製造業

BMW Group 在 NVIDIA Omniverse 上,為工廠規劃人員開發自訂應用程式

目標

BMW Group 正以 NVIDIA Omniverse™ 和 OpenUSD 打造的數位孿生,重新定義汽車工廠規劃與最佳化生產。在正式生產前幾年,工廠規劃人員會在虛擬工廠中作業,將配置、機器人與物流系統最佳化。 BMW 的虛擬工廠佔地超過 100 萬平方公尺,大約相當於 140 個足球場,並協助規劃人員每天改進設計與流程。

客戶

BMW Group

使用案例

模擬 / 建模 / 設計

產品

NVIDIA Ominiverse Enterprise

BMW 集團開發人員使用 NVIDIA Omniverse 打造數位孿生,正革新全球工廠規劃。
BMW 團隊運用 OpenUSD 和 Omniverse Kit SDK 開發數位工廠平台 FactoryExplorer,讓工廠規劃人員能即時協作,協助使用者最佳化複雜製造系統的佈局與設計,並在實際部署前開發自主機器人與視覺 AI 應用程式。

  • 透過最佳化的工廠規劃與高效流程,預計可節省 30% 成本
  • 減少變更單與資本支出
  • 不同團隊與專業領域之間即時協作
  • 提升產品發布的穩定性

為軟體定義工廠打造一套全新工具

在 BMW 的虛擬德布勒森工廠,可親眼見證工業製造工廠規劃的強大能力和敏捷性。物流與生產規劃人員可運用以 Omniverse 技術打造的平台 FactoryExplorer,在工廠的數位孿生中規劃工廠配置、物流和流程。團隊因而能執行諸如在受限空間中視覺化並辨識機器人最佳放置位置等任務。

工廠規劃團隊在全球各地的工廠規劃和營運中扮演關鍵角色。他們的工作極為複雜,每位規劃人員平均每週在超過三十家工廠中進行三次變更。即使是最輕微的計算錯誤或疏漏,也可能導致顯著的實際成本損失。

透過虛擬環境,在實際進行建設、佈局調整和資本支出之前,先行規劃並最佳化生產流程。這種方法可大幅降低因變更單和現有設施流程重新最佳化所導致的成本與生產停機時間。關閉整座工廠,甚至只是部分組裝線的成本可能相當高昂。

工廠規劃人員在複雜軟體的使用上具備多元的專業領域與不同程度的專業技能。提供一個高度直觀的平台,無需大量說明即可使用。BMW 採用 Omniverse 技術,為規劃團隊打造可自訂的使用體驗,讓他們能專注於虛擬工廠的相關功能和最重要的任務。

「如果我們停工兩週,那就是整整兩週無法賺取任何收入。而且這兩週的時間也無法挽回。」「這座工廠每分鐘都在生產新車,因此每停工一分鐘,就等於損失一輛車的產值。」

BMW 集團虛擬工廠生產專家
Ross Patrick Krambergar

在虛擬工廠中進行即時協作

想要串聯多個團隊協作處理同一工廠的不同領域和元素,勢必仰賴一款集中式平台。為了提供團隊一套全方位的規劃解決方案,BMW 開發了內部元宇宙應用程式 FactoryExplorer。

在建置工廠及其數位孿生的規劃過程中,涉及包括建築結構、車輛、設備與運動學、產品與流程耦合、物流和人類模擬等面向。上述每項技術都依賴於不同來源系統的特定資料,例如 Autodesk Revit、Bentley Microstation、ipolog 和 ema。

透過通用場景描述 (Universal Scene Description, OpenUSD),BMW 能整合這些軟體工具的資料,為規劃人員釋放新的可能性。OpenUSD 是開放式的可擴充生態系,可用於在 3D 世界描述、建構、模擬與協作。

