La construcción de una fábrica de automóviles es uno de los proyectos de diseño más complejos y costosos que se puedan imaginar. La fábrica en sí es una máquina gigante en la que miles de trabajadores humanos, robots y artefactos deben moverse en un ballet perfectamente coreografiado para convertir 30 000 piezas individuales en un automóvil, a una velocidad de un automóvil por minuto. Antes de que comience la construcción de la fábrica, miles de ingenieros dibujan millones de dibujos CAD y se reúnen durante miles de horas. Peor aún, saben que ninguna cantidad de planificación evitará una larga lista de errores una vez que la fábrica finalmente abra, lo que puede resultar en pérdidas de millones de dólares todos los días hasta que se resuelvan los errores.
Al menos, así es como solía funcionar.
Todo esto está a punto de cambiar gracias a la primera fábrica virtual del mundo, un gemelo digital perfecto de la futura planta de 400 hectáreas de BMW en Debrecen, Hungría, que según se informa producirá alrededor de 150.000 vehículos cada año cuando se inaugure en 2025.
Ross Krambergar y Rev Lebaredian explicaron exactamente cómo funcionaría esto, durante una reciente entrevista en video. Krambergar, que ejecuta simulaciones geométricas para la puesta en marcha virtual en BMW, ha pasado los últimos dos años creando una versión completamente digital de la fábrica de Hungría con Lebaredian, quien es vicepresidente de Omniverse y tecnología de simulación en Nvidia. Nvidia, una empresa con sede en Santa Clara conocida principalmente por fabricar tarjetas gráficas para juegos y crear magia con tecnología de inteligencia artificial, ha estado desarrollando Omniverse durante años. Es un metaverso diseñado a medida para que las empresas planifiquen y optimicen procesos industriales que pueden ahorrarles millones de dólares. En otras palabras, es el polo opuesto del patio de juegos sin sentido de Mark Zuckerberg para niños tristes sin torso.
“Uno de los mayores problemas que tienen [las empresas industriales] es que en realidad no pueden ver si su fábrica va a funcionar hasta que la hayan construido”, dice Lebaredian. Al convertir los diseños en algo que se puede simular y ejecutar dentro de una computadora, compañías como BMW tienen la oportunidad de probar cosas digitalmente antes de crearlas en el mundo físico. Esto significa que pueden ahorrarse muchos dolores de cabeza y dinero al detectar miles de problemas potenciales antes de colocar un ladrillo.
MAS QUE UN JUEGO
Omniverse es como un videojuego extremadamente complejo que existe continuamente en la nube, muy parecido a Grand Theft Auto Online, pero sin las armas, las persecuciones policiales y las strippers. En Omniverse, todo lo que existe en el mundo real tiene una contraparte en 3D que actúa exactamente como su versión física. Un robot es sólido, tiene articulaciones reales, se ve afectado por la gravedad y, de hecho, puede programarse para realizar tareas. Puede tomar una tuerca y atornillarla al chasis de un automóvil, puede chocar con un estante de herramientas o, si no se coloca correctamente, puede aplastar accidentalmente a un trabajador humano en la cabeza.
BMW exploró por primera vez el software de hermanamiento digital cuando se asoció con Unreal Engine para construir fábricas 3D hace un par de años. “Antes de conocer a la gente de Omniverse, estábamos planeando la fábrica de Electric Mini en Oxford, Inglaterra. Una de las cosas que queríamos hacer era tratar de visualizar cómo se superponen todos los diferentes planes”, dice Krambergar. Explicó que durante la planificación, BMW tiene «congelaciones de diseño», un proceso en el que todos los involucrados en una parte específica de la fábrica se reúnen en una sala para asegurarse de que cada elemento del proceso funcione antes de pasar al diseño y aprobación de otra parte de la fábrica. la fábrica. Según Krambergar, estas conversaciones son casi imposibles de tener sin usar modelos 3D.
El software de Unreal Engine no era del todo adecuado para simular una fábrica del mundo real con miles de millones de parámetros en juego. Un motor de juego solo requiere que los desarrolladores creen modelos 3D en un programa como Maya, pinten algunas texturas en ellos, configuren la iluminación y luego agreguen algo de programación. Para comprender completamente cómo podría comportarse una fábrica, los diseñadores deben usar programas de software que puedan planificar con precisión todos los elementos necesarios, desde los sistemas eléctricos y la robótica hasta las herramientas, la logística e incluso el análisis del flujo de trabajo humano, que mide cómo se mueve un trabajador y dónde están las herramientas y deben estar las piezas para realizar una tarea de manera eficiente.
