工業(yè)數(shù)字孿生不僅是技術(shù)的革新，更是生產(chǎn)邏輯的重構(gòu)。在 GPU 算力與渲染技術(shù)飛速發(fā)展的推動(dòng)下，現(xiàn)代數(shù)字仿真平臺(tái)能夠整合多元生態(tài)資源，對(duì)產(chǎn)品的造型設(shè)計(jì)、生產(chǎn)工藝及業(yè)務(wù)流程等進(jìn)行全方位仿真優(yōu)化。作為工業(yè)數(shù)字孿生的關(guān)鍵載體，此類平臺(tái)通過建模工具在數(shù)字空間構(gòu)建精準(zhǔn)的物理對(duì)象模型，并利用實(shí)時(shí) IoT 數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)其動(dòng)態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)。最終，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與模型的深度集成，賦予平臺(tái)強(qiáng)大的綜合決策能力，并推動(dòng)全業(yè)務(wù)流程的閉環(huán)優(yōu)化與持續(xù)改進(jìn)，快速迭代出整體與細(xì)節(jié)兼?zhèn)涞淖吭浇鉀Q方案。

Emulate3D（簡(jiǎn)稱E3D）作為 Rockwell Automation（羅克韋爾自動(dòng)化）旗下的高保真工業(yè)仿真平臺(tái)，專注于高逼真度工業(yè)動(dòng)畫、模擬、控制、交互的數(shù)字化模擬，支持?jǐn)?shù)字化敏捷設(shè)計(jì)的各個(gè)階段。E3D 的數(shù)字化設(shè)計(jì)方式大大提高了設(shè)計(jì)的效率和精確度，縮短設(shè)計(jì)時(shí)間，幫助企業(yè)以低成本高效率提升項(xiàng)目的成功率。

工業(yè)級(jí)數(shù)字孿生：規(guī)?；涞氐暮诵奶魬?zhàn)

工業(yè)數(shù)字孿生正經(jīng)歷價(jià)值重構(gòu)，它不再是單點(diǎn)設(shè)備的虛擬鏡像，而是覆蓋工廠全要素的決策中樞。當(dāng)數(shù)字孿生從單臺(tái)設(shè)備擴(kuò)展到整座工廠，新的挑戰(zhàn)也隨之浮現(xiàn)：

自動(dòng)化工業(yè)系統(tǒng)復(fù)雜性帶來的算力瓶頸

要構(gòu)建整個(gè)工廠級(jí)的數(shù)字孿生，需要整合生產(chǎn)線上所有設(shè)備的數(shù)字孿生體模型。Emulate3D 作為搭載 physics 物理特性的平臺(tái)，其高保真的物理特性，加上數(shù)以百萬計(jì)的移動(dòng)部件、高速運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)械部件的復(fù)雜組成，使得單一系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)若想完整建模并運(yùn)行整套仿真流程，都面臨著嚴(yán)峻的算力挑戰(zhàn)。

跨團(tuán)隊(duì)協(xié)作斷層

規(guī)?；瘶?gòu)建數(shù)字孿生平臺(tái)需根據(jù)邏輯分工不同，在多個(gè)系統(tǒng)中完成不同部件的仿真。這也意味著跨部門團(tuán)隊(duì)或跨公司供應(yīng)商的協(xié)作必須整合責(zé)任領(lǐng)域，方能構(gòu)建全局視圖。因此，平臺(tái)需要提供多部門配合快速構(gòu)建多元素的產(chǎn)品可視化場(chǎng)景。

渲染質(zhì)量的提升

E3D 作為仿真拓展能力的佼佼者，可以針對(duì)很多行業(yè)客戶給出解決方案。與此同時(shí)，各方對(duì)軟件的要求也就更高了。仿真平臺(tái)在完成物理級(jí)精確的仿真基礎(chǔ)上，還需要高質(zhì)量的可視化渲染能力。無論是提高客戶實(shí)際使用過程中的沉浸式體驗(yàn)，還是用于項(xiàng)目評(píng)審或企業(yè)營(yíng)銷宣傳，都要求仿真平臺(tái)能提供更高質(zhì)量的實(shí)時(shí)畫面輸出與更直觀的仿真細(xì)節(jié)。

NVIDIA Omniverse 賦能 Emulate3D 仿真升維

NVIDIA Omniverse是一個(gè)包含 API、SDK 和服務(wù)的平臺(tái)，使開發(fā)者能夠?qū)?OpenUSD、NVIDIA RTX 渲染技術(shù)和生成式物理 AI 集成到工業(yè)和機(jī)器人用例的現(xiàn)有軟件工具和仿真工作流中。

Rockwell Automation 通過開發(fā) USD Data Exchange 工具。自 Emulate3D 2024 版本起即可接入 NVIDIA Omniverse 平臺(tái)，從而擴(kuò)展方案的完整性并增強(qiáng)用戶體驗(yàn)。

