Nove oblačne storitve za proizvajalca ultralahkih letal

XLAB in Pipistrel sodelujeta pri razvoju v okviru dveh evropskih projektov

Podjetje Pipistrel, ustanovljeno l. 1989, je vodilni proizvajalec ultralahkih motorno-jadralnih letal. Za načrtovanje novih modelov morajo razvijalci ugotoviti, kakšen je vpliv aerodinamičnih površin na tok zraka okoli letala. Tega se lahko lotijo na dva načina: s preučevanjem zračnih tokov okoli letala v vetrnem tunelu (vetrovniku) ali z naprednim programom za simulacije CFD (Computational Fluid Dynamics), ki deluje kot virtualni zračni tunel. Čeprav imata obe metodi svoje prednosti in slabosti, je običajna praksa, da velika podjetja v letalski indrustriji uporabijo obe zaporedno: CFD simulacije za raziskave in fizikalna testiranja za potrditev CFD analiz. Postopka ponavljajo skozi celoten razvoj, dokler ne pridobijo dovolj dobrih rezultatov. Ker je testiranje v vetrnih tunelih izjemno drago, se ti testi opravljajo le v določenih fazah projektiranja. Večinoma pa razvoj poteka z uporabo računalniških simulacij. Še posebej to velja za majhna in srednje velika podjetja z nišnimi produkti, kot je Pipistrel. Hkrati Pipistrelova letala odlikuje visoka aerodinamičnost, kar pomeni, da je zanj najpomembneje pridobiti čimbolj natančne informacije o tem, kako se bo letalo obnašalo, kje bo generiralo vzgon in kje upor – pri tem so jim v pomoč simulacije na visokozmogljivih računalnikih.

Pipistrel je pri simulacijah trenutno omejen z manjšim številom procesorjev na lastni infrastrukturi, zato išče druge možnosti za izboljšanje natančnosti rezultatov in skrajšanje časa za izračune CFD simulacij. Preizkušajo dve vrsti simulacij: prva, ki je računsko izjemno zahtevna, vključuje številčne sheme in fizikalne modele, ter veliko bolj natančno opisuje tok zraka okoli modela kot simulacije, ki jih tipično poganja Pipistrel. Druga vrsta simulacij je enaka tisti, ki jo Pipistrel uporablja na svoji infrastrukturi, vendar omogoča poganjanje več simulacij hkrati.

Pipistrel je preizkusil obe vrsti simulacij – prvo v okviru evropskega projekta Fortissimo (FP7) in drugo vrsto simulacij v okviru projekta MIKELANGELO (H2020).

Fortissimo je široko zastavljen evropski projekt, ki vključuje 123 partnerjev, in manjšim ter srednje velikim podjetjem omogoča, da z minimalnimi stroški izvedejo kompleksne simulacije in izračune, vezane na razvoj novih in izboljšavo obstoječih produktov in tako postanejo konkurenčnejši na globalnem trgu. Cilj projekta je ponuditi izdelane aplikativne rešitve na enem mestu, z dodeljevanjem in plačevanjem po uporabi (“one-stop pay-per-use-shop”). Vsebino tovrstne platforme, imenovane Fortissimo Marketplace, s svojimi zahtevami določajo proizvodna podjetja, ki sodelujejo pri projektu – ciljni uporabniki visokozmogljivih orodij za izboljšavo proizvodnje.

Vizija projekta MIKELANGELO je izboljšati odzivnost, agilnost in varnost virtualne infrastrukture. Naslavlja ključno oviro pri poganjanju visokozmogljivih aplikacij v oblaku – hitrost dostopanja do podatkov. Bistven poudarek je na izboljšavah vhodno-izhodnih operacij (I/O) virtualizacijskih orodij SuperKVm in OSv, hkrati pa tudi na področjih varnosti, skupkov aplikacij in integracije. Cilj projekta je poenotenje računalništva v oblaku (Cloud) in visokozmogljivega računalništva (HPC) pod skupno tehnologijo, ki bo zapolnila vrzel, ki jo povzročata hitrost in prilagodljivost.

V okviru projekta Fortissimo je Pipistrel prvič uporabil visokozmogljivo infrastrukturo v oblaku za izboljšave aerodinamičnih lastnosti namesto poganjanja simulacij na gruči računalnikov, kot je bila dosedanja praksa. Tehnologije za enostavno upravljanje z navideznimi računalniki, ki so se uveljavile v oblaku, so za več redov izboljšale natančnost računsko zelo zahtevnih simulacij. Te simulacije modelirajo, kako se letalo obnaša v realnih okoliščinah, med letom. Poslovne koristi, ki jih prinaša uporaba HPC aplikacij v oblaku za visokotehnološka podjetja, kot je Pipistrel – leta 2011 je zmagalo na tekmovanju NASA Green Flight Challenge sponsored by Google – je težko natančno oceniti ali omejiti multiplikativne učinke, ki jih je prineslo učinkovitejše in natančnejše raziskovanje aerodinamičnih lastnosti letala med samim razvojem.

Po drugi strani Pipistrel sodeluje pri projektu MIKELANGELO, v okviru katerega preizkuša izboljšave v smeri večje fleksibilnosti HPC oblaka. Z ustreznimi prilagoditvami programskega okolja za modeliranje OpenFoam (orodje za CFD) bo Pipistrelu omogočeno poganjati veliko število simulacij hkrati. Takšne potrebe se tipično pojavijo v industrijskem okolju, kot je proizvodnja ultralahkih letal, ko želimo določeno aerodinamično konfiguracijo analizirati pod naborom vnaprej določenih pogojev, npr. pod različnimi vpadnimi koti ali potiskom propelerjev. Uporaba infrastrukture MIKELANGELO bo Pipistrelu omogočila hitrejši zagon aplikacij HPC v oblaku z več povratnimi informacijami o delovanju v krajšem času.

Oba projekta bosta Pipistrelu prinesla izkušnje in znanje s področja visoko zmogljivega računalništva v oblaku in simulacij, lažje ocene stroškov simulacij in opredelitev časovnega okvirja pri vseh nadaljnjih projektih.

Več informacij bo predstavljenih v sklopu konference CLASS (Cloud Assisted Services), 6. Novembra, v Ljubljani: http://www.xlab.si/blog/class-conference-2015/.

Avtorji Matej Andrejašič (Pipistrel), Žiga Povalej in Daniel Vladušič (XLAB) se zahvaljujejo za podporo projektoma MIKELANGELO (št. sporazuma 645402) in Fortissimo (št. sporazuma 609029).

Prirejeno po: New Cloud Based Solutions for a Light Aircraft SME Manufacturer