主要內容
當今飛機三維設計具有三維可視、多部門協同設計等特點，CAD軟件創建三維模型達到了逼真相片級效果，常規圖形工作站面對複雜圖形計算受到挑戰，本經驗對全三維飛機設計的主要因素--三維模型特點進行了分析，給出用於協作時代，超大規模三維模型設計的工作站、服務器硬件配置方案，本文主要內容：
（一）高性能圖形工作站、存儲是飛機協同設計製造重要保證
（二）飛機三維模型特點與工作站硬件配置分析
（三）CATIA飛機設計工作站、服務器硬件配置方案
3.1 大型三維建模工作站配置推薦
3.2 大型裝配設計工作站配置推薦
3.3 超高分辨率沉浸式工作站配置推薦
3.4 協同設計產品數據管理服務器配置推薦
引子
大型飛機產品結構極其複雜，氣動外形要求嚴格、設計不斷修改、產品構型衆多、零件材料和形狀各異、內部結構複雜、空間緊湊、各類系統佈置密集以及零組件數量巨大等特點，另外協作單位幾千家，整個設計體現全三維參數化、協作式、關聯設計，三維軟件設計（CATIA、UG、PTC Creo等）具有全方位、功能豐富、可視化等，作爲軟件運行平臺---圖形工作站性能表現變得至關重要。
飛機設計軟件從過去的二維設計、三維設計、參數化三維設計、參數化可視化三維設計，到現在的協同式全三維可視參數化設計，這個變化是因爲產品開發周在不斷縮短和設計模型要求精細、嚴格和高精度。從方案設計、初步設計、詳細設計、逆向設計、虛擬裝配、數字樣機和虛擬製造，每個環節都實現了100%的數字化，軟件也變得功能豐富無所不能，三維模型的反覆修改和相應參數不斷自動變更，以及藉助計算機的虛擬現實技術，實現產品完美三維展示。因此，在飛機設計製造的所有環節，三維模型流暢的展現（轉動、縮放等）是飛機設計基本保證，現在模型比過去越來越逼真，工作站硬件性能要求更高已經成爲必備。
（二）三維建模主要計算特點分析
（1）飛機三維模型數據結構、存儲、調用
首先三維設計中-三維模型，它貫穿整個設計與製造所有環節，飛機設計製造的數字化描述的體現，一個完整的三維數據模型不是簡單的幾何圖形，是所有幾何信息和非幾何製造信息的集合體，它包含了3個要素：
第一個是產品生命週期的不同階段屬性信息和特徵的集成。
第二個是產品屬性信息及形狀、特徵、尺寸、公差能夠數字化表達、處理和轉換。
第三個因素就是集成化的模型應該在分佈式環境下管理，便於協同設計，三維實體模型能夠作爲生產製造過程中的唯一依。
複雜的三維模型文件的存儲，肯定是由多個不同類屬性文件組成，存儲結構複雜、數據量大，從硬盤調到內存，將數據解壓縮到內存，同時實時數據的模型還原，通過計算機CPU和圖卡，展現出近似實物模型的三維模型，這個過程中，圖形工作站的CPU和GPU計算速度、硬盤存儲IO都很高要求。
（2）CPU---三維建模算法最關鍵要素
在概念方案、初步設計、詳細設計、虛擬裝配、數字化樣機、虛擬製造和高端可視化各個環節，要對飛機關鍵配件的三維模型展現和診斷、分析，另外逼真的三維模型幫助創意設計師、設計工作室和工程部門可以在優化其產品方面協同工作，以達到審美和工程目的。
屏幕展現近乎實物樣品---高精度三維可視模型，是通過建模算法和虛擬技術實現，建模方式主要有實體建模、曲面建模、網格建模，飛機設計主要軟件 CATIA V5/V6、西門子NX、PTC Creo，建模功能強大，支持設計各個階段主流建模方式。
爲了讓三維模型達到逼真的實物效果，離不開高精度的曲面建模算法，涉及曲面相交時繁雜的數學計算，精度高模型其計算量幾何級變大（從G0，G1，G2到G3），此外還要進行諸如布光、跟光等更爲複雜的運算，通常這個計算是單核模式，CPU比過去承擔更重的計算任務，CPU頻率高對複雜、精緻三維模型流暢移動、旋轉操作影響極大。
