企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型利器

吳泳江

數(shù)字重塑世界，數(shù)字引領(lǐng)未來(lái)。

對(duì)制造企業(yè)來(lái)說(shuō)數(shù)字化能力正在逐漸占據(jù)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的核心位置，數(shù)字化轉(zhuǎn)型成為企業(yè)創(chuàng)新能力提升的決定性因素。隨著人工智能、大數(shù)據(jù)、AR和VR技術(shù)在企業(yè)研發(fā)、生產(chǎn)管理、設(shè)備運(yùn)維等多方面發(fā)揮越來(lái)越重要的作用，工作站的應(yīng)用范圍正在不斷拓寬。

日前，國(guó)際數(shù)據(jù)公司（IDC）發(fā)布的《IDC Quarterly PCD Tracker，2020Q4》報(bào)告中，2020年第四季度聯(lián)想工作站市場(chǎng)占有率達(dá)到41.6%，再次奪得市場(chǎng)第一并依舊保持著強(qiáng)勁的上升勢(shì)頭，在整個(gè)2020年度，聯(lián)想工作站在中國(guó)區(qū)市場(chǎng)占有率更是高達(dá)40.3%，穩(wěn)居行業(yè)第一。

在工作站市場(chǎng)，產(chǎn)品線的完整程度也是整體實(shí)力的重要體現(xiàn)，因此，聯(lián)想從最初就按照“普及化+專業(yè)化”的雙輪驅(qū)動(dòng)策略，規(guī)劃了完整的產(chǎn)品線，并逐步形成了基礎(chǔ)單路、主流單路、頂級(jí)單路、主流雙路、旗艦雙路以及移動(dòng)工作站的完整布局，充分滿足不同行業(yè)用戶的專業(yè)需求。

這次評(píng)測(cè)由《智能制造》雜志聯(lián)合PTC公司共同舉辦，首先通過(guò)基礎(chǔ)硬件測(cè)試了解這兩款機(jī)器在圖形性能方面的表現(xiàn)，其次則希望借助Creo軟件的實(shí)際應(yīng)用，真實(shí)反應(yīng)這兩款產(chǎn)品在三維建模和仿真分析的性能。

基礎(chǔ)性能評(píng)測(cè)

1. 硬件配置

在硬件配置方面，P620可謂亮點(diǎn)十足，ThinkStation P620是業(yè)內(nèi)首款搭載AMD 銳龍 Threadripper PRO 處理器的工作站產(chǎn)品，CPU核心數(shù)量達(dá)到了驚人的64核。同時(shí)，P620也是目前唯一一款支持第四代PCIe接口的工作站，帶寬實(shí)現(xiàn)2位倍。

AMD Threadripper Pro 對(duì)傳統(tǒng)Intel的至強(qiáng)CPU來(lái)說(shuō)，絕對(duì)是強(qiáng)勁對(duì)手， AMD在拿下大量游戲玩家后，又把目光投向了專業(yè)領(lǐng)域的高端用戶市場(chǎng)。對(duì)于三維建模和仿真分析來(lái)說(shuō)不僅需要有大量的處理器核心，還需要大容量的內(nèi)存和更快的存儲(chǔ)及擴(kuò)展能力。目前核心數(shù)量最多的至強(qiáng)W處理器是2019年第二季度上市的Xeon W-3275，擁有28核心以及6通道內(nèi)存。

P620最高可搭載64核Ryzen Threadripper PRO 3995WX處理器，配備8通道1TB內(nèi)存和20TB儲(chǔ)存，可支持雙NVIDIA Quadro RTX 8000或四塊RTX 4000專業(yè)卡，這個(gè)配置足夠應(yīng)付幾乎所有工作站用戶需求。同時(shí)，處理器集成了芯片級(jí)高級(jí)安全功能，用戶可更好地保護(hù)數(shù)據(jù)安全。而AMD Memory Guard可對(duì)內(nèi)存進(jìn)行加密，以保護(hù)敏感數(shù)據(jù)免受高級(jí)物理攻擊。

ThinkStation P520C 在配置上相對(duì)要低調(diào)很多，其最高支持18核CPU，主頻最高4.1 GHz，顯卡可支持到Quadro RTX 5000，最高支持256 GB內(nèi)存。

