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Programming Notes

# Azure CycleCloud-Slurm 클러스터 기반 Teamcenter 시뮬레이션 프로세스 데이터 관리 아키텍처

소개: 많은 고객이 여러 Teamcenter-SPDM 솔루션을 전사적으로 운영하고 있으며, 여러 인스턴스, 다양한 ISV(독립 소프트웨어 벤더) 및 하이브리드 클라우드/온프레미스 구현을 혼합하여 사용하고 있습니다. 이러한 파편화는 고객이 데이터를 균일하게 액세스하는 능력을...

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소개:

많은 고객이 여러 Teamcenter-SPDM 솔루션을 전사적으로 운영하고 있으며, 여러 인스턴스, 다양한 ISV(독립 소프트웨어 벤더) 및 하이브리드 클라우드/온프레미스 구현을 혼합하여 사용하고 있습니다. 이러한 파편화는 고객이 데이터를 균일하게 액세스하는 능력을 저해합니다. Teamcenter-SPDM을 Azure에 통합하면 일관성 있고 조화로운 PLM 경험으로의 전환을 전사적으로 가속화할 수 있습니다.

Teamcenter 시뮬레이션이란 무엇입니까?

Teamcenter 시뮬레이션은 시뮬레이션 데이터, 프로세스, 결과들을 광범위한 PLM(제품 수명 주기 관리) 환경에 통합합니다. 엔지니어들이 로컬 드라이브에서 고립된 방식으로 시뮬레이션을 실행하는 대신, 다음을 제공합니다:

  • CAD, 시뮬레이션 모델, 입력 및 결과에 대한 단일 진실 공급원.
  • 설계, 분석 및 제조 전반에 걸친 추적성.
  • 다중 CAD, 다중 CAE 도구(예: NX Nastran, ANSYS, Abaqus, Star-CCM+) 지원.
  • Teamcenter 시뮬레이션 SPDM의 주요 이점은 원본부터 솔루션까지 완벽한 추적성을 제공한다는 것입니다. SPDM은 제품 설계 테스트의 CAE 분석이 원본 CAD의 해당 항목과 연결되는 단일 진실 공급원입니다. CAD 및 SIM 데이터 간의 이러한 관계는 특정 CAE 분석에 어떤 CAD 개정판이 사용되었는지 결정하는 핵심 요소입니다.

아키텍처:

Siemens Teamcenter SPDM 기본 아키텍처는 연결된 두 가지 주요 아키텍처 블록으로 구성됩니다.

  1. Teamcenter PLM 코어 배포

  2. HPC CycleCloud Slurm 워크스페이스에 배포된 StarCCM

  3. Teamcenter PLM 코어 배포: 이는 단일 가용성 영역에 네 개의 분산된 계층(클라이언트, 웹, 엔터프라이즈, 리소스)을 가집니다. 각 계층은 기능 및 해당 계층 간의 통신 흐름에 맞춰져 있습니다. 네 개의 계층 모두 단일 가상 네트워크 내에서 자체 가상 머신을 사용합니다. Teamcenter Simulation 또는 CAE 관리 기능은 SPDM의 핵심 비즈니스 기능으로, 엔터프라이즈 계층의 중앙 서버에서 실행되며 사용자는 웹 기반 또는 두꺼운 클라이언트 인터페이스를 통해 액세스합니다. 프로덕션 가상 네트워크와 분리된 가상 네트워크에 추가 가상 머신과 스토리지를 추가하여 개발 및 테스트 환경에 여러 인스턴스를 배포할 수 있습니다.

  4. StarCCM HPC CycleCloud Slurm 클러스터 아키텍처: Siemens StarCCM 시뮬레이션 소프트웨어는 Azure CycleCloud HPC 스케줄러 노드에 배포됩니다. CAE 분석가는 Teamcenter Active Workspace 또는 Rich 클라이언트 UI에서 시뮬레이션 작업을 실행합니다. 그러면 Azure HPC는 HPC 노드를 스핀업하고, 이 노드들은 런타임 매개변수에 따라 CAE 분석가가 제출한 작업을 처리합니다. StarCCM은 시뮬레이션 반복을 완료하고 .sim 파일 출력을 생성합니다.

