Ahlert Hysing
Hva har frossen fisk, golfkøller, hofteproteser, høytalere, pasta og pizza med hverandre å gjøre? De kan alle dra nytte av et Finite Element beregningsprogram.
-- Så grovt som mulig, så fint som nødvendig, er mottoet for utviklingsarbeidet bak nye kostnadseffektive produkter, sier Jan Christian Anker, president i Anker-Zemer Engineering.
Anker-Zemer Engineering A/S, A-ZE, ble dannet av Jan Christian Anker og David T. Zemer i 1984 som en kompetansebedrift innen tekniske beregninger. Firmaet har fem ansatte. I 1985 ble A-ZE distributør for det baltiske og det nordiske markedet for beregningsprogrammet ANSYS som benytter Finite Element metoden for å finne frem til en optimal teknisk løsning.
Datterselskapet Anker-Zemer Engineering AB i Karskoga driver konsulentarbeid med fire medarbeidere. Omsetningen i 1984 var 22 millioner kroner med nær 18 millioner i Norge og 4 millioner i Sverige.
-- Det er viktig å finne frem til hvordan Pizzaen skal stekes med minimal energi. Deigen må likefullt ha en konsistens som gjør at den ikke uten videre går i stykker når den skal varmes opp av forbrukeren, påpeker Jan Christian Anker.
Ikke bare pizza, men også pasta forhåndsberegnes for å finne frem til en optimal form. Optimal er også et stikkord for golfklubber. Kombinasjonen av spenst og styrke er viktig for å få et lengst mulig slag med minimum kraft. Derfor er det viktig at skaftet på golfkøllen svikter ekstra under svingen, men har rettet seg opp i det klubben treffer ballen.
-- Bortsett fra vårt administrative personell, to i Norge og en i Sverige har samtlige ansatte minimum sivilingeniørsutdannelse. Dette er nødvendig både for å forstå og bidra til å finne løsninger for våre kunder, sier Jan Christian Anker.
Anker-Zemer har opparbeidet ANSYS til å bli det viktigste verktøyet for Finite Element beregninger i det nordiske markedet. De fleste store industribedrifter i Skandinavia er ANSYS-kunder. Riktignok mangler prestisjetunge kunder som Saab bil og fly og Volvo bil, men både Volvo lastebil og Volvo fly bruker ANSYS. I Norge er Volvos underleverandør Raufoss Aluminium ANSYS-bruker.
-- I Norge er vi svakest, men vi regner med å ha 60 prosent av Finite Element markedet i Skandinavia. Mye av utbredelsen skyldes vår andre grunnlegger David T. Zemer. Blant våre viktige kunder er 110 nordiske institutter, sier Jan Christian Anker.
Beregningstiden spiller i den forbindelse en viktig rolle. For å korte ned på den har Anker-Zemer Engineering gått til anskaffelse av en Power Indigo2 fra Silicon Graphics, som regner "like fort" som en Cray Superdatamaskin. Power Indigo2 koster mindre en 500.000 kroner. Cray koster mange millioner kroner.
Tester med ANSYS på belastninger som er tilnærmet de som er interessante i Norge, ANSYS LS4, viser at en Cray Y-MP EL med fire prosessorer er langsommere enn en Power Indigo2, mens Cray Y-MP M98 med 32 GB hukommelse bare er 37 prosent raskere.
-- Vårt mål er å være dobbelt så rask som konkurrerende maskiner til en tiendedel av prisen. Vi jobber med å parallellisere ANSYS-testen for våre flerprosessormaskiner i Challenge-serien. Foreløpige resultater viser at en åtte-prosessor maskin er to og en halv gang så rask som Power Indigo2, uttaler salgssjef Jan Vaage i Silicon Graphics.
Grunnlaget for den raske bearbeidingen er Silicon Graphics nye R8000 prosessor som er optimalisert for desimaltallsberegninger. Å benytte denne prosessoren for administrasjon av databaser gir lite i forhold til den raskeste R4400. Grafikkmaskinene i Onyx-serien har også nytte av desimaltallskapasiteten til R8000.
Grunnen til at det gir lite å benytte R8000 til generelle anvendelser er at klokkefrekvensen er på 75 Mhz, mens R4400 nå har klokkefrekvenser på 150, 175 og 200 Mhz.
God utnyttelse av ANSYS ble gjort av en svensk industribedrift. Ved hjelp av konstruksjonsoptimalisering sparer bedriften 150 millioner kroner i året. Flinke ingeniører er i en optimaliseringsfase viktige for å finne frem til de riktige verdiene på parametrene.
