Fertigung
Siemens beschleunigt die Produktentwicklung und Innovation mit industrieller KI
Ziel
Siemens Digital Industries Software, ein globaler Marktführer in der industriellen Digitalisierung, definiert die Zukunft der Technik und Fertigung durch eine leistungsstarke Konvergenz von KI, digitaler Zwillingstechnologie und Hochleistungsrechnen neu. Mit seinem umfassenden Lösungsangebot – vom Produktlebenszyklusmanagement (PLM) und Echtzeitvisualisierung bis hin zu fortschrittlicher Simulation und KI-Assistenten – unterstützt Siemens Hersteller dabei, ihre Produktentwicklung zu beschleunigen, ihre Betriebsabläufe zu optimieren und die Kompetenzen ihrer Mitarbeiter zu erweitern.
Um diese Transformation voranzutreiben, setzt Siemens NVIDIA-Technologien auf mehreren Plattformen und in verschiedenen Angeboten ein, darunter Siemens Teamcenter, Simcenter STAR-CCM+ und Siemens Industrial Copilot.
Kunde
BMW Group
HD Hyundai
Maserti
Partner
Siemens
Anwendungsfall
Simulation / Modellierung / Design
Produkte
NVIDIA Omniverse Enterprise
NVIDIA Omniverse Cloud APIs
NVIDIA Metropolis
NVIDIA AI Blueprint für Videosuche und Zusammenfassung
NeMo Retriever
NIM
Mit NVIDIA Omniverse, NVIDIA Metropolis und beschleunigter Datenverarbeitung bietet Siemens folgende Leistungen:
Erhöhte Produkteffizienz:
- Fotorealistische Visualisierung von massiven, komplexen und funktionsreichen Datensätzen, die im Ingenieur- und Fertigungsbereich üblich sind.
- Beschleunigte Produktentwicklung und Überprüfungszyklen durch Reduzierung physischer Prototypen und Eliminierung von Arbeitsabläufen und Fehlern.
Bessere Entscheidungsfindung:
- Globale Teamabstimmung mit Nachverfolgung von Feedback und Änderungen in Teamcenter, wodurch Designprüfungen beschleunigt und Fehler sowie Datendiskrepanzen reduziert werden.
- Verkürzung der Markteinführungszeit um 50 % für Marketingmaterialien, ohne dass separate Fotoshootings und spezielle Rendering-Workflows erforderlich sind.
Erhöhte Produktivität:
- Produktivitätssteigerung um 30 % bei Mitarbeitern, die einen Copilot-Assistenten in der Fertigung verwenden.
- Produktivere Fertigungsanlagen mit reduzierten Ausfallzeiten.
Beschleunigung von Innovationen und Einsparungen vom Produktdesign bis zum Betrieb
Hersteller in verschiedenen Industriesektoren, einschließlich der Automobil-, Luft- und Raumfahrt sowie Schiffbauindustrie, stehen unter dem wachsenden Druck, Innovationen zu beschleunigen, die Kosten zu senken und gleichzeitig die Produktqualität sicherzustellen. Herkömmliche Visualisierungstools haben Schwierigkeiten mit der Verarbeitung riesiger, komplexer Produktdatensätze, was zu Engpässen bei der Designprüfung, zu mangelnder Abstimmung zwischen Teams und kostspieligem physischen Prototyping führt. Diese Einschränkungen verlangsamen die Markteinführungszeit und führen zu Fehlern, die sich auf den gesamten Lebenszyklus des Produkts auswirken können.
