Neben der Theorie und dem Experiment hat sich die Simulation zur dritten Säule von Wissenschaft und Forschung entwickelt. Gerade für industrielle Entwicklungen ist der Einsatz von High Performance Computern (HPC) wegweisend für Herstellungsprozesse und Produktinnovationen. Allerdings ist kleinen und mittleren Unternehmen der Zugang zu Höchstleistungsrechnern bislang erschwert: Kosten und das benötigte Experten Know-how sind schwer zu kalkulieren. Im Projekt Fortissimo ist das Fraunhofer SCAI daran beteiligt, kleineren Unternehmen den Zugang zu HPC deutlich zu erleichtern. Teilprojektleiter Klaus Wolf erklärt, wie das funktioniert.

Hallo Herr Wolf. Was ist Fortissimo?

Das Projekt Fortissimo gehört zu den größeren der laufenden EU-Förderprojekte. Bislang sind etwa 130 Partner beteiligt. Ziel ist es, auch kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) den Zugang zu Höchstleistungsrechnern zu ermöglichen. Hier gibt es bislang aus unterschiedlichsten Gründen eine »Hemmschwelle«. Zum einen natürlich wegen des Preises, der normalerweise bei bis zu einigen Millionen Euro pro HPC-System liegen kann. Und zum anderen weil KMU in der Regel nicht das Know-how beziehungsweise nicht die Berechnungsingenieure und andere Fachleute haben, um komplexe Rechenaufgaben selbstständig zu programmieren und durchführen zu können.

Welche Aufgaben übernimmt das Fraunhofer-Institut für Algorithmen und Wissenschaftliches Rechnen SCAI?

Wir arbeiten im Rahmen einiger Fallstudien daran, KMU den Zugang zu verschiedenen High Performance Computing Center als Pay per use über die Cloud zu erleichtern. Dann können auch kleinere Unternehmen Simulationen etwa im Rahmen der Produktentwicklung oder zur Optimierung komplexer Herstellungsprozesse durchführen.

Um welche Anwendungen könnte es dabei gehen?

Beispielsweise um die Simulation für Composite-Bauteile oder Simulationen für Blasformprozesse, die Simulation von Strömungsprozessen bei Fahrzeugen, die Auslegung von Prozessanlagen in der Chemie, um Moleküledesign und chemische Prozesse generell oder um Data Analytics zur Auswertung von Kunden- oder Verkehrsströmen. Denkbar sind auch Herstellsimulationen von Gusseisenteilen für Motoren, Luftverschmutzungsberechnungen oder auch Entwicklungen im Bereich der Klimatisierung.

Wieviele Rechner stehen zur Verfügung?

Derzeit sind es acht Rechenzentren, die in Europa verteilt sind.

Sie bieten interessierten KMU aber nicht nur den Zugang zum Höchstleistungsrechner?

Letztlich bietet der Fortissimo Marktplatz (Marketplace) den Unternehmen immer ein Komplettpaket an. Den Zugang zum Rechner, plus Software, plus Experten, die den KMU zur Seite stehen.

Wesentlich ist auch, dass Sie den Unternehmen nicht einfach Rechenzeit zuteilen, sondern sozusagen Musterexperimente vorbereitet haben, an denen sie sich orientieren können.

Die Entwicklung dieser Musterlösungen ist eine unserer wichtigsten Aufgaben. Bislang sind im Projekt FORTISSIMO rund 70 Experimente definiert, die von den KMUs bald genutzt beziehungsweise individuell modifiziert eingesetzt werden können. In den kommenden Monaten können und sollen natürlich noch weitere dazukommen. Im Moment wird aber daran gearbeitet, aus diesen einzelnen Forschungsexperimenten ein konkretes, einsetzbares Angebot zu entwickeln.

Es soll also eine Art Warenkorb an bereits fast fertigen Simulationen zur Verfügung stehen, aus denen kleine und mittlere Unternehmen dann nach dem »passenden« suchen und sich »bedienen« können?

Den Begriff »fertig« oder «fast fertig« würde ich nicht benutzen, weil die Unternehmen natürlich immer Speziallösungen brauchen. Aber wir bieten einen Rahmen an, der auf die Erfordernisse der Kunden hin angepasst werden kann. Allerdings versuchen wir die Angebote so vorzubereiten, dass der Anpassungsaufwand für die eigene Anwendung möglichst gering ist.

Warum bereiten Sie dieses »Sortiment« an Cases bereits vor und warten nicht, bis ein KMU mit seinen individuellen Bedürfnissen auf Sie zukommt?

Das Förderprojekt wurde von der EU initiiert, um einen Warenkorb zu entwickeln, der beispielhaft aufzeigt, dass auch ein KMU den Zugang zum High Performance Computing Center vergleichsweise einfach beantragen und nutzen kann. Und die Bandbreite der Beispiele, die wir entwickeln, unterstreicht die Vielfalt der Branchen, die wir ansprechen wollen. Denn die meisten KMUs wissen gar nicht, das und wie so etwas geht. Deshalb wollen wir sie – salopp ausgedrückt – ein wenig »anlocken«. Außerdem können wir die Cases gut nutzen, um das Zusammenspiel zwischen Simulationssoftware-Anbieter und Hardware-Anbieter zu verbessern.

Trotzdem ist das Nutzen eines High Performance Computing Center natürlich auch mit Kosten verbunden …

… die sich aber durchaus in Grenzen halten können. Normalerweise kostet allein eine Jahreslizenz für die hochwertige Simulationssoftware bis zu 100.000 Euro. Bei Fortissimo müssen Unternehmen für viele Simulationsprojekte lediglich einige 10.000 Euro veranschlagen – darin enthalten ist dann aber auch schon Beratung durch Experten aus dem passenden Anwendungsbereich

Wann wird das Angebot so bereit sein, dass Sie starten können?

Die ersten Angebote sind bereits online. Wir bauen den Marktplatz bis zum Projektabschluss Ende 2018 sukzessive aus. Und dann hoffen wir auf Resonanz durch die KMU. Unter anderem auch auf Anregungen, welche Cases wir zusätzlich bereitstellen sollten.

(aku)

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Klaus Wolf
  • Fraunhofer-Institut für Algorithmen und Wissenschaftliches Rechnen SCAI
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