Para lidar com a mudança para veículos elétricos, o aumento da demanda por semicondutores, o onshoring de manufatura e as ambições de maior sustentabilidade, os fabricantes estão investindo em novos desenvolvimentos de fábrica e reengenharia de suas instalações existentes.
Esses projetos geralmente ultrapassam o orçamento e o cronograma, devido a processos de planejamento complexos e manuais, infraestrutura de tecnologia legada e ferramentas, dados e equipes desconectados.
As fábricas virtuais e a digitalização enfrentam esses desafios, e os fabricantes estão adotando-os. Uma fábrica virtual, impulsionada por tecnologias como gêmeos digitais, o ecossistema Universal Scene Description (OpenUSD) e IA generativa, pode permitir novas possibilidades, desde o planejamento até as operações.
O Que É Uma Fábrica Virtual?
Uma fábrica virtual é uma representação fisicamente precisa de uma fábrica real. Esses gêmeos digitais das fábricas permitem que os fabricantes modelem, simulem, analisem e otimizem seus processos de produção, recursos e operações sem a necessidade de um protótipo físico ou planta piloto.
Benefícios das Fábricas Virtuais
As fábricas virtuais desbloqueiam muitos benefícios e possibilidades para os fabricantes, incluindo:
- Comunicação Simplificada: em vez de as equipes dependerem de reuniões presenciais e documentos de planejamento estáticos para alinhamento de projetos, as fábricas virtuais simplificam a comunicação e garantem que as decisões críticas de design e operações sejam informadas pelos dados mais atuais.
- Planejamento Contextualizado: Durante o projeto, construção e comissionamento das instalações, as fábricas virtuais permitem que as partes interessadas do projeto visualizem os projetos no contexto de toda a instalação e processo de produção. As equipes de planejamento e operações podem comparar e verificar as estruturas construídas com os projetos virtuais em tempo real e diminuir os custos, identificando erros e incorporando feedback no início do processo de revisão.
- Projetos Otimizados de Instalações: conectar fábricas virtuais a simulações de processos e eventos discretos permite que as equipes otimizem os projetos de instalações para produção e fluxo de materiais, projeto de trabalho ergonômico, segurança e utilização geral.
- Operações Inteligentes e Otimizadas: as equipes de operações podem integrar suas fábricas virtuais com dados de produção valiosos da tecnologia da Internet das Coisas no edge e aproveitar a IA para impulsionar otimizações adicionais.
Fábricas Virtuais: Um Campo de Testes para IA e Robótica
Os desenvolvedores de robótica estão usando cada vez mais fábricas virtuais para treinar e testar IA e sistemas autônomos que funcionam em fábricas físicas. Por exemplo, as fábricas virtuais podem permitir que desenvolvedores e equipes de manufatura simulem trabalhadores digitais e robôs móveis autônomos (AMRs), agentes de IA de visão e sensores para criar um mapa centralizado da atividade do trabalhador em toda a instalação. Ao fundir dados de fluxos de câmeras simulados com rastreamento de várias câmeras, os desenvolvedores podem gerar mapas de ocupação que informam rotas AMR ideais.
Os desenvolvedores também podem usar essas fábricas virtuais fisicamente precisas para treinar e testar agentes de IA capazes de gerenciar suas frotas de robôs, para garantir que os robôs habilitados para IA possam se adaptar à imprevisibilidade do mundo real e para identificar configurações simplificadas para a colaboração humano-robô.
Quais São os Fundamentos de Uma Fábrica Virtual
A construção de fábricas virtuais em grande escala e fisicamente precisas que desbloqueiem essas possibilidades transformacionais requer reunir muitas ferramentas, formatos de dados e tecnologias para harmonizar a representação de aspectos do mundo real no mundo digital.
Originalmente inventado pela Pixar Animation Studios, o OpenUSD engloba uma coleção de ferramentas e recursos que permitem que os desenvolvedores e fabricantes de interoperabilidade de dados atinjam suas metas de digitalização.
O principal superpoder do OpenUSD é a modelagem de dados flexível. A entrada 3D pode ser aceita a partir de aplicações de origem e combinada com uma variedade de dados, incluindo software de projeto auxiliado por computador, sensores ao vivo, documentação e registros de manutenção, através de um pipeline de dados unificado. O OpenUSD permite que os desenvolvedores compartilhem esses tipos de dados em diferentes ferramentas de simulação e modelos de IA, fornecendo insights para todas as partes interessadas. Os dados podem ser sincronizados do chão de fábrica para o gêmeo digital, apresentando insights em tempo real para gerentes e equipes de fábrica.
Ao desenvolver soluções de fábrica virtual no OpenUSD, os desenvolvedores podem melhorar a colaboração para as equipes de fábrica, permitindo-lhes revisar planos, discutir oportunidades de otimização e tomar decisões em tempo real.
