Manufatura
Objetivo
A Siemens impulsiona a inovação orientada por IA em todos os setores e workflows industriais e capacita seus clientes a projetar produtos e sistemas complexos — desde chips até fábricas de IA — e adaptar a manufatura e a produção em tempo real.
Para trazer a IA para o mundo real e permitir inovação mais rápida e otimização contínua, a Siemens está integrando tecnologias da NVIDIA em várias ofertas, incluindo Siemens Teamcenter, Simcenter STAR-CCM+ e Siemens Industrial Copilot. A empresa depende das bibliotecas NVIDIA Omniverse™ e NVIDIA® CUDA® para simulação e gêmeos digitais, dos microsserviços NVIDIA NIM™ e NVIDIA NeMo™ para inferência de IA, dos sistemas NVIDIA DGX™ B200 e NVIDIA DGX™ H200 para computação acelerada e do NVIDIA® Jetson Thor™, NVIDIA Isaac Sim™ e NVIDIA Isaac Lab™ para IA física e robótica.
Cliente
BMW Group
HD Hyundai
Maserati
PepsiCo
Parceiro
Siemens
Caso de Uso
Simulação/Modelagem/Design
Ao integrar as bibliotecas NVIDIA CUDA-X™ e Omniverse™ e modelos de IA, o software da Siemens oferece:
Maior Eficiência:
- Visualização fotorrealista de conjuntos de dados enormes, complexos e ricos em recursos comuns na engenharia e manufatura.
- Projete, simule e opere produtos, plantas e fábricas em contexto total antes que qualquer coisa seja construída.
- Reduções de 10% a 15% em gastos de capital.
Melhores Tomadas de Decisão:
- Alinhamento entre equipes globais, com rastreamento de feedback e alterações no Teamcenter, acelerando as revisões de designs e reduzindo erros e discrepâncias de dados.
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.
- Aumento de 20% na taxa de transferência e ciclos de design mais rápidos.
Acelerando a Inovação e Economia do Design de Produtos às Operações
A manufatura global enfrenta uma escassez crítica de habilidades e mão de obra, com projeções de 85 milhões de posições vagas até 2030. Os fabricantes dos setores automotivo, aeroespacial e marítimo também enfrentam pressões crescentes para acelerar a inovação, reduzir custos e garantir a qualidade e a sustentabilidade dos produtos.
Ao mesmo tempo, a produtividade de equipes especializadas de designers industriais e engenheiros é impactada por workflows e tecnologias fragmentados. O uso de aplicações separadas para renderização, colaboração e gerenciamento de dados, por exemplo, cria silos e discrepâncias de dados, dificultando a realização de revisões colaborativas completas de design e estilo. Trabalhar com ferramentas de visualização que têm dificuldade em lidar com a escala de produtos e sistemas grandes e complexos agrava esses desafios e resulta em gargalos nas revisões de designs, desalinhamento entre equipes e prototipagem física dispendiosa. A incapacidade de visualizar produtos e sistemas em ambientes fisicamente precisos limita a capacidade das equipes de identificar problemas precocemente, impactando tanto os resultados funcionais quanto estéticos. No geral, essas limitações de Workflow e tecnologia retardam o tempo de lançamento no mercado e introduzem erros que podem se propagar por todo o ciclo de vida do produto.
Para enfrentar esses desafios, a Siemens e a NVIDIA estão colaborando para trazer as mais recentes tecnologias de IA, simulação e Gêmeos Digitais para os especialistas em design, engenharia e simulação do mundo todo e seus workflows.
Desenvolvimento Acelerado de Produtos com Gêmeos Digitais e Simulações Baseadas em Física
Siemens, NVIDIA e BMW estão colaborando para acelerar simulações de aerodinâmica automotiva usando software avançado de dinâmica de fluidos computacional (CFD) e infraestrutura de IA acelerada.
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 um custo menor.
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 é equivalente a mais de 10 mil núcleos de CPU.
A execução de simulações de CFD dessa escala em GPUs também reduz o consumo de energia e os custos de infraestrutura. Ganhos de desempenho adicionais são possíveis com sistemas acelerados de geração mais recente, como NVIDIA DGX™ B200 e H200, que apresentam maior largura de banda de memória para oferecer simulações mais rápidas.
Além disso, a integração das bibliotecas do NVIDIA Omniverse e recursos de IA generativa no Simcenter STAR-CCM+ torna os gêmeos digitais baseados em física mais imersivos. Essas integrações, que fazem parte de uma integração mais ampla das bibliotecas Omniverse na Siemens Xcelerator Platform, permitem que os engenheiros aproveitem a IA em seus workflows de CFD e projetem, criem e testem produtos, processos de manufatura e fábricas de última geração virtualmente antes do início da construção física.
Por exemplo, a Maserati está aproveitando as soluções da Siemens com tecnologia de interfaces de programação de aplicações Omniverse para visualizar de forma interativa o fluxo de ar sobre as carrocerias dos carros e melhorar seu processo de manufatura.
