いちから始めるクラウドCAE：どこからでも使える仮想デスクトップ with Particleworks
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2021年4月27日に開催したWebinarで使用した資料です。 前半はRescale、後半はPrometech社の資料となります。 以下の内容をカバーしています。 1. デスクトップの特長/ユースケースについて 2. デスクトップジョブの作成と起動 3. デスクトップへの接続方法 (Nice DCV, Remote Desktop) 4. デスクトップとファイル管理 5. 粒子法流体解析ソフトウェア Particleworksの紹介および操作デモ 6. RescaleでのParticleworks利用にあたって (BYOL & オンデマンドの紹介）
![© Prometech Software, Inc.
会社紹介
1
◼ 会社名 プロメテック・ソフトウェア株式会社
◼ 設立年月日 2004年10月29日
◼ 所在地 [本社] 東京都文京区本郷 3-34-3 本郷第一ビル 8 階
[名古屋オフィス] 愛知県名古屋市中区錦 1-17-26
ラウンドテラス伏見 3 階
◼ 従業員数 約 50 名 本社
グループ企業 GDEP ソリューションズ株式会社
CAD/CAEなどをターゲットとしたNVIDIA社GPU製品を
活用したITソリューションの提供
大学との共同研究開発協力体制
東京大学・東北大学・京都大学・東京理科大学・
東洋大学・琉球大学・横浜国立大学 など](https://image.slidesharecdn.com/20210427rescalewebinardesktopparticleworksfinal-210511012251/85/CAE-with-Particleworks-22-320.jpg)
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Particleworks の操作デモ
14
◼解析対象 ｜ギヤオイル撹拌
◼ 複数のギヤが回転することによるオイルの撹拌挙動を解析する．
gear01
gear03
gear02
回転数
[rpm]
周速度
[m/s]
gear01 -282.2727 3.3
gear02 981.818 8.9
gear03 -1000.00 9.0
オイル](https://image.slidesharecdn.com/20210427rescalewebinardesktopparticleworksfinal-210511012251/85/CAE-with-Particleworks-35-320.jpg)
いちから始めるクラウドCAE：どこからでも使える仮想デスクトップ with Particleworks
- 1. 1 © 2021 Rescale Japan K.K. いちから始めるクラウドCAE: どこからでも使える仮想デスクトップ with Particleworks 2021/04/27 Rescale Webinar
- 2. 2 © 2021 Rescale Japan K.K. 2011年に設⽴のクラウドHPCにおける リーダー企業 Rescale 会社紹介 Fortune 500にランクインする200社以上の エンタープライズ顧客 エンタープライズ HPCカテゴリーの リーダー企業 デプロイした HPCアプリケーション数 660以上 利⽤可能なデータセン ター数 100以上 200以上 エンタープライズ顧客 年間3.x倍の成⻑ 本社 サンフランシスコ グローバルオフィス アムステルダム ロンドン ソウル 東京 AWS Microsoft Google Oracle ANSYS Siemens Autoform HPCエコシステムとの 緊密な統合 以下の企業を含む、80社以上 とのパートナーシップ デジタルR&Dのためのインテリジェント コンピューティング プラットフォームの提供 アナリストの推薦 投資家 航空宇宙 ⽯油ガス ⾃動⾞ ⽣命科学 ⼯業分野 半導体 ⾦融 市場セグメント 公共部⾨ 2021/02 Rescale Raises $50 Million in Series C Funding: PRESS RELEASE, YouTube Video 420億ドルのHPC市場がクラウドに移⾏
