Production industrielle
Objectif
Siemens alimente l'innovation basée sur l'IA dans tous les secteurs et workflows industriels. Elle permet à ses clients de concevoir des produits et des systèmes complexes, des puces aux usines d'IA, et d'adapter la fabrication et la production en temps réel.
Pour intégrer l’IA au monde réel et permettre une innovation plus rapide et une optimisation continue, Siemens intègre les technologies NVIDIA à ses offres, notamment Siemens Teamcenter, Simcenter STAR-CCM+ et Siemens Industrial Copilot. Cette entreprise repose sur les bibliothèques NVIDIA Omniverse™ et NVIDIA® CUDA® pour la simulation et les jumeaux numériques, NVIDIA NIM™ et les microservices NVIDIA NeMo™ pour l'inférence d'IA, NVIDIA DGX™ B200 et les systèmes NVIDIA DGX™ H200 pour le calcul accéléré, et NVIDIA® Jetson Thor™, NVIDIA Isaac Sim™, et NVIDIA Isaac Lab™ pour l'IA physique et la robotique.
Client
BMW Group
HD Hyundai
Maserati
PepsiCo
Partenaire
Siemens
Cas d'utilisation
Simulation / Modélisation / Conception
En intégrant les bibliothèques NVIDIA CUDA-X™ et Omniverse™ et les modèles d'IA, les logiciels de Siemens fournissent :
Efficacité accrue :
- Visualisation photoréaliste d'ensembles de données volumineux, complexes et riches en fonctionnalités courants dans l'ingénierie et la fabrication.
- Concevez, simulez et exploitez des produits, des sites et des usines en ayant connaissance du contexte avant que quoi que ce soit ne soit construit.
- Réduction de 10 à 15 % des dépenses en capital.
Meilleures prises de décision :
- Alignement des équipes internationales avec suivi des retours d'informations et des modifications au sein de Teamcenter, accélérant la vérification des conceptions et réduisant les erreurs et les incohérences dans les données.
Productivité accrue :
- Réduction de 25 % du temps de maintenance réactive pour les opérateurs utilisant Industrial Copilot.
- Usines de fabrication plus productives avec des temps d'arrêt réduits.
- Augmentation de 20 % du débit et cycles de conception plus rapides.
Accélérer l'innovation et réaliser des économies de la conception des produits aux opérations
Le secteur de la fabrication mondial est confronté à une pénurie critique de compétences et de main-d'œuvre, certaines projections estimant à 85 millions le nombre de postes vacants d'ici à 2030. Les constructeurs des secteurs automobile, aérospatial et maritime sont également confrontés à des pressions croissantes pour accélérer l'innovation, réduire les coûts et garantir la qualité et la durabilité des produits.
Dans le même temps, la productivité des équipes d'experts composées de concepteurs industriels et d'ingénieurs est impactée par la fragmentation des workflows et des technologies. L'utilisation d'applications distinctes pour le rendu, la collaboration et la gestion des données, par exemple, entraîne la création de silos et de divergences dans les données, compliquant la réalisation d'une conception collaborative et d'examens stylistiques approfondis. L'utilisation d'outils de visualisation incapables de prendre en charge les produits volumineux et complexes ainsi que les systèmes de grande envergure aggrave ces difficultés et entraîne des goulots d'étranglement lors des revues de conception, un manque de coordination entre les équipes et des prototypages physiques coûteux. L'incapacité à visualiser les produits et les systèmes dans des environnements réalistes limite la capacité des équipes à détecter précocement les problèmes, impactant à la fois les résultats fonctionnels et esthétiques. Dans l'ensemble, des limitations ralentissent les délais de mise sur le marché et introduisent des erreurs qui peuvent se répercuter tout au long du cycle de vie des produits.
Pour relever ces défis, Siemens et NVIDIA collaborent afin de mettre les dernières technologies en matière d'IA, de simulation et de jumeaux numériques à la disposition des experts internationaux en conception, ingénierie et simulation, ainsi que dans leurs processus de travail.
Développement de produits accéléré avec des jumeaux numériques et des simulations basées sur la physique
Siemens, NVIDIA et BMW collaborent pour accélérer les simulations aérodynamiques automobiles à l'aide de logiciels avancés de dynamique des fluides numérique (CFD) et une infrastructure d'IA accélérée.
Les simulations aérodynamiques sont essentielles pour optimiser la forme des véhicules, équilibrer design et efficacité, et atteindre les objectifs de performance. BMW effectue tous les jours de nombreuses simulations aérodynamiques, chacune simulant jusqu'à 100 millions de cellules (minuscules blocs 3D représentant l'air et les surfaces du véhicule). Alors que les logiciels de CFD s'exécutent habituellement sur des CPU, les simulations accélérées par GPU offrent de meilleures performances à moindre coût.
Le logiciel CFD Simcenter STAR-CCM+ de Siemens s'exécute désormais nativement sur des CPU et des GPU, ce qui garantit des résultats cohérents quel que soit le matériel tout en permettant l'accélération GPU. Dans un scénario aérodynamique à l'état stable de 458 millions de cellules sur le dernier GPU NVIDIA B200, les performances équivalent à plus de 10 000 cœurs de CPU.
