Steerprop hyödyntää LUMI-supertietokonetta edistyneen meriteknologian kehittämisessä
Kun äärimmäisiin olosuhteisiin tarvitaan aluksia ja niihin luotettavia, energiatehokkaita ja suorituskykyisiä propulsiojärjestelmiä, katseet kääntyvät Suomeen. Suomalainen propulsioklusteri tunnetaan maailman johtavista valmistajistaan sekä korkeatasoisesta tutkimus-, kehitys- ja innovaatiotoiminnastaan. Korkeatasoinen TKI-työ edellyttää parhaita mahdollisia työkaluja, minkä vuoksi Steerprop hyödyntää LUMI-supertietokonetta.
Steerprop on yksi suomalaisen propulsioalan yrityksistä, jolla on vahva osaaminen vaativiin olosuhteisiin suunnattujen kehittyneiden laivapotkurijärjestelmien suunnittelussa ja valmistuksessa. Yritys kuuluu alansa johtajiin maailmanlaajuisesti, ja se toimii yli 50 maassa jakeluverkostonsa kautta. Raumalla sijaitseva vuonna 2000 perustettu yritys on erikoistunut räätälöityihin ratkaisuihin, kuten atsimuuttipotkureihin (kääntöpotkureihin), joita käytetään muun muassa jäänmurtajissa, lautoissa ja offshore-aluksissa.
Merenkulkuteollisuudessa atsimuutti tarkoittaa kykyä tuottaa työntövoimaa kaikkiin suuntiin kääntämällä potkuriyksikköä pystyakselinsa ympäri. Atsimuuttipotkuri huolehtii sekä aluksen etenemisestä että ohjauksesta, korvaten tehokkaasti perinteisen potkuri- ja peräsinjärjestelmän.
Mahish Mohan toimii Steerpropin johtavana hydrodynamiikka-asiantuntijana. Hänen vastuualueisiinsa kuuluvat potkurisuunnittelu ja laskennallisen virtausdynamiikan simuloinnit. Hän liittyi Steerpropiin vuonna 2018 Suomen vahvan propulsioalan osaamiskeskittymän houkuttelemana.
Virtausdynamiikan osaamisensa avulla hän kehittää yrityksen valmiuksia hyödyntää laskennallisia työkaluja asiakkaiden räätälöityjen ratkaisujen suunnittelussa. Lisäksi hän suorittaa osa-aikaisesti tohtoriopintoja Aalto-yliopistossa.
LUMI löytyi Business Finlandin hankkeen kautta
Mohan tutustui LUMI-supertietokoneeseen, kun Steerprop osallistui Business Finlandin Necoprop-tutkimushankkeeseen. Hankkeen aikana tiimi tutki eri vaihtoehtoja suurteholaskentaan, ja LUMI nousi nopeasti vahvaksi ehdokkaaksi.
Yhteistyö LUMIn kanssa alkoi Try&Buy-hankkeella, jonka avulla Mohan pystyi arvioimaan LUMIn soveltuvuutta omiin simulointitarpeisiinsa.
”Maksuton Try & Buy -projekti sisältää CPU-, GPU- ja tallennusresursseja testausta varten sekä asiantuntijatukea käyttöönottoon”, kertoo CSC:n asiakaspäällikkö Morthen Mathisen. ”3–6 kuukauden testijakson jälkeen yritys voi joko jatkaa järjestelmän käyttöä palvelusopimuksella tai lopettaa käytön kokeiluvaiheen jälkeen.”
Steerpropin kokemus LUMIsta oli erittäin positiivinen.
”Olen erittäin tyytyväinen LUMIin. Se soveltuu käyttötarkoituksiimme täydellisesti”, Mohan sanoo ja nostaa esiin yhden keskeisen teknisen edun.
”LUMIn laskentasolmuissa on suuri määrä ytimiä. Tämä hyödyttää merkittävästi rinnakkaislaskentaa, erityisesti Steerpropin käyttämän OpenFOAM-ohjelmiston kanssa. Kun tarvitaan vähemmän solmuja, myös solmujen välinen tiedonsiirto vähenee, mikä nopeuttaa simulointeja.”
Käyttöönotto sujui mutkattomasti Mohanin aiemman suurteholaskentakokemuksen ansiosta. Vaikka aluksi piti opetella järjestelmäkohtaisia erityispiirteitä, LUMIn tukipalvelut osoittautuivat tehokkaiksi. Ohjelmistopäivitykset ja tekninen tuki toimitettiin nopeasti, usein muutamassa päivässä. Tukea saatiin myös LUMIa varten räätälöidyn ohjelmiston kääntämiseen.
Pilottivaiheen jälkeen Steerprop siirtyi LUMIn kaupalliseen käyttöön.
Nopeampi laskenta tarkoittaa nopeampaa toimitusta ja parempaa laatua asiakkaille
Vaikka Steerpropilla on oma laskentaklusteri, sen kapasiteetti on rajallinen. Suuret simuloinnit tai useat samanaikaiset ajot kuluttavat käytettävissä olevat resurssit nopeasti. Tällöin joudutaan tekemään kompromisseja: simulointeja täytyy joko hidastaa tai laskentaverkon tarkkuutta pienentää, mikä voi heikentää tulosten tarkkuutta ja liiketoiminnan kannalta tärkeitä lopputuloksia.