（3）圖形生成與模型卡頓原因
計算機在屏幕將圖形展現出來，是由CPU和顯卡共同完成的，CPU主要承擔三維模型幾何頂點數據的計算，供顯卡生成圖形，顯卡拿到這些數據，生成幾何三角形，再着色和紋理貼圖，圖形就這麼生成出來，所有這些數據在內存裏，圖形顯示數據在顯存裏。
很多客戶以爲移動、縮放三維模型的卡頓原因是顯卡性能不夠，實際情況是CPU的幾何數據計算速度跟不上，造成卡頓。
（4）文件操作不同階段計算特點
主要經歷模型數據調入、圖形生成、交互式操作、填加圖表、窗口、渲染（Renders）階段
NO | 主要步驟 | 關聯操作 | 備註 |
1 | 打開圖形 | I/O，/CPU | 模型圖形和圖表數據結構 |
2 | 圖形生成 | CPU，圖卡 | （1）曲面建模幾何頂點數據計算 （2）圖形實時渲染（着色） |
3 | 圖形移動、轉動、縮放操作 | CPU，圖卡 | 鼠標移動改變圖形的位置，所有幾何頂點根據移動位置重新計算 |
4 | 添加圖表 | CPU | 模型文件的相關參數在相應位置顯示 |
5 | 添加窗口 | CPU | 多個模型顯示 |
6 | 渲染 | CPU多線程 | 將三維模型生成圖像文件 |
7 | 文件格式轉換 | CPU | 不同格式文件轉換 |
（三） UltraLAB飛機設計工作站、服務器硬件配置方案
西安坤隆計算機科技有限公司是一家全球領先的定製圖形工作站專業提供商，憑藉豐富產品規格和專業經驗，分析飛機設計各個環節（三維數字化設計、預裝配、協同設計、數據管理）計算特點，提供領先和先進的計算架構，用於複雜模型、快速實時圖形生成的高性能工作站配置方案。
3.1三維零配件設計工作站配置方案
應用定位
飛機零配件三維設計、三維建模，複雜的模型需要更高更強性能的圖形工作站，保證交互編輯、分析過程中三維模型移動、旋轉、縮放流暢自如
產品特點
擁有最強大的圖形幾何計算和超強的實時渲染能力
NO | 關鍵項 | 方案1 | 方案2 | 方案3 |
| 型號 | UltraLAB H350 14432-S5T2AB | UltraLAB H350 14632-S5T2AC | UltraLAB H350 14832-S5T2BD |
| 性能等級 | Good | Better | Best |
1 | CPU | 4核4.4GHz | 4核4.9GHz | 4核5.1GHz |
2 | 內存 | 16GB DDR4 | 32GB DDR4 | 32GB DDR4 |
3 | 圖卡 | Quadro K2200 | Quadro P2000 | Quadro P4000 |
4 | 系統盤 | 512GB SSD企業級，讀550MB/s,寫500MB/s | ||
5 | 數據盤 | 2塊1TB 雙通道 135M/s | 2塊1TB 雙通道 135MB/s | 2塊2TB 雙通道 135MB/s |
6 | 平臺 | 塔式(750w,4盤位) | ||
7 | 擴展槽 | 2*Pcie 16x 3.0,1*PCie 4x 3.0,3*Pcie 1X 3.0 | ||
8 | 輸入輸出 | 千兆以太, 2*USB3.1, 2*USB3.0,2*USB2.0, 8聲道 | ||
9 | 鍵盤鼠標 | 鍵盤：104鍵，USB接口 鼠標1：100DPI光電，USB接口 鼠標2：3D，USB接口 | ||
10 | 顯示器 | 雙23”高清圖顯 | ||
11 | 報價 | ￥28500元 | ￥35000元 | ￥48500元 |
備註：以上價格僅供參考
3.2數字樣機（虛擬裝配）工作站配置方案
應用定位
