Fabricación

BMW Group desarrolla una aplicación personalizada en NVIDIA Omniverse para planificadores de fábricas

Objetivo

BMW Group redefine la planificación y la optimización de fábricas de automoción en producción con gemelos digitales creados con NVIDIA Omniverse™ y OpenUSD. Años antes de comenzar la producción, los planificadores de fábricas trabajan en fábricas virtuales para optimizar los diseños, la robótica y los sistemas logísticos para la fabricación. Las fábricas virtuales de BMW abarcan más de 1 millón de metros cuadrados, aproximadamente 140 campos de fútbol y ayudan a los planificadores que realizan cambios en el diseño y los procesos todos los días.

Cliente

BMW Group

Caso de uso

Simulación/modelado/diseño

Productos

NVIDIA Omniverse Enterprise

Los desarrolladores del BMW Group aprovecharon NVIDIA Omniverse para crear gemelos digitales que transforman la planificación de fábricas en todo el mundo.
El equipo de BMW utilizó OpenUSD y el SDK de Omniverse Kit para desarrollar FactoryExplorer, una plataforma de gemelos digitales que permite a los planificadores de fábricas colaborar en tiempo real, ayudando a los usuarios a optimizar el diseño de sistemas de fabricación complejos y a desarrollar aplicaciones de robots autónomos y de visión artificial antes de la implementación en el mundo real.

  • Ahorro proyectado del 30 % a partir de planificación de fábricas optimizada y procesos altamente eficientes
  • Reducción de solicitudes de cambio e inversiones de capital
  • Colaboración en tiempo real entre varios equipos y especialidades
  • Mayor estabilidad en los lanzamientos de productos

Creación de un nuevo conjunto de herramientas para fábricas programadas por software

En la planta virtual de BMW en Debrecen, la potencia y la agilidad de la planificación de plantas de fabricación industrial se pueden ver de primera mano. Utilizando FactoryExplorer, una plataforma creada con tecnologías Omniverse, los planificadores de logística y producción planifican diseños de fábrica, logística y procesos en un gemelo digital de la fábrica. Esto permite al equipo realizar tareas como la visualización y la identificación de la colocación óptima para los robots en espacios restringidos.

Un equipo de planificadores de fábricas desempeña roles críticos en la planificación y las operaciones de las fábricas de la empresa en todo el mundo. Su labor es altamente compleja y cada planificador realiza un promedio de tres cambios por semana en más de treinta fábricas. Incluso los más mínimos errores de cálculo pueden dar lugar a costes significativos en el mundo real. 

Mediante el uso de entornos virtuales, se pueden planificar y optimizar los procesos de producción antes de comprometerse a la construcción, las modificaciones de diseño y los gastos de capital en el mundo real. Este enfoque reduce significativamente los costes y el tiempo de inactividad de producción causados por los pedidos de cambio y la reoptimización de procesos en las instalaciones existentes. El coste de cerrar una fábrica, o incluso partes de líneas de montaje, puede ser enorme.

Los planificadores de fábricas cuentan con diversas especializaciones y niveles de experiencia con software complejo. La entrega de una plataforma altamente intuitiva que pudiera utilizarse sin extensas instrucciones fue primordial. Aprovechando las tecnologías de Omniverse, BMW creó una experiencia de usuario personalizable para los equipos de planificación que les permite centrarse en sus funciones y tareas más importantes dentro de las fábricas virtuales.

«Si cerramos durante dos semanas, son dos semanas en las que no ganamos nada de dinero. Y son dos semanas de las que no podemos recuperar el tiempo.  «La planta produce nuevos vehículos cada minuto, por lo que cada minuto sin construir un automóvil es el precio de un automóvil perdido».

Ross Patrick Krambergar
BMW Group, experto en producción virtual

Colaboración en tiempo real en fábricas virtuales

La conexión de varios equipos que trabajan en diferentes áreas y elementos de la misma fábrica exigía una plataforma centralizada. Para proporcionar a su equipo una solución de planificación integral, BMW desarrolló FactoryExplorer, una aplicación de metaverso interna.

Innumerables aspectos de la planificación implican la creación de fábricas y sus gemelos digitales, incluidas la estructura de edificios, los vehículos, el equipo y la cinemática, el acoplamiento de productos y procesos, la logística y la simulación humana. Cada uno de estos se basa en datos únicos de diferentes sistemas fuente, como Autodesk Revit, Bentley Microstation, ipolog y ema.

La creación de su plataforma de gemelos digitales con Universal Scene Description (OpenUSD) permite a BMW reunir datos de estas herramientas de software para desbloquear nuevas posibilidades para los planificadores. OpenUSD es un ecosistema abierto y extensible para describir, componer, simular y colaborar dentro de mundos 3D.

En el gemelo digital, los planificadores pueden seleccionar y agregar archivos de origen, como datos de CAD, que contienen edificios o diseños en proyectos de OpenUSD estructurados que luego se publican en el gemelo digital con un solo clic. Desde la aplicación, los planificadores pueden ajustar la validez de los archivos, actualizar los archivos de referencia y asegurarse de que los proyectos estén actualizados. El resultado es una base de datos bien estructurada y estandarizada que los planificadores industriales de todos los niveles técnicos pueden aprovechar.

