Manufactura

BMW Group Desarrolla Aplicación Personalizada en NVIDIA Omniverse para Planificadores de Fábricas

Objetivo

BMW Group está redefiniendo la planificación y optimización de fábricas automotrices en la producción con gemelos digitales desarrollados con NVIDIA Omniverse™ y OpenUSD. Años antes de que comience la producción, los planificadores de fábricas trabajan en fábricas virtuales para optimizar los diseños, la robótica y los sistemas logísticos para la manufactura. Las fábricas virtuales de BMW abarcan más de 1 millón de metros cuadrados (aproximadamente 140 campos de fútbol americano) y respaldan a los planificadores que realizan cambios en el diseño y los procesos todos los días.

Cliente

BMW Group

Caso de Uso

Simulación/Modelado/Diseño

Productos

NVIDIA Ominiverse Enterprise

Los desarrolladores de BMW Group aprovecharon NVIDIA Omniverse para crear gemelos digitales que están transformando la planificación de fábricas en todo el mundo.
El equipo de BMW usó OpenUSD y el SDK Omniverse Kit para desarrollar FactoryExplorer, una plataforma de gemelos digitales que les permite a los planificadores de fábricas colaborar en tiempo real y así les ayuda a los usuarios a optimizar el formato y el diseño de sistemas de manufactura complejos y a desarrollar aplicaciones de robots autónomos e IA de visión antes de la implementación en el mundo real.

Ahorro proyectado del 30% gracias a la planificación optimizada de fábricas y procesos altamente eficientes
Reducción de los pedidos de cambio y de las inversiones de capital
Colaboración en tiempo real entre varios equipos y especialidades

Mayor estabilidad en los lanzamientos de productos

Desarrollo de un Nuevo Conjunto de Herramientas para Fábricas Definidas por Software

En la planta virtual de BMW, en Debrecen, se pueden ver de primera mano el poder y la agilidad de la planificación de plantas de manufactura industrial. Mediante FactoryExplorer, una plataforma desarrollada con tecnologías Omniverse, los planificadores de logística y producción estructuran los diseños de fábricas, la logística y los procesos en un gemelo digital de la fábrica. Esto le permite al equipo realizar tareas como la visualización y la identificación de la ubicación óptima de robots en espacios restringidos.

Un equipo de planificadores de fábricas desempeña roles fundamentales en la planificación y las operaciones de las fábricas de la compañía en todo el mundo. Sus trabajos son altamente complejos, y cada planificador realiza un promedio de tres cambios por semana en más de treinta fábricas. Incluso los cálculos o errores más leves pueden resultar en costos altos en el mundo real.

Mediante el uso de entornos virtuales, pueden planificar y optimizar los procesos de producción antes de comprometerse con la construcción en el mundo real, los cambios de diseño y los gastos de capital. Este enfoque reduce sustancialmente los costos y el tiempo de inactividad de la producción causados por pedidos de cambio y reoptimizaciones de flujo de procesos en instalaciones existentes. El costo de cerrar una fábrica, o incluso partes de líneas de ensamblaje, puede ser enorme.

Los planificadores de fábricas tienen diversas especializaciones y niveles de experiencia con software complejo. Era fundamental ofrecer una plataforma altamente intuitiva que pudiera usarse sin extensas instrucciones. Al aprovechar las tecnologías Omniverse, BMW creó una experiencia de usuario personalizable para los equipos de planificación que les permite centrarse en sus funciones relevantes y en las tareas más cruciales dentro de las fábricas virtuales.

“Si quedamos inactivos durante dos semanas, son dos semanas en las que no ganamos absolutamente nada de dinero. Y son dos semanas cuyo tiempo no podemos recuperar. “La planta produce nuevos vehículos cada minuto, por lo que cada minuto en que no se construye un automóvil es el precio de un automóvil perdido”.

Ross Patrick Krambergar
BMW Group, Experto en Producción Virtual

Colaboración en Tiempo Real en Fábricas Virtuales

Conectar múltiples equipos que trabajan en diferentes áreas y elementos de la misma fábrica exigió una plataforma centralizada. Para proporcionarle a su equipo una solución de planificación holística, BMW desarrolló FactoryExplorer, una aplicación interna de metaverso.