L'exécution de simulations MFN de cette échelle sur des GPU permet également de réduire la consommation énergétique et les coûts d'infrastructure. Des gains de performances supplémentaires sont possibles avec des systèmes accélérés nouvelle génération, notamment NVIDIA DGX™ B200 et H200, qui offrent une bande passante mémoire plus élevée permettant des simulations plus rapides.
En outre, l'intégration des bibliothèques NVIDIA Omniverse et des capacités d'IA générative dans Simcenter STAR-CCM+ rend les jumeaux numériques basés sur la physique plus immersifs. Ces intégrations, qui s'inscrivent dans le cadre d'une intégration plus large des bibliothèques Omniverse au sein de la plateforme Siemens Xcelerator, permettent aux ingénieurs d'exploiter l'IA dans leurs workflows de MFN, afin de concevoir, de créer et de tester virtuellement des produits, des processus de fabrication et des usines nouvelle génération avant le début de la construction physique.
Maserati s'appuie par exemple sur les solutions de Siemens basées sur les interfaces de programmation d'applications Omniverse pour visualiser de manière interactive les flux d'air au-dessus de la carrosserie et améliorer ainsi son processus de fabrication.
Siemens et Maserati
Collaboration en temps réel de n’importe où
Pour accélérer l'innovation et les délais de développement de produits, Siemens a développé la visionneuse Teamcenter Digital Reality Viewer. En intégrant les bibliothèques NVIDIA Omniverse, les utilisateurs peuvent bénéficier des avantages du ray tracing en temps réel et du rendu accéléré par GPU directement depuis Teamcenter, permettant une visualisation fluide, photoréaliste et basée sur la nomenclature des données multi-CAO gérées dans Teamcenter. Ce rendu en tant que service basé sur le cloud est intégré directement au client Web Teamcenter, ce qui permet à tous les utilisateurs d'accéder instantanément et directement depuis un navigateur à des jumeaux numériques photoréalistes.
La visionneuse Teamcenter Digital Reality Viewer est hébergée dans l’environnement sécurisé Siemens Xcelerator Cloud Service et alimentée par un cluster GPU centralisé basé dans le Cloud. Cela permet aux utilisateurs d’accéder à ses capacités de visualisation haute performance à la demande, sans devoir gérer l'infrastructure et les logiciels sous-jacents.
Les outils de collaboration de Teamcenter permettent aux parties prenantes de réviser, d'annoter et d'itérer les conceptions en temps réel. Tous les retours d'informations et modifications sont suivis dans Teamcenter pour offrir une traçabilité complète. Les utilisateurs peuvent également valider l'apparence des produits dans plusieurs environnements virtuels, simuler un éclairage du monde réel et effectuer une analyse visuelle détaillée des assemblages, des matériaux et des finitions.
Conception et simulation à l’échelle de l’usine
Le Digital Twin Composer de Siemens permet aux équipes de concevoir, de simuler et d'exploiter des produits, des installations et des usines en ayant connaissance du contexte, avant que quoi que ce soit ne soit construit. Digital Twin Composer rassemble les données de jumeaux numériques 2D et 3D issues de l'ensemble du portefeuille Siemens Xcelerator et les fusionne avec des informations opérationnelles en temps réel dans une scène photoréaliste gérée, sécurisée et basée sur les bibliothèques NVIDIA Omniverse. Cela permet de créer un modèle vivant unique qui couvre l'ensemble du cycle de vie d'un produit, d'un processus ou d'une installation.
Le groupe PepsiCo est un adoptant précoce de l'IA qui collabore avec Siemens et NVIDIA pour convertir certains sites de fabrication et entrepôts aux États-Unis en jumeaux numériques 3D de haute fidélité leur permettant de simuler des opérations d'usine et des chaînes logistiques de bout en bout.
Grâce à la solution Digital Twin Composer et à la vision par ordinateur, les équipes de PepsiCo peuvent recréer chaque machine, chaque convoyeur, chaque itinéraire de palette et chaque parcours d'opérateur avec une précision de niveau physique. Ils peuvent également tirer parti des agents d'IA capables de simuler et d'affiner les modifications apportées aux systèmes et d'identifier jusqu'à 90 % des problèmes potentiels avant d'apporter la moindre modification physique. Cela a déjà permis d'augmenter le débit d'environ 20 % lors des déploiements initiaux, d'accélérer les cycles de conception avec une validation de conception de près de 100 %, et de réduire les dépenses en capital de 10 à 15 %, en découvrant des capacités cachées et la possibilité de valider les investissements virtuellement avant de s'engager dans des mises à niveau physiques.
"L'intégration de NVIDIA Omniverse permet à Siemens d'accroître l'efficacité et la productivité des produits, ce qui permet aux clients de réduire les délais de développement et de conception de leurs produits. En approximant le comportement réel dans un jumeau numérique, nos clients peuvent tirer des conclusions et optimiser la conception de leurs produits plus rapidement, ce qui réduit les délais de mise sur le marché."
