In-GRID

Innovative Grid-Entwicklungen für ingenieurwissenschaftliche Anwendungen

In-Grid Arbeitspakete

Das Community-Projekt In-Grid stellt eine Grid-Umgebung für ingenieurwissenschaftliche Anwendungen bereit. Durch den flexiblen Einsatz von Grid-Technologien werden Modellierungs-, Simulations- und Optimierungskompetenz zusammengeführt sowie die effiziente, gemeinsame Nutzung von verteilten Ressourcen ermöglicht. Das Projekt gehörte zur ersten Generation der D-Grid Community-Projekte (D-Grid I) und positionierte sich an der Schnittstelle von wissenschaftlicher und wirtschaftlicher Nutzung.

Der Aufbau einer grid-basierten „Computational Engineering Community“ demonstrierte technologisch fortschrittliche Anwendungsbeispiele ingenieurwissenschaftlichen Arbeitens im Forschungskontext und im betrieblichen Innovationsmanagement.

In-Grid entwickelte neue Ansätze für die zentrale Frage, wie ingenieurwissenschaftliches Arbeiten in der Zukunft mit Hilfe von Grid-Technologie unterstützt werden kann. Forscher und Entwickler sollen in die Lage versetzt werden, ihre komplexen wisenschaftlichen Fragegestellungen unabhängig von ihren lokalen Umgebungen zu bearbeiten.
In-Grid etablierte eine Grid Umgebung für wissenschaftliche ebenso wie industrielle Ingenieuranwendungen. In-Grid positionierte sich damit sowohl in der Grundlagenforschung als auch in der anwendungsnahen Forschung. In-Grid wurde von 8 Partnern aus Industrie und Wissenschaft geführt und gehört zum Bereich der Business Grids.

Als Ausgangspunkte wurden sechs prototypische Anwendungen – interaktive Visualisierung, Gießereitechnik, Umformung, Grundwasserströmung- und -transport, Turbinensimulation und Interaktion von Strömungs- und Strukturmechanik – als Showcases betrachtet, um die drei zentralen Bereiche rechenintensiver ingenieurwissenschaftlicher Anwendungen wie gekoppelte Multiskalenprobleme, gekoppelte multidisziplinäre Probleme sowie verteilte simulationsbasierte Optimierung abzudecken.

Unterstützt wird das Prototyping durch internet-basierte kollaborative Methoden, Tools zur Erstellung und Ausführung von Ingenieurworkflows in Grid-Umgebungen sowie durch ein Portal für ausgewählte Szenarien. Zusammenarbeits- und Geschäftsmodelle, Sicherheit und Vertrauensmodelle für den Einsatz in Universitäten und Unternehmen wurden ebenfalls entwickelt.

Das Zusammenspiel der unterschiedlichen Arbeitspakete des In-Grid-Projektes wird deutlich am Prozess der Auftragsbearbeitung eines kleineren oder mittleren Zulieferbetriebs: Wenn eine Anfrage eingeht, muss zunächst in den alten Auftragsbeständen gesucht werden, ob ein ähnlicher Auftrag bereits in der Vergangenheit ausgeführt wurde. Hierbei muss in Daten gesucht werden, die nur zum Teil Text-Daten sind. Viel häufiger handelt es sich aber um Daten, die beispielsweise aus einem CAD-Tool stammen oder daraus erzeugte Simulationsdateien in häufig proprietären Formaten. Im Rahmen von In-Grid wurde daher eine Suche in nicht-textuellen Dateien implementiert. Wurde ein als „ähnlich“ eingestufter früherer Auftrag gefunden, liegen damit weitere Informationen, wie beispielsweise Teilelisten oder Materialeigenschaften vor, die dann den Startpunkt für die weitere Bearbeitung dieser Anfrage bilden.

Diese Daten müssen für die aktuelle Bearbeitung angepasst, eine Startsimulation zur groben Abschätzung der Machbarkeit sowie darauffolgend eine ausführliche Optimierungsrechnung durchgeführt werden, die die optimale Konfiguration des Bauteils für das aktuelle Einsatzgebiet bestimmen soll. Diese Optimierungsrechnung besteht aus einer Vielzahl von Einzelrechnungen, deren Ergebnisse von der eigentlichen Optimierungssoftware ausgewertet und interpretiert werden, um die Parameter für die nächste Optimierungsstufe zu bestimmen.

Da es nicht immer eindeutig formal zu fassen ist, was „optimal“ ist, müssen die Ergebnisse betrachtet und interpretiert werden. Hierfür ist das Wissen unterschiedlicher Partner – des Auftraggebers, des Berechnungsingenieurs der Zulieferfirma, des Fertigungsingenieurs der Zulieferfirma und ggfs. weiterer Personen – notwendig, die üblicherweise an räumlich verteilten Standorten arbeiten. Kollaborative Tools erleichtern das gemeinsame Bearbeiten und die Diskussion über die geeignete Interpretation der Ergebnisse und notweniger nächster Schritte über räumliche wie Organisationsgrenzen unterschiedlicher Firmen hinweg.

Wesentlich ist hierbei insbesondere das Thema Sicherheit. Sowohl der Schutz von Simulations- und Konfigurations-Daten als auch der Schutz von Software-Codes gegenüber unbefugtem Zugriff ist ein zentraler Punkt für den Einsatz von Grid-Technologien im Ingenieursumfeld. Berücksichtigt werden müssen unterschiedliche Authentifizierungsverfahren, also Möglichkeiten, sich in einer verteilten Umgebung auszuweisen, ebenso wie Autorisierungsverfahren, also das Festlegen von Regeln, wer wozu berechtigt ist. Diese müssen dann in der jeweiligen Umgebung umgesetzt werden. Die gesamte Prozesskette, einschließlich der zu diesen Zwecken eingesetzten Software (der sog. Grid-Middleware), muss auf ihre Schwachstellen hin untersucht werden. Dies bezieht auch die Aufbereitung von Nutzungsdaten mit ein.

Das In-Grid Projekt ist nach einer Laufzeit von drei Jahren (1.9.2005 – 31.8.2008) beendet. Die bereitgestellten Ressourcen stehen der D-Grid Community selbstverständlich weiter zur Verfügung. Das gewonnene Wissen und die Erfahrungen fließen in weitere Community-Projekte ein, auch die Anwender-Community wächst weiter. Anfragen kommen auch von Industriepartnern, insbesondere zu Lizenznutzung.