- 3. 3 © 2021 Rescale Japan K.K. もしもこんなCAE/HPC環境があったら︖ ハードウエアリソースの制約 利⽤に際した複雑な⼿順/⼿続き OS/ソフトウエアセットアップ やアップグレード作業 ネットワーク監視やセキュリ ティの担保 電気代や空調費などの固定費 機器の減価償却やライフサイク ルの管理 ①たくさんかつ 簡単に使える ②環境の“おもり”が 不要でセキュア ③固定費なしで 使った分だけ Rescale SaaS プラットフォーム ScaleX
- 4. 4 © 2021 Rescale Japan K.K. 本⽇のアジェンダ • ScaleX デスクトップ機能の特⻑/ユースケース • デスクトップジョブの作成と起動 • デスクトップへの接続⽅法 • デスクトップとファイル管理 • 粒⼦法流体解析ソフトウェア Particleworksの紹介および操作デモ • RescaleでのParticleworks利⽤にあたって • BYOL(Bring Your Own License)および従量課⾦利⽤について • まとめ, Q&A
- 5. 5 © 2021 Rescale Japan K.K. ScaleX デスクトップ機能の特⻑/ユースケース • プリ/ポスト処理（計算設定,メッシュ作成/結果の可視化など）を⾏うGUIソフトウエア を仮想デスクトップ上で実⾏しリモート接続で利⽤できる機能 • Rescaleストレージ上に保存されているバッチジョブ計算結果を仮想デスクトップにア タッチしたり、仮想デスクトップ上で作成したファイルをRescaleストレージへ簡単に保 存することが可能 • GPUが搭載されているハードウエアを仮想デスクトップとして使⽤可能で、プリ/ポスト 処理時の3D画像レンダリングなどを⾼速に処理 • 仮想デスクトップへはブラウザもしくはクライアントソフトウエア経由で接続 →オフィスのワークステーションに縛られずリモートで計算モデルの準備や結果解析作業が可能 インターネット ScaleXプラットフォーム クライアントPC
- 6. 6 © 2021 Rescale Japan K.K. デスクトップジョブの作成と起動（デスクトップメニュー） 新規デスクトップ作成 デスクトップクイック起動 (使⽤頻度の⾼いソフトウエ アをRescale側で予めメ ニュー化したもの) デスクトップテンプレート のリスト画⾯（ユーザが作 成した起動テンプレート） 起動中およびテンプレート 表⽰の形式の切り替え （タイル/リスト形式） 起動中のデスクトップへの 接続や停⽌操作 テンプレートからのデスク トップ起動やテンプレート の編集/他ユーザとの共有/ 削除操作 テンプレートからのデスク トップ起動やテンプレート の編集/他ユーザとの共有/ 削除操作
- 7. 7 © 2021 Rescale Japan K.K. デスクトップジョブの作成と起動（ソフトウエアの選択） ソフトウエアを検索もしく はタイル画⾯から選択 ソフトウエアのバージョンや 利⽤時のライセンス形態を選 択および設定
- 8. 8 © 2021 Rescale Japan K.K. デスクトップジョブの作成と起動（ジョブ/ハードウエア選択後起動） ポスト処理⽬的などでバッチジョブの結 果をアタッチする場合は、ジョブ画⾯か ら対象ジョブを検索絞り込みチェック ボックスで選択 選択したソフトウエアに対応したハードウエアがリ ストされ、その中から使⽤するものを選択し Walltime(起動時間制限)を設定 ※「Hardware Accelerated」とあるハードウエアは GPU搭載モデル 直ぐに起動する場合は「起動」ボタンを クリックする ⼀旦デスクトップジョブを保存する場合 は保存アイコン，テンプレートとして保 存する場合は保存アイコン右の▼をク リックし「Save as Template」をク リック
- 9. 9 © 2021 Rescale Japan K.K. デスクトップジョブの作成と起動（ジョブステータスと接続/停⽌） 起動後はジョブのステータス画⾯に遷移し概ね10分 程度で接続可能な状態となる 「接続」ボタンのグレーアウトが解消 されると接続可能に 「停⽌」によりデスクトップジョブが 停⽌
