M19_設計解析業務におけるクラウドエンジニアリングソリューションの活用と効果 [Microsoft Japan Digital Days]

Microsoft Japan Digital Days
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#MSDD2021
設計解析業務における
クラウドエンジニアリングソリューションの
活用と効果
日本マイクロソフト株式会社
グローバルブラックベルトグループ HPCテクニカルスペシャリスト
倉石英明
#M19

Agenda  製造業を取り巻く変化
 製品設計領域（CAD）でのAzure活用
 解析シミュレーション（CAE）でのAzure活用
 PLMでのAzure活用
 まとめ

製造業を取り巻く変化

© 2021 Microsoft Corporation. All rights reserved.
設計解析業務を取り巻く変化
解析業務の大規模化
複雑化
運用保守費用の肥大化業務連携の加速化
計算リソース不足
Microsoft Azureのクラウドエンジニアリングソリューション活用で
設計・開発現場のデジタルエンジニアリング化を支援
COVID-19影響下でも設計・開発業務のリモートワークが急務
2020~

クラウドエンジニアリング活用の効果
圧倒的な拡張性と伸縮性従量課金でコストを明確化
世界最高レベルのセキュリティ
どこでも同じ環境が利用可能
災害時にもデータを保護
常に最新・最先端の環境を用意
Azureのエンジニアリングソリューションで
いつでもどこでも設計解析業務を実現

製品
エンジニアリン
グ
デジタルテストと検証に HPC で CAE の時間短縮:
• レイアウトの変更を行う前にシステムの再構成を検証
• プロトタイプの分析とテスト
製品ライフサイクル管理（PLM）
を活用して、デジタルトランスフォーメーションを推進:
• 製品データ管理 (PDM) を使用して製品を中心にデジタル資
産を管理
• 効率的な変更管理と製品構成の精度を組み込む
• コラボレーションと共同作成を実現
リモート CAD で GPU を活用して
• デジタル製品設計アセットを作成
• ジェネレーティブデザインおよびインテリジェントな
エンジニアリング
Azureのクラウドエンジニアリングで、製品の市場投入までの時間を
短縮し、新しいインサイトを引き出すコラボレーションを支援します

Azureのクラウドエンジニアリングの強み
CAD/CAE/PLM
統合プラットフォーム
業務基盤の
連携が容易
クラウドと
オンプレ連携を
実現
セキュリティ
Digital
Twin
AI/IoT活用

Azure を活用した次世代エンジニアリング
CycleCloud
Windows HPC Pack
Azuer Batch
• エンジニアリング VDI
• 著名な CADアプリが稼働
• オンデマンドHPCリソースの利用
• 著名なISV/OSSが稼働
• オンプレ HPC 環境との連携
• CAD/CAE パートナー提供のクラウド
• 認証・セキュリティなど Azure
インフラが活用可能
HPC
クラスタ
Azure
Virtual
Desktop
PLM
CAD CAE パートナー
GPUマシン

製品設計領域（CAD）での
Azure活用

Computer Aided Design （CAD）
2D/3Dの視覚化ツールで製品設計の
物理的な属性定義やモデリングを行う。
物理的な部品のアセンブリ
・メカ設計、工業デザイン、スタイリング
電子回路設計
・Electronic Design Automation（EDA）
建築物、プラント、インフラ
・BIM/CIM、工事、防災
etc.

Azure Virtual Desktop と GPUマシンでVDIを実現
Point2
物理PCのように快適にVDIを利用（HTTPS、RDP）
高機能なプロファイリングが可能（FSlogix）
Point1
VDIをよりリーズナブルに展開
Windows 10 multisession を活用して
複数ユーザでGPU仮想マシンを効率的に共用
Point3
Windowsなどオンプレミスラインセス活用
コスト最適化
クラウドレンダリング
RENDERING DESIGN
Rendering in
Progress
Time remaining:
3:29
60
%
Statu
s
3D生成
CAD/PrePost/可視化
設計

Azure Virtual Desktop と GPUマシンでVDIを実現
PC
Web access
Management
Gateway
Broker
全社AD
DC
CAD WS CAD WS
CycleCloud
CAEクラスタ
Azure Virtual Desktop
GPU VM
CADアプリ
インターネット
CADデータ

