제조

BMW Group, 공장 설계자를 위한 NVIDIA Omniverse를 바탕으로 맞춤형 애플리케이션 개발

목표

BMW Group은 NVIDIA Omniverse™와 OpenUSD를 바탕으로 구축된 디지털 트윈을 통해 자동차 공장의 계획 및 생산 최적화의 새로운 지평을 열고 있습니다. 생산이 시작되기 몇 년 전부터, 공장 계획자들은 가상 공장에서 제조를 위한 레이아웃, 로보틱스 및 물류 시스템을 최적화할 수 있습니다. BMW의 가상 공장은 100만 제곱미터 이상(미식축구 경기장 140개 분량)을 넘는 면적을 가지며, 매일 설계 및 프로세스를 변경하는 계획자들을 지원하고 있습니다.

고객

BMW Group

용 사례

시뮬레이션/모델링/디자인

제품

NVIDIA Ominiverse Enterprise

BMW Group의 개발자들은 NVIDIA Omniverse를 활용하여 전 세계에서 공장 계획을 혁신하고 있는 디지털 트윈을 구축했습니다.
BMW 팀은 OpenUSD와 Omniverse Kit SDK를 활용하여 공장 계획자들이 실시간으로 협업할 수 있도록 지원하며, 사용자들이 복잡한 제조 시스템의 레이아웃 및 설계를 최적화할 수 있도록 돕고, 실제 배포 전에 자율 로봇과 비전 AI 애플리케이션을 개발할 수 있도록 지원하는 디지털 트윈 플랫폼인 FactoryExplorer를 개발했습니다.

  • 최적화된 공장 계획과 매우 효율적인 프로세스로 30% 절감 예상
  • 변경 주문 수 및 자본 투자 절감
  • 여러 팀과 전문 분야 간 실시간 협업
  • 제품 출시의 안정성 향상

소프트웨어 정의 공장을 위한 새로운 도구 제품군을 구축하다

BMW의 Debrecen 공장에서는 산업 제조 공장 계획의 강력한 힘과 민첩성을 직접 확인할 수 있습니다. Omniverse 기술을 기반으로 구축된 플랫폼 FactoryExplorer를 사용하여 물류 및 생산 계획자는 공장의 디지털 트윈에서 공장 레이아웃, 물류, 프로세스를 계획합니다. 이를 통해 팀은 제한된 공간 내에서 공간에서 로봇의 최적 배치를 시각화하고 식별하는 등의 작업을 수행할 수 있습니다.

공장 계획자 팀은 전 세계적으로 BMW 공장의 계획과 운영에서 중요한 역할을 합니다. 각 계획자들은 30개 이상의 공장에서 주당 평균 3건의 변경 작업을 수행하는 매우 복잡한 일을 합니다. 아주 미세한 계산 오류나 실수도 상당한 실제 비용을 이어질 수 있습니다.

가상 환경을 활용하여 이들은 건설, 레이아웃 변경, 자본 지출이 실제로 이루어지기 전에 생산 프로세스를 계획하고 최적화할 수 있습니다. 이러한 접근 방식은 기존 시설에서의 변경 주문과 공정 플로우 재최적화로 인한 비용과 생산 중단 시간을 크게 줄여줍니다. 공장 전체 혹은 조립 라인의 일부를 폐쇄하는 것조차도 엄청난 비용이 들 수 있습니다.

공장 계획자들은 복잡한 소프트웨어에 대해 다양한 전문 분야와 전문 지식 수준을 보유하고 있습니다. 광범위한 지침 없이도 사용할 수 있는 매우 직관적인 플랫폼을 공급하는 것이 무엇보다 중요했습니다. BMW는 Omniverse 기술을 활용해 계획 팀이 가상 공장 내에서 자신과 관련 있는 기능과 가장 중요한 작업에 집중할 수 있도록 맞춤화된 사용자 경험을 만들었습니다.

“2주 동안 공장이 가동을 중단하면, 그 2주 동안 저는 전혀 수익을 얻을 수 없게 됩니다. 되돌려받을 수 없는 2주간의 시간입니다.  “이 공장은 1분에 한 대의 차량을 생산합니다. 즉, 차량을 1분간 생산하지 않으면 차량 한 대의 매출을 잃은 것입니다.”

Ross Patrick Krambergar
BMW Group, 가상 프로덕션 전문가

가상 공장에서 실시간 협업

동일한 공장에서 다양한 분야와 요소에서 작업을 하는 여러 팀들을 연결하려면 중앙집중화된 플랫폼이 필요했습니다. BMW는 팀에 종합적인 계획 솔루션을 제공하기 위해 자체 메타버스 애플리케이션인 FactoryExplorer를 개발했습니다.