- 10. 10 © 2021 Rescale Japan K.K. デスクトップへの接続⽅法（オプション） 接続オプション 特⻑および接続要件 使⽤通信ポート ブラウザ • ブラウザのみで接続可能（クライアントソフ トウエアのインストール不要） • ScaleXへブラウザ接続できる環境であれば 確実に利⽤できる TCP: 443 ローカル クライアント NICE DCV https://www.nice-dcv.com/ • 使い勝⼿が良いケースあり（キーのマッピン グなどブラウザ接続より設定が柔軟に変更で きるなど） • クライアントソフトウエアのインストールが 必要 • クライアントが使⽤するポートのアウトバウ ンド通信が許可されている環境からのみ接続 可能（社内からの接続の場合はFirewallなど で遮断されているケース有） TCP: 8443 各種リモートデスク トップ(RDP) クライアント ※Windowsデスクトップ のみ対応 TCP: 3389 VNC ※Linuxデスクトップのみ 対応 TCP: 22 (事前にプロファイルへの SSH公開鍵登録と、接続 前のSSHトンネルセッ ション確⽴必要）
- 11. 11 © 2021 Rescale Japan K.K. デスクトップへの接続⽅法（オプション, Windowsデスクトップ） 「接続」ボタンを直接クリックすると デスクトップへブラウザで接続される 「接続」ボタン右の▼をクリックし 「Connect using local client」で、 NICE DCVおよびRDP接続⽤の設定 ファイルダウンロードとパスワードの 発⾏画⾯が表⽰ ローカルクライアントで接続する場合は、 デスクトップジョブ起動前にプロファイル 中の「ジョブの設定」メニュー内「Access Restriction(CIDR)」の設定が適切にされ ていることを確認 ※デフォルトでは「Custom」設定でCIDR が何も設定されていないため、ローカルク ライアントからの接続が出来ない状態
- 12. 12 © 2021 Rescale Japan K.K. デスクトップへの接続⽅法（ブラウザ） クリップボードや各種設定, 全画⾯表 ⽰やマルチスクリーンなどのアイコン
- 13. 13 © 2021 Rescale Japan K.K. デスクトップへの接続⽅法（クライアント, Windowsデスクトップ） ダウンロードしたクライアント接続設 定ファイルで接続し、発⾏されたパス ワードを⽤いて接続する ダウンロードしたクライアント接続設 定ファイルで接続し、発⾏されたパス ワードを⽤いて接続する
- 14. 14 © 2021 Rescale Japan K.K. デスクトップとファイル管理（既存バッチジョブのアタッチ） デスクトップ作成時にジョブをアタッチ した場合は、デスクトップ上の 「attached_jobs」ショートカット （フォルダ）内に「JobID-JobName」 形式のフォルダが作成され、その中に ジョブの⼊⼒および結果ファイルが格納 されている
- 15. 15 © 2021 Rescale Japan K.K. デスクトップとファイル管理（既存バッチジョブの追加アタッチ/削除） デスクトップ起動中にジョブを追加ア タッチ(削除)する場合は、ScaleX デス クトップの「ステータス」→「ジョブ」 から追加するジョブをチェック（もしく は削除するジョブをアンチェック）し 「適⽤」ボタンをにて反映する （実際のデスクトップへの適⽤には数分 かかるケースあり） デスクトップ起動中にジョブを追加ア タッチ(削除)する場合は、ScaleX デス クトップの「ステータス」→「ジョブ」 から追加するジョブをチェック（もしく は削除するジョブをアンチェック）し 「適⽤」ボタンをにて反映する （実際のデスクトップへの反映には数分 かかるケースあり）
- 16. 16 © 2021 Rescale Japan K.K. デスクトップとファイル管理（Rescaleストレージへのアクセス） デスクトップ上の「Cloud Files」 ショートカットでブラウザが起動し、 デスクトップ接続中のユーザ権限で⾃ 動的にScaleXのファイルメニューへ接 続される デスクトップ上へ任意ファイルをアッ プロードする場合は、⼀旦ScaleXファ イルメニューからRescaleストレージ へアップロードし、その後デスクトッ プ上でダウンロードすることで対応可 デスクトップで作成したファイルを保 存したい場合は、この画⾯の↑アイコ ン近辺にファイルをドラッグ＆ドロッ プしRescaleストレージへアップロー ドし保存することで対応可
