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클라우드의 CAE 시뮬레이션이 혁신을 주도하는 방법

연구, 엔지니어링, 제품 설계는 점점 더 복잡해지고 경쟁이 치열해지고 있습니다. 다기능 팀은 점점 더 빠르게 움직여야 한다는 압박을 받고 있습니다. 신속하고 성공적인 제품 개발은 속도와 철저한 테스트 간의 균형을 유지하는 데 달려 있습니다. 컴퓨터 지원 공학(CAE)을 입력하세요.

수십 년 동안 기업은 CAD(컴퓨터 지원 설계)와 기술의 조합에 의존해 왔습니다. CAE 시뮬레이션 제품 개발을 안내합니다. CAD가 소프트웨어를 사용하여 XNUMX차원 및 XNUMX차원 도면을 만드는 경우 CAE는 다양한 실제 시나리오에서 이러한 설계를 디지털 방식으로 표현하여 성능, 안전성 및 생산 타당성을 예측하고 분석합니다.

CAE를 사용하면 연구 개발(R&D) 팀이 비용을 합리화하고 개발 주기를 가속화하며 제품 실패 및 리콜 가능성을 더 쉽게 줄일 수 있습니다. CAE는 인공 지능의 등장으로 조직이 자동화에 대비할 수 있도록 돕는 데에도 중요합니다.

CAE 시뮬레이션이 R&D 워크플로우에 어떻게 적용되는지, 조직이 CAE 프로젝트를 클라우드로 이동함으로써 어떤 이점을 얻을 수 있는지 살펴보겠습니다.

R&D에서 CAE 시뮬레이션의 역할: 간략한 개요

최초의 CAE 시뮬레이션은 아날로그 컴퓨팅 시대로 거슬러 올라갑니다. 1960년대 자동차 제조사들은 차량 동역학을 이해하기 위한 미분 방정식을 풀기 위해 처음으로 CAE를 사용했습니다. 1970년대에는 NASA, Boeing 등이 CAE를 사용하여 로켓과 항공기의 비행 역학을 이해했습니다. 

그 후 수십 년 동안, 전산 유체 역학 (CFD)는 CAE를 한 단계 더 발전시켰습니다. CFD는 "유체 운동을 지배하는 보존 법칙(질량, 운동량 및 에너지 보존)을 기반으로 유체 흐름 현상의 정량적 예측"을 생성하기 위해 상업적으로 채택된 기술이 되었습니다. 하워드 H. 후.

오늘날 CAE 시뮬레이션은 엔지니어링 및 설계 워크플로의 핵심 부분입니다. 예는 다음과 같습니다:

지금, 새로운 기술 발전 다음을 포함하여 CAE를 더욱 효과적으로 만들고 있습니다.

  • 더욱 강력하고 정확한 데이터 세트
  • 더욱 효율적인 컴퓨팅 인프라
  • AI/ML 예측 모델 및 알고리즘
  • 보완적인 분석 시스템과 통합
AI를 이용한 CAE 시뮬레이션의 역사
전산공학은 AI를 통해 새로운 이정표를 달성합니다

CAE 시뮬레이션 작동 방식

CAE 시뮬레이션은 설계 변경이 제품 성능을 어떻게 변화시킬지 예측하는 프로세스를 단순화합니다. 결과적으로 개선 프로세스가 더욱 간소화되어 더 나은 제품을 만들고, 개발 비용을 낮추고, 궁극적으로 고객 만족도를 높일 수 있습니다.

CAE 시뮬레이션은 확정적인 사실이 아닌 확률을 기반으로 하는 "협의적"입니다. 이러한 이유로 현재 CAE 시뮬레이션 해석에는 사람의 판단이 필요합니다. 일반적인 추세는 CAE 시뮬레이션 모델 출력이 수년에 걸쳐 더욱 정확하고 예측 가능해 졌다는 것입니다. 보다 신뢰할 수 있고 현실에 가까운 모델을 구축하는 것은 차세대 혁신에 매우 중요합니다.

새로운 인공지능(AI)과 머신러닝(ML) 기술이 CAE 작업을 개선하는 데 도움이 되는 곳입니다.

Engineering.com의 최근 연구 “엔지니어링 설계와 CAE 기술의 현황과 미래” 백명이 넘는 디자이너, 엔지니어, 관리자, 교육자 및 전문가를 대상으로 설문조사를 실시했습니다. “57%는 도구를 인공지능 및 머신러닝 솔루션에 적용할 계획이고, 49%는 제너레이티브 디자인에 사용하기를 원하며, 46%는 디지털 혁신 작업을 준비하고 있습니다.”

CAE 시뮬레이션 구현의 과제

컴퓨팅 리소스의 가용성에도 불구하고 조직은 조직의 기대치를 충족하는 데 어려움을 겪고 있습니다. 보고서에 따르면, “놀랍게도 응답자의 56%는 최신 및 최고의 도구에 대한 적절한 액세스 권한이 없다고 생각하며, 절반 미만(44%)은 목표 달성에 도움이 되는 최고의 도구를 마음대로 사용할 수 있다고 생각합니다. .”

이러한 과제의 가장 큰 이유는 기술에 대한 접근성이 인식되었기 때문입니다. 보고서의 응답자들은 컴퓨팅 하드웨어 제한(29%), 리더십 조정(28%), 사이버 보안 관리(26%), 숙련도 유지 문제(21%)를 주요 장벽으로 꼽았습니다.

Engineering.com이 주최한 ASSESS(분석, 시뮬레이션 및 시스템 엔지니어링 소프트웨어 서밋)에서 41명의 경영진이 CAE 관리 및 사용과 관련된 주요 과제를 확인했습니다. 여기에는 다음이 포함됩니다.

