Manufatura

BMW Group Desenvolve Aplicação Personalizada no NVIDIA Omniverse para Planejadores de Fábricas

Objetivo

O BMW Group está redefinindo o planejamento e a otimização da produção de fábricas de automóveis com gêmeos digitais criados com o NVIDIA Omniverse™ e o OpenUSD. Anos antes do início da produção, os planejadores de fábricas trabalham em fábricas virtuais para otimizar layouts, robótica e sistemas logísticos para manufatura. As fábricas virtuais da BMW ocupam mais de 1 milhão de metros quadrados (cerca de 140 campos de futebol) e apoiam os planejadores que fazem alterações no design e nos processos todos os dias.

Cliente

BMW Group

Caso de Uso

Simulação/Modelagem/Projeto

Produtos

NVIDIA Ominiverse Enterprise

Os desenvolvedores do BMW Group aproveitaram o NVIDIA Omniverse para criar gêmeos digitais que estão transformando o planejamento de fábricas em todo o mundo.
A equipe da BMW usou OpenUSD e o SDK Omniverse Kit para desenvolver o FactoryExplorer, uma plataforma de gêmeos digitais que permite que os planejadores de fábricas colaborem em tempo real, ajudando os usuários a otimizar o layout e o design de sistemas complexos de manufatura e desenvolver aplicações de robôs autônomos e IA visual antes da implantação no mundo real.

Economia projetada de 30% a partir do planejamento otimizado de fábricas e processos altamente eficientes
Redução nas ordens de alteração e investimentos de capital
Colaboração em tempo real entre várias equipes e especialidades

Maior estabilidade nos lançamentos de produtos

Criação de um Novo Pacote de Ferramentas para Fábricas Definidas por Software

Na fábrica virtual da BMW em Debrecen, você pode ver em primeira mão a potência e a agilidade do planejamento de fábricas de manufatura industrial. Usando o FactoryExplorer, uma plataforma criada com tecnologias Omniverse, os planejadores de logística e produção planejam layouts, logística e processos de fábricas em um gêmeo digital da fábrica. Isso permite que a equipe execute tarefas como visualização e identificação do posicionamento ideal para robôs em espaços restritos.

Uma equipe de planejadores de fábricas desempenha papéis cruciais no planejamento e nas operações das fábricas da empresa em todo o mundo. Seus trabalhos são altamente complexos, com cada planejador fazendo uma média de três alterações por semana em mais de trinta fábricas. Até mesmo os menores erros de cálculo podem resultar em custos significativos no mundo real.

Usando ambientes virtuais, eles podem planejar e otimizar processos de produção antes de se comprometer com a construção real, alterações no layout e gastos de capital. Essa abordagem reduz significativamente os custos e o tempo de inatividade da produção causados por ordens de mudança e reotimizações do fluxo de processos em instalações existentes. O custo de fechar uma fábrica, ou até mesmo partes de linhas de montagem, pode ser enorme.

Os planejadores de fábricas têm diversas especializações e níveis de experiência com software complexo. Oferecer uma plataforma altamente intuitiva que pudesse ser usada sem instruções extensas foi fundamental. Aproveitando as tecnologias Omniverse, a BMW criou uma experiência de usuário personalizável para planejamento de equipes, permitindo que elas se concentrem em suas funções relevantes e nas tarefas mais cruciais dentro das fábricas virtuais.

“Se fecharmos por duas semanas, serão duas semanas em que não estaremos ganhando nenhum dinheiro. E são duas semanas em que não podemos recuperar esse tempo. “A fábrica produz novos veículos a cada minuto, então cada minuto sem construção de um carro é o preço de um carro perdido.”

Ross Patrick Krambergar
BMW Group, Especialista em Produção Virtual

Colaborando em Tempo Real em Fábricas Virtuais

A conexão de várias equipes trabalhando em diferentes áreas e elementos da mesma fábrica exigia uma plataforma centralizada. Para fornecer à sua equipe uma solução de planejamento holística, a BMW desenvolveu o FactoryExplorer, uma aplicação interna de metaverso.