Ohne skalierbare, hochwertige Visualisierung waren die Kunden von Siemens auf fragmentierte Workflows angewiesen, bei denen separate Anwendungen für Rendering, Zusammenarbeit und Datenmanagement verwendet wurden. Dies führte zu Silos, erhöhte das Risiko von Datendiskrepanzen und erschwerte die Durchführung gründlicher, gemeinsamer Design- und Stilprüfungen. Die Unfähigkeit, Produkte in realistischen Umgebungen und unter unterschiedlichen Lichtverhältnissen zu visualisieren, schränkte die Fähigkeit ein, Probleme frühzeitig zu erkennen, was sich sowohl auf die funktionalen als auch auf die ästhetischen Ergebnisse auswirkte. Die globale Fertigungsindustrie sieht sich mit einem großen Fachkräftemangel konfrontiert. Bis 2030 werden voraussichtlich 85 Millionen Stellen unbesetzt bleiben. Die Branche leidet unter einer hohen Mitarbeiterfluktuation und einem Mangel an Fachkräften, die über die in der Fertigung erforderlichen Kompetenzen verfügen. Siemens hat sich mit diesem Problem befasst und einen Bedarf an Technologien erkannt, die Mitarbeiter befähigen und weiterqualifizieren.
Beschleunigte Produktentwicklung mit digitalen Zwillingen und Hochgeschwindigkeitssimulationen
Siemens, NVIDIA und BMW arbeiten zusammen, um die Aerodynamiksimulationen im Automobilbereich mithilfe von fortschrittlicher Software für Numerische Strömungsmechanik (Computational Fluid Dynamics, CFD) und leistungsstarker GPU-Hardware zu beschleunigen.
Aerodynamische Simulationen sind unerlässlich, um die Fahrzeugform zu optimieren, Design und Effizienz in Einklang zu bringen und die Erreichung der Leistungsziele sicherzustellen. BMW führt täglich viele aerodynamische Simulationen durch, die jeweils bis zu 100 Millionen Zellen simulieren (winzige 3D-Blöcke, die Luft- und Fahrzeugoberflächen darstellen). Während CFD-Software traditionell auf CPUs ausgeführt wird, bieten GPU-beschleunigte Simulationen eine höhere Leistung bei geringeren Kosten.
Die Simcenter STAR-CCM+ CFD-Software von Siemens läuft jetzt nativ sowohl auf CPUs als auch auf GPUs und gewährleistet konsistente Ergebnisse unabhängig von der Hardware und ermöglicht gleichzeitig die GPU-Beschleunigung. Bei der Ausführung einer aerodynamischen Steady-State-Simulation mit 458 Millionen Zellen auf dem neuesten NVIDIA B200 GPU-Knoten entspricht die Leistung der von über 10.000 CPU-Kernen.
Die Ausführung von CFD-Simulationen auf GPUs reduziert außerdem den Energieverbrauch und die Hardwarekosten. Weitere Leistungssteigerungen sind mit GPUs der neueren Generation möglich, einschließlich NVIDIA B200 und H200, die eine höhere Speicherbandbreite für schnellere Simulationen bieten.
Darüber hinaus sorgt die Integration von NVIDIA Omniverse™ APIs in Simcenter STAR-CCM+ für noch realistischere physikbasierte digitale Zwillinge. Die Integration unterstützt Unternehmen dabei, Produkte Fertigungsprozesse und Fabriken der nächsten Generation virtuell zu entwerfen, zu entwickeln und zu testen, bevor die physische Konstruktion beginnt. Die Omniverse APIs verbinden außerdem die Simulationstools von Siemens mit den generativen KI-Funktionen von NVIDIA, sodass Ingenieure KI in ihren CFD-Workflows nutzen können. Dies ist Teil einer breiteren Einführung der Omniverse Cloud-APIs innerhalb der Siemens Xcelerator-Plattform.
Echtzeit-Zusammenarbeit von jedem Standort aus mit digitalen Zwillingen
Um Innovationen und Zykluszeiten in der Produktentwicklung zu beschleunigen, hat Siemens den Teamcenter Digital Reality Viewer entwickelt. Siemens hat das Echtzeit-Raytracing und das GPU-beschleunigte Rendering von NVIDIA Omniverse direkt in Teamcenter integriert und ermöglicht so eine nahtlose, fotorealistische, Bill-of-Materials (BOM)-gesteuerte Visualisierung von Multi-CAD-Daten, die in Teamcenter verwaltet werden. Dieser cloudbasierte Rendering-Service ist direkt in den Teamcenter-Web-Client eingebettet und bietet allen Benutzern sofortigen, browserbasierten Zugriff auf fotorealistische digitale Zwillinge.
