Production industrielle

BMW Group développe une application personnalisée destinée aux concepteurs d'usine sur NVIDIA Omniverse

Objectif

BMW Group redéfinit la planification et l'optimisation de la production des installations de construction automobile grâce à des jumeaux numériques basés sur NVIDIA Omniverse™ et OpenUSD. Des années avant de lancer la production, les concepteurs d'usine travaillent dans des usines virtuelles afin d'optimiser l'aménagement, la robotique et les systèmes logistiques de fabrication. Les usines virtuelles de BMW s'étendent sur plus d'un million de mètres carrés, soit environ 140 terrains de football, et aident les concepteurs à apporter quotidiennement des modifications à la conception et aux processus de fabrication.

Client

Groupe BMW

Cas d'utilisation

Simulation / Modélisation / Conception

Produits

NVIDIA Ominiverse Enterprise

Les développeurs de BMW Group ont utilisé NVIDIA Omniverse pour créer des jumeaux numériques qui transforment la planification des usines dans le monde entier.
L'équipe de BMW a utilisé OpenUSD et le SDK Omniverse Kit pour développer FactoryExplorer, une plateforme de jumeaux numériques qui permet aux concepteurs d'usine de collaborer en temps réel, en aidant les utilisateurs à optimiser l'agencement et la conception de systèmes de fabrication complexes et à développer des robots autonomes et des applications de vision pilotées par l'IA avant de les déployer dans le monde réel.

  • Des économies prévues de 30 % grâce à la planification optimisée des usines et à des processus hautement efficaces
  • Réduction des ordres de modification et des investissements en capital
  • Collaboration en temps réel entre différentes équipes et spécialités
  • Stabilité accrue des lancements de produits

Développer une nouvelle suite d'outils destinée aux usines définies par logiciel

La puissance et l'agilité de la planification d'usines de fabrication est tangible à l'usine BMW virtuelle de Debrecen. Grâce à FactoryExplorer, une plateforme créée à l'aide des technologies Omniverse, les planificateurs de la logistique et de la production planifient l'agencement, la logistique et les processus dans un jumeau numérique de l'usine. L'équipe peut ainsi effectuer des tâches comme visualiser et identifier l'emplacement optimal des robots dans des espaces limités.

L'équipe de concepteurs d'usine joue un rôle essentiel dans la planification et l'exploitation des usines de l'entreprise du monde entier. Le travail de cette équipe est très complexe, chaque concepteur effectuant en moyenne trois modifications par semaine dans plus de trente usines. La moindre erreur peut entraîner des coûts importants dans le monde réel.

Les environnements virtuels leur permettent de planifier et d'optimiser les processus de production avant d'entammer la construction, de modifier l'agencement et d'engager des dépenses en capital. Cette approche réduit considérablement les coûts et la durée des arrêts de production dûs aux ordres de modification et à la nouvelle optimisation des flux de processus dans les installations existantes. Le coût d'une fermeture d'usine, ou même d'une partie des chaînes de montage, peut être énorme.

Les concepteurs d'usine possèdent différentes spécialisations et des niveaux d'expertise divers dans des logiciels complexes. Il était essentiel d'offrir une plateforme hautement conviviale pouvant être utilisée sans instructions détaillées. BMW a pu créer, grâce aux technologies Omniverse, une expérience utilisateur que les équipes de planification pouvaient personnaliser, leur permettant de se concentrer sur leurs fonctions et sur les tâches les plus cruciales au sein des usines virtuelles.

"Si nous arrêtons la production pendant deux semaines, ce sont deux semaines pendant lesquelles l'entreprise ne gagne absolument rien. Et deux semaines que nous ne pouvons pas récupérer." "L'usine produit de nouveaux véhicules toutes les minutes, et chaque minute sans produire de véhicules entraîne une perte correspondant au prix de ces véhicules."

