Produzione industriale
Siemens accelera lo sviluppo e l'innovazione dei prodotti grazie all'IA industriale
Obiettivo
Siemens Digital Industries Software, leader globale nella digitalizzazione industriale, sta ridefinendo il futuro dell'ingegneria e della produzione attraverso la potente convergenza dell'IA, della tecnologia digital twin e del calcolo ad alte prestazioni. Attraverso la sua suite di soluzioni, dalla gestione del ciclo di vita del prodotto (PLM) e la visualizzazione in tempo reale alla simulazione avanzata e agli assistenti IA, Siemens consente ai produttori di accelerare lo sviluppo dei prodotti, ottimizzare le operazioni e migliorare le competenze della propria forza lavoro.
Per guidare questa trasformazione, Siemens utilizza le tecnologie NVIDIA su diverse piattaforme e offerte, tra cui Siemens Teamcenter, Simcenter STAR-CCM+ e Siemens Industrial Copilot.
Cliente
BMW Group
HD Hyundai
Maserati
Partner
Siemens
Caso d'uso
Simulazione/Modellazione/Design
Prodotti
NVIDIA Omniverse Enterprise
API NVIDIA Omniverse Cloud
NVIDIA Metropolis
NVIDIA AI Blueprint per la ricerca e il riepilogo video
NeMo Retriever
NIM
Grazie a NVIDIA Omniverse, NVIDIA Metropolis e al calcolo accelerato, Siemens offre:
Maggiore efficienza dei prodotti:
- Visualizzazione fotorealistica di set di dati enormi, complessi e ricchi di funzionalità comuni nei settori dell'ingegneria e della produzione.
- Accelerare i cicli di sviluppo e revisione dei prodotti riducendo i prototipi fisici ed eliminando sprechi ed errori nel flusso di lavoro.
Miglior processo decisionale:
- Allineamento tra i team globali, con monitoraggio di feedback e modifiche all'interno di Teamcenter, accelerazione delle revisioni dei progetti e riduzione di errori e discrepanze nei dati.
- Riduzione del 50% del time-to-market per i materiali marketing senza la necessità di servizi fotografici separati e flussi di lavoro di rendering specializzati.
Aumento della produttività:
- Aumento del 30% della produttività per i lavoratori che utilizzano un assistente copilota in officina.
- Impianti di produzione più produttivi con tempi di inattività ridotti.
Accelerare l'innovazione e risparmiare dalla progettazione dei prodotti alle operazioni
I produttori di tutti i settori industriali, tra cui automobilistico, aerospaziale e marittimo, devono affrontare una pressione crescente per accelerare l'innovazione, ridurre i costi e garantire la qualità dei prodotti. I tradizionali strumenti di visualizzazione hanno difficoltà a gestire set di dati di prodotto enormi e complessi, il che causa intoppi nelle revisioni dei progetti, disallineamento tra i team e costose prototipazioni fisiche. Queste limitazioni rallentano il time-to-market e introducono errori che possono propagarsi durante l'intero ciclo di vita del prodotto.
Senza la visualizzazione scalabile e ad alta fedeltà, i clienti di Siemens dovevano fare affidamento su flussi di lavoro frammentati, utilizzando applicazioni separate per il rendering, la collaborazione e la gestione dei dati. Ciò ha creato silos, ha aumentato il rischio di discrepanze nei dati e ha reso difficile condurre revisioni approfondite e collaborative della progettazione e dello stile. L'impossibilità di visualizzare i prodotti in ambienti realistici e in condizioni di illuminazione diverse ha limitato la possibilità di identificare i problemi in anticipo, con un impatto sia sui risultati funzionali che estetici. Il settore manifatturiero globale deve affrontare una grave carenza di competenze e manodopera; secondo le proiezioni, entro il 2030 saranno 85 milioni i posti di lavoro vacanti. Il settore soffre di un elevato turnover dei lavoratori e di una mancanza di competenze per la produzione industriale. Siemens ha esaminato il problema e ha rilevato la necessità di una tecnologia che dia potere e competenze ai lavoratori.
Sviluppo accelerato dei prodotti con digital twin e simulazioni ad alta velocità
Siemens, NVIDIA e BMW stanno collaborando per accelerare le simulazioni aerodinamiche automobilistiche utilizzando il software avanzato di fluidodinamica computazionale (CFD) e l'hardware GPU ad alte prestazioni.
