在云计算、大数据、物联网技术浪潮下，汽车产业正在走向由软硬件共同定义的智能化时代。通过将数字孪生应用于企业3D研发设计、仿真、制造执行过程的全生命周期，部分汽车行业领袖实现了实体世界与虚拟世界的深度融合，重塑了产品创新、运营和维护的模式。

       然而，数字孪生的开发与应用痛点也不容忽视。车企在推进数字孪生的过程中，如何保证信息系统之间动态数据模型的一致更新和功能性孪生，实现建模、渲染、仿真、可视化等各个功能及场景之间的协作和互连，完成从单点突破到研发、试制、生产、服务全流程的进阶，将是汽车行业数字孪生应用拓展和价值提升的关键。

       NVIDIA Omniverse作为用于连接和构建3D工具和应用的开发平台，融合了NVIDIA的GPU、CUDA、RTX等技术，且具有强大的可视化、AI、仿真生态系统，正在成为企业研发创新过程中跨工具协作的重要桥梁。日前，NVIDIA组织了“变革协同创新模式，释放数字孪生潜能”为主题的汽车行业数字孪生在线研讨会。在e-works CEO黄培博士的主持下，邀请了路特斯3DX及制造运营高级总监黄洲、小鹏汽车造型设计中心数字模型组高级数字渲染师兰宏、浙江西图盟研发部数字化工厂项目经理朱守佳、NVIDIA开发者拓展总监张轶博和NVIDIA汽车行业Omniverse负责人彭斯巍共同剖析汽车产业数字化转型，讨论基于数字孪生的数字化工厂建设过程中面临的问题与挑战。此外，会议还深入介绍了NVIDIA Omniverse平台如何基于OpenUSD来打破数据孤岛，在安全、共享、物理准确的虚拟空间中展开协作，帮助汽车制造企业推进数字孪生应用落地。

跨越软件生态，先行者的数字孪生探索之道

       对于汽车制造企业（车企）而言，数字孪生应用已经是大势所趋，同时也是支撑智能制造的核心。e-works CEO黄培博士介绍近年来，数字孪生技术的应用场景不断扩展，从较为成熟的工业、城市等场景向医疗、建筑、物流等行业不断延展；另一方面，数字孪生的应用价值不断深化，从设计、生产、故障预测、健康管理等领域逐渐走向全生命周期的赋能。

       作为“全球首家全工序数字孪生技术工厂”，路特斯3DX及制造运营高级总监黄洲介绍坐落于武汉的路特斯全球智能工厂自筹建阶段，就决定将数字孪生技术作为推进智能制造的重要手段，通过数字模拟将工厂及产品生成3D模型，再进行仿真还原，路特斯全球智能工厂的建设效率大幅度提高，从开工到建成投产仅用时三年。通过与NVIDIA深度合作，路特斯在新工厂建成后，将数字孪生技术应用在冲压、焊装、涂装与总装四大车间、物流、工厂能源动力供应系统，为工程建设、设备调试、产品开发、运营管理提供更加准确和高效的规划和设计。

       小鹏汽车造型设计中心数字模型组高级数字渲染师兰宏则表示自身更多的是将数字孪生应用到汽车研发设计阶段。由于汽车从开发、设计到最终试制、制造，中间需要经过无数次产品外观与结构、性能验证和可制造性评估的循环迭代，大量评审环节要求需要经历跨部门、跨团队的合作，但现实情况是这些部门应用不同的软件，种类繁多且所在地点分散。通过与NVIDIA合作，小鹏汽车可以在Omniverse平台实现在不同软件、不同ISV的协作应用。例如当两个研发工程师在异地同时打开Maya和Max两个软件界面，可以轻松的实现针对同一汽车零部件的修改，并且材质和视觉的实时折射和反射效果俱佳。

       在浙江西图盟研发部数字化工厂项目经理朱守佳看来，随着产品设计复杂程度的提升，设计过程需要处理的需求和细节也越来越多，车企需要将设计和仿真工具进行深度融合，例如将CAD设计类软件的CATIA、UG、SolidWorks数据和仿真软件西门子PS等进行整合，基于NVIDIA Omniverse平台可以很好的完成交互的一致性、实时性。

       纵观上述车企实践，能够看到Omniverse平台扮演了一个极为重要的“桥梁”角色。NVIDIA开发者拓展总监张轶博介绍，在为实体对象创建数字模型、并进行模拟、分析、预测等行为时，建模与仿真不再是离线的、独立的、特定阶段存在的，而是可以多人多地协作、与真实世界建立实时、交互的链接。因此，数字孪生应用必须满足4个要素：单一数据源、物理级的准确程度、与现实完美同步、深度融合AI应用，而这正是Omniverse平台最大的优势之所在。

