虚拟GPU 助力制造企业打造异地协同的网络办公室

文|齐健

信息技术的飞速发展大大加快了全球化的进程，在制造企业的内部及上下游产业链中，地域的概念变得越来越模糊。很多信息化水平较高的新型、大型制造企业，都利用跨地域的设计研发、生产制造、仓储，以及全球化运维等远程生产运营模式优化业务和缩减成本。随着智能制造理念在全球范围的不断深化，远程运营模式的普及必将成为制造企业数字化转型的新趋势。

2020年上半年以来，新型冠状病毒肺炎（COVID-2019）疫情席卷全球，疫情导致的停工停产给各行各业带来了沉重的打击。疫情期间，云计算、数据中心等远程应用技术为企业的工作生产提供了有力支撑，企业对远程办公的应用需求持续升温，其相关应用的发展在企业数字化转型的进程中大幅提速。

NVIDIA虚拟GPU，随时随地为员工赋予强大算力

在制造企业的日常工作中，很多员工的工作都不局限在一个办公室或一台设备中，不论是设计师、工程师、工艺师，还是项目经理、销售顾问，产品设计师需要在生产车间中了解产品加工中出现的问题，仿真工程师需要根据生产出的物理样机改进仿真模型，销售顾问则需要为身处不同地区的客户随时展示产品。这些都需要企业为员工提供不受地域限制的工作设备，将数字化技术缩小到以人为单位的工作环境。

对于依赖专业图形操作的设计、仿真、大型3D 效果和

AR/VR 效果展示等工作来说，使用本地部署的GPU 执行复杂运算流程的传统的实体计算设备（例如台式电脑，笔记本电脑或服务器），会使员工的工作效率受制于本地设备的性能，另一方面GPU 与实体设备绑定也会限制工作的移动性和灵活性。在远程办公的场景中，远程员工需要的是可以从任何设备（笔记本电脑、平板电脑及智能手机等）任何操作环境访问的，高效、可靠、安全和可维护的解决方案。

NVIDIA 的虚拟GPU 技术可以帮助企业的IT 部门把服务器中的物理GPU 分割为多个虚拟GPU，或把多个物理GPU 的算力集合到一台计算机中，然后把这些算力分配给身处不同地区的员工，满足他们不同的工作负载需求。

NVIDIA 还与Amazon Web Services 和Google Cloud两大公有云服务商合作，推出了基于公有云的虚拟GPU 产品Quadro vWS。公有云的快速应用特性，使Quadro vWS更易于部署和应用，企业无须部署自有的服务器设备，而是按需“取用”公有云中的GPU 资源，并按需付费。

软件优化+硬件升级，综合提升企业GPU应用效率

vGPU 将GPU 划分为若干独立vGPU 实例，每个vGPU 实例享有固定且专用的Frame buffer，并通过在分时机制，使其能在碎片时间中占用整个GPU Engines 从而提高GPU 的使用率。分时机制帮助用户优化3D 流水线工作流程，将优先级低、复杂的工作量错峰在夜间执行，相当于大幅提升算力。

NVIDIA 的vGPU 管理器通过先进的算法实现对工作流的加速，通过智能化调度算力资源实现效率提升。vGPU管理器将GPU 划分为独立的vGPU 实例，这些实例会直接传递至安装在虚拟机上的原生NVIDIA 驱动程序。当用户登录到自己的虚拟机上并开始工作时，NVIDIA驱动程序会通过Hypervisor 将命令发送至vGPU 引擎，该引擎会对物理GPU 所要处理的任务进行调度，然后将结果发回至虚拟机。工作人员可以在多个虚拟机之间共享GPU 性能，也可以通过将多个GPU分配给一台机器来应对复杂工作负载。