Ross Patrick Krambergar
BMW Group, expert en production virtuelle

Collaborer en temps réel sur des usines virtuelles

La collaboration de plusieurs équipes travaillant sur différents aspects et éléments de la même usine nécessitait une plateforme centralisée. Pour fournir à son équipe une solution de planification globale, BMW a développé FactoryExplorer, une application métaversique interne.

La construction d'usines et de leurs jumeaux numériques implique de nombreux aspects lors de la planification, notamment la construction d'une structure, les véhicules, l'équipement et la cinématique, le couplage produit-processus, la logistique et la simulation humaine. Chacun de ces aspects s'appuie sur des données uniques provenant de différents systèmes sources, tels qu'Autodesk Revit, Bentley Microstation, ipolog et ema.

En créant sa plateforme de jumeaux numériques avec Universal Scene Description (OpenUSD), BMW peut réunir les données issues de ces outils logiciels pour offrir aux concepteurs de nouvelles possibilités. OpenUSD est un écosystème ouvert et extensible qui permet de décrire, de composer, de simuler et de collaborer au sein de mondes 3D.

Au sein du jumeau numérique, les concepteurs peuvent sélectionner et agréger des fichiers source, tels que des données de CAO contenant des bâtiments ou des agencements, dans des projets OpenUSD structurés qui sont ensuite publiés sur le jumeau numérique en un clic. Au sein de l'application, les planificateurs peuvent ajuster la validité des fichiers, mettre à jour les fichiers de référence et veiller à ce que les projets soient à jour. Il en résulte une base de données bien structurée et standardisée dont peuvent tirer parti les concepteurs d'usines de tous les niveaux techniques.

"C'est une véritable transformation : nous pouvons concevoir, développer et tester entièrement notre travail dans un monde virtuel."

Milan Nedeljković
Membre du conseil d'administration, BMW Group

"C'est une véritable transformation : nous pouvons concevoir, développer et tester entièrement notre travail dans un monde virtuel."

Milan Nedeljković
Membre du conseil d'administration, BMW Group

Collaborer en temps réel sur des usines virtuelles

La collaboration de plusieurs équipes travaillant sur différents aspects et éléments de la même usine nécessitait une plateforme centralisée. Pour fournir à son équipe une solution de planification globale, BMW a développé FactoryExplorer, une application métaversique interne.

La construction d'usines et de leurs jumeaux numériques implique de nombreux aspects lors de la planification, notamment la construction d'une structure, les véhicules, l'équipement et la cinématique, le couplage produit-processus, la logistique et la simulation humaine. Chacun de ces aspects s'appuie sur des données uniques provenant de différents systèmes sources, tels qu'Autodesk Revit, Bentley Microstation, ipolog et ema.

En créant sa plateforme de jumeaux numériques avec Universal Scene Description (OpenUSD), BMW peut réunir les données issues de ces outils logiciels pour offrir aux concepteurs de nouvelles possibilités. OpenUSD est un écosystème ouvert et extensible qui permet de décrire, de composer, de simuler et de collaborer au sein de mondes 3D.

Au sein du jumeau numérique, les concepteurs peuvent sélectionner et agréger des fichiers source, tels que des données de CAO contenant des bâtiments ou des agencements, dans des projets OpenUSD structurés qui sont ensuite publiés sur le jumeau numérique en un clic. Au sein de l'application, les planificateurs peuvent ajuster la validité des fichiers, mettre à jour les fichiers de référence et veiller à ce que les projets soient à jour. Il en résulte une base de données bien structurée et standardisée dont peuvent tirer parti les concepteurs d'usines de tous les niveaux techniques.

Les données étant automatiquement converties au format USD, les utilisateurs de BMW peuvent ensuite les publier sur sa plateforme de jumeaux numériques et les utiliser avec des données provenant d'autres sources.

