寶馬集團的開發(fā)人員正在運用NVIDIA Omniverse構建用于優(yōu)化全球生產的虛擬工廠。

該團隊使用 Omniverse Code 和 Kit 構建了一個包含各種自定義擴展程序的應用，該應用統(tǒng)一了來自各種數(shù)字內容創(chuàng)建工具的數(shù)據，并使團隊能夠在工廠規(guī)劃工作上開展實時協(xié)作。

通過優(yōu)化設施規(guī)劃和高效率流程，預計可節(jié)省 30%的成本。

減少變更訂單和資金投入。

跨團隊、跨專業(yè)的實時協(xié)作。

提高產品生產的穩(wěn)定性。

構建一套用于軟件定義工廠的新工具

在運用虛擬工廠來優(yōu)化制造業(yè)工廠的布局、機器人技術和物流系統(tǒng)方面，寶馬集團正走在前列。在投產前的幾年，工廠規(guī)劃人員就開始在NVIDIA Omniverse賦能的虛擬環(huán)境中工作，以確保工廠順利運轉并提高效率。

在寶馬的虛擬德布勒森電動汽車工廠中，工廠規(guī)劃的力量和靈活性一目了然。憑借 Omniverse，物流和生產規(guī)劃人員可以模擬工廠流程并執(zhí)行各種任務，比如顯示和識別機器人在受限空間中的最佳位置等。這座虛擬工廠是真實工廠的精準虛擬復制品，真實工廠將于 2025 年開業(yè)，預計每年將生產 15 萬臺電動汽車。

寶馬擁有一支龐大的工廠規(guī)劃人員團隊，比如說在未來的德布勒森工廠中工作的人員，他們在寶馬全球工廠的規(guī)劃和運營中發(fā)揮著關鍵作用。該團隊的工作非常復雜，即便是極其輕微的誤判或錯誤也會導致現(xiàn)實世界中的巨大成本。而符合物理學的虛擬規(guī)劃由于可以讓規(guī)劃人員在成本低廉的情況下進行試驗和修改，因此備受青睞。

規(guī)劃人員可以利用 Omniverse 中的虛擬環(huán)境，在啟動大型建設項目和投入資金之前預先優(yōu)化生產流程。這個方法可以大大減少因訂單更改和流程優(yōu)化而導致的成本和停工。正如寶馬集團的 Ross Krambergar 所述，關閉一家工廠甚至部分裝配線可能會造成巨大的額外成本。

Krambergar 表示：“如果關閉工廠兩個星期，那就意味著我們在這兩個星期內沒有賺到一分錢，而且我們無法彌補這兩個星期的時間。工廠每分鐘都在生產新車，所以每一分鐘的停工都會損失所生產車輛的價值?！?/p>

由于工廠規(guī)劃人員在復雜軟件方面的專業(yè)水平不同，因此為他們提供一個高度直觀、不需要大量指導就可以使用的應用至關重要。借助 Omniverse，寶馬能夠創(chuàng)造出定制化的用戶體驗。

這讓寶馬能夠以在虛擬世界中執(zhí)行最關鍵任務的相關功能為主，構建出用戶界面。

團隊可以在大型場景中開展多個用戶和不同領域數(shù)據的實時遠程協(xié)作，而無需在線下碰面。

“這是一項革命性的技術 - 我們可以在虛擬世界中完成所有的設計、建造和測試?！?/p>

——Milan Nedeljkovi?，寶馬集團管理委員會成員

在虛擬工廠中開展實時協(xié)作

為了連接在工廠不同區(qū)域和環(huán)節(jié)工作的各個團隊，需要有一個集中化的平臺。為了解決這個問題，寶馬使用 Omniverse 構建了自己的元宇宙應用，使其有了一個始終與當前規(guī)劃數(shù)據保持一致的整體規(guī)劃解決方案。

在部署 Omniverse 之前，數(shù)字內容工作流程完全是手動的，而且共享和重復利用程度很低，團隊高度依賴線下會議和靜態(tài)規(guī)劃文件來協(xié)調項目。

寶馬內部元宇宙（BMW Internal Metaverse）徹底改變了寶馬團隊的項目協(xié)作方式，提高了團隊的生產力、溝通效率以及應對市場需求變化的敏捷性。團隊可以與大型場景中的多個用戶以及不同領域數(shù)據開展實時遠程協(xié)作，而無須在線下碰面。

寶馬元宇宙中的一個工作組一般由 25 人組成，包括規(guī)劃人員、指揮人員、開發(fā)人員和管理人員等，他們可以在特定的工廠場景中以虛擬方式會面。團隊能夠一起對工廠車間進行現(xiàn)場巡檢，對工廠特定區(qū)域進行審核評估，確保工廠的每一個變量都得到優(yōu)化，保障生產和運營安全。

