Production industrielle
Siemens accélère le développement de produits et l'innovation grâce à l'IA industrielle
Objectif
Siemens Digital Industries Software, un leader mondial de la numérisation industrielle, redéfinit l'avenir de l'ingénierie et de la fabrication grâce à une puissante convergence associant l'IA, la technologie des jumeaux numériques et le calcul haute performance. Grâce à sa suite de solutions, s'étendant de la gestion du cycle de vie des produits (PLM) et de la visualisation en temps réel aux simulations avancées et aux assistants pilotés par l'IA, Siemens permet aux fabricants d'accélérer le développement de produits, d'optimiser les opérations et d'améliorer les compétences de leur main-d'œuvre.
Pour mener à bien cette transformation, Siemens utilise les technologies de NVIDIA sur plusieurs plateformes et dans plusieurs offres, notamment Siemens Teamcenter, Simcenter STAR-CCM+ et Siemens Industrial Copilot.
Client
BMW Group
HD Hyundai
Maserti
Partenaire
Siemens
Cas d'utilisation
Simulation/Modélisation/Conception
Produits
NVIDIA Omniverse Enterprise
API NVIDIA Omniverse Cloud
NVIDIA Metropolis
Modèles d'IA NVIDIA de recherche et de synthèse vidéo
NeMo Retriever
NIM
NVIDIA Omniverse, NVIDIA Metropolis et le calcul accéléré permettent à Siemens d'offrir :
Accroissement de l'efficacité des produits :
- Visualisation photoréaliste d'ensembles de données volumineux, complexes et riches en fonctionnalités courants dans l'ingénierie et la fabrication.
- Accélération des cycles de développement et de vérification des produits grâce à une réduction des prototypes physiques et à l'élimination du gaspillage et des erreurs dans les workflows.
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.
- Réduction de 50 % des délais de mise sur le marché des ressources de marketing, éliminant les séances photo séparées et les workflows de rendu spécialisés.
Productivité accrue :
- 30 % d'accroissement de la productivité des travailleurs qui utilisent un assistant copilote en atelier.
- Usines de fabrication plus productives avec des temps d'arrêt réduits.
Accélérer l'innovation et réaliser des économies de la conception des produits aux opérations
Les fabricants de tous les secteurs industriels, notamment l'automobile, l'aérospatiale et la construction navale, sont soumis à une pression croissante les poussant à accélérer l'innovation, à réduire les coûts et à garantir la qualité des produits. Les outils de visualisation traditionnels éprouvent des difficultés à gérer les ensembles de données massifs et complexes liés aux produits, ce qui entraîne des goulets d'étranglement lors des examens de conception, un manque d'alignement entre les équipes et un prototypage physique coûteux. Ces 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.
Faute d'une visualisation évolutive haute fidélité, les clients de Siemens se sont appuyés sur des workflows fragmentés utilisant des applications distinctes dans le cadre du rendu, de la collaboration et de la gestion des données. Cette situation a entraîné des cloisonnements, accru les risques d'incohérence dans les données et compliqué les examens collaboratifs approfondis liés à la conception et au style des produits. L'impossibilité de visualiser les produits dans des environnements réalistes et dans des conditions d'éclairage variées limitait la capacité des équipes à identifier rapidement les problèmes, ce qui nuisait à la fois aux aspects fonctionnels et esthétiques. 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. L'industrie souffre d'un roulement élevé de la main-d'œuvre et de travailleurs qui ne possèdent pas les compétences nécessaires dans les environnements de fabrication. Siemens a examiné le problème et a identifié qu'une technologie qui responsabilise et améliore les compétences des travailleurs était nécessaire.
Accélérer le développement de produits grâce à des jumeaux numériques et à des simulations à grande vitesse
Siemens, NVIDIA et BMW collaborent pour accélérer les simulations aérodynamiques automobiles à l'aide de logiciels avancés de dynamique des fluides numérique (CFD) et de matériel GPU hautes performances.