Innumerables aspectos de la planificación intervienen en la construcción de fábricas y sus gemelos digitales, como la estructura del edificio, los vehículos, los equipos y la cinemática, el acoplamiento de productos y procesos, la logística y la simulación humana. Cada uno de estos se basa en datos únicos de diferentes sistemas de fuentes, como Autodesk Revit, Bentley Microstation, ipolog y ema.

El desarrollo de su plataforma de gemelo digital con Universal Scene Description (OpenUSD) le permite a BMW combinar datos de estas herramientas de software para abrir nuevas posibilidades para los planificadores. OpenUSD un ecosistema abierto y extensible para describir, componer, simular y colaborar dentro de mundos 3D.

En el gemelo digital, los planificadores pueden seleccionar y agregar archivos de origen, como datos de CAD que contienen edificios o diseños, en proyectos de OpenUSD estructurados que luego se publican en el gemelo digital con un solo clic. Desde dentro de la aplicación, los planificadores pueden ajustar la validez de los archivos, actualizar los archivos de referencia y garantizar que los proyectos estén al día. El resultado es una base de datos bien estructurada y estandarizada que los planificadores de fábricas de todos los niveles técnicos pueden aprovechar.

“Esto es transformador: podemos diseñar, desarrollar y probar completamente en un mundo virtual”.

Milan Nedeljković
Miembro de la Junta de Administración de BMW Group

“Esto es transformador: podemos diseñar, desarrollar y probar completamente en un mundo virtual”.

Milan Nedeljković
Miembro de la Junta de Administración de BMW Group

Colaboración en Tiempo Real en Fábricas Virtuales

A medida que los datos se convierten automáticamente en USD, los usuarios de BMW pueden publicarlos en su plataforma de gemelo digital y usarlos junto con datos de otras fuentes.

Además de habilitar la colaboración en tiempo real, OpenUSD permite el ensamblaje no destructivo de datos de numerosas fuentes como capas individuales. Diferentes usuarios pueden modificar la plataforma de la fábrica en diferentes capas al mismo tiempo, y sus ediciones no dañarán el trabajo de los colegas. La capa más fuerte ganará en composición, pero los datos de la capa más débil siguen siendo accesibles.

La plataforma Factory Builder ha transformado la forma en que los equipos de BMW colaboran en proyectos, lo que resulta en una mejor productividad, una comunicación optimizada y una mayor agilidad para responder a las demandas cambiantes del mercado. En lugar de reunirse en una ubicación física, los equipos ahora pueden colaborar dentro de los gemelos digitales de sus fábricas.

Personalización de la Plataforma Metaverso Industrial de BMW con Extensiones Únicas

Mediante el SDK Omniverse Kit, los desarrolladores de BMW pudieron desarrollar una plataforma y herramientas de gemelo digital para sus necesidades únicas de planificación. A fin de adaptar la plataforma a las necesidades específicas de los equipos de planificación, los desarrolladores de BMW desarrollaron e integraron extensiones personalizadas de las bibliotecas de Omniverse. Estas extensiones ofrecen experiencias de usuario únicas y agilizan los workflows para todos los equipos de planificación de fábricas de BMW.

Una extensión Collision Detection les ayuda a los planificadores a identificar colisiones potenciales entre equipos, componentes de edificios y materiales.
Una extensión Factory Filter les permite a los usuarios seleccionar qué cargas útiles o áreas de fábrica cargar.
Una extensión Factory Launcher les permite a los planificadores lanzar edificios o fábricas desde diferentes puntos específicos en el tiempo.
La extensión Navigation y Waypoint les facilita a los planificadores las maniobras e interacciones con el entorno de la fábrica virtual.
Una extensión Measuring les ayuda a los planificadores a evaluar si los robots y los equipos pueden caber en espacios designados.

BMW planea desarrollar continuamente nuevas extensiones y funcionalidades para satisfacer las necesidades de sus equipos de planificación a medida que sus fábricas virtuales y del mundo real se vuelvan aún más avanzadas.