事例 - Alstom リモートCADで生産性を維持
今回の危機により、グローバル企業が不確実な世界で成功するためには、
ビジネスのデジタルトランスフォーメーションや明確なクラウド戦略がいかに
重要であるかが明らかになりました。こうしたデジタルデクステリティ* がなけ
れば、このような前例のない状況に対応することは不可能だったでしょう。”
(* デジタル技術の有用性を理解し、ビジネスの成果に結びつける意欲や
能力)
– Stephane Detruiseux 氏
CISO & テクノロジーVP、Alstom
• COVID-19 の発生により、世界中の R&D エンジニアが在宅勤務
を余儀なくされた中、ビジネスの継続性と生産性を維持。
• Alstom、マイクロソフト、DXC は、スケーラブルな VDI 3D ソリュー
ションを迅速に導入し、リモートユーザーを CAD などのエンジニアリ
ングアプリケーションや Microsoft Office 365、Teams に接続する
ことでコラボレーションを実現。
• 西ヨーロッパの Azure リージョンでは、ロックダウンが始まった最初の
週に 2,000 人のリモートエンジニアを対象にサービスを提供。
• その2週間後には、東南アジアの Azure リージョンにもソリューション
を拡大。
お客様
状況
ソリューション
概要
インパクト

解析シミュレーション（CAE）での
Azure活用

Computer Aided Engineering（CAE）
ソフトウェアにより製品設計データの物理的条
件をコンピュータでシミュレーションを実施
数値流体解析
・流れ場解析、燃焼、乱流、空力解析
有限要素法解析
・応力解析、騒音振動解析、材料力学
電磁場解析
・静電場、静磁場、電磁誘導
etc. High Performance Computing （HPC）
の活用

Azure HPC で CAE業務を高速化
衝突解析レンダリング処理
流体解析 EDA
ストレス設
計
耐性
振動/ハーネス
解析
制御
メカトロニクス
3Dプリンター
スループットコンピューティング大規模並列ジョブ (MPI x Thread)
Azure
CAEに最適化されたHPCプラットフォーム
CAEアプリケーション

Azure HPC で CAE業務を高速化
CAE
LS-DYNA
RADIOSS
OPTISTRUCT
ABAQUS
ANSYS
MECHANICAL
PAM-CRASH
MSC-NASTRAN
etc.
STAR-CCM+
FLUENT
ACUSOLV
POWERFLOW
CONVERGE
etc.
Schedulers
PBS Pro
OpenPBS
LSF
SLURM
OpenGridEngine
UnivaGridEngine
HPC-PACK
etc.
OSS
OpenFOAM
VASP
WRF
SIESTA
LAMMPS
Gromacs
QuantumEspresso
NAMD
etc.

待ちジョブの削減、急な計算需要に対応
On-premises
Cloud
・既存のオンプレミス資産を活用
・待ちジョブへの対処
・マシン増強に時間を要する
・リソース需要へのニアリアルタイム対応
・試作レスを促進する高精度モデル等の計算等に利用
・リモートワークのセキュアな解析環境の提供、外部の設計者との連携
時間
計算
需要

CAEで効果を発揮するAzureの特徴的なサービス
高速インターコネクトを備えたHPC VM
InfiniBand (～ HDR 200Gbps)
HPCストレージ
Azure NetApp Files
オーケストレーションツール
CycleCloud
Windows HPC Pack
Azure Batch
HPCキャッシュ
Azure HPC Cache

CAEでクラウドバーストを実現
オンプレミス
クラスタ
ヘッドノード
ジョブ投入
オンプレミス
計算ノード
繁忙期の待ちジョブをクラウドへ投入。
ポリシーに従ってジョブをクラウドへ向ける
ことも可能
クラウド
クラウド
計算ノード
②フルスタックCAE環境（HPCクラス
タ）でオンデマンド解析、シミュレーショ
ンン高速化
①クラウドバースティングで
待ちジョブの削減、リードタイム短縮
③オンプレミス/クラウド間で
ストレージの同期/キャッシュ機能による高速
化
CycleCloud
サーバ