2025 Rockwell Automation

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NVIDIA Omniverse 基于 OpenUSD 的數(shù)據(jù)生態(tài)鏈，結(jié)合其核心數(shù)據(jù)協(xié)同引擎 Omniverse Nucleus，能夠靈活支持跨職能、跨地域團(tuán)隊(duì)高效協(xié)作，快速構(gòu)建仿真系統(tǒng)的數(shù)字場(chǎng)景。借助 USD Data Exchange，E3D 仿真場(chǎng)景可以無縫導(dǎo)入 Omniverse。不僅如此，Nucleus 還可以支持多個(gè) E3D 工作流并行接入與實(shí)時(shí)渲染。E3D 可以針對(duì)不同的模塊和邏輯對(duì)仿真任務(wù)進(jìn)行分解，連接不同的 PLC 單元，并在不同的系統(tǒng)中執(zhí)行相應(yīng)任務(wù)的仿真。然后，將這些分布式的仿真數(shù)據(jù)統(tǒng)一匯聚到 Omniverse 系統(tǒng)中進(jìn)行完整工作流的集成仿真與渲染。最終，得以實(shí)現(xiàn)從工廠建筑、地理位置、燈光照明、產(chǎn)線部署等多方面完成大規(guī)模高保真數(shù)字場(chǎng)景，快速構(gòu)建出極具真實(shí)感的虛擬工廠。

▲ Emulate3D 工業(yè)數(shù)字孿生超規(guī)模擴(kuò)展架構(gòu)

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NVIDIA Omniverse 使用基于 NVIDIA RTX 渲染技術(shù)和基于物理的 MDL 材質(zhì)來呈現(xiàn)渲染場(chǎng)景的真實(shí)感，不僅可以渲染出高質(zhì)量的視頻用于產(chǎn)品推廣與客戶演示，還支持在實(shí)時(shí)渲染的場(chǎng)景里進(jìn)行交互體驗(yàn)。

此外，Omniverse 還集成了 NVIDIA DLSS（Deep Learning Super Sampling-深度學(xué)習(xí)超級(jí)采樣）技術(shù)。開啟 DLSS 功能之后，渲染幀數(shù)可顯著提升，甚至實(shí)現(xiàn)翻倍。DLSS 由 NVIDIA RTX GPU 上的專用 AI 處理器（Tensor Core）驅(qū)動(dòng)，是一個(gè)經(jīng)過持續(xù)改進(jìn)的深度學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，能夠在顯著提高幀數(shù)的同時(shí)，生成精美且清晰的實(shí)時(shí)渲染圖像。

針對(duì)大型場(chǎng)景，Omniverse 支持多 GPU 加速渲染。這一特性目前為眾多渲染引擎所欠缺，使其在保證高真實(shí)感呈現(xiàn)的同時(shí)，有效擴(kuò)展了仿真渲染的算力。

NVIDIA RTX：為工業(yè)系統(tǒng)全程保駕護(hù)航

在構(gòu)建數(shù)字工廠時(shí)，NVIDIA RTX GPU的強(qiáng)大性能不可或缺。以基于 Ada Lovelace 架構(gòu)的 NVIDIA RTX 5880 Ada Generation GPU 為例：其 48GB GDDR6 顯存能容納更龐大的 3D 場(chǎng)景；14,080 個(gè) CUDA 核心與 110 個(gè)第三代 RT Core，結(jié)合 DLSS 幀生成技術(shù)，則顯著提升了渲染效率與流暢度，為復(fù)雜的端到端仿真和高保真場(chǎng)景渲染提供堅(jiān)實(shí)算力保障。

隨著工業(yè) 4.0 不斷推進(jìn)，行業(yè)對(duì)數(shù)字化轉(zhuǎn)型持續(xù)深入，這對(duì)工業(yè)仿真、數(shù)字孿生以及產(chǎn)品全生命周期的數(shù)字化管理都提出了更高的要求和更復(fù)雜的挑戰(zhàn)。

Rockwell Automation Emulate3D 商務(wù)經(jīng)理張劼鵬評(píng)論道：“NVIDIA 基于多年在圖形領(lǐng)域的技術(shù)研發(fā)，一直在不斷的推出新的數(shù)字可視化技術(shù)，這些技術(shù)也一直在各個(gè)行業(yè)的可視化領(lǐng)域生根、發(fā)芽、開花。很開心 E3D 的模擬仿真數(shù)字化平臺(tái)，也能和 NVIDIA Omniverse 數(shù)字可視化技術(shù)相結(jié)合，讓數(shù)字孿生的生態(tài)更加豐富，渲染畫面更逼真，給用戶帶來了更友好的觀感體驗(yàn)。Rockwell E3D 結(jié)合 NVIDIA 技術(shù)在不斷給行業(yè)客戶提供更多的服務(wù)和價(jià)值?！?/p>