Wie können KMU von der Nutzung von High Performance Computing (HPC) und Data Analytics in der Cloud profitieren?
Wachstum in Europa ist ohne die 23 Millionen kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) nicht denkbar. Sie machen 99,8 Prozent aller europäischen Unternehmen aus und bilden die Grundlage für Innovation, Wettbewerb und Arbeitsplätze. KMU stellen zwei Drittel der Arbeitsplätze im privaten Sektor (fast 90 Millionen) und tragen zu mehr als der Hälfte der gesamten Wertschöpfung der Unternehmen in der EU bei. Neun von zehn KMU sind Kleinstunternehmen mit weniger als 10 Beschäftigten. Sie machen fast 30 % der Gesamtbeschäftigung in diesem Sektor aus. [1]
Es ist wichtig, diese KMU dabei zu unterstützen, ihre Unternehmen durch Innovation, Prozessoptimierung und Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit nachhaltig zu entwickeln. Die Software- und Datenverarbeitungskapazitäten von HPC sind ein Teil der digitalen Transformation und eine wichtige Unterstützung dieses Prozesses.
Die täglichen Herausforderungen vor denen Geschäftsführer und Mitarbeiter von KMUs, speziell solchen im produzierenden Gewerbe stehen, sind vielfältig:
Führungskräfte
Umsatz steigern, Margen verbessern, Kosten senken, Kapital investieren, Arbeitsplätze sichern, Wettbewerbsfähigkeit gewährleisten.
Produktionsleiter, Produktionslinienleiter, Qualitätsmanager
Verbesserung der Effizienz von Fertigungs- und Produktionslinien, Optimierung des Rohstoffverbrauchs, Verringerung der Ausschussquoten, Senkung der Instandhaltungskosten, Vermeidung von Stillständen der Produktionslinien.
F&E-Manager und Ingenieure
Verringerung der Kosten und Vorlaufzeiten für Produktdesign und Validierungstests, Entwicklung neuer innovativer Produkte, Entwicklung neuer optimierter Fertigungsverfahren.
Logistik-, Einkaufs- und Verwaltungspersonal
Verringerung der Lagerbestände, Senkung der Lieferkosten und -fristen, Optimierung der Kosten und Gewährleistung der Qualität von Rohstoffen, Verringerung der Verwaltungsprozesse.
IT- und IKT-Mitarbeiter
Gewährleistung der Datensicherheit, Sicherstellung ausreichender Serverkapazitäten, Schaffung einfacher und benutzerfreundlicher Prozesse.
Vertriebs-, Marketing-, Produkt- und Geschäftsentwicklungsmanager
Umsatz steigern, Kunden zufriedenstellen, Kundenservice verbessern, neue Kunden gewinnen, optimierte, innovative und wettbewerbsfähige Produkte anbieten.
Viele KMUs beschäftigen sich bereits mit der zukünftigen digitalen Transformation durch die Hauptthemen von Industrie 4.0 in Richtung Industrie 5.0, wie CPS (Cyber-Physical System), IoT (Internet of Things), Digital Twins, Predictive Maintenance, Industrierobotik, 3D-Druck, AI, Smart Data, HPDA (High Performance Data Analytics), Machine Learning, Deep Learning, Simulation, Modellierung und Visualisierung, etc. Aber vor der Vielfalt der Herausforderungen und der wachsenden Auswahl an digitalen Technologien ist es offensichtlich, dass es schwer für KMUs ist, neben dem täglichen Geschäft die richtige Wahl zu treffen. Speziell das Thema Höchstleistungsrechnen erscheint dort regelmäßig als zu komplex, obwohl es schon zahlreiche Beispiele dafür gibt, wie auch KMUs sehr davon profitieren können.
HPC in der Cloud kann in vielen KMU eingesetzt werden
Optimierung der Produktion
Die Optimierung von Produktionslinien oder bestimmten Maschinen kann zu einer Optimierung der OEE (Overall Equipment Effectiveness), einer Erhöhung der Kapazität und einer Verringerung der internen Ausschussraten für Rohstoffe oder Fertigprodukte führen.
Sensortechnologien (z. B. IoT, unterstützt durch Tools und Software wie ERP, CPS) und vorausschauende Wartung können die Produktionsoptimierung unterstützen, indem sie Daten sammeln, die von verschiedenen Anlagen der Produktionslinie übertragen werden. Diese Daten ermöglichen es, die Produktionsparameter der Maschinen besser zu analysieren, auszuwählen, zu verwalten, zu kontrollieren und schließlich anzupassen, was wiederum die Effizienz und Kapazität der Produktionslinien erhöhen und die internen Qualitätsrückweisungsquoten senken kann, was letztendlich zu einer Verringerung des Verbrauchs von Rohstoffen führt. Schließlich werden die Kosten und die Vorlaufzeit der hergestellten Produkte optimiert.
Die Erkenntnisse und die bessere Kontrolle der Produktionsergebnisse können Logistik- und Einkaufsmanager in die Lage versetzen, die logistischen Kreisläufe genauer zu steuern, indem sie die Vorlaufzeiten verkürzen und die Versandprozesse von Rohstoffen und Fertigerzeugnissen reduzieren, indem sie die Bestellung von Rohstoffen optimieren und auch die Lagermengen verringern.