«Esto es transformador: podemos diseñar, crear y probar completamente en un mundo virtual».

Milan Nedeljković
Miembro de la Junta Directiva, BMW Group

«Esto es transformador: podemos diseñar, crear y probar completamente en un mundo virtual».

Milan Nedeljković
Miembro de la Junta Directiva, BMW Group

Colaboración en tiempo real en fábricas virtuales

La conexión de varios equipos que trabajan en diferentes áreas y elementos de la misma fábrica exigía una plataforma centralizada. Para proporcionar a su equipo una solución de planificación integral, BMW desarrolló FactoryExplorer, una aplicación de metaverso interna.

Innumerables aspectos de la planificación implican la creación de fábricas y sus gemelos digitales, incluidas la estructura de edificios, los vehículos, el equipo y la cinemática, el acoplamiento de productos y procesos, la logística y la simulación humana. Cada uno de estos se basa en datos únicos de diferentes sistemas fuente, como Autodesk Revit, Bentley Microstation, ipolog y ema.

La creación de su plataforma de gemelos digitales con Universal Scene Description (OpenUSD) permite a BMW reunir datos de estas herramientas de software para desbloquear nuevas posibilidades para los planificadores. OpenUSD es un ecosistema abierto y extensible para describir, componer, simular y colaborar dentro de mundos 3D.

En el gemelo digital, los planificadores pueden seleccionar y agregar archivos de origen, como datos de CAD, que contienen edificios o diseños en proyectos de OpenUSD estructurados que luego se publican en el gemelo digital con un solo clic. Desde la aplicación, los planificadores pueden ajustar la validez de los archivos, actualizar los archivos de referencia y asegurarse de que los proyectos estén actualizados. El resultado es una base de datos bien estructurada y estandarizada que los planificadores industriales de todos los niveles técnicos pueden aprovechar.

A medida que los datos se convierten automáticamente en USD, los usuarios de BMW pueden publicarlos en su plataforma de gemelo digital y utilizarlos junto con datos de otras fuentes

Además de permitir la colaboración en tiempo real, OpenUSD permite el ensamblaje no destructivo de datos de numerosas fuentes como capas independientes. Diferentes usuarios pueden modificar la fábrica en diferentes capas al mismo tiempo y sus ediciones no dañarán el trabajo de sus colegas. La capa más fuerte ganará en la composición, pero los datos de la capa más débil siguen siendo accesibles.

La plataforma Factory Builder ha transformado la forma en que los equipos de BMW colaboran en proyectos, lo que resulta en una productividad mejorada, una comunicación agilizada y una mayor agilidad en la respuesta a las demandas cambiantes del mercado. En lugar de reunirse en una ubicación física, los equipos ahora pueden colaborar dentro de sus gemelos digitales de fábrica.

Personalización de la plataforma del metaverso industrial de BMW con extensiones únicas

Utilizando el Kit SDK de Omniverse, los desarrolladores de BMW pudieron crear una plataforma de gemelos digitales y herramientas para sus necesidades de planificación únicas. Para adaptar la plataforma a las necesidades específicas de los equipos de planificación, los desarrolladores de BMW crearon e integraron extensiones personalizadas de las bibliotecas de Omniverse. Estas extensiones ofrecen experiencias de usuario únicas y agilizan los flujos de trabajo en los equipos de planificación de fábricas de BMW.

  • Una extensión de detección de colisiones ayuda a los planificadores a identificar posibles colisiones entre el equipo, los componentes de construcción y los materiales.
  • Una extensión de filtro de fábrica permite a los usuarios seleccionar qué extensiones o áreas de fábrica cargar.
  • Una extensión de Factory Launcher permite a los planificadores lanzar edificios o fábricas desde diferentes puntos de referencia en el tiempo.
  • La extensión de navegación y puntos de ruta facilita a los planificadores maniobrar e interactuar con el entorno de la fábrica virtual.
  • Una extensión de medición ayuda a los planificadores a evaluar si los robots y el equipo pueden caber en los espacios designados.

BMW planea desarrollar continuamente nuevas extensiones y funciones para satisfacer las necesidades de sus equipos de planificación a medida que sus fábricas virtuales y del mundo real se vuelven aún más avanzadas.

Nuevas posibilidades con la IA generativa y de agentes

BMW se compromete a ampliar su plataforma de gemelos digitales con capacidades avanzadas de IA generativa y de agentes. Al introducir asistentes de IA inteligentes, BMW hará que las herramientas de planificación sean más fáciles de usar y más sensibles a las necesidades de los equipos. Estas nuevas características ayudarán a automatizar tareas, sugerir soluciones y permitir a los planificadores identificar nuevas oportunidades y resolver problemas más rápidamente. A medida que la plataforma crece, los equipos de BMW tendrán mayor flexibilidad y eficiencia en la planificación de fábricas, admitiendo una gama más amplia de casos de uso en toda la organización.