數字化裝配、數字化樣機、虛擬製造應用，飛機產品零配件衆多，工作站首先擁有足夠容量的內存，保證裝配用的零件數據調入，其次超高頻率和超高端圖卡保證在虛擬裝配過程中，實時幾何頂點數據計算和圖卡三維模型渲染，從屏幕上看到模型的流暢自如
產品特點
擁有最強大得多模型讀取和幾何數據計算、實時圖形生成能力。NO | 關鍵項 | 方案1 | 方案2 | 方案3 |
| 型號 | UltraLAB H470 14532-MS5TBC | UltraLAB H470 14364-MS5TCB | UltraLAB H470 145128-M5SATCE |
| 性能等級 | Good | Better | Best |
1 | CPU | 至尊處理器 6核4.8GHz | 至尊處理器 8核4.7GHz | 至尊處理器 8核4.7GHz |
2 | 內存 | 32GB DDR4 | 64GB DDR4 | 128GB DDR4 |
3 | 圖卡 | Quadro P4000 | Quadro P5000 | Quadro P6000 |
4 | 系統盤 | 512GB M2.SSDPcie 4x 讀2.5GB/s,寫1.9GB/s | ||
5 | 數據盤 | 512GB SSD 2TB SATA 雙通道 | 512GB SSD 4TB SATA 雙通道 | 1TB SSD 4TB SATA 雙通道 |
6 | 平臺 | 塔式(900w,4盤位，X99芯片組) | ||
7 | 擴展槽 | 3*Pcie 16x 3.0,1*PCie 4x 3.0,1*Pcie 1X 3.0 | ||
8 | 輸入輸出 | 千兆以太, 2*USB3.1, 4*USB3.0,4*USB2.0, 8聲道 | ||
9 | 鍵盤鼠標 | 鍵盤：104鍵，USB接口 鼠標1：100DPI光電，USB接口 鼠標2：3D，USB接口 | ||
10 | 顯示器 | 雙28”4K超高清圖顯 | ||
11 | 報價 | ￥49990元 | ￥75000元 | ￥105000元 |
備註：以上價格僅供參考
3.3 沉浸式多屏合成顯示工作站配置方案
應用定位
虛擬現實技術下的三維模型在多屏合成超高分辨率圖形下實時圖形生成，
飛機行業涉及的產品零件衆多，通過一個超大分辨額屏幕要展現出更直觀和身臨其境，供設計分析、診斷和研究
產品特點
擁有最強大的圖形計算和超高分辨率展現能力
NO | 關鍵項 | 方案1 | 方案2 | 方案3 |
| 型號 | UltraLAB H470 14564-MS5TBD2 | UltraLAB H470 14364-MS5TCB | UltraLAB H470 145128-M5SATCE |
| 性能等級 | Good | Better | Best |
1 | CPU | 至尊處理器 6核4.8GHz | 至尊處理器 8核4.7GHz | 至尊處理器 8核4.7GHz |
2 | 內存 | 64GB DDR4 | 64GB DDR4 | 128GB DDR4 |
3 | 圖卡 | 2*Quadro P5000 支持2X4拼接 | 3*Quadro P5000 支持3X4拼接 | 4*Quadro P6000 支持4X4拼接 |
4 | 系統盤 | 512GB M2.SSDPcie 4x 讀2.5GB/s,寫1.9GB/s | ||
5 | 數據盤 | 14TB PCie-SATA 緩存讀寫5.8GBs 連續讀寫 945MBs | 28TB PCie-SATA 緩存讀寫5.8GBs 連續讀寫 1.58GBs | 42 PCie-SATA 緩存讀寫5.8GBs 連續讀寫 1.58GBs |