從配置上能發(fā)現(xiàn)，P520C在CPU、顯卡和內(nèi)存這些決定工作站性能的關(guān)鍵配置上都與P620存在不小差距。P520C作為超高性價(jià)比的主流單路工作站，同樣具備多種配置規(guī)格，覆蓋了三維CAD/BIM設(shè)計(jì)、建模渲染、準(zhǔn)確度計(jì)算和仿真分析等廣泛應(yīng)用場(chǎng)景，讓企業(yè)及專業(yè)用戶能夠進(jìn)行更靈活的選擇。ThinkStation P520C處理器可具備4.0 GHz以上主頻，配合四通道內(nèi)存以及M.2 SSD，能滿足大多數(shù)制造業(yè)三維設(shè)計(jì)的工作要求。

很遺憾，本次評(píng)測(cè)沒(méi)有拿到有標(biāo)志意義的64核P620工作站，但其實(shí)對(duì)于絕大多數(shù)三維設(shè)計(jì)與分析仿真來(lái)說(shuō)， 32核產(chǎn)品也已經(jīng)足夠應(yīng)付了。本次評(píng)測(cè)的兩款P520C、P620兩款工作站主要配置如下。

2. SPECViewperf 測(cè)試

本次測(cè)試選用了最新版的SPECviewperf 2020，對(duì)廣大CAD工程師來(lái)說(shuō)，這款軟件可以說(shuō)是當(dāng)前工作站領(lǐng)域最權(quán)威和流行的綜合BenchMark軟件，其測(cè)試主要是針對(duì)3D建模和渲染。SPECviewperf 2020相當(dāng)于其在Windows下的14版本，新版測(cè)試軟件更新了8個(gè)子測(cè)試集，其中使用OpenGL 4.5圖形驅(qū)動(dòng)接口的包括catia-06、creo-03、energy-03、maya-06、medical-03、snx-04和solidworks-05，基于DirectX 12 API的只有一個(gè)3dsmax-07。SPECViewperf的測(cè)試結(jié)果以fps（幀率）的形式體現(xiàn)，幀率越高，說(shuō)明工作站三維建模過(guò)程中越流暢，相應(yīng)的處理速度也就更快。

有一點(diǎn)需要說(shuō)明SPECviewperf為了使CPU盡量少地影響到顯卡本身性能的發(fā)揮，對(duì)硬件性能瓶頸進(jìn)行過(guò)處理，因此這個(gè)評(píng)測(cè)數(shù)據(jù)很大程度上反映的是兩塊專業(yè)圖卡之間的性能差距。

因此，對(duì)比以上數(shù)據(jù)我們可以看出，雖然兩個(gè)平臺(tái)的測(cè)試得分差距比較懸殊，各軟件得分平均相差271%以上，但還是基本符合我們測(cè)試之前的預(yù)期，僅從RTX6000功耗295 W，顯存24G，而P2200只有75 W和5G顯存這兩項(xiàng)，就能說(shuō)明這些差異并不算太過(guò)于夸張。

實(shí)際使用過(guò)程中，特別是三維CAD設(shè)計(jì)、仿真分析等專業(yè)應(yīng)用，根據(jù)具體模型、操作的不同，性能瓶頸可能會(huì)出現(xiàn)在不同的硬件設(shè)備上，比如CPU核心數(shù)量與頻率、硬盤的讀寫速度以及內(nèi)存大小等。另外，還有一點(diǎn)在所有測(cè)試軟件中，Creo-03這一項(xiàng)的得分差距是最少的，這一點(diǎn)是在這次實(shí)際應(yīng)用測(cè)試選用Creo之前沒(méi)有想到的。

Creo實(shí)測(cè)

每一個(gè)制造工程師對(duì)計(jì)算機(jī)性能的追求都是永無(wú)止境的。更快的處理速度和更穩(wěn)定的運(yùn)行不僅代表了更高的工作效率，也意味著可以把更多的精力集中到設(shè)計(jì)創(chuàng)新中，而不是毫無(wú)意義地消耗在計(jì)算機(jī)處理過(guò)程的等待中。工作站在專業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)使其在企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的過(guò)程中扮演越來(lái)越重要的角色。

