在数字化转型过程中,汽车制造商宝马集团将工业 AI 的力量运用到整个生产网络,与NVIDIA Omniverse平台共同构建并运行工业元宇宙应用。
宝马集团董事Milan Nedeljković在GTC主题演讲会中,与NVIDIA创始人兼首席执行官黄仁勋共同展示了Omniverse驱动的首座宝马虚拟工厂,可以看出宝马团队如何利用Omniverse平台将数据汇总为大型高性能模型、连接特定领域的软件工具,并实现跨地区多用户实时协作。
据悉,宝马集团在实际投产前的几年间就已经利用虚拟世界优化工厂布局、机器人开发和物流系统,凭借Omniverse平台践行了“数字先行”战略理念,使工厂能够更快投入生产并更有效率地运作、缩短产品上市时间,并提高工厂的数字化程度与可持续性。
Omniverse 是 NVIDIA 25 年来在图形学、加速计算、模拟和 AI 技术领域的结晶,宝马团队使用 Omniverse Code 和 Kit 构建了一个包含各种自定义扩展程序的应用,该应用统一了来自各种数字内容创建工具的数据,并使团队能够在工厂规划工作上开展实时协作。
通过优化设施规划和高效率流程,预计可节省 30%的成本。
减少变更订单和资金投入。
跨团队、跨专业的实时协作。
提高产品生产的稳定性。
构建一套用于软件定义工厂的新工具
在宝马的虚拟德布勒森电动汽车工厂中,凭借 Omniverse,物流和生产规划人员可以模拟工厂流程并执行各种任务,比如显示和识别机器人在受限空间中的最佳位置等。这座虚拟工厂是真实工厂的精准虚拟复制品,真实工厂将于 2025 年开业,预计每年将生产 15 万台电动汽车。
宝马集团拥有一支庞大的工厂规划人员团队,该团队的工作非常复杂,即便是极其轻微的误判或错误也会导致现实世界中的巨大成本。宝马规划人员利用 Omniverse 中的虚拟环境,在启动大型建设项目和投入资金之前预先优化生产流程,可以大大减少因订单更改和流程优化而导致的成本和停工问题。
由于工厂规划人员在复杂软件方面的专业水平不同,因此为他们提供一个高度直观、不需要大量指导就可以使用的应用至关重要。借助 Omniverse,宝马能够创造出定制化的用户体验。
这让宝马能够以在虚拟世界中执行最关键任务的相关功能为主,构建出用户界面。
在虚拟工厂中开展实时协作
为了连接在工厂不同区域和环节工作的各个团队,需要有一个集中化的平台。宝马使用 Omniverse 构建的元宇宙应用,使其有了一个始终与当前规划数据保持一致的整体规划解决方案。
在部署 Omniverse 之前,数字内容工作流程完全是手动的,而且共享和重复利用程度很低,团队高度依赖线下会议和静态规划文件来协调项目。
宝马内部元宇宙(BMW Internal Metaverse)彻底改变了宝马团队的项目协作方式,提高了团队的生产力、沟通效率以及应对市场需求变化的敏捷性。团队可以与大型场景中的多个用户以及不同领域数据开展实时远程协作,而无须在线下碰面。
宝马元宇宙中的一个工作组一般由 25 人组成,包括规划人员、指挥人员、开发人员和管理人员等,他们可以在特定的工厂场景中以虚拟方式会面。团队能够一起对工厂车间进行现场巡检,对工厂特定区域进行审核评估,确保工厂的每一个变量都得到优化,保障生产和运营安全。
指挥人员负责管理该环节的流程和准备场景,比如定位对象、检查数据状态、设置各个主题的路径点等。在审查过程中,可以对目标特定领域进行联合评估,讨论关于现状优化或问题处理的想法,并记录在相关对象的固定标记中,还可以移动或重新定位对象以更好地适应整体要求,最终创建一份包含所有发现、注释和实际变化的变更报告,并反馈给规划负责人员,以便在源系统中作出所需的修改。
通过通用场景描述(OpenUSD)连接各种 3D 工具
虚拟工厂规划包含建筑和结构、车辆、设备和动力学、产品和工艺结合、物流、人体模拟等各个方面,每一方面都需要依赖独特的数字内容创建(DCC)工具。
Omniverse Connector 可以将所有这些工具组合成复杂的场景。
转换器微服务可以自动从宝马团队使用的各种 DCC 工具中获取用于工厂规划的数据。在宝马的 Factory Builder 网络应用中,用户可以选中包含建筑或布局的 CAD 数据等源文件,将其汇总并一键输出到 Omniverse Nucleus 中的结构化 USD 项目中。工厂指挥人员可以在这里调整文件的有效性、更新参考文件并确保项目都是最新的,从而带来一个结构良好、各种技术水平的工厂规划人员都可以使用的标准化数据库。
OpenUSD 是一种用于构成大型场景和虚拟世界的开放场景描述,它让这一流程变得无缝连接。OpenUSD 兼容所有文件系统,并包含用于创建、编辑、查询、渲染、协作和模拟虚拟世界的 API。
除了实现各种 DCC 工具之间的实时协作外,OpenUSD 还能以独立图层的形式无损整合来自众多来源的数据。各用户可以同时修改工厂的不同图层,且不影响其他人的工作。较高的层会在组合中较为显著,但仍可以访问较低的层的数据。
支撑整个 USD 格式自动转换过程的是一项负责处理该转换过程的定制化服务以及向 Nucleus 的数据传输。这被称为后端集成,是宝马元宇宙的一个重要支柱。
开发自己的虚拟环境模拟应用
有了 Omniverse Kit,就可以构建用于模拟各个行业虚拟环境的域优化应用。开发人员可以创建自定义布局,并集成库存功能或 AI 支持的搜索功能等,根据团队的独特需求来精简工作流程。
Omniverse平台不仅为宝马团队提供了在全球各地虚拟工厂中开展协作的能力,还通过统一的数据策略实现了实时全局变更的共享。这使得宝马各个团队能够共同工作,分享各类更新,从而在虚拟世界中完成验证和测试,加快投产时间,提高工厂效率。点击申请试用NVIDIA Omniverse平台。