Nvidia Omniverse auf der GTC 2023 Industrielle Virtualität als Realität

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Weltweit gemeinsame Planungen an virtuellen Robotern, kompletten Fabriken oder auch Rechenzentren: Mit Nvidias „Omniverse“-Plattform ist diese Virtualität schon heute Realität. Auf der „GTC 2023“ zeigt man Details.

Hochgradig parallel arbeitende Prozessoren machen auch Paralleluniversen möglich. Ob in modernen Automobilwerken, ob bei Schiene-Infrastrukturprojekten oder bei der Planung von Rechenzentren: Bei den Schwergewichten im industriellen Bereich sind digitale Doppelgänger(„Digitale Zwillinge“) mittlerweile Standard. Dabei ist das Wort Doppelgänger insofern etwas irreführend, als ja das physische Äquivalent der Doppelgänger ist und die digitale Repräsentation das Original, das der physischen Umsetzung meist um Jahre vorausgeht.

3D-Beschreibungssprache als Basis der digitalen Welten

Auf der GPU Technology Conference (GTC) 2023 von Nividia spielten die digitalen Repräsentationen industrieller Welten eine große Rolle, haben doch die Hochleistungs-Grafikprozessoren dieses Unternehmens die Entwicklung digitaler Klone sozusagen in der DNA.

Bei Nvidia heißt die Vielzahl digitaler Parallelwelten ganz unbescheiden „Omniverse“. Letzteres ist zunächst einmal eine Entwicklungsplattform, die auf „Universal Scene Description“ (USD) basiert, einer 3D-Sprache, die Interoperabilität zwischen verschiedenen Software-Suites herstellt. Die BMW Group beispielsweise (siehe: weiter unten) verbindet damit verschiedene Softwarepakete, die in den Entwicklungsabteilungen des Konzerns verwendet werden, mit den Datenbeständen führender industrieller computergestützter Design- und Engineering-Tools wie „Siemens Process Simulate“, „Autodesk Revit“ oder „Bentley Systems Microstation“.

Mit der Omniverse-Plattform ist das weltweite gemeinsame Arbeiten vieler Beteiligter an dreidimensionalen Objekten, Szenen sowie oft hochkomplexen Szenerien wie ganzen Fabriken möglich. Diese digitalen Repräsentationen sind dabei keineswegs statisch, sondern für umfangreiche Simulationen verwendbar.

Ein anderes Beispiel ist der Versand-Allrounder Amazon. In seiner Keynote auf der GTC 2023 zeigte Nvidia-CEO Jensen Huang in einem Video, wie Amazon mit dem System Isaac Sim, Nvidias Plattform für Robotersimulation und synthetische Generierung, das auf Omniverse aufbaut, die Bewegungen von Proteus, dem ersten vollautonomen Lagerroboter von Amazon, steuert. Der Lagerroboter bewegte sich dabei in den riesigen Lagerhallen von Amazon an der Seite von Menschen und Roboterkollegen.

RTX 5000: Metaverse von zuhause

Nvidias Plattform für das Omniversum ist das „OVX“-System, dessen dritte Generation auf der GTC 2023 vorgestellt worden ist. Das neue System bietet nach Darstellung des Nvidia-Chefs „eine neue Architektur mit einem Serverdesign, das auf einer Dual-CPU-Plattform mit vier Nvidia „L40“-GPUs basiert“. Der L40-Grafikprozessor baue auf der „Ada Lovelace“-Architektur auf und liefere revolutionäre neuronale Grafik, KI-Berechnungen und die Leistung, die für die anspruchsvollsten Omniverse-Workloads erforderlich sei.

Jeder OVX-Server enthalte darüber hinaus, so der Nvidia-Chef weiter, zwei leistungsstarke „ConnectX-7“ SmartNICs, die eine Skalierbarkeit über mehrere Knoten und eine präzise Zeitsynchronisation ermöglichten. Die Ethernet-Adapter ermöglichten die Multiknoten-Skalierbarkeit der OVX-Systeme und böten Netzwerkfunktionen für die Kommunikation mit niedriger Latenz und hoher Bandbreite, wie sie global verteilte Teams benötigten.

Beschleuniger als Bremser

Drückt die Energiekosten im Datacenter: der Bluefield-2-Prozessor von Nvidia

Neu in der dritten Generation von OVX ist die „Bluefield-3“-Datenverarbeitungseinheit, die der Entlastung bei CPU-intensiven Infrastrukturprozessen dient. Für den Einsatz von Omniverse im Rechenzentrumsmaßstab bieten die Bluefield-3 DPUs laut Jensen Huang „eine sichere Grundlage für den Betrieb der Control-Plane des Rechenzentrums und ermöglichten höhere Leistung, unbegrenzte Skalierung, Zero-Trust-Sicherheit und bessere Wirtschaftlichkeit“.

