寶馬集團和英偉達在Omniverse平臺上的合作，未來有可能成為虛擬工廠規劃的標準。數字孿生，也就是Digital Twin，最早用於航空航天飛行器的健康維護與保障，GE在航空發動機上也做了大量的嘗試，但兩者都是在昂貴的單體產品上才能實現。現在，寶馬和英偉達把整個工廠的數字孿生建了起來，做成了高度複雜製造系統的規劃工具。
一、Omniverse有望將寶馬的生產規劃效率提高30%
寶馬公司董事Milan Nedeljković表示，使用Omniverse有望將寶馬的生產規劃效率提高30%，這是因為Omniverse平臺能夠快速生成整體檢視，使得寶馬能夠在早期階段對計劃變更和調整做出評估，讓規劃人員和生產專家能夠更精準、快速地規劃高度複雜的生產體系。
Omniverse整合了來自各種不同生產者的專業設計和規劃工具的資料，並利用這些資料在單一的協作環境中生成照片般逼真的實時模擬。
寶馬員工使用Autodesk Revit、Dassault Systèmes CATIA、Bently資料點雲等多種不同的軟體工具，透過Omniverse可以快速合併所有相關資料庫的實時資料，進行GPU渲染高度還原現實，逼真模擬，在設計階段就可以體驗建立後的真實工廠樣子。
位於不同時區不同地點的員工隨時訪問，
一位同事可以使用動作捕捉技術生成虛擬影像，並出現在任何其他工作地點的另一位同事身邊，這樣他們就可以基於模型進行最佳化設計，
共同規劃和最佳化工藝或生產系統的細節。
一起解決問題。
目前Omniverse可以相容大部分主流軟體如Revit、3DSMAX，Unity3D等，工程檔案可一鍵遷移，同時支援主流的AR、VR應用，這種透明性將使規劃人員和生產專家能夠更快速、更準確地規劃高度複雜的生產系統，而不會出現介面損失或相容性問題。
相容主流應用
Nedeljković表示，“這重新定義了協作的方式，由於能夠在一個完美的模擬環境中進行操作，寶馬的規劃流程將被徹底改變，不但優化了生產線，還提高人機工程和人身安全。下一個目標是大規模地復現此類互動，並協調全球31座工廠的生產。”
二、Omniverse軟體介紹：集成了資料介面、應用開發、虛擬模擬、實時渲染、分發同步等數字孿生功能
Omniverse平臺由5個關鍵部分組成，這些元件與連線的第三方數字內容建立（DCC）工具以及附加的Omniverse微服務一起構成了完整的Omniverse生態系統。
Omniverse框架
1）
Nucleus提供了一組基本服務，允許各種客戶端應用程式、渲染器和微服務共享和修改虛擬世界的表示形式。
2）
Connect作為外掛庫，使客戶端應用程式可以連線到Nucleus併發布和訂閱。第三方可將使用這個庫來接收外部更新，或對外發布更改。
3）
Omniverse Kit構建了本地Omniverse應用程式和微服務的工具包。它透過一個輕量級框架提供了多種擴充套件功能。
4）
Simulation是透過Omniverse Kit外掛或微服務提供的模擬工具。首批模擬工具是英偉達的開源物理模擬器PhysX，被廣泛用於計算機遊戲中。
5）
RTX Renderer是支援符合皮克斯Hydra架構的渲染器之一，可實現多GPU實時硬體加速的光線跟蹤和路徑跟蹤。
此外，英偉達針對不同型別使用者構建了場景化的Omniverse應用，包括為建築、工程和施工專業人員設計的Omniverse View；為媒體、娛樂和製造/產品設計行業的設計師、創作者和專家設計的Omniverse Create；為3D深度學習研究人員設計的Omniverse Kaolin等。
Omniverse套件對寶馬工廠進行了全面的建模和模擬最佳化：
1）Omniverse模型涵蓋整座工廠中的所有元素，如產品、物料、工人、機器人、設施等，以及相應的單體和空間分析。
人物和動作模型
車間模型
工廠空間分析和感知分析
生產裝置和產品模型
工廠設施的模型
2）藉助Omniverse的3D 應用和使用者間實時協作能力，可以進行工位的人機工程最佳化模擬，最大化滿足人機工程學中的舒適度要求。
