Ansysユーザーが使うべきワークステーションとは？
新旧5機種をAnsys Mechanicalで性能比較〜Ansysの挙動を理解した賢いレシピづくりが解析業務を進化させる〜
解析業務の課題の多くが「レシピ」によって解決できる。今回はその参考に大規模モーダル解析におけるメッシュ作成時間、リソース予測機能、メモリ容量、計算時間についてハードウェア選びの視点から検証結果とともに紹介する。

いたるところで起きている解析業務の課題
解析業務を行っているみなさんは、以下のような非効率で職人的または属人的な作業を強いられてはいないだろうか。

である」と慣れてしまったり、この課題に対する対症療法を身に着けてしまったがために、根本治療に意識が向かなくなってしまった先輩たちのケースを見聞きすることもあるだろう。
一方、「 解析手法開発」という考え方がある。あらかじめその解析の特性を把握して「レシピ化」することで、適切な解析の内容や規模に関わらず、普段使いのCADPCや空マシン・適切な手法・適切な境界条件と適切な評価基準にいている手近なマシンを使って、毎回一からメッシュサイより、早くて正確な解析結果を誰もが得ることができる。

ズや境界条件などの解析条件を探る。その度に問題に合

今回はその一例として「大規模」×「モーダル解析」におわないPCと格闘し、条件出しのための計算を繰り返し、大けるハードウェア選びに関して参考になるベンチマークをきな手戻りやワークステーションの非合理な順番待ちを乗行ったので紹介する。

り越えながら、なんとか計算結果を出す・・・このような解析の進め方をしている人も多いのではないだろうか。最初はこれを非効率と感じながらも、いつしか「これが解析業務

249パーツからなる用して計算していることがわかる。
また、メモリ消費はほぼ一定で、大きく増加しない。

ジェットエンジンモデルで検証

Ansysのメッシャーは標準でマルチコア

このモデルの計算時間として主なものは、メッシュ作

緑色＝計算中のパーツ成とモーダル解析の計算時間である。
メッシュ作 成 の 対 象となる部 品 点 数 は 249パーツ。
Ansys Mechanicalのメッシャーは標準で全スレッドを使用したマルチスレッド動作である。

メモリ容量は大きく増加していない

モーダル解析は共振周波数を求める計算である。特徴としては、メモリ消費大、リソース予測可、マルチコア・シングル4コア性能の両方が影響するという解析である。
■検証結果：メッシュ生成時間
メッシュ生成時間
No.5 P15（旧モバイル）No.4 P350（旧タワー）
No.3 P16 Gen2
No.2 P3 Ultra
No.1 P50■検証モデル詳細
検証モデル

ThinkStation P5ThinkStation
P3 UltraThinkPad P16
Gen2ThinkStation
P350

ThinkPad P15●複雑形状の鋳物部品含む

OS

Windows 10 Pro
for Workstations
22H2

Windows 10 Pro
22H2

Windows 10 Pro
22H2

Windows 10 Pro
21H1

Windows 10 Pro
21H1●モーダル解析用メッシュ

16

i7-1370016（8P+8E）

i7-13850HX

20（8P+12E）

i7-11700

i7-10850H

28

161247101

38767

39101

--

論理コア

参考CPUスコア（PassMark）3224

メモリ

128GB32GBGPU

RTX A6000

RTX A2000 12GB32GB

RTX 2000 Ada
Generation Laptop

85304050607080●部品点数：249パーツ

Name

物理コア

4

比較用旧機種

1Xeon w5-2465X

320No.

CPU

210632GB

16GB

Quadro P2200

Quadro T2000

検証結果から、マルチコア性能が高い機種が有利であることがわかった。
また、この段階では大きなメモリが必要になるわけではないことも覚えておきたい。

筐体

なお、12世代以降のCore i CPUはPコア+Eコアのアーキテクチャになっており、PコアはTurbo BoostやHyper Threadが有効、Eコアはバックグラウンド処理や並列処理サポート用となっている。

Ansys Mechanicalリソース予測機能
Ansys Mechanicalには「リソース予測」機能が搭載されている。モーダル解析はその対象であり、ソルバ実行前に計算時間とメモリ使用量が予測できる。

ANSYSのメッシャーは標準でマルチコア
実際にAnsys Mechanicalのメッシュ作成の過程をタスクマネージャーを見ながら確認すると、やはり全スレッドを使■Ansys Mechanicalリソース予測機能とは解析実行前にどの程度の●計算時間●メモリが必要かを把握できるため、リソース不足や計算時間の見●この解析モデルにおいてはメモリ16GBでは不足積りに有効■モーダル解析の検証結果
最速はP5の32スレッド使用であり、これは計算が完了した中ではP16 Gen2の4スレッドの3倍以上である。
また、Ansysのリソース予測は機種やスペックに依存せず解析モデルごとに一定の予測幅をもった値であるが、その予測に最も近いのはP5の結果であった。
No.