Der Teamcenter Digital Reality Viewer wird in der sicheren Umgebung des Siemens Xcelerator Cloud Services gehostet und von einem zentralisierten, Cloud-basierten GPU-Cluster unterstützt. Kunden können auf Abruf auf die leistungsstarken Visualisierungsfunktionen des Teamcenter Digital Reality Viewer zugreifen, ohne sich um die Hardware und Software kümmern zu müssen, die diese Funktionen ermöglicht.
Die Tools für die Zusammenarbeit von Teamcenter ermöglichen es den Beteiligten, Designs in Echtzeit zu überprüfen, zu kommentieren und zu iterieren. Alle Rückmeldungen und Änderungen werden in Teamcenter für vollständige Rückverfolgbarkeit erfasst. Anwender können zudem das Erscheinungsbild von Produkten in verschiedenen virtuellen Umgebungen überprüfen, reale Lichtverhältnisse simulieren und detaillierte visuelle Analysen von Baugruppen, Materialien und Oberflächen durchführen.
Schnellere Entwicklung, niedrigere Kosten und bessere Ergebnisse
Siemens-Kunden können digitale Zwillinge in Echtzeit und in großem Maßstab visualisieren und mit ihnen interagieren. Digitale Zwillinge können Millionen von Teilen mit fotorealistischer Genauigkeit darstellen. Das war in einer browserbasierten PLM-Umgebung bisher unmöglich.
Diese fortschrittlichen Visualisierungsfunktionen ermöglichen eine beschleunigte Produktentwicklung für Siemens-Kunden. Produktteams können jetzt reale Produktdarstellungen nahtlos in den gesamten Konstruktionsprozess integrieren, Konstruktions- und Designprüfungen in einer eingebetteten DMU-Umgebung durchführen und hochwertige Marketinggrafiken direkt aus Teamcenter generieren, wodurch Kunden ihre Entwicklungs- und Markteinführungszeiten verkürzen können.
Der Wegfall von physischen Prototypen und separaten Rendering-Umgebungen senkt die Kosten für Siemens-Kunden. Sowohl die direkten Kosten als auch die Betriebskosten werden erheblich reduziert. Gleichzeitig wird die Zusammenarbeit verbessert, da alle beteiligten Bereiche – Technik, Design, Marketing und Vertrieb – an Echtzeitüberprüfungen teilnehmen können. Dies gewährleistet den Abgleich und reduziert das Risiko von Fehlern oder Missverständnissen dei der Kommunikation. Die frühzeitige Erkennung von Designproblemen, verbesserte Material- und Beleuchtungsanalysen sowie die Möglichkeit, reale Umgebungen zu simulieren, haben zu fundierteren Entscheidungen und Produkten höherer Qualität geführt.
Kunden berichten, dass der Teamcenter Digital Reality Viewer ihre Workflows verändert hat und eine schnellere Iteration, eine effektivere Zusammenarbeit und ein höheres Maß an Vertrauen in Produktentscheidungen ermöglicht hat. Die nahtlose Integration mit der NVIDIA Omniverse-Technologie wird als bahnbrechender Fortschritt für die Visualisierung im industriellen Maßstab angeführt.
Die Plattform zeichnet sich außerdem durch die Fernüberwachung und Optimierung von Fabriken aus und verbindet IoT-Echtzeit-Daten mit digitalen Zwillingen für Live-Betriebserkenntnisse – ein Schritt in Richtung der Vision von Siemens Industrial Metaverse.