Forschung und Entwicklung von neuen Produkten
Durch den Einsatz von Simulationssoftware können komplexere Berechnungen von Strömungen, Mechanik, Elektrik, Elektromagnetismus, Temperatur und Feuchtigkeit durchgeführt werden. Dadurch können Kosten und Zeiten für die Entwicklung und Validierung neuer Produkte entsprechend den spezifischen Anforderungen reduziert werden.
Die CAE-Modellierung kann auf ganze oder partielle Produktionslinien, neue Produkte, Systeme und Werkzeuge ausgedehnt werden, um diese bereits in einer frühen Phase zu validieren.
Ein optimierter Produktentwurf kann Kosten und Vorlaufzeiten von Produktentwicklungs- und Produktionsprozessen reduzieren und auch die Qualität der hergestellten Produkte verbessern. Die Daten des optimierten Produktdesigns können auch für ähnliche zukünftige Produkte und Projekte wiederverwendet werden, um optimale Parameter und Prozessdaten zu berechnen.
Vermarktung
Die immer umfangreicher werdende Verarbeitung und Verwaltung von Produkt- und Kundendaten kann mit Hilfe von Cloud-Technologie auch für KMUs zur Optimierung von Handels- und Marketingstrategien genutzt werden, um diese an die Bedürfnisse und Wünsche der Kunden anzupassen.
Wie europäische HPC-Zentren und ihre Partner (Software- und Code-Entwickler) KMU unterstützen können
Um die oben beschriebenen Vorteile zu erzielen, benötigen die verwendeten Tools und Software eine große Serverkapazität mit schneller Verarbeitung. Dies kann durch die Nutzung von HPC-Cloud-Diensten gelöst werden, die von europäischen HPC-Zentren angeboten werden und eine sichere und vertrauliche Datenübertragung und -nutzung gewährleisten.
KMU benötigen Unterstützung, Fachwissen und Schulungen, um kommerzielle und Open-Source-Software (die besser an die Anwendung und die Produkte angepasst ist) für die Simulation, Modellierung und Visualisierung auf größeren Servern wie der HPC-Cloud zu nutzen, um Zeit und Kosten für die Entwicklung und Validierung neuer Produkte und neuer Produktionslinien zu reduzieren.
KMU benötigen Unterstützung, Fachwissen, Schulungen, Werkzeuge und Software, um größere Datenmengen auf größeren Servern, wie sie von HPC Cloud Service Providern angeboten werden, zu nutzen, zu verarbeiten und zu verwalten. Dies hilft ihnen dabei, ihre Produktionslinien, Maschinen, Rohstoffe, Logistik und ihr Customer Relationship Management besser zu nutzen.
Die Europäische Union organisiert Communities wie PRACE, EuroCC, CASTIEL, FF4EuroHPC, SHAPE Access, ETP4HPC, European Digital Innovation Hubs, die KMU bei der Suche nach Schulungen, Veranstaltungen, Finanzierungen, Tools, Software, Experten helfen können; insbesondere auch beim Zugang zu HPC über die Cloud für Datenverarbeitung und -verwaltung, Simulation, Modellierung und Visualisierung sowie maschinelles Lernen, Deep Learning und KI.
Hightech-KMU
Selbst wenn sie bereits HPC nutzen, möchten Hightech-KMU möglicherweise komplexere und innovativere Produkte und Produktionsprozesse entwickeln, die eine umfangreichere Datenverarbeitung und -verwaltung erfordern, um komplexere und schnellere Simulationen, Modellierungen, Visualisierungen vor Ort oder Datenanalysen durchzuführen, die mehr Serverzeit und eine schnellere Verarbeitung erfordern. Sie möchten möglicherweise Kosten und Verzögerungen reduzieren, indem sie ihre Verarbeitung und ihr Datenmanagement mit neuen Werkzeugen und Software optimieren; dafür benötigen sie Unterstützung durch Schulungen und von Experten, die mit Exascale HPC arbeiten können (Exaflops anstelle von Petaflops bei aktuellen Supercopmutern) und ihnen bei der Nutzung einer Exascale HPC Cloud helfen können.
EXCELLERAT Centre of Excellence kann High-Tech-KMU helfen
EXCELLERAT ist das Exzellenzzentrum der Europäischen Union für die Nutzung von Exascale-HPC-Technologie in Ingenieuranwendungen. Treten Sie unserer Gemeinschaft bei und registrieren Sie sich kostenlos auf unserem Service Portal, um Partner, Fördermittel, Tools, Software, Code, Bibliotheken, Praxisleitfäden, Schulungen, Veranstaltungen und Erfolgsgeschichten zu finden, die Ihnen helfen und Sie inspirieren können, Ihr Datenmanagement in größerem Maßstab aufzubauen sowie Simulationen, Modellierungen, Visualisierungen und HPDA mittels der HPC-Cloud zu erkunden und zu verbessern.
Andere Exzellenzzentren, die sich z. B. auf Medizin, Chemie, Ingenieurwesen, Werkstoffe, Umwelt, Energie und gesellschaftliche Herausforderungen spezialisiert haben, finden Sie über FocusCoE.
[1] https://www.interregeurope.eu/fileadmin/user_upload/plp_uploads/policy_briefs/TO3_policy_brief_2__SME_policy_final_V23_01_2017_Siriuss_LS_clean.pdf