Fabricación

Siemens crea el sistema operativo de IA industrial

Objetivo

Siemens impulsa la innovación basada en la IA en todos los sectores y flujos de trabajo industriales. Además, capacita a sus clientes para diseñar productos y sistemas complejos, desde chips hasta fábricas de IA, y adaptar la fabricación y la producción en tiempo real. 

Para llevar la IA al mundo real y permitir una innovación más rápida y una optimización continua, Siemens está integrando tecnologías de NVIDIA en todas sus ofertas, incluidas Siemens Teamcenter, Simcenter STAR-CCM+ y Siemens Industrial Copilot. La empresa se basa en las bibliotecas de NVIDIA Omniverse™ y NVIDIA® CUDA® para la simulación y los gemelos digitales, los microservicios NVIDIA NIM™ y NVIDIA NeMo™ para la inferencia de IA, los sistemas NVIDIA DGX™ B200 y NVIDIA DGX™ H200 para la computación acelerada, y NVIDIA® Jetson Thor™, NVIDIA Isaac Sim™ y NVIDIA Isaac Lab™ para la IA física y la robótica.

Cliente

BMW Group
HD Hyundai
Maserati
PepsiCo

Partner

Siemens

Caso de uso

Simulación/Modelado/Diseño

Al integrar las bibliotecas de NVIDIA CUDA-X™ y Omniverse™, así como modelos de IA, el software de Siemens ofrece:

Aumento de las eficiencias:

  • Visualización fotorrealista de conjuntos de datos masivos, complejos y ricos en características comunes en la ingeniería y la fabricación.
  • Diseñe, simule y opere productos, plantas y fábricas en contexto completo antes de construir nada.
  • Reducciones entre el 10 y el 15 % en el gasto de capital.

Mejor toma de decisiones:

  • Alineación en todos los equipos globales, con seguimiento de comentarios y cambios dentro de Teamcenter, acelerando las revisiones de diseños y reduciendo los errores y las discrepancias de datos.

Mayor Productividad:

  • Reducción del 25 % en el tiempo de mantenimiento reactivo para los trabajadores que utilizan Copilot Industrial.
  • Plantas de fabricación más productivas con tiempos de inactividad reducidos.
  • Aumento del 20 % en el rendimiento y ciclos de diseño más rápidos.

Aceleración de la innovación y el ahorro desde el diseño de productos hasta las operaciones

La fabricación global se enfrenta a una escasez crítica de competencias y de trabadores, con una estimación de 85 millones de puestos vacantes para 2030. Los fabricantes de los sectores de automoción, aeroespacial y náutico también se enfrentan a presiones crecientes para acelerar la innovación, reducir costes y garantizar tanto la calidad como la sostenibilidad de los productos. 

Al mismo tiempo, la productividad de los equipos de expertos formados por diseñadores industriales e ingenieros se ve afectada por los flujos de trabajo y las tecnologías fragmentados. El uso de aplicaciones independientes para el renderizado, la colaboración y la gestión de datos, por ejemplo, crea silos y discrepancias de datos, lo que dificulta la realización de revisiones colaborativas y exhaustivas del diseño y el estilo. Trabajar con herramientas de visualización que tienen dificultades para gestionar la escala de productos y sistemas masivos y complejos agrava estos desafíos y provoca cuellos de botella en las revisiones de diseño, descoordinación entre equipos y costosos prototipos físicos. La incapacidad de visualizar productos y sistemas en entornos físicamente precisos limita la capacidad de los equipos para detectar problemas de forma temprana, lo que afecta a los resultados funcionales y estéticos. En general, estas limitaciones de flujo de trabajo y tecnología ralentizan el tiempo de comercialización e introducen errores que pueden propagarse a lo largo de todo el ciclo de vida del producto.

A fin de abordar estos desafíos, Siemens y NVIDIA colaboran para llevar las tecnologías de IA, simulación y gemelos digitales más recientes a los expertos en diseño, ingeniería y simulación del mundo, así como a sus flujos de trabajo.

Desarrollo acelerado de productos con gemelos digitales y simulaciones basadas en física

Siemens, NVIDIA y BMW colaboran para acelerar las simulaciones de aerodinámica de automoción utilizando software de dinámica de fluidos computacional (CFD) avanzado e infraestructura de IA acelerada. 

Las simulaciones aerodinámicas son esenciales para optimizar la forma de los vehículos, equilibrar el diseño y la eficiencia y garantizar el cumplimiento de los objetivos de rendimiento. BMW ejecuta muchas simulaciones aerodinámicas diariamente, cada una de las cuales simula hasta 100 millones de células (pequeños bloques 3D que representan las superficies de aire y de vehículos). Si bien el software de CFD se ha ejecutado tradicionalmente en las CPU, las simulaciones aceleradas por GPU ofrecen un rendimiento más rápido a menor coste. 

