Cloud4E

Flexible Simulationslösungen in der Cloud für mittelständische Unternehmen

Moderne Produktentwicklungen erfordern umfangreiche Simulationen. Kaum ein Ingenieur kommt heute ohne massive Berechnungen bei der Konstruktion einzelner Bauteile oder ganzer Maschinen aus. Der finanzielle und personelle Aufwand für die Beschaffung der notwendigen Software sowie die Implementierung, Wartung und der Unterhalt der Hardware ist für mittelständische Unternehmen kaum wirtschaftlich zu leisten. Das Projekt Cloud4E will deshalb den Zugang zu professionellen Simulationslösungen bedarfsgerecht als Dienst über die Cloud ermöglichen. Damit erhalten Ingenieure in mittelständischen Unternehmen Zugang zu technischen Simulationslösungen, deren Einsatz bisher meist nur in großen Unternehmen wirtschaftlich ist. Dies erhöht die Innovationsfähigkeit von mittelständischen Unternehmen und ermöglicht ihnen in neue Märkte einzutreten.

Flexible und kostengünstige Simulations- und Optimierungsmethoden für Ingenieure

Dazu bietet Cloud4E über die Cloud Zugang zu allen Ressourcen, die für das Ausführen professioneller Simulationen im Engineering-Bereich notwendig sind. Dies umfasst neben der Software auch die nötige Rechenkapazität, die für die Berechnung heterogener, hochkomplexer Modelle in konkurrenzfähiger Zeit nötig ist. Dies bietet klare Vorteile für die entwickelnden Unternehmen: Investitionen in Hardware, Software und Personal können reduziert werden, laufende Kosten für die Installation und Pflege der Simulationssoftware entfallen. Auch die Ausfallsicherheit der Systeme wird durch die Cloud entscheidend erhöht, da die Ressourcen in der Cloud redundant und hochverfügbar sind, was bei lokal betriebenen Systemen oftmals aus Kostengründen nicht der Fall ist. Dies verhindert auch Ressourcen-Engpässe bei aufwändigen Analysen oder vor Lieferterminen und Produktfreigaben, wenn viele Ingenieure gleichzeitig Simulationen ausführen müssen. Die Cloud macht die Nutzung von Simulationslösungen also effizienter und flexibler.

Individuell konfigurierbare Nutzung von Software und Rechenkapazitäten über die Cloud

In der Anwendung wird der Start einer Simulation für Ingenieure nicht komplizierter sein als bei der Nutzung lokaler Ressourcen. Statt auf einem lokalen Computer läuft die Simulationssoftware flexibel buchbar auf einer virtuellen Maschine in der Cloud. Diese virtuelle Maschine greift dabei auf Speicher- und Rechenkapazität der Cloud zurück, die die nötige Rechenleistung für die Simulation liefert und flexibel an aktuelle Anforderungen anpassbar ist. Cloud4E implementiert dazu offene, standardisierte Schnittstellen wie Open Cloud Computing Interface (occi), über die Software-, Plattform- und Infrastruktur-Ebene miteinander kommunizieren. Dabei werden Ingenieure ihre Simulationen genau so individuell konfigurieren und ausführen können wie eigene Software innerhalb des Unternehmens. Gleichzeitig sorgen die offenen Schnittstellen dafür, dass er bei Bedarf einen Wechsel des Anbieters vornehmen kann, ohne dabei bisher erzielte Ergebnisse zu verlieren.

Im ersten Schritt wird Cloud4E den Cloud-Zugang für Modelica- und fem-Simulationen als Modellanwendung bereitstellen, mit deren Hilfe Prototypen hinsichtlich ihrer Schwachstellen überprüft und bereits frühzeitig in der Entwicklungs- bzw. Konstruktionsphase verbessert oder aufgegeben werden können. In Zukunft werden die Anbieter von Simulationssoftware jedoch in der Lage sein, anhand der Projektergebnisse von Cloud4E beliebige Lösungen über die Cloud anzubieten.

Einheitliche Sicherheitsinfrastruktur über den gesamten Workflow

Von zentraler Bedeutung für das Projekt ist die Sicherheit. Die bei der Entwicklung neuer Baugruppen oder Maschinen entstehenden Simulationsdaten sind für Konkurrenten von größtem Interesse. Sie müssen auf Rechnern in der Cloud bestens vor dem Zugriff Unbefugter geschützt sein. Cloud4E entwickelt deshalb eine vertrauenswürdige Sicherheitsinfrastruktur, die jeden Schritt im Lebenszyklus einer Simulationsaufgabe schützen kann. Übertragung und Verarbeitung der Daten werden dabei stets verschlüsselt sein. Hierzu stellt Cloud4E konfigurierbare und einfach zu nutzende Werkzeuge auf Basis von erprobten Open-Source-Technologien zur Verfügung, die sich entsprechend den jeweiligen Anforderungen in Cloud-Simulationsdienste integrieren lassen.

Ausgangssituation

• Simulationsverfahren sind fester Bestandteil moderner Produktentwicklungen und erfordern hohe Rechenkapazitäten
• Für mittelständische Unternehmen sind Investitionen in notwendige Hardware, Software und it Personal oft zu hoch
• Hohes Interesse von Mitbewerbern an Simulationsergebnissen erfordert Sicherheitsvorkehrungen

Zielsetzung

• Flexible, cloud-basierte Simulationsumgebungen werden für mittelständische Unternehmen verfügbar
• Kostengünstige Nutzung professioneller Modelica- und fem-Simulationslösungen
• Datensicherheit wird durch einheitliche Sicherheitsinfrastruktur gewährleistet

Konsortialpartner

ERAS GmbH

Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen (IIS)

Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, Lehrstuhl für Rechnerarchitektur

GWDG − Gesellschaft für wissenschaftliche Datenverarbeitung mbH