Et eksempel på hvordan Finite Element kan utnyttes, er ved konstruksjon av en betongbro over en elv. En angrepsvinkel er å optimalisere broen slik at den veier minst mulig uten at den har farlige spenninger som gjør at den ikke kan overbelastes.
Alternativt kan man søke å finne frem til den rimeligste broen avhengig av hva armeringstål og betong koster. For å beregne broen må man regne på tykkelsen, forskjellige krumninger av betongbuen, hvor bred og hvor tykk "fot" den skal ha på hver side av elven.
Alternativet til verktøy som ANSYS er oppslagsverk med konstruksjonsdata, analytiske formler for trykk og spenning, prototyper og omfattende testing. Det er umulig å unngå prototyper og praktisk testing, men et godt konstruksjonsverktøy kan bidra til å minimalisere byggingen av mange prototyper.
Det er ikke lite kostnader forbundet ved å kollidere en ny bilmodell i en betongvegg for å finne frem til svake punkter. Ulempen med en slik test er at den er ufullstendig fordi en bil sjelden er kolliderer loddrett på det møtende.
-- Etter å ha arbeidet hos Daimler Benz i Tyskland ble jeg ansatt i Control Data og virket som konsulent for Norwegian Contractors. Offshore-miljøet benytter ANSYS lite, men A-ZE kan ikke å være verdensmester på alt. Finite Element beregninger ble benyttet ved den ubemannete installasjonen av rørledning til East Frigg, sier Jan Christian Anker.
FEA, Finite Element Analysis, er en måte å beregne fysikalske størrelser. Målet er å oppnå konstruksjonsoptimalisering.
FEA
Programvare:
Abaqus, Adina, ANSYS, MSC Nastran
Utbredelse:
ANSYS har anlagsvis 60 prosent av det nordiske markedet.
Leverandør:
Anker-Zemer Engineering A/S
Power Indigo2 er Silicon Graphics personlige superdatamaskin med kabinett som en stereoforsterker.
Power Indigo2
Spesifikasjon:
R8000, 2 MB sekundær buffer, 400 MB/sek hukommelseskanal, 267 MB/sek systemkanal, 32 - 384 MB hukommelse, 2, 4 GB platelager, Ethernet, 2 20 MB/sek SCSI datakanaler.
Prosessor:
R8000 med 75 Mhz klokkefrekvens, fireveis superskalar arkitektur som kan bearbeide inntil fire instruksjoner per klokkefrekvens,16 KB instruksjonsbuffer, 16 KB databuffer, to instruksjonsprosessorer, to desimaltallsprosessorer som jobber sammen med den sekundære hurtigbufferen på 2 MB.
Ytelse:
108 SPECint92, 270 SPECfp92, 230 MFLOP per sekund på Linpack 1.000 X 1.000
Pris:
460.000 kroner for grunnmodellen fra 1. februar
Det er utviklet en statisk analyse for bruk av ANSYS på ulike maskiner. Fem forskjellige tester kjøres, men den tyngste, LS4, er mest interessant.
ANSYS Ytelse
LS4 Ytelse:
Convex C3820: 887 sekunder, 2 prosessorer
Cray Y-MP EL: 981 sekunder, 4 prosessorer
Cray Y-MP M98: 518 sekunder, 1 prosessor
HP 9000 755: 2.662 sekunder, 1 prosessor
IBM RS/6000 990: 1.056 sekunder, 1 prosessor
PC 486 66 Mhz: 44.510 sekunder, 1 prosessor
SGI Power Indigo2: 732 sekunder, 1 prosessor
SGI Power Challenge: 297 sekunder, 8 prosessorer
PIZZA: Finite Element programmet ANSYS er et fornuftig hjelpemiddel til å beregne de optimale forholdene for PIZZA-bunnen. Bunnen skal være rimeligst mulig, men samtidig av en kvalitet som gjør at den ikke går i stykker på grunn av fyllen, før endelig oppvarming.
EFFEKTIV: Senior konsulent Eskild Storteig viser hvordan ANSYS i løpet av kort tid kan vise resultatet av en analyse for innfestingen av et bilbelte.
SAMMEN: Den nasjon som får ingeniører og økonomer til å arbeide godt sammen er en vinnernasjon, understreker president Jan Christian Anker i Anker-Zemer.
KRAFTIG: Power Indigo2 er like kraftig som en superdatamaskin på beregninger med Finite Element programmet ANSYS.