El software Simcenter STAR-CCM+ CFD de Siemens ahora se ejecuta de forma nativa tanto en las CPU como en las GPU y garantiza resultados coherentes, independientemente del hardware, al tiempo que permite la aceleración de GPU. Al ejecutar un caso de aerodinámica de estado estacionario de 458 millones de células en el último nodo de GPU NVIDIA B200, el rendimiento es equivalente a más de 10 000 núcleos de CPU.

La ejecución de simulaciones de CFD de esta escala en las GPU también reduce el consumo de energía y los costes de infraestructura. Es posible obtener mayores mejoras de rendimiento con los sistemas acelerados de nueva generación, como NVIDIA DGX™ B200 y H200, que cuentan con un mayor ancho de banda de memoria para ofrecer simulaciones más rápidas. 

Además, la integración de las bibliotecas de NVIDIA Omniverse y las capacidades de IA generativa en Simcenter STAR-CCM+ hace que los gemelos digitales basados en física sean más inmersivos. Estas integraciones, que forman parte de una integración más amplia de las bibliotecas de Omniverse en la plataforma Siemens Xcelerator, permiten a los ingenieros aprovechar la IA en sus flujos de trabajo de CFD y diseñar, crear y probar productos de próxima generación, procesos de fabricación y fábricas virtualmente antes de comenzar la construcción física.

Por ejemplo, Maserati está aprovechando las soluciones de Siemens con tecnología de interfaces de programación de aplicaciones de Omniverse para visualizar de forma interactiva el flujo de aire en las carrocerías de los automóviles y mejorar su proceso de fabricación.

Siemens y Maserati

Colaboración en tiempo real y en cualquier lugar

Para acelerar la innovación y los tiempos de ciclo en el desarrollo de productos, Siemens desarrolló el Teamcenter Digital Reality Viewer. Al integrar las bibliotecas de NVIDIA Omniverse, los usuarios pueden aprovechar el trazado de rayos en tiempo real y el renderizado acelerado por GPU directamente en Teamcenter, lo que permite una visualización fluida, fotorrealista y basada en la lista de materiales (BOM) de datos multiCAD gestionados en Teamcenter. Este renderizado como servicio basado en la nube está integrado directamente dentro del cliente web Teamcenter y proporciona acceso instantáneo basado en un navegador a gemelos digitales fotorrealistas para todos los usuarios.

Teamcenter Digital Reality Viewer está alojado en el entorno seguro de Siemens Xcelerator Cloud Service y cuenta con tecnología de un clúster de GPU centralizado y basado en la nube, lo que significa que los usuarios pueden acceder a sus capacidades de visualización de alto rendimiento bajo demanda sin la carga de gestionar la infraestructura y el software subyacentes. 

Las herramientas de colaboración de Teamcenter permiten a las partes interesadas revisar, anotar e iterar en los diseños de manera conjunta en tiempo real. Todos los comentarios y cambios se rastrean en Teamcenter para una trazabilidad completa. Los usuarios también pueden validar la apariencia de productos en varios entornos virtuales, simular la iluminación natural y realizar un análisis visual detallado de los ensamblajes, los materiales y los acabados.

Diseño y simulación a escala de fábrica

El Digital Twin Composer de Siemens permite a los equipos diseñar, simular y operar productos, plantas y fábricas en contexto completo antes de que se construya nada. Digital Twin Composer reúne datos de gemelos digitales 2D y 3D de toda la cartera de Siemens Xcelerator y los fusiona con información operativa en tiempo real en un escenario gestionado, seguro y fotorrealista con tecnología de las bibliotecas de NVIDIA Omniverse. El resultado es un modelo vivo que abarca todo el ciclo de vida de un producto, proceso o instalación.

PepsiCo es un adoptador temprano que trabaja con Siemens y NVIDIA para convertir instalaciones de fabricación y almacén seleccionadas de EE. UU. en gemelos digitales 3D de alta fidelidad que les permitan simular sus operaciones de planta y cadenas de suministro de extremo a extremo.

Gracias a Digital Twin Composer y la visión computarizada, los equipos de PepsiCo pueden recrear cada máquina, cinta transportadora, recorrido de los palés y trayectoria de los operarios con precisión a nivel físico, así como aprovechar los agentes de IA que pueden simular y refinar cambios en el sistema, además de detectar hasta el 90 % de los posibles problemas antes de que se realicen modificaciones físicas. Esto ya ha permitido un aumento estimado del 20 % en el rendimiento en las implementaciones iniciales, ha impulsado ciclos de diseño más rápidos con una validación del diseño de casi el 100 % y ha producido reducciones del 10-15 % en el gasto de capital al descubrir capacidad oculta y permitir a los equipos validar las inversiones virtualmente antes de comprometerse con las mejoras físicas.

"La integración de NVIDIA Omniverse permite a Siemens aumentar la eficiencia y la productividad de los productos, y permite a nuestros clientes ahorrar tiempo en el desarrollo y diseño de estos. Al aproximar el comportamiento del mundo real en un gemelo digital, nuestros clientes pueden sacar conclusiones, optimizar el diseño de productos más rápido y conseguir un tiempo de comercialización más rápido.

