Manufatura
Siemens Acelera o Desenvolvimento e a Inovação de Produtos com IA Industrial
Objetivo
Siemens Digital Industries Software, líder global em digitalização industrial, está redefinindo o futuro da engenharia e da manufatura por meio de uma potente convergência de IA, tecnologia de gêmeos digitais e computação de alto desempenho. Por meio de seu pacote de soluções, desde o gerenciamento do ciclo de vida de produtos (PLM) e visualização em tempo real, até simulação avançada e assistentes de IA, a Siemens capacita os fabricantes a acelerar o desenvolvimento de produtos, otimizar operações e aprimorar as habilidades da sua força de trabalho.
Para impulsionar essa transformação, a Siemens está usando tecnologias da NVIDIA em várias plataformas e ofertas, como Siemens Teamcenter, Simcenter STAR-CCM+ e Siemens Industrial Copilot.
Cliente
BMW Group
HD Hyundai
Maserati
Parceiro
Siemens
Caso de Uso
Simulação/Modelagem/Design
Produtos
NVIDIA Omniverse Enterprise
APIs do NVIDIA Omniverse Cloud
NVIDIA Metropolis
NVIDIA AI Blueprint para Pesquisa e Resumo de Vídeo
NeMo Retriever
NIM
Com o NVIDIA Omniverse, o NVIDIA Metropolis e computação acelerada, a Siemens oferece:
Maior Eficiência dos Produtos:
- Visualização fotorrealista de conjuntos de dados enormes, complexos e ricos em recursos comuns na engenharia e manufatura.
- Acelerou o desenvolvimento e os ciclos de revisão de produtos reduzindo os protótipos físicos e eliminando o desperdício e os erros do workflow.
Decisões Mais Precisas:
- Alinhamento entre equipes globais, com rastreamento de feedback e alterações no Teamcenter, acelerando as revisões de designs e reduzindo erros e discrepâncias de dados.
- Menor tempo de lançamento de materiais de marketing sem precisar de sessões fotográficas separadas e workflows de renderização especializados.
Aumento da Produtividade:
- Redução de 25% no tempo de manutenção reativa para trabalhadores que usam o Industrial Copilot.
- Fábricas de manufatura mais produtivas com tempos de inatividade reduzidos.
Acelerando a Inovação e Economia do Design de Produtos às Operações
Fabricantes de todos os setores industriais, como automotivo, aeroespacial e marítimo, enfrentam uma pressão crescente para acelerar a inovação, reduzir custos e garantir a qualidade dos produtos. As ferramentas de visualização tradicionais têm dificuldade para lidar com conjuntos de dados grandes e complexos de produtos, levando a gargalos nas revisões de designs, desalinhamento entre equipes e prototipagem física dispendiosa. Essas limitações retardam o tempo de lançamento no mercado e introduzem erros que podem se propagar por todo o ciclo de vida do produto.
Sem visualização escalável e de alta fidelidade, os clientes da Siemens dependiam de workflows fragmentados, usando aplicações separadas para renderização, colaboração e gerenciamento de dados. Isso criou silos, aumentou o risco de discrepâncias de dados e dificultou a realização de revisões de design e estilo completas e colaborativas. A incapacidade de visualizar produtos em ambientes realistas e sob variadas condições de iluminação limitou a capacidade de identificar problemas precocemente, impactando tanto os resultados funcionais quanto estéticos. A manufatura global enfrenta uma escassez crítica de capacidade e mão de obra, com projeções de 85 milhões de posições vagas até 2030. O setor sofre com a alta rotatividade de trabalhadores e trabalhadores que não dispõem das habilidades necessárias em ambientes de manufatura. A Siemens analisou o problema e constatou a necessidade de tecnologia que capacite e aprimore as habilidades dos trabalhadores.
Desenvolvimento Acelerado de Produtos com Gêmeos Digitais e Simulações de Alta Velocidade
Siemens, NVIDIA e BMW estão colaborando para acelerar simulações de aerodinâmica automotiva usando software avançado de dinâmica de fluidos computacional (CFD) e hardware de GPU de alto desempenho.
