Produzione industriale

BMW Group sviluppa un'applicazione personalizzata con NVIDIA Omniverse per la pianificazione delle fabbriche

Obiettivo

BMW Group sta ridefinendo la pianificazione e l'ottimizzazione della produzione in fabbrica con i gemelli digitali creati con NVIDIA Omniverse™ e OpenUSD. Già diversi anni prima che inizi la produzione, i progettisti lavorano in fabbriche virtuali per ottimizzare i layout nonché i sistemi robotici e logistici per la produzione. Le fabbriche virtuali di BMW si estendono su oltre un milione di metri quadrati, una superficie che equivale a 140 campi da calcio, e supportano gli addetti alla progettazione e alla gestione dei processi ogni giorno.

Cliente

BMW Group

Caso d'uso

Simulazione/modellazione/progettazione

Prodotti

NVIDIA Ominiverse Enterprise

Gli sviluppatori del BMW Group hanno scelto NVIDIA Omniverse per creare gemelli digitali che stanno trasformando la pianificazione delle fabbriche in tutto il mondo.
Il team BMW ha utilizzato OpenUSD e il kit di sviluppo software Omniverse per sviluppare FactoryExplorer, una piattaforma di digital twin che consente ai progettisti di collaborare in tempo reale e aiuta gli utenti a ottimizzare il layout e la progettazione dei complessi sistemi di produzione nonché a sviluppare robot autonomi e applicazioni di intelligenza artificiale visiva prima dell'effettiva implementazione nel mondo reale.

La pianificazione ottimizzata delle fabbriche e l'elevata efficienza dei processi consentiranno un risparmio del 30%
Riduzione delle richieste di modifica e degli investimenti di capitale
Collaborazione in tempo reale tra team e aree di specializzazione

Maggiore stabilità nel lancio dei prodotti

Creare una nuova suite di strumenti per le fabbriche software-defined

Nello stabilimento virtuale Debrecen di BMW, la potenza e l'agilità della pianificazione degli impianti di produzione industriale sono immediatamente chiare. Utilizzando FactoryExplorer, una piattaforma creata con le tecnologie Omniverse, gli addetti alla pianificazione della logistica e della produzione possono progettare i layout delle fabbriche e ottimizzare la logistica e i processi in un gemello digitale della fabbrica. Ciò consente al team di eseguire attività come la visualizzazione e l'identificazione del posizionamento ottimale dei robot in spazi ristretti.

Gli addetti alla progettazione delle fabbriche svolgono un ruolo fondamentale nella pianificazione e nelle operazioni degli stabilimenti aziendali in tutto il mondo. Il loro lavoro è altamente complesso e richiede una media di tre modifiche a settimana in oltre trenta fabbriche. Inoltre, anche il più piccolo errore di calcolo può causare costi significativi nel mondo reale.

Utilizzando gli ambienti virtuali, è possibile pianificare e ottimizzare i processi di produzione prima dell'effettiva realizzazione nel mondo reale, modificare il layout e investire in spese di capitale. Questo approccio riduce notevolmente i costi e i periodi di inattività causati da ordini di modifica e dalla riottimizzazione dei flussi procedurali negli impianti esistenti. I costi legati alla chiusura di una fabbrica o addirittura di singole porzioni di una linea di assemblaggio possono essere enormi.

Gli addetti alla pianificazione delle fabbriche hanno specializzazioni e livelli di esperienza con software complessi di diverso livello. Offrire una piattaforma altamente intuitiva e utilizzabile senza il bisogno di istruzioni dettagliate era fondamentale. Sfruttando le tecnologie Omniverse, BMW ha creato un'esperienza utente personalizzabile per la pianificazione che consente ai team di concentrarsi sulle funzioni più rilevanti e sulle attività più cruciali all'interno delle fabbriche virtuali.

“Se ci fermiamo per due settimane, non abbiamo alcun profitto. Sono quattordici giorni in cui non possiamo recuperare il tempo perso. “L'impianto produce nuovi veicoli ogni 60 secondi, ogni minuto in cui non viene prodotta un'auto corrisponde al costo di una macchina persa.”

Ross Patrick Krambergar
BMW Group, esperto di produzione digitale

Collaborare in tempo reale nelle fabbriche virtuali

La collaborazione di più team che lavorano su diverse aree ed elementi della stessa fabbrica richiedeva una piattaforma centralizzata. Per fornire una soluzione di pianificazione olistica, BMW ha sviluppato FactoryExplorer, un'applicazione interna nel metaverso.

