從“制”到“智”：NVIDIA Omniverse 助力顛覆工廠生產(chǎn)線

    制造商面臨越來越大的壓力，需要在降低成本的同時(shí)縮短生產(chǎn)周期、提高生產(chǎn)力和提高質(zhì)量。為了應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，他們正在投資工業(yè)數(shù)字化和 AI 數(shù)字孿生，以在從規(guī)劃到運(yùn)營的整個(gè)過程中發(fā)掘新的可能性。

    位于中國臺灣的電子制造商 Pegatron 的開發(fā)者使用 NVIDIA AI、NVIDIA Omniverse™ 以及通用場景描述（OpenUSD）構(gòu)建 PEGAVERSE，這是一個(gè)改變公司制造運(yùn)營的數(shù)字孿生平臺。

    Pegatron 的開發(fā)者為工程師和工廠經(jīng)理構(gòu)建了靈活的數(shù)字孿生平臺，以協(xié)作方式規(guī)劃、模擬和優(yōu)化其生產(chǎn)線，提供有關(guān)設(shè)施、設(shè)備和維護(hù)任務(wù)的實(shí)時(shí)見解。團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在可以快速有效地識別和解決運(yùn)營問題。

    “借助 PEGAVERSE，我們可以輕松地將設(shè)計(jì)、優(yōu)化、維護(hù)和運(yùn)營等所有資源集成到虛擬世界中，” Pegatron AI 開發(fā)部門的副總裁 Andrew Hsao 說，“它滿足了我們在制造運(yùn)營中對實(shí)時(shí)可視化、預(yù)測性維護(hù)、流程優(yōu)化、遠(yuǎn)程操作、質(zhì)量保證、風(fēng)險(xiǎn)管理、創(chuàng)新和降低成本的需求�！�

▲圖 1 數(shù)字孿生與實(shí)體生產(chǎn)線的比較

    使用虛擬工廠優(yōu)化運(yùn)營

    工程師和工廠經(jīng)理將 PEGAVERSE 用于許多用例，包括預(yù)測性維護(hù)、流程優(yōu)化、資源規(guī)劃、遠(yuǎn)程監(jiān)控和質(zhì)量控制。

    自通過 15 名開發(fā)者的成功初始試點(diǎn)開始開發(fā)以來，開發(fā)團(tuán)隊(duì)已擴(kuò)展到 100 多名開發(fā)者，包括 3D 專家、CFD 和 FEA 專家、AI 工程師、數(shù)據(jù)工程師和全棧工程師。

    目前，該平臺由三個(gè)主要組件組成：

    PEGAAi 是一個(gè) MLOps 深度學(xué)習(xí)平臺，具有無代碼和低代碼功能，可以簡化和自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集、生成、標(biāo)注、訓(xùn)練、部署和監(jiān)控。

    大型語言模型（LLM）使工程師能夠開發(fā)根據(jù)其需求定制的自動(dòng)化流程，并在設(shè)計(jì)和制造流程中釋放靈活性和智能性，從而提高生產(chǎn)效率。

    數(shù)字孿生技術(shù)幫助工程師為模型訓(xùn)練和仿真創(chuàng)建物理屬性準(zhǔn)確的大規(guī)模虛擬生產(chǎn)環(huán)境。團(tuán)隊(duì)使用這些環(huán)境回放和分析歷史事件，并預(yù)測生產(chǎn)線上的實(shí)時(shí)性能，以保證質(zhì)量。

    借助 PEGAVERSE 平臺，Pegatron 的團(tuán)隊(duì)開發(fā)了五個(gè)虛擬工廠，團(tuán)隊(duì)使用這些虛擬工廠遠(yuǎn)程監(jiān)控運(yùn)營并運(yùn)行生產(chǎn)線模擬，以識別瓶頸并優(yōu)化運(yùn)營。

    使用 OpenUSD 統(tǒng)一工具、數(shù)據(jù)和工作流程

    他們的團(tuán)隊(duì)一直致力于為其設(shè)施構(gòu)建基于物理性質(zhì)的實(shí)時(shí)模型，因此難以連接工具和數(shù)據(jù)以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。其從事產(chǎn)品、工廠設(shè)計(jì)和生產(chǎn)線模擬的團(tuán)隊(duì)依靠關(guān)鍵的專業(yè)工具（包括 Autodesk Revit、Blender 和 Visual Components）來完成工作。但是，他們需要一種簡單的方法來將數(shù)據(jù)統(tǒng)一為數(shù)字孿生，供所有利益相關(guān)者使用。

    在基于 Omniverse 開發(fā) PEGAVERSE 平臺時(shí)，Pegatron 開發(fā)者使用了 OpenUSD，這是一種可擴(kuò)展的框架和生態(tài)系統(tǒng)，用于在 3D 世界中描述、合成、模擬和協(xié)作。借助 OpenUSD，他們的團(tuán)隊(duì)在 PEGATRON 平臺中集成了不同的數(shù)據(jù)、工具和流程，大大加快了自動(dòng)化設(shè)備和生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)、模擬和開發(fā)。

    開發(fā)團(tuán)隊(duì)將 OpenUSD 視為一個(gè)關(guān)鍵的新興 3D 標(biāo)準(zhǔn)，類似于 HTML 提供了一種共同語言來刺激互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。

    “在 AI 時(shí)代，需要能夠描述更多真實(shí)世界信息的標(biāo)準(zhǔn)，而 OpenUSD 填補(bǔ)了這一空白，”Xao 說。“我們將 OpenUSD 視為一種新形式的數(shù)字資產(chǎn)，它將成為建立新流程和管理原則的基礎(chǔ)，從而提高效率，為客戶創(chuàng)造更高的價(jià)值�！�

    借助物聯(lián)網(wǎng)和生成式 AI 增強(qiáng)數(shù)字孿生體驗(yàn)

    為了獲得實(shí)時(shí)見解，他們將生成式 AI 集成到 PEGAVERSE 中，并使用名為 PEGAAIoT 的內(nèi)部物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)將該平臺連接到其設(shè)施內(nèi)的物聯(lián)網(wǎng)和傳感器技術(shù)。他們還為團(tuán)隊(duì)開發(fā)了實(shí)時(shí)同步、遠(yuǎn)程控制和日志回放等關(guān)鍵功能。

    通過開發(fā)和集成 AI 智能體，NVIDIA NeMo 工程師可以使用自然語言輕松與虛擬工廠進(jìn)行交互，從而快速檢索、分析和優(yōu)化運(yùn)營所需的關(guān)鍵信息。

    隨著 NVIDIA Isaac Sim 團(tuán)隊(duì)可以訓(xùn)練感知人工智能模型，并模擬和微調(diào)其移動(dòng)機(jī)器人車隊(duì)以及拾放機(jī)械臂。

    使用 NVIDIA Metropolis 平臺，他們可以在整個(gè)生產(chǎn)線上快速開發(fā)和部署高度準(zhǔn)確的自動(dòng)化光學(xué)檢測工作流程。

▲圖 2 使用數(shù)字孿生的設(shè)備故障恢復(fù)過程圖示

    通過將 NVIDIA AI、Omniverse 和 OpenUSD 集成到 PEGAVERSE 平臺，Pegatron 的開發(fā)者使公司能夠從支持 AI 的數(shù)字孿生中受益，該數(shù)字孿生使他們能夠訪問所需的實(shí)時(shí)見解和預(yù)測分析，從而不斷改進(jìn)和轉(zhuǎn)變其制造運(yùn)營。

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