Outre la collaboration en temps réel, OpenUSD permet d'assembler les données issues de nombreuses sources sans les détruire, sous forme de couches individuelles. Différents utilisateurs peuvent modifier simultanément l'usine sur différentes couches, sans que leurs modifications nuisent au travail de leurs collègues. La couche la plus solide l'emportera dans la composition, mais les données des couches plus faibles resteront accessibles.

La plateforme Factory Builder a transformé la façon dont les équipes de BMW collaborent sur des projets, en améliorant la productivité, simplifiant la communication et accroissant l'agilité pour répondre aux exigences changeantes du marché. Au lieu de se rencontrer dans un lieu physique, les équipes peuvent désormais collaborer au sein de leurs jumeaux numériques d'usine.

Personnaliser la plateforme métaversique industrielle de BMW avec des extensions uniques

Grâce au SDK Omniverse Kit, les développeurs de BMW ont pu créer une plateforme de jumeaux numériques et des outils adaptés à leurs besoins de planification uniques. Pour adapter la plateforme aux besoins spécifiques des équipes de planification, les développeurs de BMW ont créé et intégré des extensions personnalisées basées sur des bibliothèques Omniverse. Ces extensions offrent une expérience utilisateur unique et simplifient les workflows des équipes de planification d'usine de BMW.

  • Une extension de détection des collisions aide les concepteurs à identifier les collisions potentielles entre l'équipement, les composants de construction et les matériaux.
  • L'extension du filtre d'usine permet aux utilisateurs de sélectionner les charges de travail ou les zones d'usine à charger.
  • Une extension de lancement d'usine permet aux concepteurs de lancer des bâtiments ou des usines à des stades différents de leur construction.
  • L'extension Navigation et Waypoint permet aux concepteurs de manœuvrer et d'interagir plus facilement avec l'environnement de l'usine virtuelle.
  • L'extension de mesure aide les concepteurs à évaluer si les robots et l'équipement peuvent tenir dans des espaces désignés.

BMW prévoit de développer en permanence de nouvelles extensions et fonctionnalités pour répondre aux besoins de ses équipes de planification, alors que leurs usines virtuelles et réelles continuent d'évoluer.

Nouvelles possibilités qu'offre l'IA générative et agentique

BMW s'engage à étendre les possibilités de sa plateforme de jumeaux numériques avec des capacités d'IA générative et agentique avancées. L'introduction d'assistants intelligents basés sur l'IA permettra à BMW de faciliter l'utilisation des outils de planification et de les rendre plus réactifs aux besoins des équipes. Ces nouvelles fonctionnalités contribueront à automatiser des tâches, à suggérer des solutions et aideront les concepteurs à identifier de nouvelles possibilités et à résoudre les problèmes plus rapidement. Au fur et à mesure du développement de la plateforme, les équipes de BMW pourront planifier les usines de manière plus flexible et plus efficace, soutenant une gamme de cas d'utilisation plus étendue au sein de l'entreprise.

Réinventer le contrôle de la qualité avec des données synthétiques

Au-delà des transformations de la planification des usines, BMW redéfinit le contrôle de la qualité en plaçant l'IA au cœur de ses lignes de production. Au lieu de s'appuyer uniquement sur des inspecteurs humains, sujets à la fatigue et à des incohérences, BMW a développé un système d'inspection visuelle basé sur l'IA appelé Presence Detection, qui évalue automatiquement les images de composants essentiels en temps réel et signale tout problème à l'attention des employés.

L'entraînement de ces modèles d'inspection visuelle nécessite de grands volumes de données sur les défauts, difficiles à collecter, notamment lors des premières phases de production où les défauts sont rares et où le réusinage est coûteux. Grâce à NVIDIA Omniverse Replicator et à Isaac Sim, l'équipe de BMW a développé un pipeline de données synthétiques qui génère des milliers d'images d'entraînement photoréalistes d'un simple clic. BMW peut désormais entraîner des modèles d'IA robustes avant que débute la production, en simulant virtuellement les défauts et des scénarios réels.

