Bez „větrného“ tunelu auto nevyvinete. Škoda Auto ho má v superpočítači

Jestli je ostravské IT4Innovations českým vědeckým superpočítačovým hubem, pak tím komerčním je centrála automobilky Škoda Auto v Mladé Boleslavi. Právě tady se nachází největší české komerční datacentrum s high performance computing řešením. Nejnovější část otevřeli v roce 2019 a  výpočetní kapacitu, za pomoci HPE, postupně dále navyšují, ostatně další z takových kroků se chystá teď na jaře. Pojďte aspoň prostřednictvím textu nahlédnout, k čemu všemu tady vyspělé technologie slouží.

Vybudovat něco takového se ve „škodovce“ nerozhodli ze dne na den. Předcházel tomu postupný vývoj mnoha let a pak jeden moment, kdy už se zkrátka bylo nutné rozhodnout, jak dál do budoucna… „Auta se tady vyrábí skoro 130 let, z toho od určitého momentu za pomoci počítačových technologií a od jiného za pomoci digitálního prototypingu – vytvoříte digitální model a na něm počítáte projevy různých konstrukčních změn, vlastností materiálů a interakce s okolním prostředím během jízdy. Nejdřív se toto všechno dělo na pracovních stanicích, pak na serverech a někdy od roku 2010 se tady každý rok pořizuje nový výpočetní cluster. Výpočetní prostředí narostlo natolik, že se pro něj rozhodli vybudovat specializovaný sál pro high performance computing,“ líčí Luboš Kolář, jeden z největších českých odborníků na toto téma a produktový manažer společnosti HPE, která zařízení automobilce dodává.

Celkovým rozsahem instalace dnes už Škoda Auto ostravské superpočítačové centrum dohnala. Srovnávat obě místa ale není dost dobře možné. Každé má zcela jiné úkoly: zatímco v Ostravě se počítá ohromné množství různorodých úloh za pomoci desítek (a možná stovek) různých aplikací, v Mladé Boleslavi se počítače zaměřují na jednotky vysoce specifických aplikací zaměřených na vývoj nových modelových řad automobilů. Konstruktéři a IT specialisté nejslavnější tuzemské automobilky si od HPE v poslední době pořídili řešení superpočítače SGI 8600 a postupně ho dále rozšířují, takže v letošním roce přesáhnou metu 2000 výpočetních serverů s dohromady 4000 procesory.

K čemu?

To všechno, aby mohli konstruktéři co nejlépe vyhovět požadavkům na efektivní konstrukci nových vozů, legislativním požadavkům na užitné vlastnosti aut, vkusu zákazníků i trendům, které běží tak rychle dopředu. Tím, co využití HPC technologií nejvíc akcelerovalo, byly asi analýzy proudění vzduchu. „Aerodynamika vozu má mnoho efektů, jeden z nich je, že auto při vyšších rychlostech drží bezpečně na silnici, další, že se okolním prouděním chladí. Různé aspekty mají vliv na takzvaný čelní součinitel odporu a ten zase na spotřebu. V minulosti se hodně diskutovalo o tom, jak ji výrobci podhodnocují, proto to dnes pečlivě kontroluje legislativa, která říká, co všechno je třeba spočítat a následně na vyrobených vozech přesně otestovat,“ naznačuje Kolář.

Testy a experimenty se dají dělat různě. Klasickou cestu reprezentuje například tzv. aerodynamický tunel, do kterého se vhání vzduch tak, aby se v podstatě simulovala jízda, a sleduje se, jak se vůz za různých podmínek chová. Klasická cesta má ale nevýhodu, takové zařízení je velmi nákladné, jeho cena dosahuje až 100 milionů euro. A to se do toho ještě nepočítá fakt, že prototypů, které jsou velmi drahé na výrobu, se testuje po dobu vývoje konkrétního auta postupně několik. A automobilka má obvykle mnoho produktových řad, což ještě všechno dále masivně prodražuje. Proto jdou ve Škodě Auto hlavně cestou digitálního modelování, tzv. digitálního prototypu. „Rozhodli se, že nepostaví „větrný“ tunel, ale místo toho investují do IT technologií, které ho dokážou z velké části velmi efektivně nahradit. Rozhodnutí padlo už někdy před mnoha lety a Škoda Auto je v tomto ohledu vyjímečná. Bylo to významné revoluční rozhodnutí, byť samozřejmě vedené mnoha okolnostmi,“ podotýká Kolář. Automobilka si tento směr mohla vybrat třeba díky členství v koncernu Volkswagen – když už aerodynamický tunel přece jen potřebuje, může svoje vozy poslat do sesterských německých společností.

Do jisté míry podobné je to s tzv. crash testy, které se dnes ale kvůli legislativě musí stále do značné míry provádět pro ověření fyzicky. „Když se pak porovná rozsah spočítaných analýz proudění a crash analýz, škodovka má cca 70 procent výpočtů proudění a 30 procent crash analýz, a v Německu je to naopak. Češi musí více aerodynamiku počítat, ale omezený přístup k „větrným“ tunelům je donutil k rozvoji jiných postupů, ve kterých se dostali na skvělou úroveň,“ líčí Kolář.

Podle jeho odhadu existuje v Česku několik desítek dalších firem, které ve vývoji používají obdobné technologie, žádná ale ne zdaleka v takovém měřítku jako Škoda Auto. Jako příklad uvádí plzeňskou společnost Doosan Škoda Power, která vyvíjí turbíny pro elektrárny. Protože výsledný produkt má ohromné rozměry, rovná se prototyp často právě výslednému produktu, a tím víc se na tvorbu digitálních prototypů a výpočtů nad nimi spoléhá. Podobné je to např. u výrobce letadel Aero Vodochody.

Podívejte se na video představující datové centrum.