La pianificazione delle fabbriche e dei digital twin coinvolge innumerevoli aspetti, tra cui la struttura degli edifici, i veicoli, le apparecchiature e la cinematica, l'abbinamento di prodotti e processi, la logistica e la simulazione umana. Ognuno di questi aspetti si basa su dati univoci provenienti da diversi sistemi di origine, come Autodesk Revit, Bentley Microstation, ipolog ed ema.

La progettazione della piattaforma di digital twin con Universal Scene Description (OpenUSD) consente a BMW di riunire i dati provenienti da questi strumenti software per offrire nuove possibilità a chi si occupa della pianificazione. OpenUSD è un ecosistema aperto ed espandibile per descrivere, comporre, simulare e collaborare nei mondi 3D.

Nel gemello digitale, è possibile selezionare e aggregare file sorgente, come i dati CAD contenenti edifici o layout, in progetti OpenUSD strutturati che vengono poi pubblicati sul gemello digitale con un solo clic. Dall'applicazione, i progettisti possono regolare la validità dei file, aggiornare i file di riferimento e assicurarsi che i progetti siano aggiornati. Il risultato è un database ben strutturato e standardizzato a cui i progettisti di tutti i livelli tecnici possono accedere.

“Abbiamo realizzato qualcosa di davvero trasformativo perché possiamo progettare, creare e testare completamente in un mondo virtuale.”

Milan Nedeljković
Membro del Consiglio di Amministrazione, BMW Group

“Abbiamo realizzato qualcosa di davvero trasformativo perché ora possiamo progettare, creare e testare completamente in un mondo virtuale.”

Milan Nedeljković
Membro del Consiglio di Amministrazione, BMW Group

Collaborare in tempo reale nelle fabbriche virtuali

Quando i dati vengono automaticamente convertiti nel formato USD, gli utenti BMW possono pubblicarli sulla piattaforma digital twin e utilizzarli insieme ai dati provenienti da altre fonti

Oltre a consentire la collaborazione in tempo reale, OpenUSD consente l'assemblaggio non distruttivo dei dati da numerose fonti come livelli individuali. Diversi utenti possono modificare l'impianto su più livelli contemporaneamente e le modifiche non vanno a impattare il lavoro di colleghi e colleghe. Il livello più forte prevale nella composizione, ma i dati del livello più debole rimangono comunque accessibili.

La piattaforma Factory Builder ha trasformato il modo in cui i team di BMW collaborano ai progetti, migliorando la produttività, semplificando la comunicazione e aumentando l'agilità nel rispondere alle mutevoli esigenze di mercato. Invece di incontrarsi in una sede fisica, i team ora possono collaborare all'interno dei gemelli digitali della fabbrica.

Personalizzare la piattaforma industriale nel metaverso di BMW con estensioni uniche

Utilizzando l'SDK Omniverse Kit, i team di sviluppo di BMW sono stati in grado di creare una piattaforma di gemelli digitali e strumenti per soddisfare le proprie esigenze di pianificazione specifiche. Per personalizzare la piattaforma in base alle esigenze specifiche dei team di pianificazione, gli sviluppatori di BMW hanno creato e integrato estensioni personalizzate dalle librerie Omniverse che offrono esperienze uniche per l'utente e semplificano i flussi di lavoro per i team di pianificazione delle fabbriche BMW.

L'estensione di rilevamento delle collisioni aiuta i pianificatori a identificare potenziali problemi tra apparecchiature, componenti degli edifici e materiali.
L'estensione “Factory Filter” consente invece agli utenti di selezionare i payload o le aree di fabbrica da caricare.
L'estensione “Factory Launcher” consente l'avvio di edifici o fabbriche in diversi momenti nel tempo.
L'estensione “Navigation & Waypoint” consente di manovrare e interagire in modo semplificato con l'ambiente virtuale della fabbrica.
L'estensione per la misurazione aiuta a valutare se robot e apparecchiature possono adattarsi agli spazi designati.

BMW prevede di sviluppare continuamente nuove estensioni e funzionalità per soddisfare le esigenze dei team di pianificazione ora che le fabbriche virtuali e del mondo reale stanno diventando sempre più avanzate.

