Проект

Какие информационные технологии используются для создания гоночных авто Audi, Porsche и Ferrari

Заказчики: Dallara

Легкая промышленность

Подрядчики: Lenovo Data Center Group
Продукт: Суперкомпьютер (проекты)
Второй продукт: Ansys Fluent
Третий продукт: Dassault Systemes Dymola

Дата проекта: 2017/01
Технология: Суперкомпьютер
подрядчики - 40
проекты - 80
системы - 71
вендоры - 43
Технология: САПР
подрядчики - 89
проекты - 421
системы - 409
вендоры - 140
Здание академии Dallara, расположенное рядом со штаб-квартирой компании
Здание академии Dallara, расположенное рядом со штаб-квартирой компании

Dallara не из тех брендов, которые у всех на слуху, но в мире автоспорта она хорошо известна. Ключевой сферой деятельности этой компании, базирующейся в «автомобильной долине» в регионе Эмилия-Романья в Италии, является производство шасси для гоночных машин. В числе ее клиентов - Audi, Porsche, Ferrari, Lamborghini, Maserati, Bugatti.

С 1988 года Dallara выпускала шасси для автомобилей, участвующих в гонках Formula 1, для итальянской команды. Теперь список соревнований, включающих произведенные ею продукты, представлен Formula 2, Formula 3, IndyCar, Indy Lights, GP3, Super Formula, Formula E, WEC, ELMS и IMSA. А в 2017-м компания выпустила свой первый собственный автомобиль - сверхлегкий спортивный Dallara Stradale.

Автомобиль Dallara Stradale на входе в академию компании
Автомобиль Dallara Stradale на входе в академию компании

Будучи связанной соглашениями о конфиденциальности с клиентами, Dallara является довольно закрытой и редко делится подробностями своей внутренней «кухни». Но в начале 2020 года компания приоткрыла двери для представителей медиа, чтобы рассказать, какие технологии она использует для создания своих продуктов.

Джан Паоло Даллара (Gian Paolo Dallara) основал компанию в 1972 году
Джан Паоло Даллара (Gian Paolo Dallara) основал компанию в 1972 году

Dallara может производить 1-2 шасси гоночных авто в неделю. Цикл разработки нового изделия, как правило, занимает 9 месяцев от создания эскиза до производства. Исполнительный директор Dallara Андре Понтремоли (Andrea Pontremoli) пояснил, что помимо непосредственно производства, компетенции компании включают разработку композитных материалов и экспертизу в области аэродинамики.

В гоночном спорте результат сводится в скорости. Андре Понтремоли привел данные, что 50% производительности автомобиля здесь обеспечивает аэродинамика, 35% - вес и 15% - двигатель. Dallara не работает с двигателями, фокусируясь на аэродинамике и работах по уменьшению веса конечного изделия. Таким образом, она имеет дело с теми факторами, вклад которых в конечную скорость автомобиля составляет 85%.

В компании есть специальный исследовательский центр, занимающийся разработками в области углеродного волокна. Этот материал широко применяется в конечной продукции Dallara, его оптимизация позволяет уменьшить вес автомобиля. Для прототипирования изделий используются 3D-принтеры.

Создание уменьшенного прототипа автомобиля
Создание уменьшенного прототипа автомобиля

Для моделирования материалов и шасси применяется специальное программное обеспечение. Например, для моделирования аэродинамики используются CFD (Computational Fluid Dynamics — вычислительная гидродинамика) пакеты. Для последующих за моделированием испытаний шасси применяется аэродинамическая труба. При этом, когда перед компанией стоят очень сжатые сроки, шасси может запускаться в производстве сразу после стадии моделирования, минуя аэродинамическую трубу. Динамика автомобиля тестируется в симуляторе вождения.

Численное моделирование играет особенно важную роль в разработке оптимальной с точки зрения аэродинамики формы шасси. CFD позволяет смоделировать физические условия, которые сложно, а иногда и вовсе невозможно, воспроизвести в аэродинамической трубе. Для такого моделирования используются специальные программные пакеты. Андре Понтремоли говорит, что в Dallara применяются и коммерческие программные продукты CFD, и программное обеспечение с открытым кодом.

