ThinkStation完全検証 SPECIAL ~ThinkStation D30 怪物検証プロジェクト準備編 ハイエンドがぎっしり詰まったヘビー級D30を準備シミュレーション編 SOLIDWORKS解析の時間短縮を図る解析編 ANSYS MechanicalでGPGPUの効果を測る動画編集編 4K動画の時代はパワーはあるだけほしい

第1回 シミュレーション編 SOLIDWORKS解析の時間短縮を図る

ThinkStation D30のパフォーマンスを検証していただいた営業技術部シミュレーション課主任アプリケーションエンジニアの島村知子氏と技術部品質管理課主任エンジニアの田中亮氏
ThinkStation D30のパフォーマンスを検証していただいた
営業技術部シミュレーション課主任アプリケーションエンジニアの
島村知子氏と技術部品質管理課主任エンジニアの田中亮氏

解析しながら設計をするSOLIDWORKS

3D CADソフトウェアのSOLIDWORKSは、流体、構造、樹脂流動などの解析機能があり、例えば金型の射出成形のシミュレーション等で利用されている。その解析には高い処理能力があればあるほど時間が短縮できる状況となっている。

解析しながら設計を行うという点が、このソフトウェアのコンセプトでもあり、解析のたびに待ち時間がかかってしまうのでは意味がない。逆に言えば解析時間が短くなればなるほど設計の精度が高まっていくということになる。

そこで、ハイエンドのスペックを詰め込んだThinkStation D30の“怪物モデル”を使った場合の効果がどれほどなのか、ソリッドワークス・ジャパン株式会社の協力を得て、SOLIDWORKS製品の最新2014年版で複雑な解析作業を行って時間短縮のほどを検証した。

“怪物モデル”で劇的な計算処理時間の短縮を実現

結論から言うと、大幅に処理速度の短縮化が実現でき、設計現場の負担を減らしたり、今までは計算に時間がかかりすぎてシミュレーションを行うことが現実的でなかったものまでシミュレーションできるようになった。

以下がSOLIDWORKSで樹脂流動解析、流体解析、構造解析を行い、数年前の高性能ワークステーションとの時間比較となる。従来モデルで解析時間が書かれていないところは、決して計算できないというわけではなく、結果が出るまで何日もかかってしまい、解析しながら設計を進めることが現実的でないため、数値を計測していない。

パフォーマンス検証結果

解析種類 条件 要素数 解析時間(sec) 効果
Windows 7 x64
Xeon 5160 3.00Ghz 2CPU
Memory: 11GB
D30
SOLIDWORKS Plastics
(樹脂流動解析)
大規模メッシュモデル 469万 27081 ####
樹脂流動解析のみ 40万 ※※ 3632 ####
冷却解析 58万 762 213 72%
SOLIDWORKS Flow Simulation
(流体解析)
外部流れモデル 6万 482 169 65%
SOLIDWORKS Simulation
(構造解析 - 静解析)
慣性力効果オプション使用 15万 373 146 61%
接触 24万 438 205 53%
ボンド結合のアセンブリ 57万 2064 539 74%

※著しく時間がかかるため測定していません。 ※※SOLIDWORKS 2013で10万要素で10429sec

解析の種類によって計算するものが異なるため、一律でパフォーマンスが何%アップとは言えないが、この結果を見る限り半分以上時間短縮が行われ、ものによっては4分の1までかかる時間が短くなっている。これだけでも、ThinkStation D30の“怪物モデル”を導入するに値するだろう。

マルチコア対応が進み、最新高性能PCとの相性が抜群に

実は、SOLIDWORKSは2014年版で変わったところがある。それはソルバに関して改良が行われており、「大規模な問題の直接スパース」が追加されるとともにマルチコアによる処理が大幅に向上している。このため、要素数が10万を超えるような解析では、同じマシンを使った場合でも処理速度が大幅に向上する。

以下は同じマシンを使って、新旧バージョンソフトウェアの処理速度を比較したものとなる。何がここまで差を開かせたといえば、マルチコア化への対応を進めたからだとしている。

静解析(参考) 「大規模な問題の直接スパース」 vs 「2013直接スパース」 速度比較

サンプル名 要素数 自由度数(DOF) 2013直接スパース(4コア) 2014LPDS(4コア)
Link
(慣性力効果オプションを使用)
154,839 666,189 32分35秒 6分13秒
Chair
(接触)
244,771 1,133,283 54分26秒 7分18秒
Crank
(ボンド結合のアセンブリ)
567,178 2,462,220 34分24秒

※著しく時間がかかるため測定していません。

そして、マルチコア化が進んだ証拠として、タスクマネージャーのCPUへの負荷がきれいに分散されている。右のタスクマネージャーの画面の負荷グラフに注目していただきたい。

ThinkStation D30の“怪物モデル”には12コアのCPUが2基、そしてそれぞれがインテル® ハイパースレッディング・テクノロジーによって同時スレッドはその倍となり、合計48スレッド処理可能。48個のスレッドにきれいに分散され、特定のスレッドに負荷が集中したり、全く仕事をしていないということがなくなった。

マルチコアへの対応が進んだといっても、ソフトウェアによっては2コアや4コアまで処理が分散できる程度。ここまで大量に負荷が分散され、それぞれが無駄なく動いていることから、はっきりとわかる。

つまり、SOLIDWORKSの最新版では、マルチコア・マルチスレッドのメリットを最大限発揮できる下地が整えられていた。そして、最新性能のThinkStation D30の怪物モデルを使うことで、さらに相乗効果を生み、大幅な処理時間の短縮が可能となったのである。

処理時間の短縮で、今までできなかったことも

設計と解析を繰り返し行い、最適なものへと追い込んでいく手法で設計した場合、解析にかかる時間が短ければ短いほど、より多いパターンを検証でき、より最適な設計へと追い込んでいく可能性が高まっていく。

今回、最新のSOLIDWORKSとThinkStation D30の“怪物モデル”の組み合わせで、解析の大幅な時間短縮になることが証明できた。最上級尽くしのスペックで構成すると、それなりに値が張るものになってしまうが、ぜひ、費用と効果をふまえて導入を検討してほしい。

次回はサイバネットシステム様のご協力による解析での検証結果をレポートします。ご期待ください。

SOLIDWORKS Simulationに関しての詳細はこちらをご参照ください。

ソリッドワークス・ジャパン株式会社
〒141-6020 東京都品川区大崎2丁目1番1号 ThinkPark Tower

(米) Dassault Systèmes SolidWorks社の3DCADソフトウェア 『SOLIDWORKS』製品群等の日本市場における販売・マーケティング、サポートおよびパートナー開拓・技術支援を実施しています。国内主要な製造業を網羅しており、特に設備・装置・機械全般で35%、精密・医療・電子機器・エレクトロニクス全般で35%、それ以外に金型・加工、自動車関連、プロダクトデザイン等に採用されています。単なるモデリングツールではなく、設計を支援するツールとして、設計検証、データ管理、3Dデータ活用のためのマルチプロダクト戦略で市場を拡大しつづけています。

URL: http://www.solidworks.co.jp/

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