Manufatura
Transformando a Produção com Gêmeos Digitais e IA Física
Objetivo
O Grupo Schaeffler, líder global em tecnologia de movimento, está adotando as mais recentes tecnologias de IA, simulação e gêmeos digitais para enfrentar a escassez de mão de obra, o aumento da complexidade da produção, a volatilidade da cadeia de suprimentos e muito mais. Por meio da colaboração com parceiros de ecossistema como NVIDIA e Wandelbots, a empresa desenvolveu uma plataforma abrangente para gêmeos digitais que permite acelerar o desenvolvimento de IA física, aprimorar a excelência operacional, aumentar a flexibilidade e reduzir o tempo de lançamento no mercado em suas operações globais de manufatura.
Cliente
Schaeffler
Parceiros
Wandelbots
Caso de Uso
Simulação, Modelagem e Projeto
Robótica
Produtos
Principais Destaques
- Tempos de comissionamento reduzidos e planejamento acelerado de layout de instalações por meio de simulação avançada e comissionamento virtual, levando a conceitos de produção mais eficientes e início de operação mais rápido.
- Tomada de decisões aprimorada com painéis e rastreamento de KPIs habilitados por IA, melhorando a transparência operacional e a capacidade de resposta.
- Desenvolvimento acelerado de tarefas robóticas, reduzindo o tempo de centenas de horas para metade do dia, por meio de simulação e treinamento orientados por IA, permitindo workflows operacionais mais ágeis.
- Desempenho otimizado da frota de robôs, incluindo robôs móveis autônomos (AMRs) e robôs humanoides, por meio de treinamento e simulação impulsionados por IA, impulsionando o alto rendimento e a utilização de recursos.
- Até 2030, a Schaeffler planeja integrar gêmeos digitais em mais da metade de seus locais de manufatura globais, permitindo a simulação e otimização em tempo real de processos de produção.
- Processos de planejamento simplificados, resultando em conceitos de produção mais fortes, maior precisão de planejamento e tempo reduzido de lançamento no mercado, posicionando as instalações para o sucesso de longo prazo.
Escalando a Digitalização do Planejamento às Operações
O aumento dos custos trabalhistas e a escassez de mão de obra estão sobrecarregando cada vez mais as operações de manufatura. A complexidade dos produtos, particularmente no setor automotivo e industrial, exige montagem e controle de qualidade mais sofisticados. Além do aumento da demanda por ciclos de desenvolvimento simultâneos acelerados, as pressões relacionadas à sustentabilidade e conformidade regulatória também se intensificaram.
Para a Schaeffler, essa dinâmica do setor apresentou uma oportunidade para reinventar seus processos com novas abordagens para planejamento de conceitos de produção, simulação de processos baseada em física e treinamento avançado de robôs para permitir robôs semelhantes aos humanos e robôs humanoides no futuro.
Como parte de uma estratégia de digitalização voltada para o futuro e transformadora, a Schaeffler visa aproveitar os investimentos em IA, gêmeos digitais e simulação para inovar, aprimorar a eficiência operacional, acelerar o tempo de lançamento no mercado e oferecer automação avançada em escala. Esses investimentos, juntamente com suas colaborações com a Wandelbots, estão permitindo que a Schaeffler estabeleça ferramentas, processos e automação avançados em suas operações globais de Manufatura.
Plataforma de Gêmeo Digital da Schaeffler para Manufatura
Para alcançar suas metas ambiciosas para excelência em manufatura e testar e implantar automação avançada com eficiência em sua rede global, a Schaeffler criou uma plataforma de colaboração virtual com tecnologias e bibliotecas NVIDIA Omniverse™. A plataforma utiliza o OpenUSD para integrar dados críticos de planejamento e produção do software especialista industrial da empresa, permitindo que as equipes da Schaeffler construam gêmeos digitais baseados em física para planejar, simular e otimizar plantas, máquinas e workflows.
A plataforma Schaeffler permitiu que suas equipes internas promovessem melhorias significativas na velocidade e na qualidade em áreas como novos conceitos de produção, treinamento, testes e validação de tarefas robóticas complexas, como pegar e montar peças de protótipo raras e de alto valor.
Os engenheiros da Schaeffler usam essas soluções de gêmeos digitais para projetar e otimizar virtualmente os layouts das instalações para locais novos e existentes. Os gêmeos digitais permitem que as equipes simulem e identifiquem as configurações ideais de fábricas e armazéns, incluindo o arranjo das linhas de produção e estações de kits. Ao planejar em um ambiente de gêmeo digital, as equipes podem testar e otimizar fluxos de materiais, colaboração humano-robô e identificar o grau ideal de automação para cada instalação. Essa abordagem inovadora aumentou significativamente a eficiência de planejamento e reduziu significativamente os tempos de comissionamento para novas linhas de produção.
“A Schaeffler está impulsionando de forma consistente e persistente a digitalização de suas fábricas. Para moldar a produção do futuro, você precisa de parceiros fortes como a NVIDIA. Juntos, criaremos um ecossistema digital para nossas mais de 100 fábricas que revolucionarão os processos de produção de forma sustentável.” |
Andreas Schick
Diretor de Operações, Schaeffler AG
Da Fase de Testes ao Lançamento Global
O desenvolvimento da plataforma da Schaeffler foi estabelecido por meio de fases-piloto iniciais, envolvendo uma equipe central de 15 a 20 especialistas por um período de 12 meses. A infraestrutura de computação de IA que impulsiona o desenvolvimento e a implantação da plataforma é atualmente baseada em uma arquitetura mista de máquinas virtuais locais e GPUs NVIDIA L40S.
