问题描述
随着工业4.0时代的到来，工业仿真技术已成为推动工业创新发展的重要手段。江西省作为我国重要的工业基地之一，急需利用先进的仿真技术提升工业设计和制造水平。
为此，江西省科技基础条件平台中心（江西省计算中心）构建了基于高性能计算的工业仿真大数据平台，旨在通过整合高性能计算、工业仿真和大数据技术，为江西省乃至全国的工业企业提供高效、精准的仿真服务。
通过该平台的应用，企业不仅缩短了开发周期，降低了开发成本，还提升了产品质量和市场竞争力。同时，该平台的成功应用也为江西省乃至全国的工业企业提供了可借鉴的经验和范例，推动了工业仿真技术的普及和发展。
解决方案
江西省科技基础条件平台中心自2015年开始建设江西省超级计算公共服务平台，对外服务近10年，该平台是省内第一个面向社会开放，资源共享、设施一流的高性能计算公共服务平台，是江西省重要信息技术基础设施，致力于为江西省科技进步和企业创新提供先进的高性能计算和咨询服务。现拥有算力2PFLOPS，存储能力3PB，配有完善的物理空间、网络通信、安全保障、应用软件等配套设施，是江西省内唯一对外提供服务的大规模高性能计算平台。
在工业仿真方面，搭建了基于高性能计算的工业仿真大数据平台，为省内研发企业提供工程仿真服务，平台通过“虚拟现实”的仿真模拟可发现产品潜在缺陷，进而在其设计阶段进行避免，提高了产品质量。
基于高性能计算的工业仿真大数据平台具有以下功能：
1.高性能计算能力：平台搭载先进的高性能计算集群，具备强大的并行计算能力和海量数据处理能力，可支撑复杂的工业仿真模拟。
2.工业仿真技术集成：平台集成了多款工业仿真软件，支持多物理场耦合仿真、结构优化、流体动力学仿真等多种仿真类型。
3.大数据管理与分析：平台具备完善的大数据管理系统，可对仿真过程中产生的大量数据进行高效存储、管理和分析，挖掘数据中的潜在价值。
4.可视化与交互界面：平台提供直观的可视化界面和交互工具，方便用户进行仿真实验设计、结果查看和数据分析。
以某汽车股份有限公司为例，该企业在新车型开发过程中面临结构设计优化、空气动力学性能提升等挑战。通过接入基于高性能计算的工业仿真大数据平台，综合运用概念设计阶段竞品车碰撞安全CAE仿真分析、高速碰撞载荷传递路径设计与规划、详细设计阶段整车碰撞CAE验证等研究手段，使用Oasys（图形前处理、图形和计算数据后处理）、LS-Dyna（商业软件，非线性有限元求解器）、Isight（数值设计优化）等科学计算软件评估和预测汽车设计的安全性能。通过接入该平台，企业实现了以下成果：
仿真数据管理：规范汽车研发仿真环节的数据使用，提升仿真数据的利用价值，有效地管理整个汽车研发仿真流程中的所有分析流程及其数据。
结构设计优化：利用平台的大规模并行计算仿真能力，对新车型开展5轮次以上720°全场景碰撞安全CAE仿真模拟和优化，有效提升了车身刚性和碰撞安全性，同时降低了车身重量和制造成本。
新材料新技术应用：钢铝混合车身、大型一体化压铸铝车身、热成型门环、全框式副车架、TRB成型B柱设计、贯穿式门槛设计等新技术在平台的LS-Dyna仿真中反复验证后得以应用，大力推动了汽车上游产业链快速发展。
空气动力学性能提升：通过平台的流体动力学仿真功能，对新车型的外部流场进行了详细分析，优化了车身线条和空气动力学套件设计，显著降低了风阻系数，提升了车辆的燃油经济性和行驶稳定性。
数据驱动决策：平台提供的大数据分析和挖掘功能帮助企业从仿真数据中提取了有价值的信息，为新车型的进一步开发和市场定位提供了数据支持。
以上案例展示了基于高性能计算的工业仿真大数据平台在提升工业设计和制造水平方面的显著作用。通过该平台的应用，企业不仅缩短了新车型的开发周期，降低了开发成本，还提升了产品质量和市场竞争力。同时，该平台的成功应用也为江西省乃至全国的工业企业提供了可借鉴的经验和范例，推动了工业仿真技术的普及和发展。
图1利用LS-Dyna模拟计算汽车发生正面偏置碰撞时车辆变形情况
图2利用LS-Dyna模拟计算汽车发生侧面碰撞时车辆被撞情况
应用成效