Im Laufe des Jahres 2023 werden nach Angaben von Huang auf der GTC 2023 einige der weltweit größten Systemhersteller die OVX-Systeme der dritten Generation an Kunden in aller Welt ausliefern. Neben den bisherigen OVX-Partnern Lenovo und Supermicro kommen Dell Technologies, Gigabyte und QCT dazu. Außerdem arbeitet Nvidia mit HPE Greenlake an Digital Twin as a Service-Angeboten auf Basis von OVX.

Und nicht zuletzt ermöglicht der neu angekündigte Ada-Grafikprozessor der Generation „RTX 5000“ für Laptops Anwendern den Zugriff auf Omniverse- und industrielle Metaverse-Workloads im Büro, zu Hause oder unterwegs.

BMW: Erste vollständig digitale Fabrik

Omniverse-Nutzer in Deutschland sind beispielsweise die Deutsche Bahn-Tochter DB Netze mit ihrem Projekt „Digitale Schiene“ oder die BMW Group. Das Projekt Digitale Schiene baut auf der Basis von OVX groß angelegte digitale Zwillinge für dynamische physikalische Systeme. Unter anderem wird das Schienennetz digital abgebildet, um auf diesem Weg das Nutzungspotenzial des vorhandenen realen Schienennetzes besser „ermessen“ zu können und so Neubauten entbehrlich zu machen.

Ein besonderer Vorzeigekunde ist BMW. Der Automobilhersteller kündigte auf der GTC 2023 gemeinsam mit Nvidia an, dass er den Einsatz der Omniverse Plattform für die Entwicklung und den Betrieb von industriellen Metaverse-Anwendungen in seinem weltweiten Produktionsnetzwerk ausweiten wird, einschließlich des geplanten E-Mobil-Werks im ungarischen Debrecen, in dem 2025 die Produktion aufgenommen werden soll. In seiner Keynote zeigte Jensen Huang gemeinsam mit Milan Nedeljković, Mitglied des Vorstands der BMW Group, eine Demo, bei der die erste vollständig virtuelle Fabrik des Automobilherstellers, die auf Omniverse basiert, digital eröffnet wurde.

Der Nvidia-Chef war naturgemäß sehr angetan und meinte begeistert: „Unsere Partnerschaft wird die Grenzen der virtuellen Integration und des virtuellen Werkzeugbaus für die nächste Generation intelligenter, vernetzter Fabriken auf der ganzen Welt deutlich erweitern.“

Clou des Auftritts des BMW-Vorstandsmitglieds mit dem Nvidia-Boss war eine Demo, bei der ein Änderungsauftrag bei laufendem Betrieb abgearbeitet wurde. Konkret wurde demonstriert, wie man nachträglich einen Roboter auf einer begrenzten Fläche in der schon weitgehend virtuell geschaffenen Fabrik-Szene unterbringt.

„Die Durchführung von Änderungsaufträgen und Fluss-Re-Optimierungen an bestehenden Anlagen ist extrem kostspielig und verursacht Produktionsausfälle. Durch die Möglichkeit der Voroptimierung entfallen diese Kosten nahezu vollständig“, erläuterte das BMW-Vorstandsmitglied.

Darüber hinaus entwickelt das BMW-Team mit Omniverse, so Nedeljković weiter, auch eine Reihe kundenspezifischer Anwendungen, darunter eine Anwendung namens Factory Explorer, die auf „Omniverse USD Composer“ basiert. BMW nutzt Kernkomponenten des USD Composer und fügt kundenspezifische Erweiterungen hinzu, die auf die Bedürfnisse der Werksplanungsteams zugeschnitten sind, einschließlich Suche, Konstruktion, Navigation und Analyse von Werksdaten.

Validieren und Testen in der virtuellen Welt

Die Omniverse-Plattform ermöglicht es den BMW-Teams, von überall aus (auch von „Zuhause“, siehe oben) die Planungsarbeit an den virtuellen Fabriken gemeinschaftlich zu organisieren. Mehr noch: BMW kann vollständig in der virtuellen Welt validieren und testen, was die Zeit bis zur Produktion verkürzt und die Effizienz in allen Werken verbessert.

Sicher hätten die Möglichkeiten solcher virtuellen Probeläufe auch den Planungen des seinerzeit pannengeplagten Berliner Hauptstadtflughafens gutgetan. Der Schnee von gestern? In besagtem Fall ganz gewiss, aber für die Planungen (und Re-Optimierungen?) der zweiten S-Bahn-Stammstrecke in München, bei denen es auch an allen Ecken und Enden zu knirschen scheint, ja vielleicht doch noch eine reelle Möglichkeit für Verbesserungen.

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