Enzo Krka
Directeur en chef des produits, Siemens
Assistants d'Industrial Copilot pour accroître les capacités du personnel d'atelier
Industrial Copilot est un assistant piloté par l'IA exécuté dans l'atelier pour accroître l'efficacité, la productivité et la compétence des employés. Le copilote s'intègre aux référentiels d'informations statiques (manuels, documents de maintenance) et aux sources de données dynamiques (contrôleurs de machine, systèmes ERP), ce qui permet d'établir un écosystème de connaissances complet. Les employés peuvent utiliser le copilote pour les aider à optimiser la production, à dépanner les machines et à signaler les problèmes de fabrication par le biais de flux vidéo.
Les employés interagissent avec le copilote en utilisant le langage naturel ou la voix pour faciliter son utilisation en atelier. Le copilote prend également en charge les entrées multimodales, notamment le texte, les images et les données de séries chronologiques. Un technicien d'entretien confronté à une machine en panne peut prendre une photo du composant problématique, et le copilote analyse l'image, identifie les problèmes tels que des niveaux de bruit excessifs et fournit des instructions détaillées pour résoudre le problème.
Siemens Industrial Copilot est déployé sur site pour garantir que les données de production sensibles ne quittent jamais le site de l'usine. Les modèles Cloud sont remplacés par des versions périphériques optimisées, des petits modèles de langage (SLM) sont utilisés pour les tâches spécialisées et des microservices NVIDIA NIM optimisent l'inférence. En équilibrant les contraintes matérielles et de performances, les copilotes utilisent des PC industriels en périphérie qui fonctionnent sur du matériel et des logiciels NVIDIA.
Le copilote s'appuie sur la fusion de composants du modèle d'IA de recherche et de synthèse vidéo (VSS) tels que les VLM, les LLM et les microservices NeMo. Siemens a annoncé un accroissement de 30 % de la productivité, avec un potentiel de 50 %.
Vous en saurez plus en écoutant Matthias Loskyll, responsable du contrôle virtuel et de l'IA industrielle chez Siemens Factory Automation, qui a rejoint le podcast NVIDIA AI pour décrire comment Siemens collabore avec NVIDIA pour redéfinir la fabrication à l'heure où l'industrie se trouve à un tournant décisif.
Intégration de l’IA physique dans les usines
La prochaine étape pour Siemens et NVIDIA est l'IA physique : des robots autonomes et des usines capables de percevoir, de raisonner et d'agir. Dans le cadre d'un pilote historique mené à l’usine électronique de Siemens à Erlangen, le robot humanoïde HMND 01 Alpha, basé sur la pile d’IA physique de NVIDIA, a été déployé pour effectuer des tâches logistiques autonomes aux côtés d’employés humains.
Les résultats du projet pilote montrent à quoi ressemble la robotique humanoïde prête pour la production : 60 transferts de bacs par heure, plus de 8 heures de disponibilité continue et des taux de réussite autonomes de détection et déplacement supérieurs à 90 %. Les capacités du robot sont alimentées par NVIDIA Jetson Thor pour l’inférence embarquée. L’entraînement et la simulation ont été effectués dans NVIDIA Isaac Sim et NVIDIA Isaac Lab, réduisant ainsi la durée de développement des prototypes de 18 à 24 mois à seulement 7 mois. Siemens fournit la couche d'intégration critique grâce à son portefeuille Siemens Xcelerator, qui couvre les jumeaux numériques, la perception basée sur l'IA, le contrôle intégré et les interfaces PLC-robot, la gestion de flotte, les réseaux de communication industrielle et les variateurs haute performance, formant ainsi l'épine dorsale numérique permettant aux robots humanoïdes de fonctionner efficacement aux côtés des machines existantes et des travailleurs humains.
Le pilote d'Erlangen marque un tournant décisif : l'IA physique passe de la phase de démonstration à des performances mesurées et reproductibles dans un environnement industriel réel.
Une nouvelle norme en matière d'efficacité et d'innovation
Siemens redéfinit l'ingénierie et la fabrication en intégrant l'IA, la technologie des jumeaux numériques et l'infrastructure d'IA accélérée. Grâce à l’intégration des bibliothèques, des modèles et des frameworks NVIDIA sur toutes ses plateformes, notamment Siemens Teamcenter, Simcenter STAR-CCM+ et Siemens Industrial Copilot, Siemens permet aux fabricants d’accélérer le développement de produits, d’optimiser les opérations et d’améliorer les compétences de la main-d’œuvre. Désormais, grâce à l'exploitation de l'IA physique dans les usines, Siemens et NVIDIA font passer cette vision de la conception et de la simulation aux opérations autonomes, établissant ainsi de nouvelles normes dans le secteur en matière d'efficacité et d'innovation.
Commencez à développer avec les bibliothèques NVIDIA Omniverse et OpenUSD.