       首先，Omniverse平台基于开放的标准构建而成，使企业研发设计人员能够聚合和连接各种设计软件和工具，以构建采用单一事实来源的虚拟模型并在此基础上进行迭代；其次，凭借自身的NVIDIA RTX实时光线追踪技术应用，Omniverse平台拥有逼真的物理性质、材质、照明、渲染处理能力；从与现实同步的角度看，Omniverse数字孪生具有实时逼真仿真的特性，可按精准时间运行，其中的虚拟呈现会始终与现实世界保持真实同步；最后，在ChatGPT带动的AIGC热潮下，Omniverse平台也深度融合了生成式AI应用，例如通过构建全新的大型语言模型（LLM）copilot工具ChatUSD，车企的研发设计人员可以快速的回答USD知识问题或生成Python-USD代码脚本，这也帮助很多生产一线的车企自动化工程师在不太精通编程的环境下，加入到开发和部署OpenUSD工作流和应用程序中。

痛点解读，Omniverse如何重构协同创新模式

       可以看出，对于车企用户而言，Omniverse平台旨在实现最高的灵活性和可扩展性。借助Omniverse平台，无论是研发设计人员、工厂规划人员还是评审人员、企业CIO，都能够快速连接工具、资产和项目，并且在安全、共享的虚拟空间中展开协作。

       NVIDIA汽车行业Omniverse负责人彭斯巍介绍这背后的关键，则是OpenUSD（Universal Scene Description，通用场景描述）技术，它可以让Omniverse与Autodesk Maya、Autodesk Revit等多款研发设计工具和数字创作平台连接，实现了各种应用间的通用实时互操作性，便于用户在不同软件平台、不同ISV应用程序下进行合并使用以加强现有的研发设计流程。

       例如从研发设计的角度，研发人员在创新过程中，会涉及到各种设计软件，一方面，Omniverse平台可以基于统一模型，让研发设计人员或审核人员在任何地点、任何设备上进行线上实时协作，而不需要召开面对面会议或就大量文件进行交流和迭代。另一方面，Omniverse平台可以实现在不同软件平台、不同ISV应用程序下实时合作应用并将其转化为统一存取的格式，让大型团队的不同部门在同一个场景工作并共享数据，进行协同和发布，促使之前串行的研发设计流程变成并联的形式，大幅度缩短研发设计周期。

       数字工厂建设的角度，借助在Omniverse平台上开发的定制解决方案，设计团队可以直接在数字世界中优化工厂的整体布局、产线规划、机器人开发和物流系统。工厂管理者可以在这里调整文件的有效性、进行参考文件的更新并确保项目文件的实时性，各个岗位的工厂规划人员随时都可以使用标准化数据库进行产线和工位的协作设计，让整个团队在虚拟工厂中进行互动，使工厂未来更加科学、智能和数字化。例如宝马的德布勒森电动汽车工厂就通过Omniverse平台完成了人机-物料关系验证、多产线配置验证、AGV小车路径规划等一系列应用。

       最后，在市场营销方面，由于Omniverse平台深度集成了RTX技术，可以加速图形、光线追踪、AI和计算性能。无论是流式多处理器（SM）架构、RT（实时光线追踪）Core、Tensor Core（张量计算核心）方面都有大幅度的能力提升。借助Omniverse平台，可以更加直观的为用户进行汽车配置，并且实时并更设计样式，为用户带来更加新颖的汽车数字化和沉浸式体验。

知行合一，携手车企共同谱写数字孪生进化论

       可以看出，Omniverse平台具有广泛的开放性，无论是汽车研发设计、工厂数字规划还是售后服务营销，或是聚焦到汽车生产工艺规划、验证、仿真、计算，Omniverse平台都可以帮助车企更快的完成协同设计、端到端设计，更简单、更快速、更逼真地把整个数字工厂模型复现出来，帮助企业优化、创新和提供数字孪生服务。

       张轶博介绍自从2019年发布后，NVIDIA一直持续的进行Omniverse平台更新，例如针对不同车企对3D框架提出的不同要求，NVIDIA目前正在RTX技术、SimReady套件、OpenUSD生态建设。此外，在软件生态合作方面，NVIDIA面向车企的ISV持续拓展，并与西门子、PTC等保持着更加深层次的合作。例如通过将Omniverse与西门子Xcelerator进行深度融合，当用户在Xcelerator进行汽车产线工艺规划时，不仅能够实时传递逼真的物理性质、材质、照明、渲染效果，还可以不断重复训练和优化AI，并且这种AI训练在RTX、ChatUSD等技术加持下更加逼真、高效。

       如今，随着数字化转型带来的行业与行业、企业与企业之间数字化能力及需求的差异性日渐凸显，数字孪生的应用场景也更为精细复杂。特别是对于制造业而言，率先实践的行业先行者与跟随者之间的差距已日益显现。为了更好的帮助汽车企业推进数字孪生应用，彭斯巍介绍目前NVIDIA提供了两种Omniverse企业版部署方式，分别是30天免费试用评估版（30 Day-Trial）以及直接购买许可证和硬件资源（Purchases Licenses & hardware）。

       张轶博表示正如17年前NVIDIA提出CUDA编程语言，实现了从硬件向软件的重要跨越一样。Omniverse平台凭借OpenUSD的互操作性，将进一步打破数据孤岛，为数字孪生等应用实现多GPU、多节点可扩展的虚拟仿真应用。未来，NVIDIA将携手全球领先的车企、ISV和合作伙伴加速数字孪生应用落地，共同推动汽车行业一路向前。