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NVIDIA:多重赋能数字工厂建设,推动工业数字化发展

2024-06-02e-works王聪

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随着技术、算法、资源和人才的不断充实,人工智能正在渗透至工业的各个方面,应用领域不断拓宽。例如通过将人工智能将整个工厂和车间进行数字孪生,部分行业领袖已经实现了实体世界与虚拟世界的深度融合,重塑产品创新、运营和维护的模式。
       随着技术、算法、资源和人才的不断充实,人工智能正在渗透至工业的各个方面,应用领域不断拓宽。例如通过将人工智能将整个工厂和车间进行数字孪生,部分行业领袖已经实现了实体世界与虚拟世界的深度融合,重塑产品创新、运营和维护的模式。

       作为一个跨工具创新、模拟和协作平台,Omniverse深度融合了NVIDIA在GPU数据处理、CUDA运算、实时光线追踪RTX等技术能力,以及长期深耕的可视化、人工智能、仿真生态系统实践,正在成为企业研发创新过程中跨越数字工具的重要桥梁,各大电子制造商正在使用NVIDIA的技术并借助新的参考工作流将其工厂改造成具有更高自主化水平的设施。该工作流结合了NVIDIA Metropolis 视觉 AI、NVIDIA Omniverse™ 基于物理学的渲染与模拟以及NVIDIA Isaac™ AI 机器人开发与部署。

       通过使用该工作流构建数字孪生以实时模拟不同工厂布局,制造商能够在NVIDIA Omniverse平台的虚拟环境中优化工厂的整体布局、产线规划、机器人开发和物流系统。NVIDIA机器人和边缘计算副总裁Deepu Talla表示:“制造业的AI时代已经到来。生成式AI和数字孪生技术所带来的变革性影响正不断提高各个工厂的自主化水平。借助NVIDIA Omniverse、Metropolis和Isaac,工业生态系统可以加速采用自主技术,帮助工厂提高运营效率并降低成本。”

       Delta Electronics、Foxconn、和硕和Wistron正在使用该参考工作流构建、模拟和运营其机器人增强型设施,通过在虚拟世界中对生产的全部流程和工序完成数字映射,并通过模拟运行来优化流程、降低成本、加速测试设计迭代

       在COMPUTEX主题演讲的演示中,NVIDIA创始人兼首席执行官黄仁勋展示了全球最大电子制造商之一Foxconn如何在NVIDIA Omniverse 平台上开发其工厂的数字孪生。NVIDIA Omniverse是一个能够在虚拟环境中集成来自领先行业工具(如西门子Xcelerator平台的Teamcenter等)3D数据的平台。

       Omniverse 帮助Foxconn的团队优化操作流程的设备布局,运行 NVIDIA Isaac Perceptor 多传感器栈的每个 AMR 会处理来自六个传感器的视觉信息,而所有信息都会在数字孪生中进行仿真。

       与此同时,NVIDIA Metropolis 视觉 AI 平台针对整个仓库工作者活动构建了一个集中式地图,将来自 100 个模拟安装在天花板的摄像头串流的数据与多摄像头追踪融合在一起。

       这种集中式占用地图能够为 NVIDIA cuOpt 引擎提供信息,帮助计算出最优 AMR 路径,以解决复杂的路径问题。

       cuOpt 是一款具有突破性的优化 AI 微服务,其使用 GPU 加速进化算法来解决具有多重约束的复杂路径问题。

       所有过程均实时进行,同时,Isaac Mission Control 使用来自 cuOpt 的地图数据和路径图来协调整个车队,发送和执行 AMR 命令。

       Foxconn首席执行官兼董事长刘扬伟表示:“AI和机器人技术有望为制造业带来巨大改变,在提高工厂车间安全性的同时显著提升运营效率。通过将NVIDIA Omniverse、Metropolis和Isaac整合到运营中,我们可以创建出用于训练机器人的复杂工厂数字孪生,以前所未有的精度优化工作流并降低成本。”

       对于制造企业而言,数字孪生应用已经是大势所趋。Delta Electronics是电子产品和物联网智能绿色解决方案领域的领先制造企业。通过利用在Omniverse和OpenUSD(一个开放、可扩展的 3D 世界生态系统)上开发的可扩展机器人仿真平台NVIDIA Isaac Sim™ ,Delta Electronics在虚拟环境中对其用于演示的生产线进行集成。然后,该平台生成物理精确的逼真合成数据,以用于训练其NVIDIA Metropolis助力的自动光学检测和缺陷检测解决方案的计算机视觉模型。

       制造商和服务提供商和硕正在部署NVIDIA Metropolis 多摄像头工作流并推出一套新的服务,以打通其NVIDIA Omniverse 和 Metropolis 工厂数字孪生工作流与NVIDIA NeMo™ 和NVIDIA NIM™ ,帮助工厂操作员实现实时“聊天”。和硕庞大的工厂网络占地超过2100万平方英尺,每月生产超过1500万个组件,这些技术进步将有助于改善工人安全与生产力。

       为加快NVIDIA DGX™ 和NVIDIA HGX™服务器的生产,全球领先的电子制造企业Wistron建立了其工厂的数字孪生。如今,Wistron正在将Omniverse的使用范围扩大到开发数据中心的数字孪生。这些数字孪生将用于测试和确保新组装的 NVIDIA HGX系统的质量、性能和能耗。

       通过使用 NVIDIA Omniverse首先模拟其设施和工作流,Wistron只用了平常时间的一半(仅两个半月而非五个月)就实现了工厂上线,并且通过测试和优化布局将工人效率提高了 50%以上。

       Wistron全球制造总裁 Alec Lai 表示:“通过结合NVIDIA Omniverse与 NVIDIA Metropolis,我们能够利用产线上每台机器的实时物联网数据,在虚拟环境中对新的布局进行测试,以此确定新的流程并监控实时运营情况。通过将工厂规划流程数字化,我们的端到端周期时间缩短了 50%。”

       从技术角度来看,目前实现数字孪生的许多关键技术都比较成熟,如多维度建模、多物理场仿真、预测分析模型等,但要随时随地化灵感为现实,集思广益地从顶层设计模拟工厂、产线的精准布局,同时贯穿企业研发、生产管理、物料采购、物流规划的应用集成和交互,这种交互的一致性、实时性、可靠性背后都需要Omniverse基于OpenUSD通用语言和多GPU的高性能算力实现。

       NVIDIA面向制造业的数字工具与应用正在不断增加,领先的系统集成商 Kenmec 是早期实施Omniverse 和 Metropolis 工作流与服务的企业之一,其客户包括Giant Group等大型制造商。为了帮助生态系统中的众多开发者,这些数字孪生工作流将以参考架构系列的形式提供。

       了解有关NVIDIA Isaac最新可用更新更多信息。

       观看黄仁勋的COMPUTEX主题演讲,了解AI与工业数字化的最新进展。

 
责任编辑:王聪
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