1. 大裝配

鏟車模型包括全部零部件、管路和線束，共計(jì)1 576種各類零件。在Creo中直接打開(kāi)文件時(shí)系統(tǒng)會(huì)把所有細(xì)節(jié)全部調(diào)入內(nèi)存，這種模式便于操作人員完全掌控所有細(xì)節(jié)，但整個(gè)加載過(guò)程對(duì)內(nèi)存及CPU要求非常高。一般的三維CAD軟件在模型打開(kāi)過(guò)程中，會(huì)根據(jù)零部件之間以及每個(gè)零部件內(nèi)部的約束關(guān)系進(jìn)行逐一比對(duì)，重生模型，因此計(jì)算機(jī)多線程能力往往在這一環(huán)節(jié)無(wú)法得到充分發(fā)揮，相反不同線程之間的相互調(diào)用可能要花不少時(shí)間。

在打開(kāi)時(shí)間上P520C用時(shí)大約2 min，而P620僅僅用時(shí)不到1 min，應(yīng)該說(shuō)這兩款機(jī)器在打開(kāi)如此規(guī)模的大裝配模型時(shí)表現(xiàn)都是相當(dāng)出色，全部模型加載完成后，占用內(nèi)存11G，而整體上CPU、GPU占用情況也都處于比較低的水平。模型載入時(shí)對(duì)工作站性能需求較高，CPU和內(nèi)存都會(huì)影響模型載入速度。

在進(jìn)行模型顯示模式更換以及拖動(dòng)模型進(jìn)行平移、旋轉(zhuǎn)和縮放等基本操作時(shí)，畫面流暢度，無(wú)不連貫現(xiàn)象。以上表現(xiàn)說(shuō)明ThinkStation P520C和P620都能很好地滿足制造業(yè)工程技術(shù)人員日常設(shè)計(jì)需求。

另外需要強(qiáng)調(diào)一點(diǎn)，Creo軟件本身還提供一種低硬件要求的大裝備文件打開(kāi)方式。在打開(kāi)大裝配模型時(shí)，選擇打開(kāi)輕量化圖形，會(huì)明顯提高打開(kāi)裝備體的速度，瞬間就可打開(kāi)整個(gè)模型。采用這種模式打開(kāi)的模型，只具備大致的外形輪廓，細(xì)節(jié)上非常粗糙，如果需要仔細(xì)查看或者修改某個(gè)零部件，只需對(duì)其雙擊，軟件就會(huì)把相關(guān)零部件的詳細(xì)信息完整地顯示出來(lái)。硬件性能不足的情況下，這種方式可以在一定程度解決大裝備模型運(yùn)行的問(wèn)題。

2. 實(shí)時(shí)仿真

企業(yè)在設(shè)計(jì)過(guò)程中經(jīng)常需要進(jìn)行一些結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、模態(tài)和熱方面的仿真分析。傳統(tǒng)CAE方法需要將CAD模型導(dǎo)入仿真軟件中，劃分網(wǎng)格，同時(shí)為提升速度還要進(jìn)行必要的幾何清理，去除不必要的細(xì)節(jié)。

Creo從4.0版本開(kāi)始提供實(shí)時(shí)仿真，設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)的同時(shí)可以實(shí)時(shí)進(jìn)行仿真分析，并根據(jù)仿真分析的結(jié)果修改、優(yōu)化設(shè)計(jì)，然后再進(jìn)行仿真，最終得到滿意的設(shè)計(jì)結(jié)果。實(shí)時(shí)仿真避免了大量跨部門的設(shè)計(jì)迭代，可以大量縮短研發(fā)周期。Creo可以直接把CAD設(shè)計(jì)模型切換到實(shí)時(shí)仿真模式中，同時(shí)不再需要進(jìn)行幾何清理以及網(wǎng)格優(yōu)化。實(shí)時(shí)仿真的操作過(guò)程也非常簡(jiǎn)便，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)從設(shè)計(jì)模型中提取材料類型，而工程師只需要選擇所需仿真精度，給定邊界條件和載荷，Creo會(huì)在很短的時(shí)間內(nèi)給出仿真結(jié)果。