Nuove possibilità con l'IA generativa e agentica

BMW si impegna a espandere la piattaforma digital twin con funzionalità di IA generativa e agentica avanzate. Introducendo assistenti IA intelligenti, BMW renderà gli strumenti di pianificazione più facili da usare e più reattivi in risposta alle esigenze del team. Queste nuove funzionalità aiuteranno ad automatizzare le attività, a suggerire soluzioni e a consentire ai pianificatori di identificare nuove opportunità e risolvere i problemi più rapidamente. Con la crescita della piattaforma, i team di BMW avranno un margine di flessibilità ed efficienza migliore nella pianificazione delle fabbriche e potranno supportare una vasta gamma di casi d'uso in tutta l'organizzazione.

Reinventare il controllo della qualità con i dati sintetici

Oltre alle trasformazioni che sta promuovendo nella pianificazione delle fabbriche, BMW sta ridefinendo anche controllo della qualità e mettendo l'IA al centro delle linee di produzione. Invece di affidarsi esclusivamente alle ispezioni umane, soggette a fatica e incoerenza, BMW ha sviluppato un sistema di ispezione visiva basato sull'IA chiamato Presence Detection, che valuta automaticamente le immagini dei componenti critici in tempo reale e segnala eventuali problemi.

Il training di questi modelli di ispezione visiva richiede grandi volumi di dati sui difetti, che sono difficili da raccogliere, soprattutto durante le prime fasi di produzione, quando le imperfezioni sono più rare e la rielaborazione è costosa. Con NVIDIA Omniverse Replicator e Isaac Sim, il team BMW ha creato una pipeline di dati sintetici che genera migliaia di immagini di addestramento fotorealistiche con un semplice clic. BMW può ora addestrare modelli IA affidabili prima di avviare la produzione simulando virtualmente i difetti e gli scenari del mondo reale.

Per scalare ulteriormente questo sforzo, BMW sfrutta SORDI.ai (Synthetic Object Recognition Dataset for Industries), una piattaforma centralizzata che gestisce i dati delle immagini per tutti i casi d'uso, aiutando i data scientist ad accedere e riutilizzare i set di dati in modo sicuro in tutta l'azienda. Questa iniziativa rivoluzionaria mira ad accelerare l'addestramento dell'IA nella produzione, offrendo il set di dati open source più grande e realistico finora disponibile per l'ambiente industriale, con oltre 800.000 immagini fotorealistiche che coprono 80 categorie. BMW ha sfruttato i sistemi NVIDIA DGX™ con architettura NVIDIA Hopper™ per addestrare i modelli di generazione di dati sintetici basati sul deep learning utilizzati per sviluppare il set di dati SORDI. I modelli di deep learning eseguono attività come il rilevamento di oggetti, la segmentazione e la classificazione delle immagini e la stima della posa 6D. Infine, i sistemi DGX vengono utilizzati per valutare e testare i modelli addestrati. La fusione di simulazione, IA e calcolo accelerato NVIDIA sta trasformando l'ispezione da un'operazione di controllo manuale in un processo intelligente e scalabile che si evolve a ogni ciclo produttivo.

Insieme, Replicator e SORDI.ai hanno aiutato il team a gestire il controllo della qualità con settimane di anticipo rispetto ai tempi previsti, il tutto riducendo al contempo i costi e la complessità della raccolta dei dati tradizionale.

Personalizzare la piattaforma industriale nel metaverso di BMW con estensioni uniche

Utilizzando l'SDK Omniverse Kit, i team di sviluppo di BMW sono stati in grado di creare una piattaforma di gemelli digitali e strumenti per soddisfare le proprie esigenze di pianificazione specifiche. Per personalizzare la piattaforma in base alle esigenze specifiche dei team di pianificazione, gli sviluppatori di BMW hanno creato e integrato estensioni personalizzate dalle librerie Omniverse. che offrono esperienze uniche per l'utente e semplificano i flussi di lavoro per i team di pianificazione delle fabbriche BMW.

L'estensione di rilevamento delle collisioni aiuta i pianificatori a identificare potenziali problemi tra apparecchiature, componenti degli edifici e materiali.
L'estensione Factory Filter consente agli utenti di selezionare i payload o le aree di fabbrica da caricare.
L'estensione “Factory Launcher” consente l'avvio di edifici o fabbriche in diversi momenti nel tempo.
L'estensione Navigation e Waypoint consente di manovrare e interagire in modo semplificato con l'ambiente virtuale della fabbrica.
L'estensione per la misurazione aiuta a valutare se robot e apparecchiature possono adattarsi agli spazi designati.

L'IA generativa e agentica offrono nuove possibilità

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