Incontáveis aspectos do planejamento envolvem a construção de fábricas e seus gêmeos digitais, incluindo estrutura do edifício, veículos, equipamentos e cinemática, acoplamento de produtos e processos, logística e simulação humana. Cada um deles depende de dados exclusivos de diferentes sistemas de fonte, como Autodesk Revit, Bentley Microstation, ipolog e ema.

A criação de sua plataforma de gêmeo digital com o Universal Scene Description (OpenUSD) permite que a BMW reúna dados dessas ferramentas de software para abrir novas possibilidades para os planejadores. O OpenUSD é um ecossistema aberto e extensível para descrever, compor, simular e colaborar em mundos 3D.

No gêmeo digital, os planejadores podem selecionar e agregar arquivos de origem, como dados de CAD contendo edifícios ou layouts, em projetos estruturados do OpenUSD, que são publicados no gêmeo digital com um clique. Na aplicação, os planejadores podem ajustar a validade dos arquivos, atualizar arquivos de referência e garantir que os projetos estejam atualizados. O resultado é um banco de dados bem estruturado e padronizado que os planejadores de fábricas de todos os níveis técnicos podem aproveitar.

“Isso é transformador: podemos projetar, construir e testar completamente em um mundo virtual”.

Milan Nedeljković
Membro do Conselho de Administração, BMW Group

“Isso é transformador: podemos projetar, construir e testar completamente em um mundo virtual”.

Milan Nedeljković
Membro do Conselho de Administração, BMW Group

Colaborando em Tempo Real em Fábricas Virtuais

À medida que os dados são convertidos automaticamente em USD, os usuários da BMW podem publicá-los em sua plataforma de gêmeo digital e usá-los juntamente com dados de outras fontes.

Além de permitir a colaboração em tempo real, o Universal Scene Description aberto (OpenUSD) permite a montagem não destrutiva de dados de inúmeras fontes como camadas individuais. Usuários diferentes podem modificar a instalação em diferentes camadas ao mesmo tempo, e suas edições não prejudicarão o trabalho dos colegas. A camada mais forte vencerá na composição, mas os dados da camada mais fraca permanecerão acessíveis.

A plataforma Factory Builder transformou a maneira como as equipes da BMW colaboram em projetos, resultando em melhor produtividade, comunicação simplificada e maior agilidade na resposta às mudanças nas demandas do mercado. Em vez de se reunirem em um local físico, as equipes agora podem colaborar dentro de seus gêmeos digitais da fábrica.

Personalização da Plataforma de Metaverso Industrial da BMW com Extensões Exclusivas

Usando o SDK Omniverse Kit, os desenvolvedores da BMW foram capazes de criar uma plataforma de gêmeo digital e ferramentas para suas necessidades de planejamento exclusivas. Para adaptar a plataforma às necessidades específicas das equipes de planejamento, os desenvolvedores da BMW criaram e integraram extensões personalizadas das bibliotecas do Omniverse. Essas extensões oferecem experiências únicas ao usuário e simplificam os workflows em todas as equipes de planejamento de fábricas da BMW.

Uma extensão da detecção de colisões ajuda os planejadores a identificar possíveis colisões entre equipamentos, componentes de edifícios e materiais.
Uma extensão do Factory Filter permite que os usuários selecionem quais cargas úteis ou áreas da fábrica serão carregadas.
Uma extensão do Factory Launcher permite que os planejadores lancem edifícios ou fábricas a partir de diferentes pontos no tempo.
A extensão Navigation e Waypoint facilita para os planejadores manobrar e interagir com o ambiente da fábrica virtual.
Uma extensão Measuring ajuda os planejadores a avaliar se os robôs e equipamentos podem caber em espaços designados.

A BMW planeja desenvolver continuamente novas extensões e funcionalidades para atender às necessidades de suas equipes de planejamento, à medida que suas fábricas virtuais e reais se tornam ainda mais avançadas.