- 17. 17 © 2021 Rescale Japan K.K. デスクトップとファイル管理（Rescaleストレージへの同期） デスクトップ上の「work」ショートカット配下の フォルダや「attached_jobs」フォルダ配下に ファイルを保存もしくは更新した場合、「ファイ ルを同期」ボタンによりRescaleストレージへ新 規/更新ファイルが同期される （デスクトップを⼿動停⽌/Walltime停⽌した際 にも⾃動同期）
- 18. 18 © 2021 Rescale Japan K.K. デスクトップの動作/データフローまとめ Rescale プラットフォーム Rescale ストレージ クラウド リソース ユーザ デスクトップの実⾏(Submit) インスタンスおよび ソフトウエアのセットアップ 結果ファイルのアタッチ 必要に応じて作成/編集 ファイルの保存 仮想デスクトップ接続およびオペレーション 仮想 デスクトップ • デスクトップ実⾏操作後に、指定したハードウエア（仮想デスクトップ）がクラウド上で起動し、ブラウザから接 続後に操作可能に • 結果ファイルのアタッチや作成編集したファイルの保存はRescaleストレージ経由での動作
- 19. 19 © 2021 Rescale Japan K.K. まとめ: Rescale Intelligent Computing クラウドベースのコントロールプレーンであらゆるアプリケーション/インフラをカバー クラウド オンプレミス 統⼀的なAPI ジョブのサービスレベル保証 ビジネス マネージメント コントロールプレーン ポリシー & ⾃動化 アプリケーションライフサイクル & ライセンス管理 商⽤ アプリケーション オープンソース ソフトウェア コンテナ R&D ⾃動化 & データ管理 フルスタックの 性能最適化 ● SW/HW の性能に 関する インテリジェンス ● HWのスケーリング ・安定性に関する インテリジェンス ● アプリケーション 性能チューニング ● コスト最適化 フルスタックの セキュリティと コンプライアンス ● E2Eの暗号化 ● 複数組織間の データ共有・分離 ● SOC2 ● FedRAMP ● ITAR ● HIPAA ● AICPA ● Cloud Security Alliance 660+ Applications
- 20. 20 © 2021 Rescale Japan K.K. Intelligent Computing for Digital R&D High Performance Computing R&D Operations Cloud Automation Business Management
- 21. © Prometech Software, Inc. いちから始めるクラウドCAE： どこからでも使える仮想デスクトップ with Particleworks 2021年04月27日 Rescale Webinar プロメテック・ソフトウェア 解析技術部 藤本 峻
- 22. © Prometech Software, Inc. 会社紹介 1 ◼ 会社名 プロメテック・ソフトウェア株式会社 ◼ 設立年月日 2004年10月29日 ◼ 所在地 [本社] 東京都文京区本郷 3-34-3 本郷第一ビル 8 階 [名古屋オフィス] 愛知県名古屋市中区錦 1-17-26 ラウンドテラス伏見 3 階 ◼ 従業員数 約 50 名 本社 グループ企業 GDEP ソリューションズ株式会社 CAD/CAEなどをターゲットとしたNVIDIA社GPU製品を 活用したITソリューションの提供 大学との共同研究開発協力体制 東京大学・東北大学・京都大学・東京理科大学・ 東洋大学・琉球大学・横浜国立大学 など
- 23. © Prometech Software, Inc. 事業内容 2 ◼粒子法流体解析/粉体解析ソフトウェアの開発・販売・サポート ◼解析コンサルティングサービス • お客様のご要望にあわせた物理モデルの開発, 受託解析, 標準機能のカスタマイズなど粒子 法流体解析/粉体解析のコンサルティングサービスを行なっています. 格子生成が不要な新しい計算手法である 粒子法(MPS 法)の理論に基づく流体解析ソフトウェア 粉体シミュレーション法としてもっとも代表的な 離散要素法(DEM)の理論に基づく粉体解析ソフトウェア ◼可視化・映像制作サービス • CAE 分野向けの可視化・解析動画の制作，映画・ゲーム などの物理をベースとした映像制作を行なっています．