Enzo Krka
Gerente Sénior de Producto, Siemens

Asistentes Industrial Copilot para empoderar a los trabajadores de planta

El Industrial Copilot es un asistente de IA que se ejecuta en las fábricas para ayudar a los trabajadores a ser más eficientes, productivos y competentes. Copilot se integra tanto con los repositorios de información estática (manuales, documentos de mantenimiento) como con las fuentes de datos dinámicas (controladores de máquinas, sistemas ERP) y crea un ecosistema de conocimiento integral. Los trabajadores pueden aprovechar Copilot para ayudar a optimizar la producción, solucionar problemas de máquinas y marcar problemas de fabricación a través de señales de vídeo.

Los trabajadores interactúan con Copilot a través del lenguaje natural o el habla para facilitar su uso en el área de producción. El Copilot también admite entradas multimodales, incluidos el texto, las imágenes y los datos de series temporales. Un ingeniero de mantenimiento frente a una máquina averiada podría tomar una foto del componente problemático y el Copilot analizaría la imagen, identificaría problemas como los niveles de ruido excesivos y ofrecería instrucciones paso a paso para resolver el problema.

El Siemens Industrial Copilot se implementa en el lugar para garantizar que los datos de producción confidenciales nunca salgan del sitio de la fábrica. Los modelos en la nube son reemplazados por versiones optimizadas para el extremo, los modelos de lenguaje pequeños (modelos SLM) se utilizan para tareas especializadas y los microservicios NVIDIA NIM optimizan la inferencia. Al equilibrar las restricciones de hardware con las necesidades de rendimiento, los Copilots operan en equipos industriales en el extremo que ejecutan hardware y software de NVIDIA.

Copilot se creó con una fusión del plano detallado de IA para búsqueda y resumen de vídeos (VSS), como los Modelos de Lenguaje Visual (VLM), los Modelos de Lenguaje Extenso (LLM) y los microservicios NeMo. Siemens ha informado de un aumento del 30 % en la productividad, con el potencial de alcanzar el 50 %.

Obtén más información de Matthias Loskyll, jefe de control virtual e IA industrial de Siemens Factory Automation, quien se unió al podcast de NVIDIA AI para hablar sobre cómo el trabajo de Siemens con NVIDIA está transformando la fabricación a medida que el sector alcanza un punto de inflexión.

Llevar la IA física a la planta de las fábricas

La próxima frontera para Siemens y NVIDIA es la IA física: fábricas y robots autónomos que puedan percibir, razonar y actuar. En un proyecto piloto histórico en la fábrica de electrónica de Erlangen de Siemens, se implementó el robot humanoide HMND 01 Alpha, basado en la pila de IA física de NVIDIA, para tareas de logística autónomas junto con trabajadores humanos.

Los resultados del proyecto piloto demuestran cómo es la robótica humanoide lista para la producción: 60 movimientos de contenedores por hora, más de 8 horas de tiempo de actividad continuo y tasas de éxito de selección y colocación autónomas superiores al 90 %. Las capacidades del robot están impulsadas por NVIDIA Jetson Thor para la inferencia integrada, con entrenamiento y simulación realizados en NVIDIA Isaac Sim y NVIDIA Isaac Lab, lo que reduce el desarrollo de prototipos de los 18-24 meses que se suelen necesitar a solo 7meses. Siemens proporciona la capa de integración crítica a través de la cartera de Siemens Xcelerator, que abarca el gemelo digital, la percepción habilitada por IA, el control integrado y las interfaces de PLC y robots, la gestión de flotas, las redes de comunicación industrial y los accionamientos de alto rendimiento, formando la columna vertebral digital que garantiza que los robots humanoides operen de manera eficiente junto con la maquinaria existente y los trabajadores humanos.

El proyecto piloto de Erlangen marca un punto de inflexión: la IA física pasa de la demostración a un rendimiento medido y repetible en un entorno industrial real.

Un nuevo estándar para la eficiencia y la innovación

Siemens redefine la ingeniería y la fabricación al integrar la IA, la tecnología de gemelos digitales y la infraestructura de IA acelerada. Con la integración de las bibliotecas, modelos y marcos de NVIDIA en todas las plataformas, incluidas Siemens Teamcenter, Simcenter STAR-CCM+ y Siemens Industrial Copilot, Siemens capacita a los fabricantes para acelerar el desarrollo de productos, optimizar las operaciones y mejorar las habilidades de la fuerza laboral. Ahora, con la IA física funcionando en la planta de producción, Siemens y NVIDIA están ampliando esa visión desde el diseño y la simulación hasta las operaciones autónomas, estableciendo nuevos estándares de eficiencia e innovación en el sector.

Empiece a desarrollar con las bibliotecas de NVIDIA Omniverse y OpenUSD.