건물 구조, 차량, 장비 및 운동학, 제품과 프로세스 간의 연결, 물류, 인간 시뮬레이션 등 수많은 계획 요소가 그 공장과 디지털 트윈을 구축하는 데에 포함됩니다. 각각의 계획 요소는 Autodesk Revit, Bentley Microstation, ipolog, ema와 같은 다양한 소스 시스템에서 수집된 고유한 데이터를 기반으로 합니다.

BMW는 Universal Scene Description(OpenUSD)를 통해 디지털 트윈 플랫폼을 구축하여 이러한 소프트웨어 도구에서 수집된 데이터를 통합하여 계획자들에게 새로운 가능성을 열어주었습니다. OpenUSD는 3D 세계 내에서 설명, 구성, 시뮬레이션 및 협업을 하기 위한 개방적이고 확장 가능한 생태입니다.

디지털 트윈 내에서 계획자들은 건물 또는 레이아웃이 포함된 CAD 데이터 등을 선택하여 구조화한 OpenUSD 프로젝트로 통합하고, 이후 한 번의 클릭으로 디지털 트윈에 게시할 수 있습니다. 계획자들은 애플리케이션 내에서 파일의 유효성을 조정하고, 레퍼런스 파일을 업데이트하며, 프로젝트를 최신 상태로 유지할 수 있습니다. 그 결과, 기술 수준에 관계없이 공장 계획자가 활용할 수 있는 잘 구조화되고 표준화된 데이터베이스가 구축됩니.

“이것은 혁신적입니다 — 가상 세계에서 설계, 구축, 테스트를 완전히 수행할 수 있습니다.”

Milan Nedeljković
BMW Group 임원

“이것은 혁신적입니다 — 가상 세계에서 설계, 구축, 테스트를 완전히 수행할 수 있습니다.”

Milan Nedeljković
BMW Group 임원

가상 공장에서 실시간 협업

동일한 공장에서 다양한 분야와 요소에 작업을 하는 여러 팀들을 연결하려면 중앙집중화된 플랫폼이 필요했습니다. BMW는 팀에 종합적인 계획 솔루션을 제공하기 위해 내부 메타버스 애플리케이션인 FactoryExplorer를 개발했습니다.

건물 구조, 차량, 장비 및 운동학, 제품과 프로세스 간의 연결, 물류, 인간 시뮬레이션 등 계획의 수많은 측면이 공장와 그 디지털 트윈을 구축하는 데에 적용됩니다. 이러한 각 측면은 Autodesk Revit, Bentley Microstation, ipolog, ema와 같은 다양한 소스 시스템에서 수집된 고유한 데이터를 기반으로 합니다.

BMW는 Universal Scene Description(OpenUSD)를 통해 디지털 트윈 플랫폼을 구축하여 이러한 소프트웨어 도구에서 수집된 데이터를 통합하여 계획자들에게 새로운 가능성을 열어줍니다. OpenUSD는 3D 세계 내에서 설명, 구성, 시뮬레이션 및 협업을 하기 위한 개방적이고 확장 가능한 에코시스템입니다.

계획자는 디지털 트윈에서 건물 또는 레이아웃이 포함된 CAD 데이터 등을 선택하여 구조화한 OpenUSD 프로젝트로 통합하고, 이후 한 번의 클릭으로 디지털 트윈에 게시할 수 있습니다. 계획자는 애플리케이션 내에서 파일의 유효성을 조정하고, 참조 파일을 업데이트하며, 프로젝트를 최신 상태로 유지할 수 있습니다. 그 결과, 기술 수준에 관계없이 공장 계획자가 활용할 수 있는 잘 구조화되고 표준화된 데이터베이스가 탄생했습니다.

데이터가 자동으로 USD로 변환되므로, BMW 사용자는 해당 데이터를 디지털 트윈 플랫폼에 게시하고 다른 출처의 데이터와 함께 사용할 수 있습니다

OpenUSD는 실시간 협업을 가능하게 할 뿐만 아니라 다양한 소스의 데이터를 개별 레이어로 비파괴적으로 조립할 수 있게 해줍니다. 서로 다른 사용자가 각기 다른 레이어에서 공장을 동시에 수정할 수 있으며, 그 편집 내용은 동료의 작업에 영향을 주지도 않습니다. 조합 과정에서 더 강력한 레이어가 우선시되지만, 더 약한 레이어의 데이터도 여전히 접근할 수 있습니다.

