Parametric Solutions Inc. (PSi) es una compañía de servicios de ingeniería que desarrolla diseños mecánicos y análisis de trabajo para una amplia gama de clientes, desde inventores hasta grandes corporativos a nivel mundial. Las industrias que atienden incluyen el aeroespacio, productos para el consumidor, equipo médico, energía verde y transportación. Desde 1993, PSi ha llevado a cabo proyectos hasta el ciclo de desarrollo completo, desde el concepto inicial hasta la manufactura. El éxito de PSi con una base tan diferente de clientes e industrias puede ser atribuido a diseños de última generación y habilidades de ingeniería de PSi desarrollados en su principal campo de especialización: la industria de generación de energía y turbinas de gas para la industria/aviación.

Mucho del trabajo de PSi gira en torno al análisis y diseño: térmico, estructural, dinámica de fluidos, vibración, síntesis kinemática y optimización, y la mezcla de estas disciplinas en simulaciones completamente integradas. El staff de la compañía incluye a más de 70 ingenieros, de los cuales muchos dependen del software ANSYS para su trabajo y que se han dado cuenta de las impresionantes mejoras en rendimiento y productividad con la nueva tecnología NVIDIA® Maximus™, la que les permite usar procesos intensos en cómputo con ANSYS mientras continúan haciendo su trabajo, como modelaje CAD, de forma simultánea, en una sola estación de trabajo.

“La tecnología NVIDIA Maximus es una herramienta extremadamente poderosa para la forma en la que trabajamos. Con la mejora de rendimiento de 2x que vimos de forma inmediata, nuestro nuevo sistema ha cambiado por completo nuestro flujo de trabajo y productividad,” comenta David Cusano, ingeniero en jefe y co-propietario de PSi.
EL RETO

PSi trabaja con grandes simulaciones. Por ejemplo, un modelo de análisis estructural para un aspa de turbina grande puede tener entre 4 y 8 millones de grados de libertad (GDF). Incluso una simulación “rápida” puede requerir hasta 2 millones de GDF.

“Antes de tener un sistema Maximus, los requerimientos de resolución para una simulación típica eran tales que no podíamos y analizar en la misma máquina,” comenta Cusano. “Los análisis de ANSYS, en particular, requieren de tanto poder computacional que tomaría dos días correr un solo análisis si queríamos trabajar en la misma máquina al mismo tiempo – incluso correr la simulación únicamente ocuparía la máquina de 8 a 12 horas más.”

La solución fue correr la operación en una “máquina dedicada” – con una CPU de cuatro núcleos y ocho procesadores de 3 GHZ, 16 GB de RAM, y un arreglo de discos cero – para hacer todo el trabajo computacional. Nadie se sentaría en frente de la caja, y los ingenieros tendrían que mandar su trabajo de forma remota o físicamente caminar hasta la máquina para iniciar los análisis, y después regresar a otra computadora para hacer su trabajo.

“El proceso difícilmente era ideal,” comenta Cusano. “Transferir archivos por la red de un lado a otro es un problema, y era inconveniente para interactuar entre las corridas o checarlas conforme se procesaban. Pero el mayor problema era que la máquina era un recurso compartido, por lo que los ingenieros no podían estar seguros si tendrían acceso a ella. Si necesitaban entregar soluciones rápidamente ente diseños y análisis, era probable que no serían tan afortunados.”

LA SOLUCIÓN

PSi instaló una configuración NVIDIA Maximus, que consiste en capacidad de gráficos profesionales 3D, líderes en la industria con la GPU NVIDIA Quadro® 6000 combinada con el poder de cómputo paralelo del nuevo procesador acompañante, NVIDIA Tesla™ C2075 – en una estación de trabajo tipo torre Dell Precision T7500. La tecnología NVIDIA Maximus acelera procesos que requieren de gran poder de cómputo y le permite a Psi correr sus aplicaciones de diseños y simulación de forma simultánea en la misma estación de trabajo.

Usualmente, el flujo de trabajo de un ingeniero en Psi comienza con el diseño conceptual de un componente en una aplicación de modelaje CAD como Pro/E, Unigraphics, CATIA, o SolidWorks. El modelo debe ser analizado en detalle para evaluar los materiales, durabilidad y otros requerimientos para ese componente. PSi usa ANSYS para estructuras, térmicos, CFD, kinemática, y otros productos similares.

“El sistema Maximus nos permite combinar dos actividades previamente separadas – modelaje CAD y análisis intenso en cómputo – en una sola entrada con la misma máquina,” comenta Cusano.  “Además, el incremento de rendimiento le permite a nuestros ingenieros tener el recurso que pude seguirnos el paso con toda necesidad de trabajo que tengamos.”

Por ejemplo, un ingeniero de PSi que trabaja en un módulo de turbina de energía industrial, como las grandes aspas que se ensamblan a un enorme rotador de acero, necesitan ejecutar varios análisis en ANSYS en dinámica térmica, estructural y de fluido – y después usar los resultados del trabajo en el diseño de las partes. Este proceso es repetitivo y consume tiempo, especialmente en aspectos del proceso que requieren el mover diferentes recursos y esperar por los resultados.

“Ese ingeniero ahora puede hacer todos los análisis en su propia estación de trabajo usando la GPU en vez de la CPU, al doble de velocidad que antes, y trabajar en el siguiente paso del proceso en la misma computadora al mismo tiempo,” Cusano.

IMPACTO

“Cuando puedes correr todo lo que necesitas en tu propia computadora, nunca te faltan recursos como cuando todos estaban forzados a compartir la misma máquina,” comenta Cusano. “La tecnología NVIDIA Maximus le permite a los ingenieros de PSi controlar su flujo de trabajo de forma más eficiente y seguir siendo productivos.”

El doble de rendimiento que brinda el sistema equipado con NVIDIA Maximus de PSi también da un gran incremento en productividad.

Previamente, la máquina dedicada más veloz de PSi podía resolver un problema en aproximadamente 10 minutos por iteración. En un proceso típico de 50 iteraciones, eso corresponde a 500 minutos – o más de 8 horas – donde la máquina estaría ocupada haciendo un solo análisis.

“Con el sistema Maximus, podemos correr el mismo proceso en una estación de trabajo mucho menos costosa – y por cierto, la misma “típica” estación de trabajo puede ser usada para otras tareas al mismo tiempo,” comenta Cusano. “Es sorprendente el no tener que usar los sistemas dedicados que nos separa del resto de nuestras tareas. Cambia la forma en la que trabajamos como compañía,”

También se traduce en ahorros. Al usar una estación de trabajo equipada con NVIDIA Maximus, PSi se ahorra los costos de no usar máquinas dedicadas por separado, al igual que obtener mayor productividad de cada ingeniero en una estación de trabajo existente.

“No quiero regresar a los días previos a Maximus,” asegura Cusano. “Sería un duro golpe en rendimiento. El doblar la velocidad de una máquina para análisis, más la habilidad de usar otras aplicaciones en paralelo, nos brinda ganancias directas y en productividad impresionantes, aspectos clave en el negocio de Psi. Incrementar la productividad es una de las cosas más importantes que puedes hacer, y eso es lo que NVIDIA Maximus otorga.”

A pesar de los elogios a la plataforma Maximus, cuando se le preguntó si recomendaría la tecnología a otras empresas en la industria, Cusano dijo que no. “No lo recomendaría a nadie porque es una ventaja competitiva enorme para nosotros,” dijo mientras se reía. “Pero en serio, una vez que los demás se enteren de las ventajas, no habrá forma de evitar que nuestra competencia adopte de la misma forma la tecnología NVIDIA Maximus.”