Pour étendre cet effort, BMW s'appuie sur SORDI.ai (Synthetic Object Recognition Dataset for Industries), une plateforme centrale qui gère les données d'images dans tous les cas d'utilisation et qui aide les data scientists à accéder et à réutiliser en toute sécurité des jeux de données dans toute l'entreprise. Cette initiative révolutionnaire vise à accélérer l'entraînement de l'IA en production en offrant l'ensemble de données open source d'environnement industriel le plus vaste et le plus réaliste, composé de plus de 800 000 images photoréalistes classées dans 80 catégories. BMW a exploité des systèmes NVIDIA DGX™ avec l'architecture NVIDIA Hopper™ pour entraîner des modèles de génération de données synthétiques basés sur le Deep Learning utilisés pour développer l'ensemble de données SORDI. Les modèles de Deep Learning exécutent des tâches telles que la détection d'objets, la segmentation d'images, la classification d'images et l'estimation de poses 6D. Enfin, les systèmes DGX sont utilisés pour évaluer et tester les modèles entraînés. Cette fusion de la simulation, de l'IA et du calcul accéléré de NVIDIA transforme l'inspection, autrefois un contrôle manuel, en un processus intelligent, évolutif et adaptable à chaque cycle de production.

Ensemble, Replicator et SORDI.ai ont aidé l'équipe à gérer le contrôle de la qualité avec des semaines d'avance sur le calendrier prévu, tout en réduisant les coûts et la complexité de la collecte de données traditionnelle.

Personnaliser la plateforme métaversique industrielle de BMW avec des extensions uniques

Grâce au SDK Omniverse Kit, les développeurs de BMW ont pu créer une plateforme de jumeaux numériques et des outils adaptés à leurs besoins de planification uniques. Pour adapter la plateforme aux besoins spécifiques des équipes de planification, les développeurs de BMW ont créé et intégré des extensions personnalisées basées sur des bibliothèques Omniverse. Ces extensions offrent une expérience utilisateur unique et simplifient les workflows des équipes de planification d'usine de BMW.

  • Une extension de détection des collisions aide les concepteurs à identifier les collisions potentielles entre l'équipement, les composants de construction et les matériaux.
  • L'extension du filtre d'usine permet aux utilisateurs de sélectionner les charges de travail ou les zones d'usine à charger.
  • Une extension de lancement d'usine permet aux concepteurs de lancer des bâtiments ou des usines à des stades différents de leur construction.
  • L'extension Navigation et Waypoint permet aux concepteurs de manœuvrer et d'interagir plus facilement avec l'environnement de l'usine virtuelle.
  • L'extension de mesure aide les concepteurs à évaluer si les robots et l'équipement peuvent tenir dans des espaces désignés.

BMW prévoit de développer en permanence de nouvelles extensions et fonctionnalités pour répondre aux besoins de ses équipes de planification, alors que leurs usines virtuelles et réelles continuent d'évoluer.

Nouvelles possibilités qu'offre l'IA générative et agentique

BMW s'engage à étendre les possibilités de sa plateforme de jumeaux numériques avec des capacités d'IA générative et agentique avancées. L'introduction d'assistants intelligents basés sur l'IA permettra à BMW de faciliter l'utilisation des outils de planification et de les rendre plus réactifs aux besoins des équipes. Ces nouvelles fonctionnalités contribueront à automatiser des tâches, à suggérer des solutions et aideront les concepteurs à identifier de nouvelles possibilités et à résoudre les problèmes plus rapidement. Au fur et à mesure du développement de la plateforme, les équipes de BMW pourront planifier les usines de manière plus flexible et plus efficace, soutenant une gamme de cas d'utilisation plus étendue au sein de l'entreprise.

Découvrez comment NVIDIA Omniverse et les technologies de la plateforme d'IA de NVIDIA peuvent vous aider à développer vos propres jumeaux numériques industriels et à transformer vos opérations.