Para apoiar e acelerar o desenvolvimento do ecossistema OpenUSD, Pixar, Adobe, Apple, Autodesk e NVIDIA formaram a Alliance for OpenUSD, que está construindo padrões abertos para USD em especificação principal, materiais, geometria e muito mais.
Casos de Uso Industrial para Fábricas Virtuais
Para desbloquear o potencial das fábricas virtuais, líderes do setor, incluindo Autodesk, Continental, Pegatron, Rockwell Automation, Siemens e Wistron estão desenvolvendo soluções de fábrica virtual que interoperam com OpenUSD e NVIDIA Omniverse, uma plataforma de interfaces de programação de aplicações (APIs) e kits de desenvolvimento de software que permitem aos desenvolvedores criar aplicações para workflows complexos de digitalização 3D e industrial baseados em OpenUSD.
A FlexSim, uma empresa da Autodesk, usa o OpenUSD para permitir que as equipes de fábrica analisem, visualizem e otimizem processos do mundo real com sua modelagem de simulação para sistemas e operações complexas. O software de simulação de eventos discretos fornece uma interface intuitiva de arrastar e soltar para criar modelos de simulação 3D, contabilizar a variabilidade do mundo real, executar cenários hipotéticos e realizar análises aprofundadas.
Os desenvolvedores da Continental, uma empresa alemã líder em tecnologia automotiva, desenvolveram o ContiVerse, uma aplicação de planejamento de fábrica e operações de manufatura no OpenUSD e no NVIDIA Omniverse. A aplicação ajuda a Continental a otimizar os layouts da fábrica e planejar os processos de produção de forma colaborativa, levando a uma redução esperada de 13% no tempo de lançamento no mercado.
Em parceria com a consultoria de IT e provedor de serviços digitais SoftServe, a Continental também desenvolveu o Copiloto Industrial, que combina insights orientados por IA com visualização imersiva para fornecer orientação em tempo real e análise preditiva aos engenheiros. Espera-se que isso reduza o esforço de manutenção e o tempo de inatividade em 10%.
A Pegatron, uma das maiores fabricantes mundiais de smartphones e eletrônicos de consumo, está desenvolvendo soluções de fábrica virtual no OpenUSD para acelerar o desenvolvimento de novas fábricas, bem como para minimizar pedidos de alteração, otimizar operações e maximizar o rendimento da linha de produção nas instalações existentes.
A Rockwell Automation está integrando as APIs NVIDIA Omniverse Cloud e OpenUSD com seu software de gêmeos digitais Emulate3D para trazer às equipes de manufatura interoperabilidade de dados, colaboração ao vivo e visualização fisicamente baseada para projetar, construir e operar gêmeos digitais em escala industrial de sistemas de produção.
A Siemens, empresa líder em tecnologia para automação, digitalização e sustentabilidade e membro da Alliance for OpenUSD, está adotando as APIs Omniverse Cloud em sua Siemens Xcelerator Platform, começando com o Teamcenter X, o software de gerenciamento de ciclo de vida de produtos baseado em nuvem líder do setor. Isso ajudará as equipes a projetar, construir e testar produtos de próxima geração, processos de manufatura e fábricas virtualmente, antes de serem construídos no mundo físico.
A Wistron, fornecedora líder global de serviços de tecnologia e fabricante de eletrônicos, está digitalizando fábricas novas e existentes com OpenUSD. Ao desenvolver soluções de fábrica virtual no NVIDIA Omniverse, a Wistron permite que suas equipes de fábrica colaborem remotamente para refinar as configurações de layout, otimizar a tecnologia de montagem em superfície e as linhas de teste no circuito e transformar o teste de produto no dock.
Com essas soluções, a Wistron alcançou um aumento de 51% na eficiência dos trabalhadores e de 50% nos tempos de processo de produção. A otimização do layout e o monitoramento em tempo real reduziram as taxas de defeitos em 40%. E o tempo de construção da nova fábrica NVIDIA DGX da Wistron foi reduzido pela metade, de cerca de cinco meses para apenas dois meses e meio.
Saiba mais sobre o desenvolvimento de soluções avançadas de fábrica virtual habilitadas para IA generativa na página Caso de Uso da Fábrica Virtual. Os desenvolvedores podem começar com uma arquitetura de referência que fornece uma visão geral dos componentes e recursos a serem considerados ao desenvolver soluções de fábrica virtual.
Comece a usar o NVIDIA Omniverse fazendo o download da licença padrão gratuitamente, acesse os recursos do OpenUSD e saiba como o Omniverse Enterprise pode conectar sua equipe.
Destaque visual cortesia da Siemens.