格力加码“智能工厂” 联合浪潮打造家电业“仿真超算中心”
格力中央空调生产线
珠海格力电器股份有限公司（简称格力）是国内率先大规模投建“仿真超算中心”的家电制造企业。就像未来“智能工厂”的核心引擎一样，仿真超算中心项目不仅大幅提升格力的基础计算能力，率先提升格力CAE仿真应用的计算效率，有助于格力研发出更加人性化、高品质的智能产品；也为格力探寻下一代制造业的制高点，打造全球“智能工厂”示范基地、输出“智能工厂”技术能力，提供了信息化层面的支持。
已经进入夏季空调销产销旺季，但格力生产车间的生产线上已经没有早年密密麻麻的工人组装场景。格力自主研发的机器人、自动推车早已取代过去的搬运工、打包员等工种。在耗资数百亿投建智能装备公司，率先在格力引入自主研发的机器人、数控机床等智能设备之后，格力“无人工厂”的雏形尽显。
日前，格力继续加码”智能”扩张战略：一二期仿真超算中心平台整合项目已顺利实施。就像格力未来“智能工厂”的核心引擎一样，仿真超算中心项目不仅大幅提升格力的基础计算能力，率先提升格力CAE（Computer Aided Engineering，计算机辅助工程）仿真设计的计算效率，减少运维成本，助推格力研发出更加人性化、高品质的智能产品，也为格力探寻下一代制造业的制高点，打造全球“智能工厂”示范基地、输出“智能工厂”技术能力，提供信息化层面的支持。
图2 格力计算机中心
智能扩张战略下的基础计算挑战
随着多元化智能扩张战略的快速推进，格力主营业务从原来的空调、冰箱快速扩展到小家电、手机、机器人、数控机床等智能设备产业，产品种类迅速扩充，目前共有20个大类、400个系列、12700多种规格的产品；产品智能化程度在提升，如可手机远程遥控的空调、可语音识别控制开关的空调，具有GPS定位功能的空调等。
图3 目前格力共有20个大类、400个系列、12700多种规格的产品
多元化智能业务的快速发展，使格力在信息化方面的投入逐年增加，包括物联网、设备信息化、大数据等建设，但是，格力内部原有的IT计算能力也骤然面临挑战。
产品研发设计部门首先遭遇挑战。各产品部门排队等待CAE仿真设计的研发需求快速增长，格力原有CAE仿真平台已经无法满足新品研发设计需求。
研发设计是制造业新品投产之前的一个重要环节。任何一个没有经过仿真验证的产品设计细节，都可能会造成百万元乃至千万元的生产损失。新品设计如果不能快速仿真验证并推向市场，企业有可能错失宝贵商机。
用于产品外观及关键零部件设计的CAE仿真技术，已代替传统手工模具，是目前制造业新品研发设计环节的重要技术手段。
从1996年起，格力就开始引入CAE技术，借助仿真技术来优化产品结构、性能、可靠性，提高研发能力和水平，成为中国最早一批在产品研发环节采用CAE技术的家电制造企业之一。CAE技术的广泛应用为格力掌握核心技术、赢得市场份额、树立行业领跑地位起到了至关重要的作用。目前，格力CAE技术已经涵盖空调风机、风叶、风道流场，震动噪声，强度、耐久性，碰撞与防护，管道换热和模具流道，电磁干扰及离心系统等关键领域。
但是，原有格力CAE仿真应用均采用单机设备运行，单机设备的计算能力有限，不仅无法满足格力种类繁多的产品设计需求，而且其仿真过程只能停留在一个颗粒度相对较粗的层面上，成为了格力进一步提升产品研发品质的瓶颈。同时，大量CAE软件单机运行，也带来了硬件设备重复建设、系统维护困难、管理难度较大等问题。2016年底，格力排队等待CAE仿真设计的情况比较严重。
图4 格力消音实验室使用计算机仿真技术模拟空调管道的水流、气流等声音，以降低噪音