在數位孿生中,規劃人員可選擇並整合來自不同來源的檔案,例如包含建築或佈局的 CAD 資料,並將其匯入至結構化的 OpenUSD 專案,接著一鍵即可發布至數位孿生。規劃人員可透過應用程式調整檔案的有效性、更新參考檔案,並確保專案為最新狀態。結果就是打造出結構良好而標準化的資料庫,可供各種技術層級的工廠規劃人員使用。

「這是一項變革性的進展,我們可以在虛擬世界完全設計、建置及測試。」

Milan Nedeljković
BMW 集團管理委員會成員

「這是一項變革性的進展,我們可以在虛擬世界完全設計、建置及測試。」

Milan Nedeljković
BMW 集團管理委員會成員

在虛擬工廠中進行即時協作

想要串聯多個團隊協作處理同一工廠的不同領域和元素,勢必仰賴一款集中式平台。為了提供團隊一套全方位的規劃解決方案,BMW 開發了內部元宇宙應用程式 FactoryExplorer。

在建置工廠及其數位孿生的規劃過程中,涉及包括建築結構、車輛、設備與運動學、產品與流程耦合、物流和人類模擬等面向。上述每項技術都依賴於不同來源系統的特定資料,例如 Autodesk Revit、Bentley Microstation、ipolog 和 ema。

透過通用場景描述 (Universal Scene Description, OpenUSD),BMW 能整合這些軟體工具的資料,為規劃人員釋放新的可能性。OpenUSD 是開放式的可擴充生態系,可用於在 3D 世界描述、建構、模擬與協作。

在數位孿生中,規劃人員可選擇並整合來自不同來源的檔案,例如包含建築或佈局的 CAD 資料,並將其匯入至結構化的 OpenUSD 專案,接著一鍵即可發布至數位孿生。規劃人員可透過應用程式調整檔案的有效性、更新參考檔案,並確保專案為最新狀態。結果就是打造出結構良好而標準化的資料庫,可供各種技術層級的工廠規劃人員使用。

資料會自動轉換為 USD,BMW 使用者可將其發布至數位孿生平台,並與其他來源的資料一起使用

除了能實現即時協作,OpenUSD 還能以非破壞性方式,將各種來源的資料整合為個別層。不同使用者可在不同層級同時修改工廠內容,且不會影響其他同事的作業。 在合成過程中,權重較高的層級將會優先呈現,但權重較低層級的資料仍可存取。

Factory Builder 平台已經革新了 BMW 團隊協作專案的方式,進而提升生產力、簡化溝通流程,並提升回應市場需求變化的敏捷性。團隊現在無需在實體地點會面,而能在工廠的數位孿生中內部協作。

使用獨特延伸功能自訂 BMW 工業元宇宙平台

BMW 開發人員可運用 Omniverse Kit SDK,建立數位孿生平台與工具,滿足獨特的規劃需求。為了針對規劃團隊的特定需求量身打造平台,BMW 開發人員從 Omniverse 資料庫建立並整合自訂延伸模組。這些延伸功能提供獨特的使用者體驗,並簡化 BMW 工廠規劃團隊的工作流程。

  • 碰撞偵測延伸功能可協助規劃人員辨識設備、建築元件和材料之間的潛在碰撞。
  • 工廠篩選器擴充功能可讓使用者選擇要載入的負載或工廠區域。
  • Factory Launcher 擴充功能可讓規劃人員從不同的時間設定點推出建築物或工廠。
  • 導航和路徑點延伸功能可讓規劃人員更輕鬆地操作,並與虛擬工廠環境互動。
  • 測量延伸模組幫助規劃者評估機器人與設備是否適合安裝至指定空間。

隨著虛擬和真實世界工廠正變得更加先進,BMW 計劃持續開發新的擴充功能,以滿足規劃團隊的需求。

生成式 AI 和代理 AI 的全新可能性

BMW 致力於利用先進的生成式和代理 AI 功能,擴大數位孿生平台。BMW 透過智慧 AI 助理,讓規劃工具更易於使用,且更迅速回應團隊需求。這些新功能將協助完成任務自動化,並提供解決方案建議,協助規劃人員辨識新機會並加速解決問題。隨著平台持續擴展,BMW 團隊在工廠規劃方面將擁有更高的彈性與效率,支援組織內更廣泛的應用情境。