基于高性能计算的工业仿真大数据平台在多个工业领域都有广泛的应用前景，如航空航天、汽车制造、能源、机械制造等。通过该平台，可实现如下经济和社会效益。
1.缩短产品研发周期：通过高性能计算和工业仿真技术，企业可以在短时间内完成大量复杂的仿真实验和分析，从而显著缩短产品研发周期。这有助于企业快速响应市场需求，抢占市场先机。
2.降低研发成本：传统的产品研发过程往往需要大量的物理实验和试制，成本高昂。而基于高性能计算的工业仿真大数据平台可以在虚拟环境中进行仿真模拟，大大减少了物理实验和试制的次数，从而降低了研发成本。
3.提高产品质量和性能：通过精确的仿真模拟和优化，企业可以在产品设计阶段就发现和解决潜在的问题，从而提高产品的质量和性能。这有助于提升产品的市场竞争力，增加企业的销售收入。
4.促进产业升级和转型：工业仿真大数据平台为传统产业的升级和转型提供了有力的技术支撑。通过该平台，企业可以引入先进的生产理念和技术手段，实现生产过程的智能化、自动化和绿色化，从而推动整个产业的升级和转型。
5.人才培养与知识积累：该平台的建设和运营过程中，需要大量的高性能计算、工业仿真和大数据分析方面的人才。因此，平台的成功应用不仅促进了相关领域人才的培养和成长，还为工业界和学术界积累了宝贵的知识和经验。
创新点
技术推动与创新引领：基于高性能计算的工业仿真大数据平台为工业领域提供了一个创新的研发环境。通过该平台，企业可以更加高效地进行产品设计、工艺优化和性能评估，从而推动整个工业领域的技术进步和创新发展。
智能化数据处理与分析：利用先进的机器学习和人工智能技术，对海量仿真数据进行智能处理和分析，以提高数据处理效率，发现数据中的隐藏规律和模式，为企业决策提供依据。
环境保护与资源节约：通过工业仿真技术，企业可以在虚拟环境中模拟和优化生产流程，减少实际生产中的试错和浪费。这有助于降低能源消耗、减少废弃物排放，从而对环境产生积极的影响。
单位情况介绍
江西省科技基础条件平台中心(江西省计算中心)是经中共江西省委机构编制委员会于2021年1月批准，由原“江西省计算技术研究所”更名而成，为江西省科学技术厅所属公益一类正处级事业单位。主要承担科技发展基础条件建设相关事务性工作。已建成省级超级计算、信息系统测评（具备CMA资质）、科技资源共享等技术研发和服务平台，是江西省计算机学会的挂靠单位。
江西省科技基础条件平台中心(江西省计算中心)始终坚持为我省经济社会发展服务的宗旨，以基础性和社会公益性科研为己任，从事基础性和公益性研究和服务，在高性能计算研究与服务、大数据技术研究、网络安全研究与服务、科研与信息系统一体化服务、政府委托任务等方面具有独特优势。
1、研发设施
已拥有近1200平方米的机房、实验室等研发场地，包括2PFLOPS（双精度）算力及3PB存储的超级计算机系统和信息安全检测仪器（软件）等在内的研发设备（原值已超4000万元），是目前全省规模最大的对外服务的公共算力平台。其中研发设备主要有：规格型号为MX5440M4、NX5440M4和NS5488M5等超算集群服务器，总计400余台；规格型号为Parastor300s等存储设备；拥有出口防火墙、入侵防御系统和Web应用防火墙、网络安全监测预警平台和集中管控平台等完备的网络安全设施。
2、人才队伍
江西省科技基础条件平台中心组建了一支年轻、高效、有力的专业化队伍，现有职工82人，其中专业技术人员80人，占比97.56%，具有中高级职称的人员50人，硕士及以上学历39人。
3、对外合作
随着超算平台近年快速发展，已融入国家超级计算体系，不断加强与各方合作交流，近五年，我中心已成为：
（1）中国国家超级计算网格环境江西主节点
（2）上海超级计算中心--江西分中心
（3）中国超算创新联盟理事单位
（4）中国超级计算中心CEO联席会议发起单位
（5）国家高性能工程技术研究中心江西分中心
（6）江西省应用数学中心（联合江西师范大学）
（7）是中科曙光、华为和浪潮信息等龙头企业在江西开展超级计算技术攻关、人才培养和资源共享的合作伙伴