LUMI ratkaisee tämän haasteen mahdollistamalla laskentaresurssien nopean skaalaamisen, laajamittaiset simuloinnit sekä useat rinnakkaiset ajot. Tämän ansiosta insinöörit voivat käyttää tarkempia malleja ilman suorituskyvyn heikkenemistä.
LUMIn hyödyt näkyvät selvimmin asiakasprojekteissa. Potkurisuunnitteluprojektit toteutetaan yleensä tiukoilla aikatauluilla, usein noin 3–4 viikossa.
”Yksittäiset simuloinnit voivat kestää useita päiviä”, Mohan kertoo. ”LUMIn avulla simulointiajat lyhenevät merkittävästi. Esimerkiksi työ, joka omalla klusterillamme kestäisi 5–6 päivää, voidaan ajaa LUMIlla alle kahdessa päivässä.”
Tämä mahdollistaa useampien suunnitteluvaihtoehtojen testaamisen, paremman optimoinnin ja projektiaikataulujen pitämisen. Lopulta asiakkaat hyötyvät laadukkaammista ratkaisuista, jotka toimitetaan ajallaan.
Tavoitteena johtava asema ja päästötön merenkulku
Steerprop yhdessä muiden suomalaisten meriteollisuuden toimijoiden kanssa tähtää merenkulun siirtymään kohti nollapäästöjä ja säilyttää Suomen johtava asema puhtaan meriteknologian sekä arktisen laivanrakennusosaamisen osaajana.
”Huipputason virtauslaskentaosaaminen on keskeisessä roolissa Steerpropille asetettujen markkinaodotusten täyttämisessä. LUMIn avulla varmistamme, että käytössämme on suurteholaskentaresurssit myös kaikkein vaativimpiin simulointitapauksiin”, sanoo Steerpropin teknologiapäällikkö Tero Tamminen.
LUMI on yksi maailman nopeimmista mutta myös ympäristöystävällisimmistä supertietokoneista, mikä tekee siitä erinomaisen ratkaisun Steerpropin ja puhtaan meriteknologian tarpeisiin. LUMIn ja sen datakeskuksen vähäinen ympäristövaikutus, kustannustehokas energiankulutus sekä supertietokoneen jäähdytyksessä syntyvän ylijäämälämmön hyödyntäminen Kajaanin kaukolämmityksessä tekevät siitä vihreää siirtymää tukevan supertietokoneen.
Kasvavat laskentatarpeet tuovat uusia haasteita
Steerprop suunnittelee laajentavansa LUMIn käyttöä tulevaisuudessa erityisesti entistä monimutkaisempiin ja laskennallisesti vaativampiin projekteihin. Yksi keskeinen kehityskohde on akustiikan mallinnus, jonka merkitys kasvaa vedenalaiseen meluun ja ympäristövaikutuksiin liittyvien vaatimusten lisääntyessä.
”Akustiikan simulointi ovat huomattavasti vaativampaa kuin perinteinen virtauslaskenta”, Mohan toteaa. ”Ne tarvitsevat lisää vaiheita ratkaisijaan sekä raskasta jälkikäsittelyä.”
Mohan arvioi, että tulevat simuloinnit voivat vaatia yli 1000 ydintä. LUMI tarjoaa ympäristön, jossa tällainen skaalaaminen on mahdollista.
Vaikka hän on erittäin tyytyväinen LUMIin, hän näkee myös kehityskohteita.
”Tällä hetkellä Steerpropissa vain yksi LUMIn käyttäjä, minä itse. Arvioimme aktiivisesti, pitäisikö LUMIn käyttöä laajentaa tukemaan useita samanaikaisia käyttäjiä ja projekteja Streerpropissa. Näen tämän haasteena”, Mohan kertoo.
Suurin haaste liittyy resurssien saatavuuteen. Raskaan työkuorman jälkeen käyttäjät voivat kohdata laskentajonon aiheuttamaa viivettä.
LUMI käyttää Slurm-järjestelmää (Simple Linux Utility for Resource Management), joka on laajasti käytetty työkuormien ja resurssien hallintajärjestelmä supertietokoneissa ja laskentaklustereissa. Se hallitsee töiden ajoitusta, resurssien kohdentamista (kuten CPU, GPU ja muisti) sekä tehtävien suorittamista LUMIssa varmistaen, että useiden käyttäjien työkuormat ajetaan tehokkaasti ja tasapuolisesti koneen eri osioissa.
”Ymmärrämme täysin Slurm-pohjaisen jonotusjärjestelmän reiluuden, mutta se voi vaikeuttaa LUMIn käyttöä silloin, kun aikataulut ovat tiukkoja ja ennakoitavuus on kriittistä”, Mohan pohtii. ”Haaste korostuu erityisesti silloin, jos useat saman organisaation käyttäjät ovat samanaikaisesti riippuvaisia järjestelmästä.”
Haaste on tiedossa LUMIn käyttäjätuessa. Tällä hetkellä selvitetään, voisiko toukokuussa 2026 käyttöönotettu kansallinen Roihu-supertietokone sekä vuoden 2027 loppupuolella käyttöönotettavaksi suunniteltu entistä tehokkaampi EuroHPC-supertietokone, LUMI-AI, tarjota ratkaisun myös yritysten laskentakapasiteettihaasteeseen.
Pääkuva: Adobe Stock.
Morthen Mathisen
Morthen Mathisen vastaa teollisuuden simulointi- ja AI-asiakkuuksista.
Dan Still
Dan Still vastaa teollisten kumppanuuksien ja verkostojen rakentamisesta, teollisen HPC käytön tehostamiseksi.