利用合成資料重新構想品質控制

除了推動工廠規劃的轉型,BMW 也正透過將 AI 作為生產線的核心,重新定義品質控制。BMW 開發了一套名為 Presence Detection 的 AI 視覺檢測系統,取代過去僅依賴人工作業 (容易受到疲勞和不一致的影響) 的方式。這套系統能即時評估關鍵零件的影像,並自動標記需要員工解決的問題。

訓練這類視覺檢測模型需要大量瑕疵資料,但這類資料難以收集,尤其是在早期生產階段,因為瑕疵罕見且返工成本高昂。BMW 團隊運用 NVIDIA Omniverse ReplicatorIsaac Sim,建立合成資料流程,只需按一下按鈕,即可生成數千張真實訓練影像。BMW 現在可以在開始生產前,透過虛擬模擬瑕疵和真實情境來訓練強大的 AI 模型。

為了進一步擴大規模,BMW 利用 SORDI.ai (工業合成物件識別資料集),這款中央平台管理各種影像資料的使用案例,協助資料科學家在公司內安全存取並重複使用資料。這項突破性計畫旨在加速生產環境中的 AI 訓練,為工業環境提供最大且最逼真的開源資料集,包括超過 80 個類別的 800,000 張擬真影像。BMW 運用搭載 NVIDIA Hopper™ 架構的 NVIDIA DGX™ 系統,訓練用於開發 SORDI 資料集的深度學習合成資料生成模型。 深度學習模型可執行物件偵測、影像分割、影像分類和 6D 姿勢估計 (6D Pose Estimation) 等任務。 最後,DGX 系統用於評估及測試訓練模型。 模擬、AI 和 NVIDIA 加速運算的結合,檢測流程正從傳統的人工檢查,轉型為智慧化、可擴展的流程,並能隨著每次生產作業而不斷進化。

Replicator 與 SORDI.ai 合作,協助團隊提前數週完成品質控制,同時降低傳統資料收集的成本和複雜性。

使用獨特延伸功能自訂 BMW 工業元宇宙平台

BMW 開發人員可運用 Omniverse Kit SDK,建立數位孿生平台與工具,滿足獨特的規劃需求。為了針對規劃團隊的特定需求量身打造平台,BMW 開發人員從 Omniverse 資料庫建立並整合自訂延伸模組。這些延伸功能提供獨特的使用者體驗,並簡化 BMW 工廠規劃團隊的工作流程。

  • 碰撞偵測延伸功能可協助規劃人員辨識設備、建築元件和材料之間的潛在碰撞。
  • 工廠篩選器擴充功能可讓使用者選擇要載入的負載或工廠區域。
  • Factory Launcher 擴充功能可讓規劃人員從不同的時間設定點推出建築物或工廠。
  • 導航和路徑點延伸功能可讓規劃人員更輕鬆地操作,並與虛擬工廠環境互動。
  • 測量延伸模組幫助規劃者評估機器人與設備是否適合安裝至指定空間。

隨著虛擬和真實世界工廠正變得更加先進,BMW 計劃持續開發新的擴充功能,以滿足規劃團隊的需求。

生成式 AI 和代理 AI 的全新可能性

BMW 致力於利用先進的生成式和代理 AI 功能,擴大數位孿生平台。BMW 透過智慧 AI 助理,讓規劃工具更易於使用,且更迅速回應團隊需求。這些新功能將協助完成任務自動化,並提供解決方案建議,協助規劃人員辨識新機會並加速解決問題。隨著平台持續擴展,BMW 團隊在工廠規劃方面將擁有更高的彈性與效率,支援組織內更廣泛的應用情境。

瞭解 NVIDIA Omniverse 與 NVIDIA AI 平台技術如何協助您自行打造工業數位孿生,實現營運方式轉型。