NVIDIA GRID

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Caterpillar Energy erweitert seine Konstruktionsressourcen mit NVIDIA GRID um leistungsfähige, virtuelle CAD-Arbeitsplätze

Caterpillar Energy Solution GmbH steht mit seinen beiden Marken „MWM“ und „Cat“ für hocheffiziente und umweltfreundliche Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlagen (KWK) zur dezentralen Energieerzeugung (Blockheizkraftwerke – BHKW). Das Unternehmen ist bei seiner täglichen Arbeit auf leistungsfähige CAD-Arbeitsplätze mit hoher Grafikleistung angewiesen. Damit externen Mitarbeitern nicht weiterhin komplette MWM-eigene Workstations bereitgestellt werden müssen, prüfte das Unternehmen den Einsatz virtueller Desktops. Es sollte sich herausstellen, dass diese in Sachen Grafikleistung ihren physikalischen Pendants in nichts nachstanden.

MWM

Das in Mannheim ansässige Unternehmen geht auf die Gründung von Autopionier Carl Benz zurück, der 1871 mit den „Mechanischen Werkstätten“ den Grundstein dafür legte. Heute hat das Unternehmen eine führende Marktposition auf dem Gebiet hocheffizienter und ökologisch fortschrittlicher dezentraler Energielösungen. Das Produktportfolio umfasst Gasmotoren und Stromaggregate im Leistungsbereich von 400 kWel bis zu 4.300 kWel. Dadurch sind Kraftwerke von bis zu 100.000 kWel und darüber hinaus realisierbar. Die Gasmotoren können mit unterschiedlichen Gasen wie beispielsweise Erdgas, Schiefergas, Grubengas, Biogas, Deponiegas, Klärgas und Synthesegas betrieben werden. Sie sind auf höchste elektrische und thermische Effizienz, niedrige Betriebs- und Servicekosten sowie hohe Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit ausgelegt. Dadurch erreichen sie Wirkungsgrade von mehr als 90 Prozent.

 

Herausforderung

Bisher nutzte Caterpillar Energy Solutions leistungsstarke Workstations für die Bereitstellung von CAD-Arbeitsplätzen. Die Nutzung der CAD-Arbeitsplätze war nur in der eigenen Büroumgebung möglich und wurde von der internen IT-Abteilung bereitgestellt. Von diesen Grafik-Workstations sind bis heute zehn Stück im Unternehmen verteilt. Für die benötigte Grafikleistung kommt pro Workstation eine NVIDIA-Quadro-K4000-Grafikkarte zum Einsatz. Primäre Anwender sind die Mitarbeiter aus dem Bereich Konstruktion, die Siemens Team Center und Siemens NX verwenden.

Allerdings konnte durch die hervorragende Auftragslage der Arbeitsaufwand durch die Mitarbeiter der internen Konstruktions-Abteilung nicht mehr allein realisiert werden. Daher bezieht Caterpillar Energy Solutions auch externe Mitarbeiter für aktuelle Projekte mit ein. Die externen Mitarbeiter nutzten Grafik-Workstations von Caterpillar Energy Solutions und konstruierten auf ihnen mithilfe interner Datensätze. Dies stellte jedoch in Puncto Daten-Sicherheit ein Risiko dar.

 
 
 

MWM Gasaggregat TCG 2032B V16 (courtesy of MWM Energy)

MWM Gasaggregat TCG 2032B V16 (courtesy of MWM Energy)

Lösung

Ziel des ersten VDI-Konzeptes war es, zu evaluieren, ob sich die CAD-Arbeitsplätze als virtuelle Desktops für externe Mitarbeiter realisieren ließen. Dreh- und Angelpunkt hierbei war es, die benötigte Grafikleistung in den virtuellen Desktops bereitzustellen, da dies bisher ein kritischer Bereich in der Virtualisierung darstellte.

Neue Entwicklungen im Bereich der grafikbeschleunigten virtuellen Desktops gaben jedoch Anlass zur Hoffnung, mit einer auf der NVIDIA-GRID-Technologie basierenden Lösung erfolgreich CAD-Arbeitsplätze für externe Mitarbeiter zu erschaffen.

MightyCare Solutions GmbH, ein IT-Beratungsunternehmen mit starken Fokus auf Konsolidierung und Optimierung von IT-Infrastrukturen, wurde beauftragt, im Rahmen eines Workshops die Möglichkeiten im Bereich der Desktop-Virtualisierung unter VMware aufzuzeigen und einen Plan für die Durchführung eines Proof-Of-Concept zu erstellen.

Es galt zu überprüfen, ob sich die Grafikleistung der physikalischen CAD-Arbeitsplätze mit NVIDIA-Quadro-K4000-Grafikkarten auch virtuell abbilden ließe. Dazu verglich MightyCare die Leistungsfähigkeit der physikalischen und virtuellen Clients miteinander.

Ergänzend sollte belastbares Zahlenmaterial für eine mögliche spätere Implementierung ermittelt werden. Im Vordergrund stand die sichere, leistungsfähige Bereitstellung eines Desktops für Mitarbeiter außerhalb des Unternehmens.

Von MightyCare wurde eine Testumgebung basierend auf einem Dell-R730-Server mit NVIDIA-GRID-K1-Grafikkarten aufgesetzt. Die Visualisierung basierte auf VMware vSphere kombiniert mit Horizon View Clients in einer 1-GPU-pro-Nutzer-Umgebung. Eine dreimonatige Testphase mit mehreren internen und externen Arbeitsplätzen ergab durchweg positive Ergebnisse. „Die Ergebnisse der Proof-Of-Concept-Phase waren sehr überzeugend“, erklärt Patrick Ruhnke, IT-Service-Leiter bei Caterpillar Energy. „Die neuen virtuellen Konstruktionsarbeitsplätze waren ebenso leistungsfähig und auch für unsere externen Konstrukteure stand so genügend Rechenleistung zur Verfügung.“

Als Ergebnis des Proof-Of-Concept konnte festgehalten werden: Alle gewünschten Ziele waren realisierbar. Einer Umsetzung und Inbetriebnahme stand aus technischer Sicht nichts im Wege.

 

Resultat

Durch die Anschaffung eines zweiten Dell-R730-Servers stehen jetzt bis zu 16 virtuelle Arbeitsplätze zur Verfügung. Die Instandhaltung der IT-Infrastruktur ist für die IT-Abteilung erheblich einfacher geworden. Und: Die Anwender können an den virtuellen CAD-Arbeitsplätzen mit ihren vorhandenen Peripheriegeräten wie gewohnt arbeiten.

Zurzeit sind zehn Konstruktions-Arbeitsplätze für externe Mitarbeiter in Nutzung und Reserven für eine flexible Erweiterung stehen zur Verfügung. Alle Datensätze bleiben intern gespeichert, womit ein zentrales Anliegen der Umstellung erfüllt wurde. Für die Zukunft plant Caterpillar Energy die virtuellen Arbeitsplätze auch auf Zero Clients zu verlagern.

 

MWM Gasaggregat TCG 2032B V16

Das bedeutet eine weitere Flexibilisierung der IT-Hardware-Verwaltung. Das Unternehmen plant außerdem, bei den nächsten Server-Anschaffungen, die seit neuestem mit VMWare Horizon 6 zur Verfügung stehende GRID-vGPU-Technologie zu testen. Mit ihr lässt sich eine GPU für mehrere Nutzer dediziert aufteilen. Damit könnte man Büroarbeits- und Konstruktionsplätze in einer Server-Umgebung noch flexibler beherbergen und instand halten.