指揮人員負責管理該環(huán)節(jié)的流程和準備場景，比如定位對象、檢查數(shù)據狀態(tài)、設置各個主題的路徑點等。在審查過程中，可以對目標特定領域進行聯(lián)合評估，討論關于現(xiàn)狀優(yōu)化或問題處理的想法，并記錄在相關對象的固定標記中，還可以移動或重新定位對象以更好地適應整體要求，最終創(chuàng)建一份包含所有發(fā)現(xiàn)、注釋和實際變化的變更報告，并反饋給規(guī)劃負責人員，以便在源系統(tǒng)中作出所需的修改。

通過通用場景描述（OpenUSD）

連接各種 3D 工具

虛擬工廠規(guī)劃包含建筑和結構、車輛、設備和動力學、產品和工藝結合、物流、人體模擬等各個方面，每一方面都需要依賴獨特的數(shù)字內容創(chuàng)建（DCC）工具。

Omniverse Connector可以將所有這些工具組合成復雜的場景。

轉換器微服務可以自動從寶馬團隊使用的各種 DCC 工具中獲取用于工廠規(guī)劃的數(shù)據。在寶馬的 Factory Builder 網絡應用中，用戶可以選中包含建筑或布局的 CAD 數(shù)據等源文件，將其匯總并一鍵輸出到Omniverse Nucleus中的結構化 USD 項目中。工廠指揮人員可以在這里調整文件的有效性、更新參考文件并確保項目都是最新的，從而帶來一個結構良好、各種技術水平的工廠規(guī)劃人員都可以使用的標準化數(shù)據庫。

由于來自各種工具的數(shù)據會被自動轉換成 USD，寶馬用戶可以將數(shù)據發(fā)布到其內部元宇宙，并與來自其他工具的資產一起使用。

OpenUSD 是一種用于構成大型場景和虛擬世界的開放場景描述，它讓這一流程變得無縫連接。OpenUSD 兼容所有文件系統(tǒng)，并包含用于創(chuàng)建、編輯、查詢、渲染、協(xié)作和模擬虛擬世界的 API。

除了實現(xiàn)各種 DCC 工具之間的實時協(xié)作外，OpenUSD 還能以獨立圖層的形式無損整合來自眾多來源的數(shù)據。各用戶可以同時修改工廠的不同圖層，且不影響其他人的工作。較高的層會在組合中較為顯著，但仍可以訪問較低的層的數(shù)據。

支撐整個 USD 格式自動轉換過程的是一項負責處理該轉換過程的定制化服務以及向 Nucleus 的數(shù)據傳輸。這被稱為后端集成，是寶馬元宇宙的一個重要支柱。

用獨特的擴展程序定制寶馬元宇宙

寶馬開發(fā)人員能夠使用 Omniverse Code 和 Kit 流暢地建立一個符合他們獨特規(guī)劃需求的自定義應用，并且可以將來自各種 DCC 工具的數(shù)據一同可視化，以便用于工廠的優(yōu)化。

為了對該應用的指揮、規(guī)劃、查看等各種不同的功能進行微調，Omniverse 集成了各種自定義擴展程序。這些擴展程序也是在 Omniverse 中開發(fā)的，可提供獨特用戶體驗以優(yōu)化整個寶馬工廠規(guī)劃團隊的工作流程。

沖突檢測（Collision Detection）擴展程序使規(guī)劃人員可對設備、建筑部分和其他材質之間的潛在沖突進行 GeoCheck。為了能夠選擇加載哪些有效載荷或工廠區(qū)域，寶馬還開發(fā)了一個工廠過濾器（Factory Filter）擴展程序。規(guī)劃人員還可以通過工廠啟動器（Factory Launcher）擴展程序，在所設置的時間啟動建筑或工廠。

寶馬開發(fā)人員還使用了現(xiàn)成的Omniverse Navigation（導航）和Waypoint（路標）擴展程序，使用戶能夠更加容易操縱虛擬工廠環(huán)境并與之互動。Omniverse Measuring（測量）擴展程序幫助規(guī)劃人員評估機器人和其他設備是否能夠適應目標空間。

而這僅僅是開始。寶馬計劃不斷推出新的擴展程序，使自己的虛擬工廠變得更加先進和適合未來。

開發(fā)自己的虛擬環(huán)境模擬應用

有了 Omniverse Kit，就可以構建用于模擬各個行業(yè)虛擬環(huán)境的域優(yōu)化應用。開發(fā)人員可以創(chuàng)建自定義布局，并集成庫存功能或 AI 支持的搜索功能等，根據團隊的獨特需求來精簡工作流程。

NVIDIA 開發(fā)了許多低代碼基礎應用，比如 USD Composer 和 USD Presenter 等。用戶可以在這些應用上做定制化開發(fā)（諸如寶馬的元宇宙解決方案等），Omniverse Kit template 是幫助自主開發(fā)應用的絕佳平臺。如有任何問題，Omniverse 開發(fā)者社區(qū)將隨時提供幫助。