Azure HPC オーケストレーションツール
CycleCloud Windows HPC Pack Azure Batch
AzureでHPCを活用したCAE環境の構築・管理を簡単に行うことがで
きます。

事例
Azure CycleCloudに
よる1万コア越えの
CAEクラスタ展開
複数のスペック・
クラスタの利用
結果
100万ケースの設計最適化
30日分のシミュレーショ
ンを9時間で実施
市場投入時間を1/2に短縮
極小人数での管理実現
課題・挑戦
市場投入時間の短縮
クラスタ変更即時対応
大規模解析の必要性
Azure CycleCloud:
5万コア越えのCAE
クラスタ展開
NetApp Files
数千VMのマウント
結果
オンプレミスと同様の
規模でも安定した運用
高速化に加えてジョブス
ループットの向上
20分程度のリソース展開
スペック変更等が可能
課題・挑戦
エンドユーザ向けのEDA
統合基盤をリリースした
いが、構築等の負荷高
変化する計算需要対応が
課題

PLMでのAzure活用

MicrosoftのPDM - OnePDM
Microsoftの製品データ管理を行う仕組み
OnePDM の背景
• マイクロソフトは複数のPDMシステムを運用。その
すべてで更改期限に達していました
• マイクロソフトのビジネスが迅速に、一貫して、効率
的に運用できるように、共通プラットフォームが大き
な優位性を提供するようにしました
• OnePDM は、多くのマイクロソフトテクノロジを活
用した柔軟性と構成が非常に柔軟なシステムであ
る PLMがAzure 上のプラットフォームに実装されて
います

事例 - ゼロトラストセキュリティｘ OnePDM
ゼロトラスト前提での考え方を取り入れ、新製品開発ではロールベースのセキュリ
ティに基づき、コンポーネントレベルで秘密保持を有効にしています。
旧PLMでは；
“機密”レベル設定がプロジェクトレベルで設定され
るため、プロジェクトの外部者で変更管理や部品
再利用をするメンバーに情報開示するのが煩雑化
OnePDMでは；
OnePDMでは個々のアイテム(部品、アセンブリ、
ドキュメントや変更点等）単位に”機密“設定でき、
プロジェクトとは無関係に真の機密情報を管理す
ることが可能に
Devices Cloud + AI
Microsoft Partners
Microsoft
PLM ユーザー種別

事例 - Weir Minerals AzureでPLM/CADの統合
• 地理的に分散したIT環境の老朽化や運用コスト、地域間データ同
期、システム拡張性、パフォーマンスが課題。
• 地域拠点ユーザーのデジタル設計ツールへのアクセス。
• 社内外の顧客とのコラボレーション環境。
• マイクロソフトおよびシーメンスと提携し、各拠点のTeamcenter
PLMをグローバル規模でAzureに移行し、コラボレーションハブに統
合してエンジニアリング情報を一元的に提供。
• NVIDIAのGPU VMを活用して、オンプレミスの Siemens NXで
CAD/CAM、FE 分析環境をAzure上のCitrix VDI基盤に移行。
• Azure のグローバルなインフラストラクチャを活用して、社内外の顧
客との容易なデータ共有を実現。
• 13のTeamcenter PLMをグローバル規模でAzureに移行。
• Citrix Azure VDI環境に迅速に展開し、業務パフォーマンスが大幅
に向上。
• Azureグローバル基盤活用で、迅速なデータ共有を通じたコラボレー
ションが可能になり、エンジニアリングサイクルの期間が短縮しました。
お客様
状況
概要
インパクト

まとめ

クラウドエンジニアリングでのAzure活用を是非ご検討下さい
デザイン部門
データ可視化
コラボレーション
Azure
Cycle Cloud
HoloLens
Remote Rendering
レンダリングシミュレーション
CAD部門 CAE部門
3D CAD
Cognitive
Services
グローバルPLM
生産拠点
Azure Virtual Desktop x Microsoft 365
Azure DevOps GitHub
Machine Learning
SW開発部門
CAE Software
CAD Software AIロジック
CI/CD
①
②
③
Azure
NetAppFiles
セキュアIoT
Azure Sphere
Azure AD
Azure
データ連携

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