Le simulazioni aerodinamiche sono essenziali per ottimizzare la forma del veicolo, bilanciare design ed efficienza e garantire il raggiungimento degli obiettivi prestazionali. BMW esegue molte simulazioni aerodinamiche al giorno, ognuna delle quali simula fino a 100 milioni di celle (piccoli blocchi 3D che rappresentano le superfici dell'aria e delle auto). Mentre il software CFD viene tradizionalmente eseguito su CPU, le simulazioni accelerate da GPU offrono prestazioni più rapide a costi inferiori.
Il software Simcenter STAR-CCM+ CFD di Siemens ora funziona in modo nativo sia su CPU che su GPU, garantendo risultati coerenti a prescindere dall'hardware e consentendo al contempo l'accelerazione GPU. Quando si esegue un caso di aerodinamica stazionario da 458 M di celle sull'ultimo nodo GPU NVIDIA B200, le prestazioni equivalgono a oltre 10000 core CPU.
L'esecuzione di simulazioni CFD sulle GPU riduce inoltre il consumo energetico e i costi hardware. Ulteriori miglioramenti nelle prestazioni sono possibili con le GPU di nuova generazione, tra cui NVIDIA B200 e H200, che offrono una larghezza di banda di memoria superiore per simulazioni più veloci.
Inoltre, l'integrazione delle API NVIDIA Omniverse™ in Simcenter STAR-CCM+ rende i digital twin basati sulla fisica più coinvolgenti. L'integrazione aiuta le aziende a progettare, creare e testare virtualmente prodotti, processi di produzione e fabbriche di nuova generazione, prima che inizi la costruzione fisica. Le API Omniverse collegano inoltre gli strumenti di simulazione di Siemens alle funzionalità di IA generativa di NVIDIA, consentendo agli ingegneri di sfruttare l'IA all'interno dei loro flussi di lavoro CFD. Questa iniziativa fa parte di una adozione più ampia delle API Cloud Omniverse all'interno della piattaforma Siemens Xcelerator.
Collaborazione in tempo reale da qualsiasi luogo con i digital twin
Per accelerare l'innovazione e i tempi di ciclo nello sviluppo dei prodotti, Siemens ha sviluppato Teamcenter Digital Reality Viewer. Hanno integrato il ray tracing in tempo reale di NVIDIA Omniverse e il rendering accelerato da GPU direttamente in Teamcenter, consentendo una visualizzazione fotorealistica, basata su Bill-of-Materials (BOM) dei dati multi-CAD gestiti in Teamcenter. Questo rendering basato su cloud come servizio è integrato direttamente nel client web di Teamcenter, fornendo accesso immediato e basato sul browser a digital twin fotorealistici per tutti gli utenti.
Ospitato nell'ambiente sicuro Siemens Xcelerator Cloud Service e alimentato da un cluster GPU centralizzato, basato su cloud, i clienti possono accedere a capacità di visualizzazione delle prestazioni su richiesta di Teamcenter Digital Reality Viewer, senza l'onere della gestione dell'hardware e del software che consentono queste funzionalità.
Gli strumenti di collaborazione di Teamcenter consentono alle parti interessate di rivedere, annotare e iterare i progetti insieme in tempo reale. Tutti i feedback e le modifiche vengono registrati su Teamcenter per una completa tracciabilità. Gli utenti possono anche convalidare l'aspetto del prodotto in più ambienti virtuali, simulare l'illuminazione nel mondo reale e condurre analisi visive dettagliate di assemblaggi, materiali e finiture.
Sviluppo più veloce, costi inferiori e risultati migliori
I clienti Siemens possono visualizzare e interagire con i digital twin in tempo reale e su vasta scala. I digital twin possono supportare milioni di parti con una precisione fotorealistica; qualcosa che prima era impossibile in un ambiente PLM basato su browser.
Queste funzionalità di visualizzazione avanzate consentono di accelerare lo sviluppo dei prodotti per i clienti Siemens. I team di prodotto possono ora incorporare senza soluzione di continuità le apparenze del prodotto nel mondo reale durante il processo di progettazione, condurre revisioni di design e stile in un ambiente DMU integrato e generare immagini di marketing di alta qualità direttamente da Teamcenter, aiutare i clienti a ridurre i tempi di sviluppo e di commercializzazione.
