Как виртуальные фабрики делают цифровизацию промышленности реальностью
Чтобы справиться с переходом на электромобили, растущим спросом на полупроводники, переносом производства и стремлением к большей устойчивости, производители инвестируют в новые заводские разработки и модернизируют существующие мощности.
Эти проекты часто выходят за рамки бюджета и графика из-за сложных процессов планирования, выполняемых вручную, устаревшей технологической инфраструктуры и разрозненности инструментов, данных и команд.
Чтобы решить эти проблемы, производители внедряют цифровизацию и виртуальные фабрики, основанные на таких технологиях, как цифровые двойники, экосистема универсального описания сцены (OpenUSD) и генеративный искусственный интеллект, которые открывают новые возможности от планирования до операций.
Что такое виртуальная фабрика?
Виртуальная фабрика — это физически точное представление реальной фабрики. Эти цифровые двойники заводов позволяют производителям моделировать, прогнозировать, анализировать и оптимизировать свои производственные процессы, ресурсы и операции без необходимости создания физического прототипа или пилотного завода.
Преимущества виртуальных фабрик
Виртуальные фабрики открывают множество преимуществ и возможностей для производителей, в том числе:
· Оптимизированная коммуникация. Вместо того, чтобы команды полагались на личные встречи и статические документы планирования для согласования проекта, виртуальные фабрики оптимизируют коммуникацию и гарантируют, что критические решения по проектированию и эксплуатации основаны на самых последних данных.
· Контекстуальное планирование: во время проектирования, строительства и ввода в эксплуатацию объекта виртуальные фабрики позволяют участникам проекта визуализировать проекты в контексте всего объекта и производственного процесса. Группы планирования и эксплуатации могут сравнивать и проверять построенные конструкции с виртуальными проектами в режиме реального времени и снижать затраты за счет выявления ошибок и учета отзывов на ранних этапах процесса проверки.
· Оптимизированные проекты объектов. Подключение виртуальных заводов к моделированию процессов и отдельных событий позволяет командам оптимизировать проекты объектов с точки зрения производства и потока материалов, эргономичного дизайна работы, безопасности и общего использования.
· Интеллектуальные и оптимизированные операции. Операционные группы могут интегрировать свои виртуальные фабрики с ценными производственными данными из периферийных технологий Интернета вещей и использовать искусственный интеллект для дальнейшей оптимизации.
Виртуальные фабрики: испытательный полигон для искусственного интеллекта и робототехники
Разработчики робототехники все чаще используют виртуальные фабрики для обучения и тестирования искусственного интеллекта и автономных систем, которые работают на физических фабриках. Например, виртуальные фабрики могут позволить разработчикам и производственным группам моделировать цифровых работников и автономных мобильных роботов (AMR), агентов искусственного интеллекта и датчики машинного зрения для создания централизованной карты деятельности работников на всем предприятии. Объединяя данные симулированных потоков камер с многокамерным отслеживанием, разработчики могут создавать карты занятости, которые определяют оптимальные маршруты AMR.
Разработчики также могут использовать эти физически точные виртуальные фабрики для обучения и тестирования агентов ИИ, способных управлять своими парками роботов, чтобы гарантировать, что роботы с поддержкой ИИ могут адаптироваться к непредсказуемости реального мира, и для определения оптимизированных конфигураций для совместной работы человека и робота.
Варианты промышленного использования виртуальных фабрик
Чтобы раскрыть потенциал виртуальных фабрик, лидеры отрасли, включая Autodesk, Continental, Pegatron, Rockwell Automation, Siemens и Wistron, разрабатывают решения для виртуальных фабрик, которые взаимодействуют с OpenUSD и NVIDIA Omniverse, платформой интерфейсов прикладного программирования (API) и комплектами разработки программного обеспечения, которые позволяют разработчикам создавать приложения для сложных рабочих процессов 3D и промышленной цифровизации на основе OpenUSD.
FlexSim, компания Autodesk, использует OpenUSD, чтобы позволить производственным командам анализировать, визуализировать и оптимизировать реальные процессы с помощью имитационного моделирования для сложных систем и операций. Программное обеспечение для моделирования дискретных событий предоставляет интуитивно понятный интерфейс с возможностью перетаскивания для создания трехмерных моделей моделирования, учета изменчивости в реальном мире, запуска сценариев «что, если» и выполнения углубленного анализа.
Разработчики Continental, ведущей немецкой автомобильной технологической компании, разработали ContiVerse, приложение для планирования производства и производственных операций на OpenUSD и NVIDIA Omniverse. Приложение помогает Continental оптимизировать планировку завода и совместно планировать производственные процессы, что приводит к ожидаемому сокращению времени выхода на рынок на 13%.
Siemens, ведущая технологическая компания в области автоматизации, цифровизации и устойчивого развития, а также член Альянса OpenUSD, внедряет API-интерфейсы Omniverse Cloud в свою платформу Siemens Xcelerator, начиная с Teamcenter X, ведущего в отрасли облачного программного обеспечения для управления жизненным циклом продуктов. Это поможет командам проектировать, создавать и тестировать продукты, производственные процессы и заводы следующего поколения виртуально, прежде чем они будут построены в физическом мире.
Wistron, ведущий мировой поставщик технологических услуг и производитель электроники, переводит в цифровую форму новые и существующие заводы с помощью OpenUSD. Разрабатывая виртуальные заводские решения на базе NVIDIA Omniverse, Wistron позволяет своим заводским командам удаленно сотрудничать для уточнения конфигураций компоновки, оптимизации технологии поверхностного монтажа и линий внутрисхемного тестирования, а также трансформации тестирования продуктов на доке.
Благодаря этим решениям компания Wistron добилась повышения эффективности труда на 51 % и сокращения времени производственного процесса на 50 %. Оптимизация макета и мониторинг в реальном времени снизили количество дефектов на 40%. А время строительства нового завода NVIDIA DGX компании Wistron сократилось вдвое, примерно с пяти месяцев до двух с половиной месяцев.