Factory Builder 플랫폼은 BMW 팀의 프로젝트 협업 을방식혁신적으로 변화시켰으며, 그 결과 생산성이 향상되고, 커뮤니케이션이 간소화되었으며, 변화하는 시장 니즈에 더욱 민첩하게 대응할 수 있게 되었습니다. 이제 팀은 물리적인 장소에서 모이지 않고도, 자사의 공장 디지털 트윈 내에서 함께 협업할 수 있습니다.

고유 확장 기능으로 BMW의 산업용 메타버스 플랫폼 맞춤화

BMW 개발팀의 개발자들은 Omniverse Kit SDK를 사용하여 독자적인 계획 요구에 맞는 디지털 트윈 플랫폼과 도구를 구축할 수 있었습니다. 플랫폼을 각 계획 팀의 구체적인 요구에 맞게 맞춤화하기 위해, BMW 개발자들은 Omniverse 라이브러리에서 커스텀 확장 기능을 개발하고 통합했습니다. 이러한 확장 기능들은 BMW 공장 계획팀 전반에 걸쳐 독특한 사용자 경험을 제공하고 워크플로우를 간소화합니다.

  • 충돌 감지(Collision Detection) 확장 기능은 계획자들이 장비, 건물 요소, 자재 간의 충돌 가능성을 식하는 데 도움이 됩니다.
  • 공장 필터(Factory Filter) 확장 기능은 사용자가 로드할 페이로드나 공장 영역을 선택할 수 있게 해줍니다.
  • 공장 런처(Factory Launcher) 확장 기능은 계획자들이 서로 다른 시점에서 건물이나 공장을 실행할 수 있도록 합니다.
  • 내비게이션 및 웨이포인트(Navigation and Waypoint) 확장 기능은 계획자들이 가상 공장 환경을 더 쉽게 이동하고 상호작용할 수 있도록 지원합니다.
  • 측정(Measuring) 확장 기능은 계획자들이 로봇과 장비가 지정된 공간에 적합한지 평가하는 데 도움을 줍니다.

BMW는 가상 및 실제 공장이 더욱 발전함에 따라, 계획팀의 요구를 충족하기 위해 새로운 확장 기능과 기능을 지속적으로 개발할 계획입니다.

생성형 및 에이전틱 AI로 여는 새로운 가능성

BMW는 최첨단 생성형 및 에이전틱 AI 기능을 활용하여 디지털 트윈 플랫폼을 확장하는 데 전념하고 있습니다. 지능형 AI 어시스턴트를 도입함으로써, BMW는 계획 도구를 더욱 쉽게 사용할 수 있도록 하고 팀의 요구에 더욱 민첩하게 대응할 수 있도록 할 예정입니다. 이러한 새로운 기능들은 작업 자동화, 솔루션 제안, 계획자들이 새로운 기회를 식별하고 문제를 더 신속하게 해결할 수 있도록 지원합니다. 플랫폼이 발전함에 따라, BMW 팀은 공장 계획에서 더 큰 유연성과 효율성을 확보하게 되며, 조직 전반에 걸쳐 더 다양한 활용 사례를 지원할 수 있게 될 것입니다.

합성 데이터를 통 품질 관리를 재정의

BMW는 공장 계획 분야에서 견인하고 있는 혁신을 넘어, 생산 라인의 중심에 AI를 도입하여 품질 관리를 새롭게 정의하고 있습니다. BMW는 피로와 비일관성에 노출되기 쉬운 인간 검사자에게만 의존하는 대신, 중요한 부품의 이미지를 실시간으로 자동 평가하고, 작업자가 해결해야 할 문제를 표시하는 'Presence Detection'이라는 AI 기반 시각적 검사 시스템을 개발했습니다.

이러한 시각적 검사 모델을 훈련하는 데는 대량의 결함 데이터가 필요하지만, 특히 결함이 거의 없고 재작업 비용이 많이 드는 초기 생산 단계에서는 데이터를 수집하기 어렵습니다. BMW 팀은 NVIDIA Omniverse ReplicatorIsaac Sim을 활용하여 버튼 한 번으로 수천 개의 사진처럼 실제같은 훈련 이미지를 생성하는 합성 데이터 파이프라인을 구축했습니다. BMW는 이제 생산이 시작되기 전에 결함과 실제 시나리오를 가상으로 시뮬레이션하여 견고한 AI 모델을 훈련할 수 있습니다.