Por meio do suporte de integração e implantação de seus parceiros, incluindo Wandelbots, a plataforma está sendo implantada em vários sites e casos de uso globalmente, com projetos bem-sucedidos em instalações existentes (brownfield) e novas (greenfield) já em andamento na China e na Alemanha. Como resultado de seu sucesso até o momento, a Schaeffler planeja integrar a plataforma em mais da metade de seus locais de manufatura globais até 2030.
As capacidades da plataforma são demonstradas por meio de três projetos-piloto selecionados: montagem de motores elétricos, linha de montagem de inversores e um armazém de Soluções de Vida Útil de Veículos (VLS, Vehicle Lifetime Solutions) na Europa.
Montagem de Motores Elétricos
Em sua fábrica de montagem de motores elétricos da China, a Schaeffler aproveitou a plataforma para várias aplicações:
Simulação Otimizada para Física
A Schaeffler realiza simulações baseadas em 3D de veículos guiados automatizados (AGVs) em um gêmeo digital da fábrica. Essas simulações 3D replicam a física das condições reais, permitindo que as equipes modelem os movimentos do AGV, testem a navegação e avaliem o feedback dos sensores em várias condições, tudo antes de qualquer hardware ser implantado. Isso minimiza o risco e simplifica a implantação da automação.
Integração de Dados de Processos ao Vivo
Operações e dados de máquinas, tanto históricos quanto em tempo real, como o consumo de energia de diferentes máquinas e estações individuais, podem ser transmitidos para a plataforma Schaeffler, permitindo que as equipes monitorem os equipamentos e identifiquem rapidamente áreas para melhoria.
Schaeffler
A integração de dados de processos ao vivo da Schaeffler permite o rastreamento do consumo de energia em tempo real, representado visualmente por diamantes verdes, amarelos e vermelhos acima das estações individuais no gêmeo digital.
Linha de Montagem de Inversor
Treinamento de Robôs Virtuais:
Em sua nova linha de montagem de inversores em pequenas séries na Alemanha, a Schaeffler está se concentrando em oferecer automação avançada para otimizar operações durante o crescimento da instalação:
- Desenvolvimento de Robótica com Foco em Simulação: A plataforma Schaeffler apoia a simulação, treinamento e otimização de frotas de robôs, desde manipuladores até robôs móveis autônomos (AMRs) e robôs humanoides, como o Digit da Agility Robotics e o Phoenix da Sanctuary AI. Aproveitando gêmeos digitais baseados em física, os engenheiros podem gerar dados sintéticos para treinar modelos de IA, simular e validar o desempenho de robôs e reduzir significativamente a lacuna entre a simulação e o real. Essa abordagem permite que a empresa otimize as estratégias de manipulação e montagem robóticas para peças especializadas. Como resultado dessas novas abordagens, o tempo de desenvolvimento está sendo reduzido de centenas de horas para apenas metade do dia, desbloqueando novos níveis de desempenho e otimização com risco mínimo. Isso está estabelecendo uma base crucial para a adoção generalizada de robôs humanoides de uso geral em ambientes industriais.
- Fechando a Lacuna Entre Simulação e Realidade: A Schaeffler aproveitou a simulação para desenvolver uma plataforma de robótica altamente confiável, alcançando desempenho consistente após apenas 24 horas de treinamento. Para transferir essa capacidade para a produção real 24 horas por dia, 7 dias por semana, a empresa fez parceria com a Wandelbots para implantar modelos treinados em seus robôs físicos. A Wandelbots utilizou um controlador virtual para garantir uma correspondência precisa entre a simulação e a realidade, e o aprendizado por reforço foi usado para refinar os movimentos robóticos a uma precisão de 5 cm a 6 cm para tarefas de montagem de caixas de engrenagens. Essas abordagens estão acelerando a implantação, reduzindo tentativas e erros e oferecendo automação escalável e pronta para produção.
Armazéns de Soluções para a Vida Útil de Veículos
Dentro de seus armazéns de Soluções de Vida Útil de Veículos (VLS), onde as peças são reembaladas e rotuladas para distribuição no mercado de reposição, a Schaeffler está desenvolvendo e escalando novas soluções:
- Configurador de Armazém: Para industrializar novos armazéns, a Schaeffler está desenvolvendo um configurador de armazém, utilizando dados de planejamento existentes para desenvolver e otimizar rapidamente os casos de uso de armazéns.
- Automação e Desenvolvimento de Robôs Humanoides: Os modelos fisicamente precisos de estações de produção permitem que as equipes determinem a viabilidade dos processos para a automação. Uma vez tomadas as decisões de automação, as equipes usam os modelos para treinar e otimizar os sistemas. Esses novos workflows estão capacitando as equipes a testar rapidamente os requisitos do sistema e permitindo que clientes externos, como OEMs de robôs, empresas de automação industrial e parceiros de integração de tecnologia, desenvolvam e otimizem suas próprias soluções de automação.
- Testes de Frotas de Robôs: A adoção do NVIDIA Mega Blueprint pela Schaeffler está permitindo que as equipes testem frotas inteiras de robôs, incluindo robôs móveis autônomos (AMRs), manipuladores e robôs humanoides de uso geral.
Redefinindo a Fábrica do Futuro
A Schaeffler é pioneira no futuro da automação industrial por meio de seus investimentos em gêmeos digitais e IA física. Sua estratégia inovadora e estreita colaboração com seus parceiros de ecossistema estão impulsionando a otimização significativa em operações e servem como um modelo para a próxima geração de fábricas inteligentes.
Para saber mais sobre a jornada da Schaeffler com gêmeos digitais e IA física, participe de sua sessão do GTC.
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