Novas Possibilidades com IA Generativa e Baseada em Agentes

A BMW está comprometida em expandir sua plataforma de gêmeo digital com recursos avançados de IA generativa e baseada em agentes. Ao introduzir assistentes inteligentes de IA, a BMW tornará as ferramentas de planejamento mais fáceis de usar e mais responsivas às necessidades da equipe. Esses novos recursos ajudarão a automatizar tarefas, sugerirão soluções e permitirão que os planejadores identifiquem novas oportunidades e resolvam problemas mais rapidamente. À medida que a plataforma cresce, as equipes da BMW terão maior flexibilidade e eficiência no planejamento de fábricas, apoiando uma variedade mais ampla de casos de uso em toda a organização.

Reinventando o Controle de Qualidade com Dados Sintéticos

Além das transformações que estão impulsionando no planejamento de fábricas, a BMW está redefinindo o controle de qualidade ao colocar a IA no coração de suas linhas de produção. Em vez de confiar apenas em inspetores humanos, propensos à fadiga e à inconsistência, a BMW desenvolveu um sistema de inspeção visual com IA chamado Presence Detection, que avalia automaticamente imagens de componentes críticos em tempo real e sinaliza quaisquer problemas para os trabalhadores resolverem.

O treinamento desses modelos de inspeção visual requer grandes volumes de dados de defeitos, o que é difícil de coletar, especialmente durante as primeiras séries de produção, onde as falhas são raras e o retrabalho é caro. Com o NVIDIA Omniverse Replicator e Isaac Sim, a equipe da BMW criou um pipeline de dados sintéticos que gera milhares de imagens de treinamento fotorrealistas com o clique de um botão. A BMW agora pode treinar modelos robustos de IA antes do início da produção, simulando virtualmente defeitos e cenários reais.

Para escalar ainda mais esse esforço, a BMW utiliza o SORDI.ai (Synthetic Object Recognition Dataset for Industries), uma plataforma central que gerencia dados de imagens em todos os casos de uso, ajudando os cientistas de dados a acessar e reutilizar com segurança conjuntos de dados em toda a empresa. Essa iniciativa inovadora visa acelerar o treinamento em IA na produção, oferecendo o maior e mais realista conjunto de dados de código aberto para o ambiente industrial, compreendendo mais de 800 mil imagens fotorrealistas abrangendo 80 categorias. A BMW aproveitou os sistemas NVIDIA DGX™ com a arquitetura NVIDIA Hopper™ para treinar modelos de geração de dados sintéticos baseados em deep learning usados para desenvolver o conjunto de dados SORDI. Os modelos de deep learning executam tarefas como detecção de objetos, segmentação de imagens, classificação de imagens e estimativa de poses 6D. Por fim, os sistemas DGX são usados para avaliar e testar os modelos treinados. Essa fusão de simulação, IA e computação acelerada da NVIDIA está transformando a inspeção de um ponto de verificação manual em um processo inteligente e escalável que evolui a cada execução de produção.

Juntos, o Replicator e o SORDI.ai ajudaram a equipe a gerenciar o controle de qualidade semanas antes do cronograma, reduzindo os custos e a complexidade da coleta tradicional de dados.

Personalização da Plataforma de Metaverso Industrial da BMW com Extensões Exclusivas

Uma extensão da detecção de colisões ajuda os planejadores a identificar possíveis colisões entre equipamentos, componentes de edifícios e materiais.
Uma extensão do Factory Filter permite que os usuários selecionem quais cargas úteis ou áreas da fábrica serão carregadas.
Uma extensão do Factory Launcher permite que os planejadores lancem edifícios ou fábricas a partir de diferentes pontos no tempo.
A extensão Navigation e Waypoint facilita para os planejadores manobrar e interagir com o ambiente da fábrica virtual.
Uma extensão Measuring ajuda os planejadores a avaliar se os robôs e equipamentos podem caber em espaços designados.

Novas Possibilidades com IA Generativa e Baseada em Agentes

Saiba como o NVIDIA Omniverse e as tecnologias de plataforma de IA da NVIDIA podem ajudar você a criar seus próprios gêmeos digitais industriais e transformar suas operações.

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