이러한 노력을 더욱 확장하기 위해 BMW는 여러 용 사례에서 이미지 데이터를 관리하는 중앙 플랫폼인 SORDI.ai(Synthetic Object Recognition Dataset for Industries)를 활용하여 데이터 사이언티스트가 데이터세트에 안전하게 액세스하고 이를 재사용할 수 있도록 지원합니다. 이 획기적인 이니셔티브는 80개 카테고리에 걸쳐 800,000개 이상의 사진처럼 사실적인 이미지로 구성되어 있는 산업 환경에서 가장 크고 사실적인 오픈 소스 데이터세트를 제공하여 생산 환경에서 AI 훈련을 가속화하는 것을 목표로 합니다. BMW는 NVIDIA Hopper™ 아키텍처가 활용되는 NVIDIA DGX™ 시스템을 활용하여 SORDI 데이터세트 개발에 사용된 딥 러닝 기반 합성 데이터 생성 모델을 훈련했습니다. 이러한 딥 러닝 모델은 물체 감지, 이미지 세그먼테이션, 이미지 분류, 6D 포즈 추정 등의 작업을 수행합니다. 마지막으로, DGX 시스템은 훈련된 모델을 평가하고 테스트하는 데에 사용됩니다. 시뮬레이션, AI, NVIDIA 가속 컴퓨팅의 이러한 융합은 검사를 수작업에서 매 생산마다 발전해 나가는 스마트하고 확장 가능한 프로세스로 변화시키고 있습니다.

Replicator와 SORDI.ai는 팀이 기존의 데이터 수집과 관련된 비용과 복잡성을 절감하면서도 품질 관리를 계획보다 몇 주 앞당기게 수행할 수 있도록 지원합니다.

고유 확장 기능으로 BMW의 산업용 메타버스 플랫폼 맞춤화

BMW 개발팀의 개발자들은 Omniverse Kit SDK를 사용하여 독자적인 계획 요구사항을 만족시키는 디지털 트윈 플랫폼과 도구를 구축할 수 있었습니다. 플랫폼을 각 계획 팀의 구체적인 요구에 맞게 맞춤화하기 위해, BMW 개발자들은 Omniverse 라이브러리에서 커스텀 확장 기능을 개발하고 통합했습니다. 이러한 확장 기능들은 BMW 공장 계획팀 전반에 걸쳐 독특한 사용자 경험을 제공하고 워크플로우를 간소화합니다.

  • 충돌 감지(Collision Detection) 확장 기능은 계획자들이 장비, 건물 요소, 자재 간의 충돌 가능성을 식하는 데 도움이 됩니다.
  • 공장 필터(Factory Filter) 확장 기능은 사용자가 로드할 페이로드나 공장 영역을 선택할 수 있게 해줍니다.
  • 공장 런처(Factory Launcher) 확장 기능은 계획자들이 서로 다른 시점에서 건물이나 공장을 실행할 수 있도록 합니다.
  • 내비게이션 및 웨이포인트(Navigation and Waypoint) 확장 기능은 계획자들이 가상 공장 환경을 더 쉽게 이동하고 상호작용할 수 있도록 지원합니다.
  • 측정(Measuring) 확장 기능은 계획자들이 로봇과 장비가 지정된 공간에 적합한지 평가하는 데 도움을 줍니다.

BMW는 가상 및 실제 공장이 더욱 발전함에 따라, 계획팀의 요구를 충족하기 위해 새로운 확장 기능과 기능을 지속적으로 개발할 계획입니다.

생성형 및 에이전틱 AI로 열리는 새로운 가능성

BMW는 최첨단 생성형 및 에이전틱 AI 기능을 활용하여 디지털 트윈 플랫폼을 확장하는 데 전념하고 있습니다. 지능형 AI 어시스턴트를 도입함으로써, BMW는 계획 도구를 더욱 쉽게 사용할 수 있도록 하고 팀의 요구에 더욱 민첩하게 대응할 수 있도록 할 예정입니다. 이러한 새로운 기능들은 작업 자동화, 솔루션 제안, 계획자들이 새로운 기회를 식별하고 문제를 더 신속하게 해결할 수 있도록 지원합니다. 플랫폼이 발전함에 따라, BMW 팀은 공장 계획에서 더 큰 유연성과 효율성을 확보하게 되며, 조직 전반에 걸쳐 더 다양한 활용 사례를 지원할 수 있게 될 것입니다.

NVIDIA Omniverse와 NVIDIA AI 플랫폼 기술을 활용하여 맞춤형 산업 디지털 트윈을 구축하고 운영을 혁신하는 방법에 대해 알아보세요.