项目介绍
Stanley Black & Decker (NYSE:SWK) 是标准普尔 500 指数企业之一，是 一家多元化全球提供商，提供手动工具、电动工具和相关配件、机械存取和电 子安全解决方案、医疗保健解决方案、工程紧固系统等。公司供应各种适应苛 刻工作条件且功能强大的创新工具，帮助全世界的专业人士构建、维修和保护 世界上最具价值之物。Stanley Black & Decker 是工具和安全方面的领导者， 旗下品牌包括 Stanley Tools、DEWALT、Mac Tools、Porter-Cable 等。从机 场大门到住宅锁和门栓，再到解救地震中受困幸存者的破碎器，其产品应有尽 有。 正如其官网所述，“无论您住在何处，开什么车，在哪个商店购物，或在哪 幢大楼工作，其创建过程中都肯定有我们的参与。而且可以确定的是，在所有 这些场所或设备的使用过程中，我们会继续为您提供支持。” Stanley Black & Decker 选用 Altair HyperWorks Unlimited 来优化其电动 工具设计的 CAE 流程。此全面支持式 HPC 系统包括市场领先的 HyperWorks 求解器、网格和可视化产品套件，以及用于管理 HPC 作业负载的 PBS Works 套件。
挑战
作为一家全球领先的电动工具供应商，Stanley Black & Decker (SBD)始终 在努力保持自身的竞争性优势，并致力于以更快的速度向市场中提供性能更佳 的产品。具体来说，在对其畅销款电锤进行锤击机构的设计优化时，SBD 工程 师知道他们需要采用计算机辅助工程(CAE)的方法。 “电锤行业的竞争极为激烈，而且电锤是市场上最复杂的电动工具，因此 我们必须通过现有的最为创新的方法来优化性能，”SBD 全球计算机辅助工程 主管 Andreas Syma 说道。 “借助 CAE 来完成优化是实现这一目标的唯一可行方法，因为要求过于复 杂，不能仅依靠于经验知识或纯物理测试。” 通过在 CAE 基础上进行优化，工程师可以实现以下几点： • 处理极为复杂的实体产品 • 一次性测试几百个设计 • 在产品物理工作原理上获得更深的理解
“真正意义上的优化只能通过计算机辅助方法实现，”Syma 解释说。“通过物理测试来改善系统时，其作用其实 极为有限，我们必须在更高的层次上对物理工作方式进行探索，获取新的认识并了解在改善系统上需要做些什么，而 CAE 为此提供了可能。就性能、耐久性、成本和重量来说，基于仿真的优化方法对工程设计工作的帮助非常大，它 会带来更具价值的产品。若能在流程的早期阶段加以应用，则更是如此。”
SBD 之前一直使用的是采用 LS-DYNA 的工作站，优化的执行期在三周左右。“三周的时间不足以让我们保持竞 争优势，我们的目标是能够在一个周末的时间内完成，这样工程师从周五开始工作，然后在周一便可获得结果，”Syma 表示。
SBD 团队成员知道，他们需要更高性能的计算机来帮助达到所需的性能提升，但是对于投资购买更多的硬件和 计算核心，大家都心存顾虑，其原因有三： • 高性能计算(HPC) 硬件/核心的成本 • 复杂的 HPC 系统在维护和支持上的难易程度 • 必要的软件许可是否能够与这一硬件完美配合，并达到较高的利用率 换句话说，即使 SBD 能够为采购和保有 HPC 系统的费用提供充分的理由，公司能否确保昂贵的 CAE 软件许可 证可在这些硬件上使用？能否更大程度地利用这些许可证？ “我们了解过往的业务案例，也知道这势在必行，但是我们不确定在优化方法的计算时间方面，传统硬件解决方 案是否能为我们带来所需的结果。我们不希望在进行硬件投资后发现无法得到我们需要的结果，”Syma 说。
解决方案
SBD 获得了三个领先 HPC 硬件提供商的报价，但是仍担心真正使用此系统时会产生额外的许可证成本，从而不 能经济高效地利用软件许可证。另外一个担忧是 HPC 系统的管理是否会非常复杂。 于是，Altair 为 SBD 推荐了 HyperWorks Unlimited™，这是一款用于 CAE 的全管理型 HPC 产品。此交钥匙式 产品包括预配置的 HPC 硬件和软件，以及所有 HyperWorks® 应用程序和用于管理 HPC 作业负载的 PBS Works™ 的无限制使用权限。 该团队之前就已熟悉 Altair 软件，尤其是结构分析求解器 RADIOSS®以及 HyperMesh®、HyperView®和 MotionSolve®。SBD 工程师进行了一次基准研究，证明了 RADIOSS 连同 HyperStudy®一起在准确性和性能方面等 同于他们之前一直使用的 LS-DYNA/optiSLang 解决方案。在这些研究结果的基础上，SBD 决定就 Altair HyperWorks Unlimited 解决方案迈向下一阶段。 “经证明，RADIOSS 与 HyperStudy 组合的性能与使用 optiSLang 的 LS-DYNA 解决方案一样好，”Syma 说。 “我们还研究了 HyperWorks 套件中的更多产品，发现在加入这些产品之后，HyperWorks Unlimited 将更具吸引力。 若采用一个传统的 HPC 系统并单独购买的求解器许可证，其价值是无法与此相比的。而且由于只有值得信赖的 Altair 这样一个供应商，无论是在硬件或软件中的任何部分需要支持，我们都只需拨打一个电话。对于所有 CAE 工程师来 说，HPC 都应该是这样，都应如此简单、如此强大、如此可靠。”
结论
SBD 最终选择了 160 核的 HyperWorks Unlimited 系统，Altair 在几天之内便进行了交付和安装。“该系统十分有 效，”Syma 说。“我们已开始应用，而且至今未出现任何性能或维护问题。 “HyperWorks Unlimited 正是我们所需要的，即一个在预配置硬件上封装和交付的易于安装和使用的顶级求解 器。另外，其中还配备了全套 CAE 及 HPC 产品，进一步满足了我们全部的优化需求，无需担心要购买更多许可证。 所有配置工作均已为我们准备妥当，我们拥有所需的全部软件，可进行无限的探索，并且价格也非常合理。这简直令 人有些难以相信，”Syma 说。 Altair 会对 HyperWorks Unlimited 硬件和软件提供全面支持，这是 SBD 选用 HyperWorks Unlimited 的一个重要 的决定性因素。“我们刚开始接触 HPC，因此必须使我们的 IT 团队感觉这种解决方案易于管理，从而不必聘用新人， 也不会降低工程师的效率。借助 HyperWorks Unlimited，我们不需 HPC 专家就能从 CAE 应用程序中获得我们需要 的顶级性能。” 现在，SBD 工程师具有了新的优化能力，可以使用仿真驱动式探索来满足设计需求，从而更深入地探索理念， 减少产品周期并更快更好地做出决策。工程师可在一个周末内完成一次优化过程，而不是原本的一个星期。SBD 计 划在当前的机构内扩展使用，然后再将同样级别的 HPC 能力提供给其他机构。 “Altair 在工程方面的领导地位是一项重要的决策因素。我们需要的是一个既了解 CAE 应用程序又了解潜在 HPC 结构的供应商，而没有任何其他供应商同时具有我们在两方面所需的专业技术。”
Andreas Syma Stanley Black & Decker, Inc. 全球计算机辅助工程主管
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