As simulações aerodinâmicas são essenciais para otimizar a forma do veículo, equilibrar design e eficiência e garantir que as metas de desempenho sejam cumpridas. A BMW executa muitas simulações aerodinâmicas diariamente, cada uma simulando até 100 milhões de células (pequenos blocos 3D representando as superfícies do ar e dos carros). Embora o software de CFD tenha sido tradicionalmente executado em CPUs, as simulações aceleradas por GPU oferecem desempenho mais rápido a custos menores.
O software de CFD Simcenter STAR-CCM+ da Siemens agora é executado de forma nativa, tanto em CPUs quanto em GPUs, garantindo resultados consistentes, independentemente do hardware, permitindo a aceleração por GPU. Ao executar um caso de aerodinâmica de estado estacionário de 458 milhões de células na GPU NVIDIA B200 mais recente, o desempenho do nó é equivalente a mais de 10.000 núcleos de CPU.
A execução de simulações de CFD em GPUs também reduz o consumo de energia e os custos de hardware. Ganhos adicionais de desempenho são possíveis com GPUs de geração mais recente, como NVIDIA B200 e H200, que apresentam maior largura de banda de memória para simulações mais rápidas.
Além disso, a integração das APIs do NVIDIA Omniverse™ no Simcenter STAR-CCM+ torna gêmeos digitais baseados em física mais imersivos. A integração ajuda as empresas a projetar, criar e testar produtos, processos de manufatura e fábricas de última geração virtualmente antes do início da construção física. As APIs do Omniverse também conectam as ferramentas de simulação da Siemens às capacidades de IA generativa da NVIDIA, permitindo que os engenheiros aproveitem a IA em seus workflows de CFD. Isso faz parte de uma adoção mais ampla das APIs do Omniverse Cloud na Plataforma Siemens Xcelerator.
Colaboração em Tempo Real de Qualquer Lugar com Gêmeos Digitais
Para acelerar a inovação e os tempos de ciclo no desenvolvimento de produtos, a Siemens desenvolveu o Visualizador de Realidade Digital Teamcenter. Eles integraram o ray tracing em tempo real e a renderização acelerada por GPU do NVIDIA Omniverse diretamente ao Teamcenter, permitindo uma visualização perfeita e fotorrealista orientada por Lista de Materiais (BOM) de dados de vários CAD gerenciados no Teamcenter. Essa renderização baseada na nuvem como serviço é incorporada diretamente no cliente web Teamcenter, fornecendo acesso instantâneo e baseado em navegador a gêmeos digitais fotorrealistas para todos os usuários.
Hospedado no ambiente seguro Siemens Xcelerator Cloud Service e impulsionado por um cluster de GPU centralizado e baseado em nuvem, os clientes podem acessar os recursos de visualização de alto desempenho do Teamcenter Digital Reality Viewer sob demanda sem o ônus de gerenciar o hardware e o software que habilitam esses recursos.
As ferramentas de colaboração do Teamcenter permitem que as partes interessadas revisem, anotem e iterem em designs juntas em tempo real. Todos os feedbacks e alterações são rastreados no Teamcenter para rastreabilidade completa. Os usuários também podem validar a aparência do produto em vários ambientes virtuais, simular iluminação real e realizar análise visual detalhada de montagens, materiais e acabamentos.
Desenvolvimento Mais Rápido, Custos Menores e Melhores Resultados
Os clientes da Siemens podem visualizar e interagir com gêmeos digitais em tempo real e em larga escala. Gêmeos digitais podem dar suporte a milhões de peças com precisão fotorrealista, algo anteriormente impossível em um ambiente de PLM baseado em navegador.
Esses recursos avançados de visualização permitem o desenvolvimento acelerado de produtos para clientes da Siemens. As equipes de produtos agora podem incorporar perfeitamente a aparência real de produtos durante todo o processo de design, realizar revisões de design e estilo em um ambiente de DMU incorporado e gerar visuais de marketing de alta qualidade diretamente do Teamcenter, ajudando os clientes a reduzir os prazos de desenvolvimento e lançamento no mercado.
