Le calcul intensif chez PSA Peugeot Citroën. TERATEC 28 juin 2011

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1 Le calcul intensif chez PSA Peugeot Citroën TERATEC 28 juin 2011 Daniel ZAMPARINI 1

2 Le calcul intensif chez PSA Peugeot Citroën TERATEC - 28 juin 2011 PSA Peugeot Citroën : éléments clés de la branche automobile Simulation dans le contexte automobile Solutions déployées Bilan et perspectives 2

3 Le calcul intensif chez PSA Peugeot Citroën TERATEC - 28 juin 2011 PSA Peugeot Citroën : éléments clés de la branche automobile Simulation dans le contexte automobile Solutions déployées Bilan et perspectives 3

4 PSA Peugeot Citroën : la branche automobile Groupe automobile de taille mondiale, PSA Peugeot Citroën est fort de deux marques innovantes. Un chiffre d affaires de 43,2 Mds, 1,1 Md de résultat opérationnel courant véhicules vendus dans le monde en 2010 : record historique collaborateurs dans le monde (chiffre au ) ) 2 ème constructeur en Europe avec une part de marché de 14,2% Leader européen des véhicules utilitaires légers, avec une part de marché à 21,9% 4

5 Répartition des ventes par zone géographique Répartition par zones 40% des ventes hors Europe 23% en France 37% en Europe (hors France) 5

6 Ventes mondiales du Groupe (2010) Autres Europe 30 * Russie Russie Ukraine Ukraine CEI CEI Amérique latine ** Eléments Détachés Asie Ventes mondiales * Europe occidentale + centrale + orientale ** Argentine + Brésil + Chili + Mexique 6

7 Deux marques aux identités fortes et différenciées 7

8 PEUGEOT en bref 8

9 CITROËN en bref 9

10 Conception et R&D 6 centres techniques dont 4 en France Des équipes, enchineet et enamériquelatine dédiées à la conception de véhicules adaptés à nos zones géographiques prioritaires 2 centres d essais 2 centres de design 2,1 milliards consacrés en 2010 à la R&D soit 5% du chiffre d affaires 10

11 1 Introduction : PSA Peugeot Etude / Calcul : un groupe mondial. Poissy Vélizy Rennes Vigo La Garenne Mulhouse Sochaux Shanghai Porto Real Buenos Aires Principaux i sites utilisateurs calcul l Autres sites utilisateurs calcul 11

12 Le calcul intensif chez PSA Peugeot Citroën TERATEC - 28 juin 2011 PSA Peugeot Citroën : éléments clés de la branche automobile Simulation dans le contexte automobile Solutions déployées Bilan et perspectives 12

13

14 2 Simulation en contexte automobile Des enjeux majeurs 3 enjeux projet fondamentaux Réduction du schéma de développement Réduction du nombre d essais et de prototypes Amélioration de la qualité de la conception "Plus vite, moins cher et... mieux." Deux axes importants de travaux en simulation : Efficacité des processus numériques Amélioration o de la prédictivité té des modélisations o s 14

15 2 Simulation en contexte automobile La simulation en projet Schéma de développement du projet véhicule PRESTATIONS CLIENTS Cycle en V Modèles fonctionnels VALIDATION Système Sous-systèmes Constituants Définition pièces Modèles de validation 3D - intégration 15

16 2 Simulation en contexte automobile Mécanique des fluides Aérodynamique Etanchéité eau/neige Diversité croissante des calculs à réaliser Thermique Habitacle Architecture moteur Combustion essence/diesel Dégivrage Thermique ss capot Synthèse Véhicule Conception Sous-Systèmes GMP et Adaptation GMP Caisse Habitacle Liaisons au sol Aéro acoustique Choc piéton Vibratoire Fonderie Process Emboutissage Cataphorèse Choc latéral Fatigue Endutance Roulage Choc frontal R21 dynamique Mécanique des structures 16

17 2 Simulation en contexte automobile Réduction des boucles de calcul : Cas d un dun calcul de choc frontal 2011 Assemblage CAO Calcul Gestion données et 6 Process de simulation Calcul Semaines Semaines 2001 Assemblage CAO 6 Maillage Prétraitementraitement Post- Semaines Calcul en 2008 Assemblage Prétraitementraitement environnement Post- Maillage 8 CAO CAO Assemblage Prétraitement Posttraitement de Fermes 2006 CAO Maillage Calcul 11 calcul Prétraitement Posttraitement Maillage Calcul 12 Semaines S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10 S11 S12 17

18 2 Simulation en contexte automobile Croissance des modèles de simulation3d État des lieux : évolution rapide des moyens numériques Contexte industriel : Réduction des coûts et délais de conception Utilisation intensive des outils de simulation numérique Amélioration continue de prédictivité des modèles A9 5 millions Millions de mailles Premières étude de faisabilité 405 ( ) Première application en conception Xantia (1990) Déploiement généralisé é é à tous les projets 806 (2001) 207 (2004) C3 (2009) Elts Elts Elts Elts Evolution des moyens de calculs La taille des modèles double environ tous les deux ans La puissance des ordinateurs double tous les 18 mois