12

3Name

P5

P3 Ultra

P16 Gen2

CPUXeon w5-2465X

論理コア

32

物理コア

16i7-13850HX

16（8P+8E）
24128GB

32GB

RTX A6000

RTX A2000 12GB

4118s

193s

1666s

103s

871s

3264s

No.1 P561632GB

1232GBRTX 2000 Ada
Quadro P2200
Generation Laptop
230s

162s

125s

166s

137s

103s

158s

137s

No.2 P3 Ultra

i7-10850H

828GPU

5P15（旧モバイル）i7-1170020（8P+12E）

メモリ使用
スレッド数

メモリ16GBでは

i7-13700

4P350（旧タワー）

163s

16GB
Quadro T2000

計算終了せずAnsys
リソース予測126s（49GB）
78s（55GB）

134s

No.3 P16 Gen254s（64GB）
48s（6GB）

No.4 P350（旧タワー）

Ansysリソース予測

1826

250

大規模モーダル解析計算できず

200

150

次にモーダル解析の計算実行後の挙動について見てみよ100う。残念ながらNo.5のP15はメモリ容量が16GBであったた50

め計算が完了しなかった。その場合でもAnsys Mechanical0からのエラーメッセージには直接的に「メモリ不足」とは表0示されないので、ここにハマってしまうと原因に気づくまで同じ16コアでも言わば16コアすべてPコアであるXeonに多くの時間を浪費することになるため注意が必要である。

w5-2465Xは、16コア中Pコア8個のi7-13700と比べても計算タスクマネージャーの動きやメモリの挙動を是非参考にし性能が高いことがわかる。CPUのスペックだけ見ても昨今はてもらいたい。

このように仕様が複雑になっているので、是非参考にしても246810121416202224283032

らいたい結果である。
■モーダル解析においてはメモリ16GBでは計算できず

また、メモリ不足により計算終了しなかった旧世代のP15のメモリ容量は、それでも「16GB」であり、一般的には決して少ないと感じるものではない。
しかし、解析業務、ましてや大解析実行直後にメインメモリ不足により仮想メモリへスワップ

規模モーダル解析においては計算自体ができないという致命的な問題となることは、解析チームだけでなく、関係各部仮想メモリも上限に達しエラー●No.5 P15 メモリ16GBはメモリ不足で計算終了せず署にも感覚として理解しておいてもらいたい事実である。

まとめ

解析機能でできることと、Ansysで行う高度な解析の境界線✔ 並 列メッシャー の 恩 恵 をより大 きく受 けられ た の はをあらかじめ決めておくこと●Ansys用のマシンスペックに見合うAnsys用の機種を別途Intel11世代以降の機種だった

用意する16GBでは不足能が出るケースもあるので、BIOS設定で試してみることがオ✔メモリを多く使う大規模モデルやモーダル解析ではメモリ●Hyper ThreadingをOFFにしたり、EコアOFFにした方が性✔5機種中最も短時間で計算完了したのはXeon w5-2465X

ススメ (ハードウェアや解析内容により一律ではない)✔この値は同4スレッドの約2倍、P3 Ultra 4スレッドの約3GPUも要考慮(論理32コア搭載)を32スレッドで動作したケースの64s●Ansys DiscoveryのようにGPUメインのツールもあるので倍、P16 Gen2 4スレッドの約4倍高速(Discoveryで設計アイディアの絞り込みを行い、MechanicalやCFDで品質確認)●メモリエラーになることは一般に多くはないが、マルチAnsys Mechanicalユーザーのハードウェア選びのポイント

ビットエラー検出/訂正能力のあるRDIMMメモリ搭載機種を選ぶのもよいだろう■解析の種類や規模ごとに解析手法をマシンスペックも含めてレシピとして蓄積していく

ハードウェアを含めた解析手法開発が皆様の製品開発力をさらに押し上げることにつながるであろう。ぜひ本記事を●大規模モデルのメッシングにはマルチコア性能が高い機参考にしてほしい。

種がオススメ※本記事は2023年9月1日〜22日オンライン開催された●大規模モーダル解析ではメモリ容量に注意(最低32GB)CYBERNET Solution Forum 2023で行われた講演を再構成※熱流体解析なら最低64GBしたものです●今回のケースでは8スレッド前後がもっとも効果的であったが、問題によってスケールアップできるよう物理コア数に余裕ある構成で購入しておく

筆者プロフィール
デジプロ研

CAD/CAEコーディネーター CAEユニバーシティー講師

太田 明

3次元設計/CAE導入立上げコンサルタントで元半導体製造装置エンジニア
Inventor & Fusion 360勉強会、SBD(Simulation Based Design)利用技術研究会
幹事の他、様々な分野の勉強会・研究会にも積極的に参加。本当に使える3次元■その他アドバイス●解析手法開発(＝レシピ作り)の最初の一歩は、3DCADの設計とCAEの普及・地位向上を目指している。

検証に使用したワークステーション
ThinkStation P5
処理能力とグラフィック性能に優れた
メインストリームワークステーション

・インテル® Xeon® Wプロセッサー搭載
・Windows 11 Pro for Workstations 搭載可能・最大２枚のNVIDIA® ディスクリートグラフィックス搭載可能
・アストンマーティン社と共同設計したアイコニックな筐体
・フロントアクセスストレージにより容易に拡張可能
・先進の冷却システムを搭載
・ISV認証取得、複雑で重いワークフローを軽快に処理

ThinkStation P3 Ultra
コンパクトな筐体で高性能のワークステーション

・第13世代インテル® CoreTM プロセッサー搭載
・コンパクトな3.9Lの筐体
・NVIDIA RTX グラフィックスを搭載可能
・高速なM.2 PCle NVMe OPAL対応SSD
・ISV認証の取得による互換性と安定稼働

ThinkPad P16 Gen 2
デスクトップにも引けを取らないハイパワー
16型モバイルワークステーション

・第13世代インテル® CoreTM プロセッサー搭載
・Windows 11 Pro 搭載可能
・16型 WQUXGA（有機ELディスプレイ）を選択可能
・高速メモリとストレージ
・MIL-SPEC準拠の信頼性、ISV認証、高度なセキュリティ

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