据格力计算机中心部长柯栋回忆，随着格力研发队伍的不断扩大，每天会有十几个甚至几十个技术方案需要在CAE仿真分析平台上验证。比如说同一款产品会有几个或者十几个方案，需要通过CAE仿真分析平台全部验证之后，才能选出最佳的方案开始样机生产。为了保证精度，平均每个方案还需要5-6次验证。如果没有足够的计算力支撑，产品创新速度和品质都难以保证。
图5 格力计算机中心部长 柯栋
为解决仿真平台面临的计算挑战，也为未来智能工厂建设打下基础，2014年格力正式开始组建仿真超算中心，借助高性能集群计算环境来提升仿真性能。经过审慎对比，从性价比、定制化研发能力、软硬件优化服务能力等方面综合考量，格力最终选择浪潮的超算平台解决方案。
超算中心破解挑战
每类仿真软件都有自己的运行特征，对高性能仿真集群的性能需求也不尽相同。格力CAE仿真具有应用场景多、计算量大等特点，如何针对不同类型的仿真软件提供统一的基础计算平台，如何统一维护和管理各种不同的仿真应用等问题，都是格力仿真超算中心建设面临的挑战。
通过对格力负载压力、仿真软件运行特点的科学分析，浪潮配备专门应用优化团队制定针对性解决方案，即采用TS10000高性能集群为格力搭建仿真平台的计算环境。据浪潮信息企业推进部总经理刘志勇介绍，整套系统包含了管理和登录节点、瘦计算节点、胖计算节点、高速计算网络、管理网络、并行文件存储系统、备份存储等硬件以及高性能集群作业调度管理软件等。
图6 浪潮企业推进部总经理 刘志勇
比如，瘦计算节点可以提供强大的并行计算能力，主要承载CFD以及显式结构分析等并行效果较好的仿真软件；胖节点配置充足内存容量，主要承载线性加速比不高、对系统缓存需求量较大的结构分析软件； 并行文件存储系统则凭借强大的数据吞吐能力满足系统运算过程中海量数据的读写与存储需求；结合浪潮集群作业调度管理软件，可以可视化展现整个集群的使用信息，运行状态和监视系统的健康情况。
截止目前，格力仿真超算中心一期、二期工程先后成功实施落地。格力超算中心总计算力已突破百万亿次，使CAE的运算速度整体提升了300%，新产品研发周期缩短约10%，CAE应用水平大幅提升，可以供55个用户同时使用，整体运维效率提升50%以上。
柯栋表示，格力仿真超算中心主要解决了设计过程中对结构、流体、热力学等仿真环境下的数据计算，通过这些仿真减少实验次数，提高设计效率，对格力很多产品、关键设备的仿真设计发挥了关键作用，通过仿真提升了产品质量和可靠性。
举例来说，格力消音实验室通过高性能仿真计算额可以快速模拟出各种真实的声音环境，从而识别出具体的降低噪音的方法，如怎么把管线包住才能降低水流声音；怎么设计排气风孔才能让声音不会那么大，能否像嘴型控制一样降低噪音等等。目前通过超算中心调整软件数据非常方便，一秒钟能调用20个数据，所以做出来的产品适用性远远比原来模式又快又好，而且适用范围更广。
为了降低运输过程中的碰撞损伤，对格力空调包装的碰撞测试也通过仿真技术提前进行测试，不同运输方式如海运、火车或汽车运输的包装都不一样，其强度、所用泡沫、包装纸的厚度等各有不同。对于每年销售数千万台设备的格力来说，提前进行仿真实验，可以节约大量包装成本。
为了同步提升上下游企业的产品研发能力，柯栋表示，格力超算中心也规划向上下游中小企业输出仿真设计能力。
双方同时表示，未来会进一步加强合作，用信息化技术支撑格力“智能”战略快速落地。
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