A eliminação da necessidade de protótipos físicos e ambientes de renderização separados reduz os custos para os clientes da Siemens. Tanto os custos diretos quanto a sobrecarga operacional são significativamente reduzidos. Ao mesmo tempo, a colaboração é maior, pois todas as partes interessadas (engenharia, design, marketing e vendas) podem participar de revisões em tempo real. Isso garante o alinhamento e reduz o risco de erros ou má comunicação. A detecção precoce de problemas de design, a análise melhorada de materiais e iluminação e a capacidade de simular ambientes reais levaram a decisões mais bem informadas e produtos de maior qualidade.
Os clientes relatam que o Visualizador de Realidade Digital Teamcenter transformou seus workflows, permitindo iteração mais rápida, colaboração mais eficaz e um grau mais elevado de confiança nas decisões sobre produtos. A integração perfeita com a tecnologia NVIDIA Omniverse é citada como um divisor de águas para a visualização em escala industrial.
A plataforma também se destaca no monitoramento e otimização remotos de fábricas, conectando dados de IoT em tempo real a seus gêmeos digitais para obter perspectivas operacionais ativas, um passo em direção à visão do Metaverso Industrial da Siemens.
“A integração do NVIDIA Omniverse permite que a Siemens aumente a eficiência e a produtividade dos produtos, permitindo que nossos clientes economizem tempo no desenvolvimento e design de produtos. Ao aproximar-se do comportamento real em um gêmeo digital, nossos clientes podem tirar conclusões e otimizar o design de produtos mais rapidamente, permitindo um tempo de lançamento no mercado mais rápido.”
Enzo Krka
Gerente de Produtos, Siemens
Assistentes do Industrial Copilot que Aprimoram as Habilidades de Trabalhadores do Chão de Fábrica
O Industrial Copilot é um assistente de IA que é executado no chão da fábrica para ajudar os trabalhadores a serem mais eficientes, produtivos e capazes. O Copilot integra-se tanto a repositórios de informações estáticas (manuais, documentos de manutenção) quanto a fontes de dados dinâmicos (controladores de máquinas, sistemas ERP), criando um ecossistema abrangente de conhecimento. Os trabalhadores podem usar o Copilot para otimizar a produção, solucionar problemas de máquinas e sinalizar problemas de manufatura por meio de feeds de vídeo.
Os trabalhadores interagem com o Copilot por meio de linguagem natural ou fala para facilitar o uso no chão de fábrica. O Copilot também é compatível com entradas multimodais, incluindo texto, imagens e dados de séries temporais. Um engenheiro de manutenção confrontado com uma máquina quebrada poderia tirar uma foto do componente problemático, e o Copilot analisaria a imagem, identificaria problemas, como níveis de ruído excessivos, e ofereceria instruções passo a passo para resolver o problema.
O Copilot Industrial Siemens é implantado no local para garantir que os dados de produção confidenciais nunca saiam do local da fábrica. Os modelos de cloud são substituídos por versões otimizadas no edge, pequenos modelos de linguagem (SLMs) são empregados para tarefas especializadas e os microsserviços NVIDIA NIM otimizam a inferência. Ao equilibrar as restrições de hardware com as necessidades de desempenho, os Copilots operam em PCs industriais no edge executando hardware e software da NVIDIA.
O Copilot foi criado com uma fusão do AI Blueprint para componentes de pesquisa e resumo de vídeo (VSS), como VLMs, LLMs e microsserviços NeMo. A Siemens relatou um aumento de 30% na produtividade, com potencial para alcançar 50%.
Saiba mais com Matthias Loskyll, chefe de controle virtual e IA industrial da Siemens Factory Automation, que participou do NVIDIA AI Podcast para discutir como o trabalho da Siemens com a NVIDIA está remodelando a manufatura, no momento em que o setor atinge um ponto de virada.
Um Novo Padrão para Eficiência e Inovação
A Siemens está redefinindo a engenharia e a manufatura ao integrar IA, tecnologia de gêmeos digitais e computação de alto desempenho. Utilizando tecnologias da NVIDIA em plataformas como Siemens Teamcenter, Simcenter STAR-CCM+ e Siemens Industrial Copilot, a Siemens capacita os fabricantes a acelerar o desenvolvimento de produtos, otimizar operações e aprimorar as habilidades da força de trabalho, estabelecendo novos padrões do setor para eficiência e inovação.
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