数智制造新引擎:构建时空一致的仿真数字孪生与 AI 业务平台

1月19日,DataMesh CTO 邬浩出席 NVIDIA 答谢迎春会,代表 DataMesh 参与 NVIDIA 创业企业展示 — 最终展示颁奖。2024年7月,DataMesh 加入 NVIDIA 初创加速计划(NVIDIA Inception),12月,从数百家企业中脱颖而出,成为最终十家“荣耀企业”之一。

2024 NVIDIA 创业企业展示 — 最终展示颁奖

DataMesh 专注于模拟数字孪生(Simulation Digital Twin)平台的开发与服务,致力于利用数字孪生、空间计算及人工智能技术,帮助企业革新工作流程,赋能一线工作者。DataMesh FactVerse 是 DataMesh 自主研发的数字孪生平台,旨在帮助企业以低成本构建数字孪生,并通过对业务流程的监控与模拟,优化生产流程,节省成本。

目前,DataMesh 正与 NVIDIA 开展紧密合作,整合 DataMesh FactVerse 与 NVIDIA Omniverse 的优势,让数字孪生的部署实施变得更加便捷、高效、可持续,赋能制造业产品全生命周期关键环节,提升企业运营效率。

多重挑战并存,未来制造何去何从

制造业行业挑战

制造业企业正在面临一系列亟待解决的挑战:

  • 工人技能短缺:人口结构的变化带来了劳动力短缺,一线员工经验传递困难,企业培养成熟工人成本高。在制造业出海的过程中,语言和文化差异也成为了培训效率的阻碍。
  • 运营效率低下:现代生产的复杂性要求企业具备更高的运营能力,但数据孤岛问题普遍存在,企业往往难以将分散的生产数据进行有效整合与利用,缺乏时空一致性的数据支持,无法实现数据驱动的业务优化。

数字孪生部署的挑战

为了更好地应对行业挑战,促进生产力的提升,数字孪生技术在工业制造领域逐渐获得广泛应用,但其部署和应用过程中仍然面临着许多技术性难题:

  • 孪生场景开发成本高:传统的数字孪生场景开发往往涉及较高的技术门槛和人力成本,且难以根据业务需求的变化灵活调整。
  • 数据融合与映射难题:企业生产数据来源广泛,不同生产系统中储存的数据格式各异,如何有效整合这些数据,并将其准确映射至 3D 模型,实现虚实融合的动态运转,是一个关键难题。而且,要实现实时、物理精确的 3D 仿真与映射,需要强大的算力来支撑。

DataMesh FactVerse + NVIDIA Omniverse™:
时空一致的高品质仿真数字孪生与 AI 业务平台

DataMesh 将 FactVerse 与 NVIDIA Omniverse 的能力深度整合,打造了面向工业场景的高品质数字孪生解决方案,帮助制造业企业快速构建时空一致的数字孪生平台,推动一线业务的优化与增长。

解决方案架构图

在该解决方案中,FactVerse 和 Omniverse 各自发挥核心优势。FactVerse 专注于数字孪生场景与模拟运行逻辑的构建,以及数据的整合处理,为实现虚实映射和数据驱动奠定基础。而 Omniverse 则在此基础上,为孪生场景提供更优质的渲染效果,并借助 NVIDIA Isaac™ 实现更精准的工业物理仿真,同时通过 NVIDIA NIM™ 强化 AI 能力的应用。

未来,通过 Omniverse 与 NVIDIA Cosmos™ 世界基础模型(World Foundation Models)进行连接,将进一步增强多重工业元宇宙的模拟、生成能力,为生产运营的 AI 优化、工业机器人的 AI 训练提供更为强大的平台级支持。

利用 FactVerse 创建数字孪生运行底座

  • 多源数据接入与处理:FactVerse 的数据融合引擎 DFS 能够接入来自不同生产系统的数据,对数据进行处理以确保其时空一致性,为业务的模拟优化提供有效的数据基础。
  • 零代码孪生场景创建:利用零代码设计器 FactVerse Designer,一线人员可以自行导入 3D 模型并创建数字孪生场景,编辑孪生体运行逻辑,并为孪生体绑定驱动其运转的数据,大幅简化了开发流程,节省开发时间。
  • 云端模拟与协作:FactVerse 提供数字孪生的云端模拟运行环境,支持多人协同操作。
FactVerse Designer 编辑场景

