bietet sich dem CFD-Ingenieur eine große Auswahl an Werkzeugen. Die Software wird stundenweise basierend auf der Größe der Cluster und der Dauer der CFD-Jobs abgerechnet. Aus Kostensicht ist dies effizienter als der Kauf teurer Langzeitlizenzen. Außerdem müssen sich Ingenieure keine Sorgen machen, nicht genügend Lizenzen für ihre Arbeit zu haben.
• Stellen Sie jedem Team die gleiche Auswahl an Hardware und Software zur Verfügung.  Dies schränkt die Auswahl an Hardware und Software ein, die ein Team verwenden kann. Noch wichtiger ist jedoch, dass allen Teams die gleichen Tools zur Verfügung stehen, was Fairness garantiert.
• Stellen Sie CFD-Ingenieuren eine benutzerfreundliche Benutzeroberfläche zur Verfügung, mit der sie ihre CFD-Jobs ausführen, überwachen und Ergebnisse abrufen können.  Dies hilft CFD-Ingenieuren, ihre Aufgaben schneller einzurichten und die Ergebnisse abzurufen, wodurch der Prozess auch weniger fehleranfällig wird.
• Stellen Sie ein Verwaltungsportal für Administratorbenutzer (Prüfer von FIA) bereit, um die Software- und Hardwarenutzung zu überwachen und zu budgetieren.  Diese Funktion erleichtert die Verwaltung des Auditprozesses für die FIA erheblich. Die Mitarbeiter der FIA können für jedes Team ein einheitliches Budget (Cap) festlegen. Dieses Budget gilt für die gesamte Hard- und Softwarenutzung jedes Teams. Sobald das Budgetlimit erreicht ist, können keine weiteren Jobs mehr ausgeführt werden. FIA-Auditoren können die Jobs einfach in einer Übersicht (Gesamt-Hardwarenutzung in Kernstunden, Gesamt-Softwarenutzung in Lizenzstunden) oder mit einer detaillierten Aufschlüsselung für jeden Job überwachen. Dies alles ist im Webbrowser möglich.
• Keine IT-Kosten.  Stellen Sie sich vor, die F1-Teams und die FIA müssten die Hard- und Software überhaupt nicht warten, sondern die CFD-Simulationen könnten immer mit der neuesten Hard- und Software laufen. Mit Cloud HPC wird dieser Traum wahr – und das sogar ohne IT-Kosten.

Die Welt nutzt die Cloud, und die F1 wird dies auch tun
CFD-Simulation gilt als wichtiges Engineering-Tool bei der Konstruktion und Entwicklung von Formel-1-Rennwagen. Obwohl die IT-Welt zunehmend auf die Cloud umstellt, werden fast alle CFD-Simulationen in der Formel 1 immer noch auf lokaler Hardware und Software durchgeführt. Mit einer einheitlichen Cloud-HPC-Plattform lassen sich Innovationen schneller iterieren, während die Hürden herkömmlicher On-Premise-HPC-Systeme verschwinden – ein klarer Vorteil für führende Formel-XNUMX-Teams.