  1. 디자인 중심 워크플로
  2. 사용 용이성 및/또는 유용성
  3. CAD 이전의 분석 및 시뮬레이션
  4. 웹, 클라우드, 모바일 장치의 영향
  5. 지식 수집 및 재사용
  6. 이종 모델을 결합하기 위한 시스템 접근 방식
  7. 속도 및 모델 충실도
  8. 잡초 속의 기술적 문제
  9. 라이선스 모델 변경

다행히도 이는 해결 가능한 과제입니다. 새로운 고성능 HPCaaS(Computing-as-a-Service) 기술은 컴퓨팅 연구원, 엔지니어 및 설계자에게 꼭 필요한 도움을 제공하고 있습니다.

Cloud HPC가 CAE를 더욱 효과적으로 만드는 방법

엔지니어, 설계자 및 기타 CAE 시뮬레이션 실무자가 최고의 도구를 사용할 수 없다면 잠재력을 최대한 활용하기 어려울 것입니다. 

"엔터프라이즈 클라우드 컴퓨팅이 기업이 고객과 소통할 수 있는 새로운 방법을 창출하고 서비스형 소프트웨어(SaaS)에서 모바일 컴퓨팅으로의 전환을 가져온 것처럼, 슈퍼컴퓨팅은 R&D 속도와 제품 개발을 수십 배로 가속화하여 획기적인 혁신을 위한 새로운 가능성을 열어줄 것입니다." Harvard Business Review 기사에서 Rescale의 CEO인 Joris Poort는 이렇게 설명합니다. “클라우드 기반 슈퍼컴퓨팅이 R&D를 어떻게 변화시키고 있는지.”

항공 여행 시간을 절반으로 단축하려는 목표를 갖고 있는 스타트업(그리고 Rescale 고객)인 Boom Supersonic의 사례를 생각해 보십시오. 회사는 HPCaaS를 사용하여 큰 그림의 전략적 이정표로 이어지는 수많은 작은 결정을 가속화하고 있습니다.

Boom의 제품 개발 주기는 거의 전적으로 시뮬레이션 중심으로 이루어지며 초기 상위 수준 개념부터 엔진 흡입구와 같은 항목의 세부 설계에 이르기까지 Rescale 플랫폼을 사용합니다. 비행 시뮬레이터를 사용하여 조종사는 다양한 비행 조건을 테스트하고 시뮬레이션을 통해 연속 루프에서 요구 사항을 개선하는 데 도움을 줍니다.

Boom의 공동 창립자이자 CTO인 Joshua Krall은 "HPCaaS를 사용하면 우리 팀이 시뮬레이션 결과를 프로세스의 모든 이해관계자에게 신속하게 전파하여 빠른 진전을 이룰 수 있습니다."라고 말합니다. "이것은 Boom과 같은 하드테크 스타트업이 복잡한 파트너 네트워크와 협력하여 설계 및 시뮬레이션된 대로 처음에 정확하게 작동해야 하는 안전에 중요한 고급 제품을 출시할 때 큰 이점입니다."

출시 기간을 단축하고 물리적 프로토타입 제작에 대한 제약 조건을 탐색하기 위한 디지털 트윈을 생성하는 것 외에도 CAE 시뮬레이션 워크플로를 클라우드로 이동하면 상당한 비용 이점이 있습니다.

브라더 인더스트리(Brother Industries)의 시나리오를 생각해 보십시오. 클라우드의 향상된 설계 환경을 위해 HPCaaS를 활용합니다.. 설계 민첩성을 높이기 위해 영향 분석 및 기타 작업을 위한 시뮬레이션 환경을 클라우드로 이전했습니다.

Brother Industries의 IT 감독관인 Masahito Nakagiri는 "예산을 사용하여 내부 서버를 교체하거나 높은 처리 속도를 갖춘 비용 효율적인 클라우드 환경으로 전환하는 것의 이점을 고려할 때 결정은 분명했습니다."라고 말합니다. “클라우드에는 재해 발생 시 비즈니스 연속성을 유지할 수 있다는 장점도 있습니다.”

혁신을 가속화하기 위한 엔지니어링 결정 강화

성공적인 R&D의 핵심은 조직 전반에 걸쳐 의사결정 권한을 부여하는 것입니다. 올바른 도구를 사용하면 무엇이든 가능합니다. 그리고 팀이 옵션을 더 빨리 탐색하고 디자인 아이디어의 의미에 대한 질문에 답할 수 있을수록 제품을 더 빨리 발명하고 개선할 수 있습니다.

더 빨리 답변에 도달하는 능력은 혁신의 속도를 가속화하는 데 매우 중요합니다. 더 빠른 CAE 시뮬레이션은 팀 간의 원활한 핸드오프, 테스트에 대한 더 높은 신뢰도, 궁극적으로 삶을 개선하는 더 좋고 안전한 제품으로 이어집니다.

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저자

  • 개릿 밴리

    Garrett VanLee(개릿 밴리)는 Rescale의 제품 마케팅을 이끌며 산업 분야 전반의 혁신을 위해 고객들과 긴밀히 협력하고 있습니다. 그는 고객 성공 사례와 연구 혁신 및 Rescale 소속 엔지니어, 과학자, IT 전문가들의 모범 사례를 공유하며 다른 조직을 돕는 데서 큰 보람을 찾습니다. 개릿은 현재 슈퍼컴퓨팅, HPCAI 시뮬레이션 모델의 융합과 해당 동향이 과학 및 산업 분야의 혁신적 발견을 어떻게 주도하고 있는지에 집중하고 있습니다.

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