- 24. © Prometech Software, Inc. 製品概要 ｜Particleworks 3 ＜特徴＞ • 日本で先端的な研究開発が進んでいる． • 技術や時間を要し，計算誤差要素にもなる メッシュ生成工程が不要． • しぶきや激しい変形を伴う自由表面流れを再 現するのに適している． • 非圧縮性流体を対象としている． ◼格子法（従来手法） 有限要素法/有限体積法など ◼粒子法 ＜特徴＞ • 歴史があり広く普及し，知見やノウハウ，応用 技術が蓄積されている． • メッシュの粗度をコントロールし，精度や計算コ ストを調整できる． • 時間項を計算しない定常計算が行える． 格子 粒子 流体計算空間にメッシュを 設定し，格子点の物理量 を伝達していく手法です． 流体を粒子の集合で 表現した数値計算手 法です．
- 25. © Prometech Software, Inc. Particleworks の適用分野 4 ◼MPS法を採用した粒子法流体解析ソフトウェア ◼粒子法の特性を活かし，幅広い産業分野に適用が可能 ※ MPS 法：東京大学が中心に開発を進めている， 粒子法流体計算手法の一種． Particleworks の適用範囲
- 26. © Prometech Software, Inc. Particleworks の適用分野 5
- 27. © Prometech Software, Inc. Particleworks の特徴 6 1. 使いやすい ユーザーインターフェース 2. メッシュフリー 3. マルチコア演算，GPU による高速演算が可能 4. 他ソフトとの連携
- 28. © Prometech Software, Inc. Particleworks の特徴 7 1. 使いやすいユーザーインターフェース ◼ 解析設定が容易 メッシュ生成工程が不要なため，CAD で作った形状モデルをPaticleworks に読み込ませるだけでモデル化が可能です． ◼ 直感的に操作しやすい GUI 実際の操作画面
- 29. © Prometech Software, Inc. Particleworks の特徴 8 2. メッシュフリー ◼ 煩雑なメッシュ生成作業が不要です． ◼ 作成した形状データを直接読み込ませるだけで，そのまま解析モデル化されます． ◼ 粒子の配置も自動化されています． モデル修正・メッシュ生成 条件設定 計算実行 格子法 条件設定 計算実行 粒子法 煩雑なメッシュ生成の作業が不要なので，計算結果を 得るまでのトータル時間を大幅に短縮． 解析の専門家でなくても手軽に流体解析が実行可能．
- 30. © Prometech Software, Inc. Particleworks の特徴 9 3. マルチコア演算，GPUによる高速演算が可能 ◼ CPU の並列，分散処理での解析に対応 ◼ NVIDIA 社の GPU コンピューティングボードを活用した解析が可能 ◼ 大規模モデルでもワークステーションで高速に解析 ギアオイル撹拌解析 ギヤの回転数 Gear1 500 rpm Gear2 1739 rpm Gear3 1771 rpm 流体物性値 密度 800 kg/m3 動粘性係数 1×10-5 m2/s 表面張力係数 0.03 N/m CPU:Intel Xeon E5-2660v3 GPU:Tesla V100 1 1.87 3.43 5.73 9.69 0 2 4 6 8 10 12 CPU 16core CPU 32core CPU 64core CPU 128core GPU CPU16coreを1とした場合の計算速度比（陰解法） 1 1.92 3.49 5.55 10.37 0 2 4 6 8 10 12 CPU 16core CPU 32core CPU 64core CPU 128core GPU CPU16coreを1とした場合の計算速度比（陽解法）
- 31. © Prometech Software, Inc. Particleworks の特徴 10 4. 他ソフトウェアとの連携｜「Particleworks」＋「Granuleworks」 ◼ Particleworks と Granuleworks を連成させることにより，流体中の粉体の挙動を計算できます． 粉体・流体の攪拌