L'eliminazione della necessità di prototipi fisici e ambienti di rendering separati riduce i costi per i clienti Siemens. Sia i costi diretti che i costi generali operativi sono significativamente ridotti. Allo stesso tempo, aumenta la collaborazione, poiché tutte le parti interessate (ingegneria, progettazione, marketing e vendite) possono partecipare alle revisioni in tempo reale. Ciò garantisce l'allineamento e riduce il rischio di errori o di comunicazioni errate. La rilevazione precoce dei problemi di progettazione, il miglioramento del l'analisi dei materiali e del l'illuminazione e la capacità di simulare ambienti reali hanno portato a decisioni più informate e a prodotti di qualità superiore.
I clienti riferiscono che Teamcenter Digital Reality Viewer ha trasformato i loro flussi di lavoro, consentendo iterazioni più veloci, una collaborazione più efficace e un maggior grado di fiducia nelle decisioni sui prodotti. La perfetta integrazione con la tecnologia NVIDIA Omniverse è stata citata come una vera rivoluzione per la visualizzazione su scala industriale.
La piattaforma eccelle anche nel monitoraggio e nell'ottimizzazione delle fabbriche remote, collegando i dati IoT in tempo reale ai loro digital twin per ottenere informazioni operative dal vivo: un passo avanti verso la visione di Siemens Industrial Metaverse.
"L'integrazione di NVIDIA Omniverse consente a Siemens di aumentare l'efficienza e la produttività dei prodotti, consentendo ai nostri clienti di risparmiare tempo nello sviluppo e nella progettazione dei prodotti. Approssimando il comportamento del mondo reale in un digital twin, i clienti possono trarre conclusioni e ottimizzare la progettazione di prodotti più velocemente, consentendo tempi di commercializzazione più rapidi".
Enzo Krka
Senior Product Manager, Siemens
Assistenti del Copilot industriale che migliorano le competenze dei lavoratori in fabbrica
Il Copilot industriale è un assistente di IA che lavora per aiutare i lavoratori in fabbrica a essere più efficienti, produttivi e capaci. Il Copilot si integra con i due archivi di informazioni statiche (manuali, documenti di manutenzione) e fonti di dati dinamici (controllori delle macchine, sistemi ERP), creando un ecosistema di conoscenza completo. I lavoratori possono sfruttare il Copilot per ottimizzare la produzione, risolvere i guasti delle macchine e segnalare i problemi di produzione tramite video.
I lavoratori interagiscono con il Copilot attraverso il linguaggio naturale o la voce per semplificare l'utilizzo in officina. Il Copilot supporta inoltre l'input multimodale, tra cui testo, immagini e dati di serie temporali. Un tecnico addetto alla manutenzione che si trovi di fronte a una macchina rotta può scattare una foto del componente problematico e il Copilot analizza l'immagine, individua problemi come livelli di rumore eccessivi e offre istruzioni passo-passo per risolvere il problema.
Il Siemens Industrial Copilot viene impiegato in loco per garantire che i dati di produzione sensibili non lascino mai il sito della fabbrica. I modelli cloud vengono sostituiti con versioni edge ottimizzate, i modelli linguistici di piccole dimensioni (SLM) vengono utilizzati per attività specializzate e i microservizi NVIDIA NIM ottimizzano l'inferenza. Bilanciando i vincoli hardware con le esigenze di prestazioni, i Copilot operano su PC industriali all'avanguardia che eseguono hardware e software NVIDIA.
Il Copilot è stato realizzato con la fusione dei componenti AI Blueprint per la ricerca e la sintesi video (VSS) come i microservizi VLM, LLM e NeMo. Siemens ha riportato un aumento della produttività del 30%, con il potenziale per raggiungere il 50%.
Matthias Loskyll, responsabile del controllo virtuale e dell'IA industriale di Siemens Factory Automation, ha partecipato al podcast NVIDIA AI per discutere di come il lavoro di Siemens con NVIDIA stia rimodellando la produzione, mentre l'industria si trova a un punto di svolta.
Un nuovo standard per l'efficienza e l'innovazione
Siemens sta ridefinendo l'ingegneria e la produzione integrando l'IA, la tecnologia del digital twin e il calcolo ad alte prestazioni. Utilizzando le tecnologie NVIDIA su piattaforme come Siemens Teamcenter, Simcenter STAR-CCM+ e Siemens Industrial Copilot, Siemens consente ai produttori di accelerare lo sviluppo dei prodotti, ottimizzare le operazioni e migliorare le competenze della forza lavoro, definire nuovi standard di efficienza e innovazione nel settore.
Inizia a sviluppare con NVIDIA Omniverse e OpenUSD.