Cuando BWM se asoció con Nvidia, encontró un socio capaz de esa complejidad. Omniverse permite a BMW conectar sus complejas bases de datos de diseño en una gigantesca base de datos: una fábrica viviente en la nube, por así decirlo. Esto permite que todos vean en tiempo real lo que está pasando con el trabajo de los demás. Por ejemplo, si un planificador de herramientas necesita colocar una herramienta adicional en algún lugar de la línea de ensamblaje, puede ver dónde está todo y todos los demás pueden ver dónde aparece la nueva herramienta en la fábrica virtual de Omniverse.
Krambergar dice que los resultados son nada menos que fenomenales cuando se trata de acelerar el trabajo en equipo. Señala: «Uno de los planificadores me dijo que una congelación de diseño que normalmente puede demorar hasta tres días ahora solo tomó una hora». Esto sucede porque ver todo lo que sucede en tiempo real directamente en su navegador web hace que todos entiendan las cosas de manera intuitiva (por cierto, BMW no usa auriculares VR, solo navegadores web donde el mundo 3D también se transmite desde la nube). El efecto, dice Krambergar, es que los diseñadores tienen mucho más tiempo para cumplir cómodamente con los plazos, lo que genera mucha menos presión y un trabajo mucho mejor.
PLANCHANDO LOS PROBLEMAS
La interacción visual en tiempo real, donde todo se coordina en un solo modelo, conduce automáticamente a una detección más rápida de posibles problemas, dice Lebaredian. “Todos los ingenieros pueden analizarlo como si estuvieran juntos en el lugar físico real, e intuitivamente pueden ver que las cosas están en conflicto y solucionarlas allí mismo”.
Un ejemplo reciente sucedió en la antigua fábrica de BMW en Munich el año pasado. Lebaredian explica que hizo un recorrido por el edificio de 100 años. Cuando llegó a una sección de la fábrica donde enormes robots sueldan detrás de una cerca de tela metálica, vio una pasarela metálica sobre ellos. Le preguntó a los empleados de BMW cómo se aseguraban de que los brazos gigantes no golpearan el puente.
Antes, obtener una respuesta habría requerido que el fabricante de los robots viniera a la fábrica, colocara los robots y probara cuidadosamente su programación con los ingenieros de BMW para asegurarse de que los brazos del robot no golpearan la pasarela o cualquier otra cosa a su alrededor. Ese proceso podría llevar días. Usando Omniverse, BMW pudo colocar los robots dentro de la fábrica, hacerlos funcionar como si fueran reales e inmediatamente vio que habrían destruido la pasarela si hubieran usado el programa de soldadura original. Para solucionarlo, modificaron la programación y, así, les ahorró días de dolores de cabeza: los robots se instalaron con precisión y estaban listos para funcionar de inmediato.
“Una vez que te comprometes a poner [los robots] en el mundo real, es costoso y cualquier retraso o problema termina costándote millones y millones de dólares”, dice Lebaredian. Krambergar dice que es importante detectar temprano estos percances en el diseño de la fábrica porque generalmente son fáciles de solucionar. Si no los atrapa en el Omniverso, perderá mucho dinero. “Cuando cerramos durante dos semanas, son dos semanas en las que no estamos ganando dinero alguno. Y son dos semanas en las que no podemos recuperar ese tiempo”. Cada minuto que no están construyendo un auto, ese es el precio de un auto perdido, dice, porque las plantas escupen un auto cada minuto.
Sin embargo, la verdadera prueba para Omniverse está ocurriendo ahora con su nueva planta húngara, la primera que se ve afectada por un verdadero gemelo digital. También será la primera vez que todos los equipos de BMW podrán utilizar el gemelo digital después de un largo período de pruebas beta. En los próximos meses, BMW y Nvidia planean seguir agregando nuevas capacidades, como las simulaciones de trabajadores humanos reales que trabajan y recorren la planta como lo harían sus contrapartes del mundo real.
Eventualmente, la fábrica de gemelos digitales de BMW se expandirá más allá de su función de diseñar y probar fábricas antes de que entren en funcionamiento. El objetivo es crear un flujo de trabajo simplificado donde cualquier cambio en la fábrica física actualizará la fábrica virtual y donde cualquier cambio en la fábrica virtual actualizará las bases de datos 3D utilizadas por los equipos de diseño de BMW. Una vez que tengan todas esas capas en su lugar, Lebaredian dice que la próxima frontera es integrar Omniverse con inteligencia artificial que ayudará a optimizar el mundo físico.