6 | 平臺 | 塔式(1200w, 8盤位，X99芯片組) | ||
7 | 擴展槽 | 3*Pcie 16x 3.0,1*PCie 4x 3.0,1*Pcie 1X 3.0 | ||
8 | 輸入輸出 | 千兆以太, 2*USB3.1, 4*USB3.0,4*USB2.0, 8聲道 | ||
9 | 鍵盤鼠標 | 鍵盤：104鍵，USB接口 鼠標1：100DPI光電，USB接口 鼠標2：3D，USB接口 | ||
10 | 顯示器 | 雙23”高清圖顯 | ||
11 | 報價 | ￥75000元 | ￥145000元 | ￥265000元 |
備註：以上價格僅供參考
3.4 海量高性能數據庫服務器配置方案
應用定位協同關聯式設計,三維模型庫數據量巨大，存儲服務器需要具備超高io性能，滿足實時多路高密度數據讀寫操作
產品特點
這是一款擁有超低延遲的高帶寬、高io、超大容量高性能海量存儲服務器
NO | 關鍵項 | 方案1 | 方案2 | 方案3 |
| 型號 | UltraLAB NAS20 12632-S5TGDRi | UltraLAB NAS20 12664-S5TGERi | UltraLAB NAS20 126128-S5TGFRi |
| 性能等級 | Good | Better | Best |
（一）存儲容量和端口規格 | ||||
1.1 | 存儲平臺：雙塔式（1500w，20個盤位，雙陣列，多路萬兆+多路千兆端口） | |||
1.2 | 存儲容量 | 56TB | 84TB | 112TB |
1.3 | 存儲io總線 | 雙通道 PCIe 8X 3.0 | 雙通道 PCIe 8X 3.0 | 雙通道 PCIe 8X 3.0 |
1.4 | 存儲io帶寬 (緩存讀寫) | 5.8GB/s(單通道) 4GB/s(單通道) 雙向讀寫 | 5.8GB/s(單通道) 4GB/s(單通道) 雙向讀寫 | 5.8GB/s(單通道) 4GB/s(單通道) 雙向讀寫 |
1.5 | 存儲io帶寬 (連續讀寫) | 1.58GB/s(單通道) 雙向讀寫 | 1.58GB/s(單通道) 雙向讀寫 | 1.58GB/s(單通道) 雙向讀寫 |
1.6 | 外部以太端口 | 雙萬兆 四個千兆 | 雙萬兆 四個千兆 | 四個萬兆 四個千兆 |
1.7 | 陣列冗餘 | 雙RAID5 （8GB緩存） | 雙RAID5 (8GB緩存) | 雙RAID5 （8GB緩存） |
（二）內部io處理系統 | ||||
2.1 | CPU | Xeon E5v3 8核2.6GHz | Xeon E5v3 10核2.6GHz | Xeon E5v3 12核2.6GHz |
2.2 | 內存 | 32GB DDR4 | 64GB DDR4 | 128GB DDR4 |
2.3 | 系統盤 | 512GB SSD | ||
2.4 | 擴展槽 | 3*Pcie 16x 3.0,1*PCie 4x 3.0,1*Pcie 1X 3.0 | ||
| 報價 | ￥96500元 | ￥139000元 | ￥175000元 |
備註：以上價格僅供參考
注意事項
主流機型都是常規配置架構，這種機型計算能力碰到複雜三維模型，性能肯定不夠用。
昂貴的雙Xeon高端圖形工作站並不適用此類圖形設計計算特點，機器配置和應用不適配並不能解決卡頓。
CPU--三維建模算法最關鍵要素。
移動、縮放三維模型的卡頓原因不是顯卡性能不夠，而是CPU的幾何數據計算速度跟不上。
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