„Durch die Integration von NVIDIA Omniverse kann Siemens die Produkteffizienz und Produktivität steigern, sodass unsere Kunden Zeit bei der Produktentwicklung und dem Design sparen können. Durch die Annäherung an das reale Verhalten in einem digitalen Zwilling können unsere Kunden schneller Schlussfolgerungen ziehen und das Produktdesign optimieren, um die Markteinführungszeit zu verkürzen.“
Enzo Krka
Senior Product Manager, Siemens
Industrielle Copilot-Assistenten, die die Fähigkeiten der Fabrikarbeiter verbessern
Der Industrial Copilot ist ein KI-Assistent, der in der Fertigung eingesetzt wird, um die Effizienz, Produktivität und Leistungsfähigkeit der Mitarbeiter zu steigern. Der Copilot lässt sich sowohl in statische Informationsspeicher (Bedienungsanleitungen, Wartungsdokumente) als auch in dynamische Datenquellen (Maschinensteuerungen, ERP-Systeme) integrieren und bildet ein umfassendes Wissensökosystem. Mitarbeiter können den Copilot nutzen, um die Produktion zu optimieren, Maschinenfehler zu beheben und Fertigungsprobleme über Videoübertragungen zu melden.
Mitarbeiter interagieren mit dem Copilot über natürliche Sprache oder Sprachbefehle für die einfache Bedienung in der Fertigung Der Copilot unterstützt außerdem multimodale Eingaben einschließlich Text, Bilder und Zeitreihendaten. Als Beispiel: Ein Wartungsingenieur, der mit einer defekten Maschine konfrontiert ist, kann ein Foto der problematischen Komponente aufnehmen. Der Copilot analysiert das Bild, identifiziert Probleme wie übermäßige Geräuschpegel und bietet Schritt-für-Schritt-Anweisungen zur Lösung des Problems.
Der Siemens Industrial Copilot wird vor Ort eingesetzt, um sicherzustellen, dass sensible Produktionsdaten das Fabrikgelände niemals verlassen. Cloud-Modelle werden durch optimierte Edge-Versionen ersetzt, kleine Sprachmodelle (SLMs) werden für spezialisierte Aufgaben eingesetzt und NVIDIA NIM-Mikroservices optimieren die Inferenz. Durch die Ausgewogenheit zwischen Hardware-Einschränkungen und Leistungsanforderungen können Copilots auf Industrie-PCs am Netzwerkrand betrieben werden, die mit Hardware und Software von NVIDIA ausgestattet sind.
Der Copilot wurde durch die Zusammenführung des KI-Blueprints für die Videosuche und Zusammenfassung (VSS) mit Komponenten wie VLMs, LLMs und NeMo Microservices entwickelt. Siemens hat eine Steigerung der Produktivität um 30 % gemeldet mit dem Potenzial, 50 % zu erreichen.
Erfahren Sie mehr von Matthias Loskyll, Leiter für virtuelle Steuerung und industrielle KI bei Siemens Factory Automation, der im NVIDIA AI Podcast darüber spricht, wie die Zusammenarbeit von Siemens und NVIDIA die Fertigung in einer Zeit des Umbruchs in der Branche neu gestaltet.
Ein neuer Standard für Effizienz und Innovation
Siemens definiert das Engineering und die Fertigung neu durch die Integration von KI, digitaler Zwillingstechnologie und Hochleistungsrechnen. Durch den Einsatz von NVIDIA-Technologien auf Plattformen wie Siemens Teamcenter, Simcenter STAR-CCM+ und Siemens Industrial Copilot hilft Siemens Herstellern dabei, die Produktentwicklung zu beschleunigen, Betriebsabläufe zu optimieren und die Kompetenzen der Belegschaft zu erweitern. Damit setzt Siemens neue Branchenstandards für Effizienz und Innovation.
Beginnen Sie die Entwicklung mit NVIDIA Omniverse und OpenUSD.