워크플로

  1. CAE 분석가, SPDM 및 Teamcenter 사용자는 HTTPS 기반 공용 URL 엔드포인트를 통해 Teamcenter 애플리케이션에 액세스합니다. 사용자는 (1) Rich 클라이언트와 (2) Active Workspace 클라이언트, 두 가지 사용자 인터페이스를 통해 애플리케이션에 액세하며, CAE 엔지니어/시뮬레이션 분석가는 Teamcenter 시뮬레이션 클라이언트를 통해 Teamcenter에 액세스합니다. Teamcenter 시뮬레이션 클라이언트는 사용자 데스크톱에서 실행되는 경량의 씬 클라이언트입니다.
  2. 사용자 액세스는 회사 Azure Entra ID를 통해 인증됩니다. SAML 구성이 적용된 Azure Entra ID는 Teamcenter 애플리케이션에 대한 SSO(Single Sign-On)를 허용합니다.
  3. Azure Firewall 및 Azure 백본 보안 구성 요소는 트래픽을 필터링하고 Microsoft 사이버 보안에서 직접 위협 인텔리전스 피드를 받습니다. HTTPS 트래픽은 Azure Application Gateway로 전달됩니다. 허브 가상 네트워크와 스포크 가상 네트워크는 피어링되어 Azure 백본 네트워크를 통해 통신할 수 있습니다.
  4. Azure Application Gateway는 웹 계층의 Teamcenter 웹 서버 가상 머신(VM)으로 트래픽을 라우팅합니다.
  5. Siemens PLM Teamcenter를 Azure에 배포합니다.
    • Azure의 Teamcenter 아키텍처에 대한 자세한 내용은 이 URL을 참조하십시오.
    • Teamcenter 시뮬레이션 클라이언트는 Teamcenter 사용자 데스크톱에서 실행됩니다.
    • CAE 관리자는 Teamcenter 패키지의 필수 구성 요소로 배포됩니다.
  6. Azure HPC의 Teamcenter 시뮬레이션:
    • CAE 엔지니어는 Azure HPC 클러스터를 사용하여 다음의 일반적인 워크플로를 실행합니다.

1단계: CAD 데이터 및 제품 구조

  • CAD 모델(예: NX, CATIA, SolidWorks)은 Teamcenter에서 관리됩니다.
  • 시뮬레이션 엔지니어는 시뮬레이션 모델을 Teamcenter 제품 구조에 직접 연결합니다.
  • 시뮬레이션이 항상 최신 또는 올바른 버전의 설계를 사용하도록 보장합니다.

2단계: 시뮬레이션 모델 구축 (전처리)

  • 시뮬레이션 템플릿은 솔버 유형(FEA, CFD, 다중물리) 및 필요한 입력을 정의합니다.
  • 엔지니어는 Teamcenter와 통합된 NX CAE, Simcenter 3D, ANSYS, Abaqus 또는 Star-CCM+와 같은 도구를 사용합니다.
  • 메쉬, 경계 조건, 하중 및 재료는 올바른 설계 개정판과 연결됩니다.

3단계: 시뮬레이션 데이터 관리

  • 모든 입력 덱, 스크립트 및 모델은 버전 관리를 위해 Teamcenter에 저장됩니다.
  • 메타데이터(예: 하중 케이스, 솔버 설정)는 검색 및 재사용을 위해 캡처됩니다.
  • 프로세스 자동화 지원: 시뮬레이션 워크플로는 반복 가능한 작업을 위해 사전 구성될 수 있습니다.

4단계: 시뮬레이션 작업 실행 (Azure CycleCloud 이점 강화)

  • Teamcenter에서 직접 로컬 HPC 클러스터 또는 클라우드 HPC(Azure CycleCloud)로 작업이 제출됩니다.
  • Teamcenter는 솔버 로그, 작업 상태 및 출력 파일을 저장합니다.
  • 다음 다이어그램은 Teamcenter CAE 관리자 -> StarCCM -> HPC 클러스터 -> 시뮬레이션 처리 Sim 파일 -> Teamcenter로 Sim 파일 반환으로 시작되는 엔드 투 엔드 워크플로를 보여줍니다.
  • Teamcenter CAE 관리자 -> HPC 클러스터에서 실행되는 StarCCM

  • Teamcenter는 HPC 노드에서 작업 파일을 생성합니다.