Siemens e Maserati
Colaboração em Tempo Real de Qualquer Lugar
Para acelerar a inovação e os tempos de ciclo no desenvolvimento de produtos, a Siemens desenvolveu o Visualizador de Realidade Digital Teamcenter. Ao integrar as bibliotecas do NVIDIA Omniverse, os usuários podem aproveitar o ray tracing em tempo real e a renderização acelerada por GPU diretamente no Teamcenter, permitindo uma visualização perfeita e fotorrealista orientada por lista de materiais (BOM) de dados de vários CAD gerenciados no Teamcenter. Essa renderização como serviço baseada em nuvem é incorporada diretamente no cliente web Teamcenter, fornecendo acesso instantâneo e baseado em navegador a gêmeos digitais fotorrealistas para todos os usuários.
O Teamcenter Digital Reality Viewer é hospedado no ambiente seguro Siemens Xcelerator Cloud Service e impulsionado por um cluster de GPU centralizado e baseado em nuvem, o que significa que os usuários podem acessar seus recursos de visualização de alto desempenho On Demand sem o ônus de gerenciar a infraestrutura e o software subjacentes.
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.
Design e Simulação em Escala de Fábrica
O Gêmeo Digital Composer da Siemens permite que as equipes projetem, simulem e operem produtos, plantas e fábricas em contexto total, antes que qualquer coisa seja construída. O Gêmeo Digital Composer reúne dados de Gêmeos Digitais 2D e 3D de todo o portfólio Siemens Xcelerator e os combina com informações operacionais em tempo real em uma cena gerenciada, segura e fotorrealista, com tecnologia de bibliotecas NVIDIA Omniverse, criando um modelo vivo que abrange todo o ciclo de vida de um produto, processo ou instalação.
A PepsiCo é uma das primeiras a adotar, trabalhando com a Siemens e a NVIDIA para converter instalações selecionadas de manufatura e armazéns nos EUA em gêmeos digitais 3D de alta fidelidade, que permitem simular suas operações de fábricas e cadeias de suprimentos de ponta a ponta.
Usando o Gêmeo Digital Composer e a visão computacional, as equipes da PepsiCo podem recriar todas as máquinas, transportadores, rotas de paletes e caminhos de operadores com precisão de nível físico, além de aproveitar os agentes de IA que podem simular e refinar alterações no sistema e identificar até 90% dos possíveis problemas antes que quaisquer modificações físicas sejam feitas. Isso já ofereceu um aumento estimado em 20% na taxa de transferência em implantações iniciais, impulsionou ciclos de design mais rápidos com quase 100% de validação de design e produziu reduções de 10% a 15% no capex, descobrindo capacidade oculta e permitindo que as equipes validem investimentos virtualmente antes de se comprometer com atualizações físicas.
“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 Copiloto Industrial para Capacitar os 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 pode tirar uma foto do componente problemático, e o copiloto pode analisar a imagem, identificar problemas e oferecer 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 permitem inferência otimizada. 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 copiloto foi criado com uma fusão de componentes no IA Blueprint para pesquisa e resumo de vídeo (VSS), incluindo VLMs, LLMs e microsserviços NeMo. Nos primeiros pilotos, a Siemens relatou um aumento de 30% na produtividade, com potencial de alcançar até 50%.
Saiba mais com Matthias Loskyll, chefe de controle virtual e IA industrial da Siemens Factory Automation, que participou do NVIDIA IA 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.
Trazendo a IA Física para o Chão de Fábrica
A próxima fronteira para a Siemens e a NVIDIA é a IA física: robôs autônomos e fábricas que podem perceber, raciocinar e agir. Em um piloto histórico na fábrica de eletrônica da Siemens em Erlangen, o robô humanoide HMND 01 Alpha, criado no stack de IA física da NVIDIA, foi implantado para tarefas de logística autônomas ao lado de trabalhadores humanos.
Os resultados do piloto demonstram como é a robótica humanoide pronta para produção: 60 movimentações de caixas (totes) por hora, mais de 8 horas de tempo de atividade contínuo e taxas de sucesso autônomas de coleta e colocação acima de 90%. Os recursos do robô são impulsionados pelo NVIDIA Jetson Thor para inferência integrada, com treinamento e simulação realizados no NVIDIA Isaac Sim e no NVIDIA Isaac Lab, reduzindo o desenvolvimento de protótipos de um período típico de 18 a 24 meses para apenas 7 meses. A Siemens fornece a camada de integração crítica por meio do portfólio Siemens Xcelerator, abrangendo Gêmeo Digital, percepção habilitada por IA, controle integrado e interfaces PLC-robôs, gerenciamento de frotas, redes de comunicação industrial e drives de alto desempenho, formando a espinha dorsal digital que garante que os robôs humanoides operem com eficiência ao lado de máquinas existentes e trabalhadores humanos.
O piloto de Erlangen marca um ponto de inflexão: a IA física passando da demonstração para o desempenho medido e repetível em um ambiente industrial real.
Um Novo Padrão para Eficiência e Inovação
A Siemens está redefinindo a engenharia e a Manufatura ao integrar IA, tecnologia de Gêmeo Digital e infraestrutura de IA acelerada. Com a integração de bibliotecas, modelos e Frameworks da NVIDIA em plataformas, incluindo 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. Agora, com a IA física operando no chão de fábrica, a Siemens e a NVIDIA estão estendendo essa visão do design e da simulação para as operações autônomas, estabelecendo novos padrões do setor para eficiência e inovação.
Comece a desenvolver com as bibliotecas do NVIDIA Omniverse e OpenUSD.