Nuevas Posibilidades con IA Generativa y Basada en Agentes

BMW se compromete a expandir su plataforma de gemelo digital con capacidades avanzadas de IA generativa y basada en agentes. Al introducir asistentes de IA inteligentes, BMW hará que las herramientas de planificación sean más fáciles de usar y se adapten mejor a las necesidades de los equipos. Estas nuevas funciones ayudarán a automatizar tareas, sugerir soluciones y permitirles a los planificadores identificar nuevas oportunidades y resolver problemas más rápidamente. A medida que la plataforma crezca, los equipos de BMW tendrán mayor flexibilidad y eficiencia en la planificación de fábricas, lo que admitirá una gama más amplia de casos de uso en toda la organización.

Reimaginación del Control de Calidad con Datos Sintéticos

Más allá de las transformaciones que están impulsando en la planificación de fábricas, BMW está redefiniendo el control de calidad al poner la IA en el corazón de sus líneas de producción. En lugar de depender únicamente de inspectores humanos, propensos a la fatiga y la inconsistencia, BMW desarrolló un sistema de inspección visual impulsado por IA llamado Presence Detection, que evalúa automáticamente imágenes de componentes críticos en tiempo real y marca cualquier problema para que los trabajadores lo aborden.

El entrenamiento de estos modelos de inspección visual requiere grandes volúmenes de datos de defectos, que son difíciles de recopilar, especialmente durante las primeras ejecuciones de producción, donde las fallas son raras y el reprocesamiento es costoso. Con NVIDIA Omniverse Replicator e Isaac Sim, el equipo de BMW desarrolló un pipeline de datos sintéticos que genera miles de imágenes de entrenamiento fotorrealistas con solo hacer clic de un botón. BMW ahora puede entrenar modelos de IA robustos antes de que comience la producción al simular virtualmente defectos y escenarios del mundo real.

Para escalar aún más este esfuerzo, BMW aprovecha SORDI.ai (Synthetic Object Recognition Dataset for Industries), una plataforma central que administra datos de imágenes en todos los casos de uso, lo que les ayuda a los científicos de datos a acceder y reutilizar de forma segura conjuntos de datos de toda la empresa. Esta iniciativa innovadora tiene como objetivo acelerar el entrenamiento de la IA en la producción, al ofrecer el conjunto de datos de código abierto más grande y realista para el entorno industrial, que comprende más de 800 000 imágenes fotorrealistas que abarcan 80 categorías. BMW aprovechó los sistemas NVIDIA DGX™ con la arquitectura NVIDIA Hopper™ para entrenar modelos de generación de datos sintéticos basados en deep learning y usados para desarrollar el conjunto de datos SORDI. Los modelos de deep learning realizan tareas como detección de objetos, segmentación de imágenes, clasificación de imágenes y estimación de posturas 6D. Por último, los sistemas DGX se usan para evaluar y probar los modelos entrenados. Esta fusión de simulación, IA y computación acelerada de NVIDIA está transformando la inspección como punto de verificación manual en un proceso inteligente y escalable que evoluciona con cada ejecución de producción.

Juntos, Replicator y SORDI.ai ayudaron al equipo a administrar el control de calidad con semanas de anticipación, todo ello reduciendo los costos y la complejidad de la recopilación de datos tradicional.

Personalización de la Plataforma Metaverso Industrial de BMW con Extensiones Únicas

Una extensión Collision Detection les ayuda a los planificadores a identificar colisiones potenciales entre equipos, componentes de edificios y materiales.
Una extensión Factory Filter les permite a los usuarios seleccionar qué cargas útiles o áreas de fábrica cargar.
Una extensión Factory Launcher les permite a los planificadores lanzar edificios o fábricas desde diferentes puntos específicos en el tiempo.
La extensión Navigation y Waypoint les facilita a los planificadores las maniobras e interacciones con el entorno de la fábrica virtual.
Una extensión Measuring les ayuda a los planificadores a evaluar si los robots y los equipos pueden caber en espacios designados.

Nuevas Posibilidades con IA Generativa y Basada en Agentes

Descubra cómo las tecnologías de la plataforma NVIDIA Omniverse y la IA de NVIDIA pueden ayudarle a desarrollar sus propios gemelos digitales industriales y transformar sus operaciones.

Más Información