  • HPC 클러스터가 HPC 노드를 생성 중

  • HPC 노드에서 Squeue 모니터링

  • Teamcenter UI에서 작업 모니터링

  • Sbatch 작업으로 생성된 시뮬레이션 출력 파일

  • 파일이 Teamcenter 공유 파일 위치로 복사됨

5단계: 후처리 및 결과 관리

  • 결과는 Teamcenter로 다시 가져옵니다: 응력 플롯, 온도 분포, 유동장 등.
  • Simcenter 3D, JT 형식(경량 3D) 또는 웹 기반 뷰어를 통한 시각화.
  • 결과는 다음에 연결됩니다:
    • 설계 버전
    • 시뮬레이션 설정
    • 하중 케이스
  • 이는 요구사항 → 설계 → 시뮬레이션 → 결과로 이어지는 추적 가능한 디지털 스레드를 생성합니다.

6단계: 검토, 승인 및 협업

  • 결과는 Teamcenter 내에서 설계, 제조 및 관리 팀과 공유됩니다.
  • 검토 워크플로, 전자 서명 및 승인이 PLM 프로세스에 통합됩니다.
  • 시뮬레이션 결과는 설계 변경 및 제품 유효성 검사 보고서에 영향을 미칩니다.

Azure CycleCloud가 제공하는 주요 이점:

  • 온디맨드 스케일링: 워크로드가 급증할 때 Azure 컴퓨팅 노드를 자동으로 프로비저닝하고, 작업이 완료되면 스케일 다운하여 비용을 절감합니다.
  • HPC Slurm 스케줄러 통합: Slurm과 같은 인기 있는 스케줄러를 지원하여 Teamcenter에서 원활한 작업 제출을 가능하게 합니다.
  • 다중 VM 크기 및 GPU 지원: 다양한 시뮬레이션 워크로드(예: CFD, FEA, ML 기반 시뮬레이션)에 적합한 CPU/GPU VM 조합을 선택할 수 있습니다.
  • 하이브리드 유연성: 온프레미스 HPC와 Azure 버스팅을 결합하여 로컬 하드웨어를 과도하게 프로비저닝하지 않고도 피크 수요를 처리합니다.
  • 비용 거버넌스: 내장된 비용 제어, 작업 할당량 및 보고 기능을 통해 시뮬레이션 비용을 추적합니다.
  • 보안 및 규정 준수: 시뮬레이션 데이터 및 컴퓨팅 리소스에 대해 Azure 보안, VNet 격리 및 역할 기반 액세스 제어를 활용합니다.
  • Azure Storage와의 통합: Azure Blob, Azure NetApp Files 또는 Lustre를 사용하여 HPC급 처리량을 위해 입력/출력 파일에 대한 액세스를 간소화합니다.

결론:

Siemens Teamcenter SPDM은 Azure HPC CycleCloud 워크스페이스에 배포될 때 확장 가능하고 고성능의 시뮬레이션 데이터 관리 솔루션을 제공합니다. Azure CycleCloud와의 통합은 컴퓨팅 리소스의 동적 프로비저닝을 가능하게 하여 수요에 따라 시뮬레이션 워크로드가 탄력적으로 확장될 수 있도록 합니다. 이는 특히 피크 시뮬레이션 주기 동안 최적의 리소스 활용과 비용 효율성을 보장합니다. Slurm 스케줄링, 다중 VM 구성 및 GPU 가속을 지원함으로써 HPC CCW의 SPDM은 엔지니어링 팀이 복잡한 시뮬레이션을 더 빠르고 안정적으로 실행할 수 있도록 지원합니다. 온프레미스와 클라우드 버스팅을 결합한 이 아키텍처의 하이브리드 유연성은 인프라를 과도하게 할당하지 않고도 처리량을 더욱 향상시켜 전사적인 디지털 스레드 및 제품 검증 워크플로를 위한 강력한 기반을 만듭니다.