人因工程模擬和最佳化
人機協同的模擬和最佳化
機器人協同的模擬和實時監控
3）基於Omniverse強大的算力，進行大規模的系統整合模擬和最佳化，如虛擬工廠規劃、預測性維護和大資料分析等。
寶馬集團的生產規劃人員將能夠透過可擴充套件的GPU，對全球生產網路中每個工廠的整個規劃生命週期進行視覺化。
生產系統的整合模擬和最佳化
生產系統的整合模擬和最佳化
4）
Omniverse還為寶馬提供了物流規劃和模擬評估
寶馬集團的供應鏈龐大而複雜，工廠從4，500個供應商那裡接收數百萬個零件，單一零件編號數量高達23萬。而隨著寶馬集團的汽車銷售在過去10年中翻了一番，達到250萬輛，這些數字還會持續增長。此外，寶馬集團的車輛平均為客戶提供100種不同的定製化選擇，意味著99％的客戶訂單都各有差別，物流的複雜性，為工廠管理帶來了巨大挑戰。
為了應對這些挑戰，寶馬集團與NVIDIA合作，使用NVIDIA的Isaac機器人平臺開發了五款具有AI功能的機器人，來改進物流工作流程，如用於自動運輸物料的導航機器人、用於選擇和整理零件的操控機器人，這些機器人都採用NVIDIA Jetson AGX Xavier™和EGX邊緣計算機。
基於NVIDIA Isaac SDK開發的機器人，利用大量強大的深度神經網路，可以處理感知，分割，姿勢估計和人體姿勢估計，以感知其環境，檢測物體，自動導航和移動物體。這些機器人在真實資料和合成資料上進行訓練，並使用NVIDIA GPU在各種光線和遮擋條件下渲染光線追蹤機器部件，以增強真實資料。然後，在NVIDIA DGX系統上，基於實際資料和合成資料來訓練深度神經網路。接下來，這些機器人在NVIDIA的Isaac模擬器上進行導航和操控的連續測試，並運行於NVIDIA Omniverse虛擬環境中，在該環境中，多位來自不同地區的寶馬集團員工都能夠在同一個模擬環境中展開工作。如今這些自主AI物流機器人已經能夠適配當前流程，在同一條生產線上，組裝高度定製化的車輛。
寶馬集團物流高階副總裁Jürgen Maidl表示，“寶馬秉承著將選擇權交給客戶的原則，為不同客戶提供針對各款車型，多樣化功能的量身定製。
大量定製化配置的需求從根本上來講，在三個基礎層面對寶馬集團的生產帶來了挑戰，即計算、物流規劃和資料分析。
要想在一條生產線上，生產更高質量、高度定製化的各款車型，需要端到端的先進計算解決方案。與NVIDIA的合作使我們能夠推進當前工廠物流的未來發展，並最終讓寶馬集團的全球客戶滿意。”
5）
未來Omniverse還可用於更多場景：規劃人員和生產專家利用Omniverse雲基礎設施中同步的實時資料進行協作。他們還可以與供應商討論新生產系統的整合，整合結構和設施資料，以及生產中材料的專案和零件編號。
物流機器人的模擬
物流系統的模擬
三、寶馬和英偉達的合作，指明瞭製造業的未來？
“寶馬集團採用 NVIDIA Isaac機器人平臺重塑其工廠物流管理流程是一次具有革命性意義的舉動。寶馬集團引領著機器人工廠時代，利用在人工智慧和機器人領域取得的突破進展，創造出下一個高度可定製、及時、有序的製造水平。” 英偉達創始人兼執行長黃仁勳說，“寶馬以大規模的方式進行個性化製造，他們的運營是世界上最複雜的，Omniverse就是為了實現這個過程而打造的。我很高興寶馬公司利用NVIDIA Omniverse將他們的團隊連線起來，
在物理世界中建造任何東西之前，虛擬地設計、規劃和運營他們的未來工廠，這就是製造業的未來。”
英偉達的嘗試，讓我們看到生產系統規劃和試錯的成本可以持續降低，不斷逼近零成本。真正實現數字孿生，不僅需要大量的基礎資料，也需要強大的演算法和算力，構建基於資料模型的工業應用，探索工廠級數字孿生的實現方式。
近些年來，產品開發上市週期不斷被壓縮，必然帶來試製驗證和質量保證風險，如果能夠實現在產品設計階段提前構建產品資料模型和生產系統模型，就可以大幅加快產品工藝驗證速度、加快產線規劃速度、提升持續改善的迭代速度，對於提升產品的市場競爭力有直接的貢獻。