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 CFD sur des GPU réduit également la consommation énergétique et les coûts matériels. Des gains de performances supplémentaires sont possibles avec les GPU de nouvelle génération, notamment les GPU NVIDIA B200 et H200, qui offrent une bande passante mémoire plus élevée permettant des simulations plus rapides.
En outre, l'intégration des API NVIDIA Omniverse™ à Simcenter STAR-CCM+ rend les jumeaux numériques basés sur la physique plus immersifs. Cette intégration permet aux entreprises de concevoir, de développer et de tester des produits, des processus de fabrication et des usines de nouvelle génération virtuellement avant que commence la construction. Les API Omniverse connectent également les outils de simulation de Siemens aux capacités d'IA générative de NVIDIA, ce qui permet aux ingénieurs d'exploiter l'IA dans leurs workflows de CFD. Cette initiative fait partie d'une adoption plus étendue des API Omniverse Cloud au sein de la plateforme Siemens Xcelerator.
Collaboration en temps réel en tout lieu avec des jumeaux numériques
Pour accélérer l'innovation et les délais de développement de produits, Siemens a développé la visionneuse Teamcenter Digital Reality Viewer. Ils ont intégré le ray tracing en temps réel et le rendu accéléré par GPU de NVIDIA Omniverse directement dans 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.
Hébergé dans l'environnement sécurisé du service cloud Xcelerator de Siemens et alimenté par un cluster GPU centralisé basé sur le cloud, les clients peuvent accéder aux capacités de visualisation hautes performances de la visionneuse Teamcenter Digital Reality à la demande sans devoir gérer le matériel et les logiciels nécessaires à ces capacités.
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.
Développement plus rapide, moindres coûts et meilleurs résultats
Les clients de Siemens peuvent visualiser et interagir avec des jumeaux numériques en temps réel et à grande échelle. Les jumeaux numériques peuvent prendre en charge des millions de pièces avec une précision photoréaliste, ce qui était impossible auparavant dans un environnement PLM basé sur un navigateur.
Ces capacités de visualisation avancées permettent aux clients de Siemens d'accélérer le développement de produits. Les équipes produit peuvent désormais intégrer sans effort l'apparence réelle des produits tout au long du processus de conception, effectuer des examens de conception et de style dans un environnement DMU embarqué et générer des images de haute qualité destinées au marketing directement à partir de Teamcenter, afin de réduire les délais de développement et de mise sur le marché.
Les clients de Siemens peuvent réduire leurs coûts grâce à l'élimination des prototypes physiques et des environnements de rendu séparés. Les coûts directs et les frais généraux d'exploitation sont considérablement réduits. Parallèlement, la collaboration s'accroît, car toutes les parties prenantes (ingénierie, conception, marketing et ventes) peuvent participer aux examens en temps réel. Cela garantit que les équipes sont alignées et réduit le risque d'erreurs ou de mauvaise communication. La détection précoce des problèmes de conception, l'analyse améliorée des matériaux et de l'éclairage et la capacité de simuler des environnements réels ont permis de prendre des décisions mieux éclairées et de produire des produits de meilleure qualité.
Les clients indiquent que la visionneuse Teamcenter Digital Reality Viewer a transformé leurs flux de travail, permettant d'effectuer des itérations plus rapidement, de collaborer plus efficacement et d'accroître le degré de confiance dans les décisions prises sur les produits. L'intégration transparente à la technologie NVIDIA Omniverse est considérée comme révolutionnaire pour la visualisation à l'échelle industrielle.
La plateforme excelle également dans le domaine de la surveillance et de l'optimisation à distance des usines, connectant des données IoT en temps réel à leurs jumeaux numériques pour obtenir des éclairages opérationnels en direct, une étape vers la vision Siemens Industrial Metaverse.
"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 industriels copilotes qui améliorent les compétences 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.
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 le calcul haute performance. Grâce aux technologies NVIDIA intégrées à des plateformes telles que 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, établissant ainsi de nouvelles normes en matière d'efficacité et d'innovation.
Commencez à développer avec NVIDIA Omniverse et OpenUSD.