Nvidia Omniverse erlaubt Produktionsplanung bis ins kleinste Detail Zuerst der Digitale Zwilling, dann baut BMW in Ungarn die Fabrik für Autos mit Elektroantrieb

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Design und Bau hochkomplexer Fertigungssysteme erfordern aufwendige Planung, hohe Präzision und höchstmögliche Effizienz. Der bayerische Autobauer BMW setzt hierzu auf „Nvidia Omniverse“. Die Plattform ermöglicht fotorealistische und präzise Simulationen in einem 'Metaverse', Echtzeit-Collaboration und die Verbindung von Daten und Anwendungen über Kompatibilitätsgrenzen hinweg.

Der Bau individualisierter Autos in Großserie ist ein hochkomplexer Vorgang. Die BMW Group ist dafür gerüstet – nicht zuletzt dank des Einsatzes von Omniverse bei der Planung neuer Fertigungssysteme. Mittels der Plattform für Digitale Zwillinge hat BMW bereits Jahre vor dem eigentlichen Produktionsbeginn für ein Werk in Ungarn eine virtuelle Variante der geplanten Anlagen erstellen, optimieren und testen können.

Die Fabrik für Fahrzeuge mit Elektroantrieb entsteht derzeit im ungarischen Debrecen. Der rund zwei Milliarden Euro teure Standort soll nicht nur wegweisende Technik einsetzen, sondern auch die weltweit erste CO₂-freie Fahrzeugproduktion ermöglichen. Mithilfe der Omniverse-Technik können Ingenieure beispielsweise bereits im Vorfeld die optimale Platzierung von Robotern bei begrenztem Platzangebot ermitteln. Dazu nutzen sie virtuelle, animierte Darstellungen, die bis ins kleinste Detail der künftigen Fabrik entsprechen.

Der Standort in Debrecen soll 2025 eröffnet werden. Dort laufen dann voraussichtlich bis zu 150.000 Fahrzeuge mit Elektroantrieb pro Jahr vom Band.

Virtuelle Planung verhindert unangenehme Überraschungen

Die Fabrikplaner der BMW Group leisten einen schwierigen und komplexen Job. Selbst minimale Fehler in der Planungsphase können später in der Realität durch entstehenden Änderungsbedarf hohe Kosten nach sich ziehen. Dementsprechend wichtig ist die hohe Detailtreue der virtuellen Planung mit der Nvidia-Technik. Sie ermöglicht dabei nicht nur das präzise Design der Anlagen, sondern bildet auch vollständige Produktionsprozesse ab.

Ingenieure können auf diese Weise optimieren und testen, bevor das Unternehmen teure Bauprojekte in Angriff nimmt. Das Risiko möglicher Produktionsausfälle durch Änderungen an der Fertigungslinie lässt sich somit deutlich reduzieren.

BMW-Produktionsplaner Ross Krambergar verdeutlicht, warum es ein entscheidender Vorteil ist, die virtuelle Situation einer reellen vorwegzunehmen: „Wenn wir zwei Wochen lang nicht arbeiten, verdienen wir zwei Wochen lang nichts. Und nichts bringt die verlorenen zwei Wochen mehr zurück.“

Individualisierte und intuitive Plattform

Da während der Planungsphase unzählige Experten verschiedener Fachgebiete und unterschiedliche Software und Daten zum Einsatz kommen, ist eine zentrale Plattform von besonderer Bedeutung. Mit der Nvidia-Software lässt sich das für BMW bewerkstelligen. Das Unternehmen stellt seinen Entwicklern eine intuitiv und ohne ausufernde Anleitungen nutzbare Umgebung bereit, quasi ein eigenes 'Metaverse', das auf die hauseigenen Aufgaben und Mitarbeiter zugeschnitten wurde.

Über Erweiterungen und Konnektoren werden Daten aus verschieden Tools per Mausklick zusammengeführt. Als Grundlage der Visualisierung dient unter anderem OpenUSD („Universal Scene Description“), das auf die Erstellung umfangreicher virtueller Szenen und Welten spezialisiert ist. Die so generierten Echtzeitsimulationen sind fotorealistisch. Jede Sammelbox, jeder Roboter hat Eigenschaften beziehungsweise Funktionen und Funktionsweisen.

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Grenzenlose Zusammenarbeit

Im Ergebnis und in Kombination mit Live-Kommunikation ermöglicht dies den Teams und Fachbereichen eine Zusammenarbeit in Echtzeit und ohne störende Kompatibilitätsgrenzen. Das Omniverse-basierte 'Metaverse' wird dabei stets auf dem aktuellen Stand der verfügbaren Daten gehalten. Typische Arbeitsgruppen bestehen aus etwa 25 Personen und umfassen Planer, Conductors, Entwickler und Manager, die sich innerhalb spezifischer Fabrikszenen treffen.

Gemeinsam führen sie dann eine virtuelle Fabrikbegehung durch, in deren Zuge die geplanten Anlagen geprüft, bewertet und auf einen sicheren Betrieb hin optimiert werden. Die Conductors steuern dabei den Ablauf der Sitzung und können beispielsweise Wegpunkte festlegen, Objekte positionieren oder den Status der Daten überprüfen.

Teilnehmer können objektbezogene Diskussionen führen und diese über Markups dokumentieren, die anschließend direkt am Objekt angepinnt werden. Am Ende steht ein Änderungsbericht mit allen Erkenntnissen, Anmerkungen und Veränderungen, der an den verantwortlichen Planer zurückgeht. Dieser nimmt dann die notwendigen Anpassungen in den Quellsystemen vor.

Präzise, schnell und zukunftssicher

„Ein virtuelles Abbild unseres Produktionsnetzwerks ermöglicht uns zukünftig, einen neuartigen, integrierten Ansatz unserer Planungsprozesse umzusetzen. Mit Omniverse erhöhen wir die Präzision, die Geschwindigkeit und somit die Effizienz unserer Planungsprozesse“, bestätigt Milan Nedeljković, Produktionsvorstand der BMW Group, anlässlich der Einführung von Nvidia Omniverse im April 2021. Denn der Digitale Zwilling hilft nicht nur bei der Planung, sondern ermöglicht auch während der laufenden Produktion schnelle Änderungen der Prozesse und Fehlerkorrekturen, da das virtuelle Abbild in ständigen Feedback-Schleifen mit der realen Welt interagiert.

Doch auch der Nvidia-Chef Jensen Huang zeigt sich auf diversen Veranstaltungen begeistert: „Die BMW Group beherrscht die Produktion individualisierter Automobile in Großserie. Ihre Geschäftsprozesse zählen zu den komplexesten der Welt“, führt er aus. In der Fabrik der Zukunft würden Mensch und Roboter zusammenarbeiten sowie Ingenieure aus allen Disziplinen des Fabrikdesigns in einem gemeinsamen virtuellen Raum kollaborieren. „Nvidia Omniverse wurde entwickelt, um diese Zukunft zu realisieren“, so Huang.

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