制造业

Foxconn 成功研发搭载物理 AI 的数字孪生智能工厂

目标

全球最大的电子制造商 Foxconn (弘海科技集团) 正在重新定义工业数字化革命时代高端产品的生产方式。该公司采用基于 NVIDIA Omniverse™ 和通用场景描述 (OpenUSD) 构建的物理精确数字孪生,来设计、部署和管理复杂的大批量生产设施,包括生产 NVIDIA Grace™ Blackwell 超级芯片的产线。Foxconn 旗下工业富联 (FII) 的 Omniverse 数字孪生平台 (FODT) 利用 NVIDIA Omniverse 计算为其工厂构建全方位的虚拟复刻系统。这使得公司能够实现仿真驱动设计、实时监控,并在其全球业务范围内优化运营。

客户

Foxconn

用例

仿真/建模/设计

产品

NVIDIA Omniverse Enterprise
NVIDIA cuOpt
NVIDIA Isaac
NVIDIA AI Enterprise
FoundationPose
NVIDIA PhysicsNeMo
cuMotion
NVIDIA Nemo
NVIDIA Metropolis

借助 Omniverse,Foxconn 推动了产业转型,包括:

  • 采用 NVIDIA PhysicsNeMo AI 模型进行热分析,将计算流体动力学 (CFD) 模拟的速度提高 150 倍 (分钟级 vs. 小时级)。
  • 基于标准化的通用场景描述 (OpenUSD) 的数字孪生资产,实现全球工厂之间整条生产线的快速迁移。
  • 通过在 Isaac Sim 中进行仿真驱动设计和评估,在实体部署前实现机器人运行效能提升。
  • 通过将仿真与材料控制系统及 NVIDIA cuOpt 相连接,实现动态自动导引车(AGV)路径优化。
  • 通过数字孪生监控实时生产 KPI,提高运营可见性,加速响应潜在问题。

连接虚实世界,优化工厂规划

现代电子制造业面临着前所未有的复杂性。在全球多站点建立、优化和管理大规模生产线,需耗费大量时间和资源。

传统的工厂设计、布局评估、机器人编程、物流规划和环境分析的方法往往速度缓慢、孤立运行,且计算成本高昂。这些限制严重制约了制造商实时分析生产数据、动态优化运营或跨厂区复制最佳实践的能力。

Foxconn 需要构建一个连接物理世界与数字世界的统一平台,以实现对新工厂设计方案的精准性能仿真。Foxconn 亟需一套能贯穿工厂全生命周期的解决方案,以实现快速迭代、高效协同以及数据驱动的决策优化。

“若综合考虑营收周期、工厂建设和生产规划等环节,我们预计可将整体时间缩短 50%。我们可以在虚拟环境中进行全要素建模,确保各个环节衔接无缝且无干扰,再部署实体设备。

Foxconn
工业富联机器人事业群总经理
Leo Guo

Foxconn

虚拟工厂赋能精准决策

FODT 平台正在改变 Foxconn 设计和运营工厂的方式。Foxconn FODT 采用 NVIDIA Omniverse 平台技术,用于构建和运营智能工厂的数字孪生,并提供现实世界的智能分析与成果输出。FODT 平台将虚拟工厂与现实世界的运营数据相连接,并在仪表板中嵌入来自制造执行系统 (MES)、车间控制 (SFC) 和自动化系统的关键指标。

加速工厂部署

通过 FODT 平台与标准化通用场景描述资产,Foxconn 实现整条产线的虚拟化组装,可快速在全球各厂区(例如从台湾到墨西哥)之间快速迁移和复制产线布局。得益于此,新工厂的投产和爬坡速度显著提升。

模拟工厂级气流

NVIDIA PhysicsNeMo 显著缩短了仿真时间,使 CFD 仿真的速度比传统方法快 150 倍。热分析洞察现可在数分钟内 (而非数小时) 内生成,助力工厂运营实现实时决策。

Foxconn 将 NVIDIA PhysicsNeMo (物理信息机器学习框架) 与 Omniverse 平台进行深度集成。Foxconn 通过基于传统 CFD 求解器 (如 Cadence) 数据训练 AI 模型,可直接在数字孪生中实现近实时的热力学仿真 (如数据中心 POD 冷却模拟),将计算时间从数小时大幅缩短至分钟级。

优化的自动化和机器人开发 

通过 FODT 平台对机器人工作单元和自动导引车 (AGV) 物流系统进行仿真,使 Foxconn 在投入实体硬件资本之前,设计出更安全、更高效的布局和运营方案。

借助 Isaac SimIsaac LabFoundationPose 模型和 cuMotion™ 对复杂的机器人任务 (如螺丝钉紧和线缆插入) 进行仿真和优化,实现无碰撞运动规划。

Foxconn 也在探索将人形机器人整合到其产线运营中,通过 NVIDIA Isaac GR00T 进行开发,并采用 Mega NVIDIA Omniverse Blueprint 方案,在部署前进行大规模机器人集群测试和机器人车队模拟。

可操作的运营见解

基于 NVIDIA Metropolis 平台,Foxconn 还采用 NVIDIA AI Blueprint 构建了具备视频搜索与摘要功能的 AI 智能体,用于实时监控工厂车间。AI 智能体通过分析视频片段,为各种场景提供洞察,例如检测未经授权进入禁区的情况。用户可以通过聊天界面与视频交互,也可以根据分析结果自动生成管理层所需的报告。

管理人员还可沉侵式巡检产线,同步监控设备性能并即时解决问题。

适用于智能工厂的 AI Modder

Foxconn 正在通过开发基于 NVIDIA NeMo 支持的 AI 平台“FoxBrain”,以推进其智能工厂的布局。FoxBrain 仅用四周即完成训练,并针对繁体中文进行了优化,使其成为台湾首个具备先进推理能力的大语言模型。FoxBrain 最初为 Foxconn 自有工厂研发,现已全面升级 Foxconn 智能制造、智慧城市和电动汽车平台的数据分析、决策制定和自动化能力。该模型采用高效训练策略,侧重于优化资源配置,显著改进仿真时间、资源优化和制造工艺流程。

 Foxconn

由数字孪生驱动的新一代智能工厂

Foxconn 的 Fii Omniverse 数字孪生 (FODT) 平台正在变革工厂设计和运营。 

标准化的通用场景描述资产库和 FODT 方法,通过在全球各生产基地间产线的快速迁移和复制,显著加速工厂部署进程。这大幅缩短了新工厂投产和扩产流程所需的时间。

数字孪生功能为实时生产 KPI 提供了沉浸式直观实时监控。运营可视化得到了提升,对制造全流程问题的响应速度也显著加快。

这些技术和方法论构成了 Foxconn 智能工厂的基础。数字孪生、AI 和仿真技术的集成,为工厂建模、仿真、规划和运营管理提供高级支持,使 Foxconn 始终站在制造业创新的前沿。

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