19 2 Simulation en contexte automobile Autres facteurs de croissance des besoins Réduction des délais de restitution des calculs Cible : calcul de Crash en 4h fin 2012 Augmentation des calculs d optimisation multi-disciplinaire et de robustesse 30% en 2010 de l ensemble des ressources de calcul Augmentation du plan produit (fort renouvellement des gammes) 25 véhicules en 4 ans! Forte augmentation des exigences (x 2 en 4 ans) Euro 5 / Euro 6 Choc piéton Choc réparabilité (impact prime assurance) Augmentation de la complexité des modèles Prise en compte de plus en plus de composants dans les calculs l de synthèse 19

20 Le calcul intensif chez PSA Peugeot Citroën TERATEC - 28 juin 2011 PSA Peugeot Citroën : éléments clés de la branche automobile Simulation dans le contexte automobile Solutions déployées Bilan et perspectives 20

21 3 Solutions déployées Infrastructure High Performance Computing : fermes serveurs devenues une solution industrielle Disponibilité et fiabilité Service 24h/24-365j/an Plan de reprise d activité Engagement avec les projets sur les temps de restitution Facilité d usage Accès simplifié et uniformisé aux ressources de calcul pour tous les utilisateurs Scalabilité et flexibilité Capacité à gérer un grand nombre de serveurs, mutualisation des ressources entre domaines de simulation Parrallélisation (avec mémoire partagée ou distribuée) Exploitation Application de standards ds Achères Bessoncourt (BE) 21

22 3 Solutions déployées Principales filières du Centre de calcul CRASH AERODYNA. AERO-Interne AERO STRUCTURE STRUCTURE PROCEDES AUTRES Sécurité Moyens de retenu Thermique Habitacle et sous-capot Aéro-externe Combustion Thermique moteur ACOUSTIQUE Analyse non linéaire Analyse linéaire Acoustique Vibration Emboutissage Froge Fonderie CEM Comportement moteur RADIOSS FLUENT FIRE POWERFLOW O ABAQUS NASTRAN PS2G/AUTOFORM MAGMASOFT / FLOW3D FEKO GTPOWER Gestion des calculs l (LSF) 1500 calculs/jour l (Opteron 250/ Gz, 4/8 Go RAM) (Opteron 250/2.6 Gz, 64 Go RAM) (Opteron 2218/2.6 Gz, 8/32 Go RAM) (Xeon 5450 /3.0 Gz, 32 Go RAM, 8 HDD) (Opteron 8378 /2.4 Gz, 128 Go RAM, GPU FX5600) (Xeon 5560 /2.8 Gz, 36 / 128 Go RAM) 20 logiciels de simulation 22

23 3 Solutions déployées Le centre de calcul en quelques chiffres ~100 applications dont 20 déployées dans le Centre de calcul serveurs Linux, cores déployées en «Fermes de calcul» Total de 50 TFlops, 3.2 TFlop max (288 cores) par calcul. Plus grand calcul de production : 128 cores par calcul Aérodynamique. ~800 utilisateurs «ferme de calcul» 23

24 Le calcul intensif chez PSA Peugeot Citroën TERATEC - 28 juin 2011 PSA Peugeot Citroën : éléments clés de la branche automobile Simulation dans le contexte automobile Solutions déployées Bilan et perspectives 24

25 4 Bilan et perspectives Evolution of computing power by schemes 100 Misc. 90 Ind. Process 80 Structural 70 Aero Acoustics Tflop Théoriqu ue Combustion CFD Crash Synthèse Forte augmentation de la puissance par ajout de processeurs Processeurs de plus en plus performants mais stagnation au core Recours au calculs parallèles (multi-cores) Fortes contraintes liées : au modèle de licences logiciel au core! au parallélisme des applications Perspectives: stagnation de la performance au core Difficultés à prévoir pour améliorer les temps de calcul Très fort impact sur les coûts logiciel 25

26 4 Bilan et perspectives Perspectives Poursuivre l amélioration de la performance et de l usage des moyens de calcul Solutions «many cores»ougpu Etude et déploiement de solution de post-traitement déporté (solution HP RGS) Etude de solution de Cloud Computing privé RGS (poursuivre l accès standardisé aux ressources de calcul) Accès à des puissances de calcul externes (activités de recherche calculs de très grande taille) Permettre l accroissement de la couverture du calcul Accélérer les simulations fonctionnelles (Matlab, Scilab, AMESIM) Faciliter les co-simulation (3D, multi corps, fonctionnelle, multi-physique) Augmenter la confiance dans l usage du calcul Structurer et organiser les données et modèles de calcul (Simulation Data Mangement) 26

27 Merci de votre attention! 27

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