- 32. © Prometech Software, Inc. Particleworks の特徴 11 4. 他ソフトウェアとの連携｜機構解析ソフトウェア 「RecurDyn」(2way) ◼ RecurDyn で計算した機構モデルの挙動を Particleworks へ送り，それを考慮した流体解析結果 を戻すことで，機構と流体の相互作用を計算します． ◼ 手入力では表現が困難なたわみ，揺れなどを RecurDyn で計算し，それによって発生する流体の 挙動をより正確にシミュレートすることができます． チェーン機構内のオイル挙動解析
- 33. © Prometech Software, Inc. Particleworks の操作デモ 12 ◼仮想デスクトップ環境を利用した Particleworks 解析の流れ ジョブ実行 ジョブファイルのアップロード ソフトウェアの選択 ライセンスの選択 ハードウェアの選択 計算実行（ジョブ実行） 結果ファイルのダウンロード 仮想デスクトップの作成・起動 ハードウェアの選択 ソフトウェアの選択 ライセンスの選択 解析で使用する形状データのアップロード 仮想デスクトップ上で ソフトウェア操作 ソフトウェア GUI 起動 計算設定 プリ処理 試解析 ジョブファイル出力 仮想デスクトップ上で ポスト処理 解析したジョブの追加 ソフトウェア GUI 起動 ポスト処理
- 34. © Prometech Software, Inc. Particleworks の操作デモ 13 ◼仮想デスクトップ環境を利用した Particleworks 解析の流れ 仮想デスクトップの作成・起動 ハードウェアの選択 ソフトウェアの選択 ライセンスの選択 解析で使用する形状データのアップロード 仮想デスクトップ上で ソフトウェア操作 ソフトウェア GUI 起動 計算設定 プリ処理 試解析 ジョブファイル出力 ジョブ実行 ジョブファイルのアップロード ソフトウェアの選択 ライセンスの選択 ハードウェアの選択 計算実行（ジョブ実行） 結果ファイルのダウンロード 仮想デスクトップ上で ポスト処理 解析したジョブの追加 ソフトウェア GUI 起動 ポスト処理 今回のデモで実施する内容
- 35. © Prometech Software, Inc. Particleworks の操作デモ 14 ◼解析対象 ｜ギヤオイル撹拌 ◼ 複数のギヤが回転することによるオイルの撹拌挙動を解析する． gear01 gear03 gear02 回転数 [rpm] 周速度 [m/s] gear01 -282.2727 3.3 gear02 981.818 8.9 gear03 -1000.00 9.0 オイル
- 36. © Prometech Software, Inc. Particleworks の操作デモ 15 それでは操作デモを始めます．
- 37. © Prometech Software, Inc. Rescale での Particleworks 利用にあたって 16 ◼Saas 型従量制の効果 クラウド従量制環境 時間 オンプレミス環境 時間 同時実行 ライセンス数 時間短縮 … JOB お客様社内 （1ライセンス契約の場合） 同時実行 ライセンス数 ・・・・ JOB • 設計リードタイム内（短時間）での実施 • 必要なリソースを随時に確保可能 時間 ・・・・ JOB 同コスト
- 38. © Prometech Software, Inc. Rescale での Particleworks 利用にあたって 17 日本発の CAE ソフトウェア グローバル展開している クラウド HPC シミュレーション プラットフォーム 従量課金サービス ＆ BYOL 短期間利用 ディープラーニング用学習モデル作成 最適化設計（多ジョブ同時） 数億粒子大規模計算（マルチコア並列） 課題
- 39. © Prometech Software, Inc. Rescale での Particleworks 利用にあたって 18 Particleworks ＆ Granuleworks を Rescale/Scale-X 環境でご利用頂く上で BYOL（既存ライセンス利用）と オンデマンド（従量課金）をご利用可能です． 解析業務のコストパフォーマンス向上の実現をお手伝いさせて頂きます． ➢ アプローチ検討 ➢ 仮説検証（PoC） 問合せ先） https://www.prometech.co.jp/contact_form_ja.html
- 40. © Prometech Software, Inc. 19 ご静聴ありがとうございました