Моделирование в Dallara используется и для исследований в области углеродных волокон, и для создания шасси
Моделирование в Dallara используется и для исследований в области углеродных волокон, и для создания шасси

В пример представитель Dallara привел софт Ansys и открытый пакет Open Foam. Также применяется решение Dassault Systуmes Dymola, позволяющее объединить модели, созданные в различных программных продуктах.

Использование открытого ПО требует наличия в компании собственных разработчиков, отмечает Андре Понтремоли. Он рассказал TAdviser, что у компании есть такая команда. На базе ПО с открытым кодом, к примеру, в Dallara проводится моделирование дорожных треков, максимально точно приближенных к реальным дорогам в различных регионах, для дальнейшего проведения виртуальных испытаний.

Примечательно, что в CFD моделировании в Dallara задействован и искусственный интеллект. Исполнительный директор Dallara пояснил, что эта технология используется для того, чтобы определять повторяющиеся паттерны, чтобы не моделировать повторно то, что уже было смоделировано ранее.

Моделирование в компании относят к критическим звеньям в цикле создании новых продуктов.

«
Единственный способ быть инновационной компанией – это иметь возможность совершать ошибки. Моделирование является выходом: оно позволяет совершать ошибки и не разориться, - отмечает Андре Понтремоли.
»

При этом критической в этом процессе является скорость: чем больше моделей можно создать за определенный промежуток времени, тем быстрее будет создан и выпущен продукт. Для этого используются высокопроизводительные вычислительные системы.

Симулятор вождения в Dallara
Симулятор вождения в Dallara

В Dallara моделирование осуществляется на суперкомпьютере NeXtScale, созданном Lenovo при участии двух местных технологических партнеров. Он установлен на площадке Dallara. Система использует вычислительные узлы Lenovo nx360 M5, которые представляют собой двухсокетные системы на базе процессоров Intel Xeon E5-2600V, и программно-определяемое решение для хранения данных DataCore SANsymphony, работающее на базе серверов Lenovo Storage 3700 V2.

Генеральный менеджер Lenovo Data Center Group в Италии Алессандро де Бартоло (Alessandro de Bartolo) рассказал TAdviser, что помимо CPU система также включает некоторое количество процессоров GPU, к которым инженеры Dallara удаленно получают доступ со своих рабочих мест. Сделано это в целях повышения информационной безопасности, чтобы дизайн изделий не хранился на локальных ПК инженеров, пояснил он. За счет системы VDI, развернутой Lenovo, эти специалисты могут работать удаленно.

Производительность суперкомпьютера в компании не раскрывают. Но Алессандро де Бартоло сообщил TAdviser, что он не относится к самым мощным в Италии. Крупнейший в стране суперкомпьютер – Marconi - обладает производительностью около 10 Пфлопс и занимает 19-ю строчку в ноябрьском рейтинге топ-500 мощнейших суперкомпьютеров мира. Он установлен в консорциуме университетов Cineca и используется для научных и исследовательских задач. Эта система также построена на платформе Lenovo.

Суперкомпьютер, который Dallara использует для расчетов и моделирования
Суперкомпьютер, который Dallara использует для расчетов и моделирования

Скорости суперкомпьютера Dallara достаточно для того, чтобы выполнять определенное аэродинамическое моделирование с 1,25 млрд ячеек за 12 часов. Модели CFD с 300 млн ячеек строятся за 2,5 часа против 5 часов ранее. Это в компании называют огромным улучшением. Кроме того, есть возможность запускать несколько симуляций одновременно. Таким образом, различным командам и отделам не нужно ждать, чтобы выполнить свои расчеты.

Экспертизу и технологии, наработанные годами на создании и производстве гоночных шасси, Dallara теперь использует для диверсификации бизнеса. Если ранее на гоночную отрасль приходилось порядка 90% всего ее бизнеса, то теперь она составляет 60%, приводят данные в компании.

Консалтинговые и инжиниринговые услуги на базе моделирования и суперкомпьютера Dallara оказывает клиентам из различных отраслей – от производства промышленных роботов до военных самолетов. К примеру, ее экспертиза в области углеродного волокна использовалась для создания более легких промышленных роботов, использующихся на заводах Coca-Cola и Philip Morris. Андре Понтремоли поясняет, что уменьшение веса роботов, работающих на производственных линиях, способно существенно повысить объемы выходящей продукции за единицу времени.

Фото - Dallara, Lenovo