借助 NVIDIA Omniverse 
和 NVIDIA RTX™ GPU 加速物理 AI 构建

  • 高品质渲染:通过 OpenUSD 作为数据中转,FactVerse 可以将数字孪生数据送入 NVIDIA Omniverse,实现高品质渲染。同时,Omniverse 的远程渲染能力支持在浏览器中呈现大型 3D 场景,使交互与协作更加便捷。
  • 更准确的物理仿真:在 NVIDIA Isaac 中进行物理仿真,并将结果返回至 FactVerse 参与数字孪生运算,使数字孪生的运行更加真实。
  • AI 助力优化:借助 NVIDIA NIM,企业可以轻松部署大模型和小模型,结合企业知识库和数字孪生数据,为一线员工提供智能检索、智能指导等 AI 助手服务,提升工作效率。
  • GPU 加速:得益于 NVIDIA RTX™ 5880 Ada GPU 强大的视觉计算性能,能够在 Omniverse 中能够实现更快、更高质量的渲染,对工业资产、流程或环境等大型仿真提供强有力支持,帮助企业打造物理准确的数字孪生和虚拟仿真场景。
NVIDIA Omniverse 渲染场景

释放数字孪生潜能赋能未来制造

借助 NVIDIA Omniverse 和 RTX 与 DataMesh FacVerse 的高效结合,为制造业企业数字化转型提供了虚实融合的解决方案,能够帮助企业以低成本打造设备、流程和设施的数字孪生,助力企业提升效率,创造价值。

简单高效的部署方式,长期持续的业务价值

从技术层面来看,该解决方案降低了数字孪生的部署门槛,缩短了开发时间。FactVerse 解决了数字孪生场景构建和数据融合的难题,凭借零代码设计器的便捷性,孪生体和孪生场景可无限复用,并根据业务需求灵活调整,长期来看,开发成本逐步下降,投入产出比持续递增,形成良性循环。

同时,极大提升了用户体验。由于 FactVerse 创建的数字孪生并不依赖于渲染引擎,与 Omniverse 的对接非常顺畅,通过 Omniverse 和 RTX GPU 的高品质渲染,用户能够获得更真实的视觉效果和更自然的交互体验。

从业务应用角度来看,具备时空一致性的数字孪生平台实现了真正的数据驱动,并将 AI 能力更好地整合进业务场景,通过对真实业务的模拟和 AI 的应用,该平台能够为制造业企业在生产制造、设备运维、员工培训等重点环节带来显著价值。

优化生产制造流程

基于 FactVerse 和 Omniverse 打造的时空一致的数字孪生平台,企业可以实现更直观的生产监控和更精准的业务模拟,从而优化生产流程,提升运营效率。

在产线规划阶段,企业可以根据生产计划和工艺组合等条件,在虚拟世界中进行布局模拟,包括设备干涉、AGV 运行路线等,从而推演出最佳方案,避免在现实世界中反复调整,节省大量成本。

在生产过程中,借助 1:1 的数字孪生及实时数据映射,一线人员能够高效识别生产薄弱环节,结合时间和空间信息快速定位问题。同时,通过生产流程的模拟,企业可以验证生产计划,辅助生产排程,进一步优化生产效率。

FactVerse 平台还提供一系列开箱即用的业务工具,借助 AR/VR 等技术,帮助一线员工更直观地了解设备工作原理与运行情况,实现更高效的员工培训和更智能的设备维护。

未来,通过基于真实业务的数字孪生,AI 的应用也将更加深入。例如,利用数字孪生数据进行 AI 训练,将为自动驾驶、机械手等前沿技术提供更丰富的训练环境,为生产优化带来更强大的助力。

NVIDIA 创业企业展示 — 最终展示 荣誉证书

DataMesh CTO 邬浩表示:“通过与 NVIDIA Omniverse 平台的深度整合,我们能够更加高效地构建数字孪生虚拟环境底座,DataMesh 与 NVIDIA 也正在致力于让越来越多的企业利用数字孪生、XR 和 AI 技术进一步提升一线工作者能力和组织运营效率。”

*与NVIDIA产品相关的图片或视频(完整或部分)的版权均归NVIDIA Corporation所有

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