在虚拟GPU 的应用过程中，企业的IT 部门还可以利用虚拟GPU 技术优化服务器的基础架构，从而为工程师的专业图形应用（例如大型装配设计和复杂得多物理场仿真分析）提供更好的性能。此外，NVIDIA 的NVIDIA Quadro虚拟数据中心工作站（Quadro vDWS）对几乎所有主流设计工具进行了基于GPU 的优化，其中包括Ansys Discovery Live、ESRI ArcGIS、Autodesk AutoCAD、Autodesk Maya、Autodesk Revit、CATIA、Petrel、Siemens NX 和SOLIDWORKS 等。

在图形渲染方面，NVIDIA 的虚拟GPU 解决方案采用Turing 架构，引入了光线追踪核心（RT Core），可实时对物体和环境光线进行追踪，准确进行物理阴影、反射、折射和全局照明的绘制，避免栅格化，打造更为逼真的画面。

整合企业PLM数据，建设高速数据中心

在制造企业数字化转型过程中，数据是转型的基础也是众多企业的痛点所在。企业旧有数字化系统和平台形成的数字化“孤岛”，使企业的设计和工程数据非常分散且难以保持一致性，随着远程办公模式的引入，在产品生命周期管理（PLM）数据库中维护数据一致性变得更加困难。

基于VDI 的NVIDIA Quadro 虚拟数据中心工作站（Quadro vDWS）解决方案可以帮助企业把PLM 系统集中于数据中心，提高数据一致性、强化数据整合，并对设计变更进行有效控制。此外，虚拟桌面可加速对PLM数据库的访问和响应，使PLM 管理员在处理大量数据库事务时能节省数秒时间，而省时即等同于降低实际业务成本。对于需要异地设计、制造和仓储的企业来说，分布于各地的团队亦无须再花费时间，等待大型文件传输和模型加载。通过使用数据中心或云对文件和数据进行集中管理，团队可在任何地点安全访问协同工作所需的各种信息。

NVIDIA 推出的NVIDIA vComputer Server 为用户提供了虚拟化GPU 和加速计算密集型服务器工作负载的能力，包括AI、深度学习和数据科学。使用该解决方案，汽车制造商可以使用最新的模拟和计算技术来创建最节省燃料和时尚的设计，研究人员可以分析基因的功能，以更快地进行医疗研发。

案例

Honda 公司部署了由NVIDIA 虚拟GPU 提供动力支持的新一代工程VDI，旨在提高研发及生产中心的生产力和运营效率。通过在数据中心加速图形，NVIDIA 虚拟GPU使团队能够在任何设备上使用CAD 或CAE 应用程序，即使是廉价笔记本电脑也不例外。此外，Honda 的IT 部门还可以为高级用户和知识工作者等类似用户分配适当的性能级别。在所有Honda 集团公司中，有超过4000 个VDI 系统正在体验更高的应用程序性能和更好的用户体验，此外还享有更快的数据访问速度和更高的IP 安全性。

PSA Peugot Citroen 公司部署了由NVIDIA 虚拟GPU提供动力支持的3D 虚拟化项目，旨在让设计师可以从任何地点及任何设备上直接访问高性能虚拟工作空间，同时提高硬件利用率和效率。借助NVIDIA 虚拟GPU，该项目最远可在距巴黎数据中心500 公里处将延迟降低到15 至30 毫秒，使远程工作人员可在此区域范围内以本地设备响应时间运行图形密集型应用程序。现在，PSA 设计工程师可以在远程设备上运行高端图形应用程序，并且不会造成质量损失，亦可在提高生产力的同时享受数据中心提供的安全环境、管理便捷性以及灾难恢复等各种益处。

Nordam 公司实施了基于VDI 的NVIDIA Quadro 虚拟数据中心工作站（QuadrovDWS）解决方案，旨在实现完整的图形加速和工作站级性能，同时提高安全性。现在，工程师和设计师可以在Nordam 网络内的任意地点访问应用程序和数据，而无须为每位用户绑定多个工作站。多位用户可以共享同一桌面，进而以前所未有的方式促进公司内部的协作与培训。通过以入门级PC 或瘦客户端为每位用户替换多达两个工作站和六台显示器，Nordam 释放了宝贵的桌面空间，同时还可显著降低硬件和管理成本。