實(shí)時(shí)仿真的速度隨仿真精度的不同而有所區(qū)別，但即便是高精度的實(shí)時(shí)仿真在GPU并行計(jì)算能力的加持下，所用時(shí)間也非常有限。以本次測(cè)試所選的雪地摩托車底盤模型為例，這個(gè)模型設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)非常豐富，包括各種類型的導(dǎo)角、孔和螺栓。希望通過(guò)實(shí)時(shí)仿真查看實(shí)際工況下最大應(yīng)力大小和出現(xiàn)位置、最大變形程度，如果使用傳統(tǒng)CAE方法，整個(gè)過(guò)程需要大量的準(zhǔn)備時(shí)間和復(fù)雜的計(jì)算過(guò)程，即使對(duì)于經(jīng)驗(yàn)豐富的專業(yè)CAE技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，也需要至少3 h的時(shí)間。

由于實(shí)時(shí)仿真的結(jié)果是隨著仿真收斂的過(guò)程逐步顯示出來(lái)的，而且在整個(gè)分析過(guò)程中Creo并沒(méi)有進(jìn)度條來(lái)提示分析的過(guò)程，因此很難計(jì)算出準(zhǔn)確的時(shí)間。在我們測(cè)試的直觀感受中P620完成整個(gè)過(guò)程大約用時(shí)1 min 40 s，而P520C的計(jì)算時(shí)間也沒(méi)有超過(guò)3 min。整個(gè)過(guò)程GPU的并行計(jì)算能力得以充分展現(xiàn)，兩個(gè)平臺(tái)的GPU占用率在計(jì)算過(guò)程中都始終保持在95%以上。

對(duì)于配備了用于并行計(jì)算的4 608 個(gè) CUDA 核心、576 個(gè) Tensor Core核心和72 個(gè) RT Core核心 RTX6000來(lái)說(shuō)，Quadro RTX 6000在實(shí)時(shí)仿真方面的表現(xiàn)尤為出色。

寫在最后

當(dāng)前工作站市場(chǎng)可謂競(jìng)爭(zhēng)激烈，而且市場(chǎng)上主流工作站產(chǎn)品之間的差異并不明顯，聯(lián)想工作站能在眾多豪強(qiáng)的混戰(zhàn)中脫穎而出、后來(lái)居上，一方面是由于長(zhǎng)期以來(lái)堅(jiān)持以客戶為中心持續(xù)打造的超強(qiáng)的產(chǎn)品力，可靠的品質(zhì)和完善的服務(wù)體系，而另一方面其富有遠(yuǎn)見(jiàn)的產(chǎn)品線布局更是其綜合實(shí)力的體現(xiàn)，基礎(chǔ)單路、主流單路、高端單路、高端雙路、旗艦雙路工作站以及移動(dòng)工作站組成的龐大產(chǎn)品家庭，能夠滿足不同領(lǐng)域客戶的個(gè)性化需求，成為驅(qū)動(dòng)業(yè)務(wù)增長(zhǎng)的核心原因。 同時(shí)， 完備的產(chǎn)品線也使聯(lián)想工作站得以在影視特效、建筑BIM、工業(yè)設(shè)計(jì)和精密影像處理等眾多不同領(lǐng)域中發(fā)揮專長(zhǎng)， 提供前所未有的出色體驗(yàn)。

這次評(píng)測(cè)的兩款工作站，正是這種產(chǎn)品布局思路指導(dǎo)打造的明星產(chǎn)品。P520C針對(duì)主流三維CAD市場(chǎng)可以滿足大部分工程技術(shù)人員的需求，而P620則在重點(diǎn)覆蓋高端、復(fù)雜三維設(shè)計(jì)任務(wù)的同時(shí)，利用其突出的硬件性能出色的完成以CAE為代表的大數(shù)據(jù)量處理工作，同時(shí)其處理的GPU對(duì)于制造業(yè)應(yīng)用越來(lái)越廣泛的基于人工智能的設(shè)計(jì)、大數(shù)據(jù)處理任務(wù)都更加游刃有余。