Reimaginación del control de calidad con datos sintéticos

Más allá de las transformaciones impulsadas en la planificación de fábricas, BMW redefine el control de calidad al poner la IA en el corazón de sus líneas de producción. En lugar de depender únicamente de inspectores humanos, propensos a la fatiga y la incoherencia, BMW desarrolló un sistema de inspección visual impulsado por IA llamado Presence Detection, que evalúa automáticamente las imágenes de componentes críticos en tiempo real y marca cualquier problema para que los trabajadores lo aborden.

El entrenamiento de estos modelos de inspección visual requiere grandes volúmenes de datos de defectos, que son difíciles de recopilar, especialmente durante las primeras ejecuciones de producción, donde los defectos son raros y la reelaboración es costosa. Con NVIDIA Omniverse Replicator e Isaac Sim, el equipo de BMW creó un proceso de datos sintéticos que genera miles de imágenes de entrenamiento fotorrealistas con solo hacer clic en un botón. BMW ahora puede entrenar modelos de IA robustos antes de comenzar la producción al simular defectos y escenarios del mundo real de forma virtual.

Para escalar aún más este esfuerzo, BMW aprovecha SORDI.ai (Conjunto de Datos Sintéticos para el Reconocimiento de Objetos en Industrias), una plataforma central que gestiona los datos de imagen en los casos de uso y ayuda a los científicos de datos a acceder y reutilizar de forma segura los conjuntos de datos en toda la empresa. Esta iniciativa innovadora tiene como objetivo acelerar el entrenamiento de IA en la producción al ofrecer el conjunto de datos de código abierto más grande y realista para el entorno industrial, que comprende más de 800 000 imágenes fotorrealistas que abarcan 80 categorías. BMW aprovechó los sistemas NVIDIA DGX™ con la arquitectura NVIDIA Hopper™ para entrenar modelos de generación de datos sintéticos basados en deep learning utilizados para desarrollar el conjunto de datos SORDI. Los modelos de deep learning realizan tareas como la detección de objetos, la segmentación de imágenes, la clasificación de imágenes y la estimación de poses 6D. Por último, los sistemas DGX se utilizan para evaluar y probar los modelos entrenados. Esta fusión de simulación, IA y computación acelerada de NVIDIA transforma la inspección desde un punto de control manual en un proceso inteligente y escalable que evoluciona con cada ejecución de producción.

Juntos, Replicator y SORDI.ai ayudaron al equipo a gestionar el control de calidad semanas antes de lo previsto, todo al tiempo que reducían los costes y la complejidad de la recopilación de datos tradicional.

Personalización de la plataforma del metaverso industrial de BMW con extensiones únicas

Utilizando el Kit SDK de Omniverse, los desarrolladores de BMW pudieron crear una plataforma de gemelos digitales y herramientas para sus necesidades de planificación únicas. Para adaptar la plataforma a las necesidades específicas de los equipos de planificación, los desarrolladores de BMW crearon e integraron extensiones personalizadas de las bibliotecas de Omniverse. Estas extensiones ofrecen experiencias de usuario únicas y agilizan los flujos de trabajo en los equipos de planificación de fábricas de BMW.

  • Una extensión de detección de colisiones ayuda a los planificadores a identificar posibles colisiones entre el equipo, los componentes de construcción y los materiales.
  • Una extensión de filtro de fábrica permite a los usuarios seleccionar qué extensiones o áreas de fábrica cargar.
  • Una extensión de Factory Launcher permite a los planificadores lanzar edificios o fábricas desde diferentes puntos de referencia en el tiempo.
  • La extensión de navegación y puntos de ruta facilita a los planificadores maniobrar e interactuar con el entorno de la fábrica virtual.
  • Una extensión de medición ayuda a los planificadores a evaluar si los robots y el equipo pueden caber en los espacios designados.

BMW planea desarrollar continuamente nuevas extensiones y funciones para satisfacer las necesidades de sus equipos de planificación a medida que sus fábricas virtuales y del mundo real se vuelven aún más avanzadas.

Nuevas posibilidades con la IA generativa y de agentes

BMW se compromete a ampliar su plataforma de gemelos digitales con capacidades avanzadas de IA generativa y de agentes. Al introducir asistentes de IA inteligentes, BMW hará que las herramientas de planificación sean más fáciles de usar y más sensibles a las necesidades de los equipos. Estas nuevas características ayudarán a automatizar tareas, sugerir soluciones y permitir a los planificadores identificar nuevas oportunidades y resolver problemas más rápidamente. A medida que la plataforma crece, los equipos de BMW tendrán mayor flexibilidad y eficiencia en la planificación de fábricas, admitiendo una gama más amplia de casos de uso en toda la organización.

Descubra cómo las tecnologías de la plataforma NVIDIA Omniverse y NVIDIA AI pueden ayudarle a crear sus propios gemelos digitales industriales y transformar sus operaciones.