環(huán)旭電子基于 Omniverse 與 RTX GPU 實(shí)現(xiàn)工廠級(jí)數(shù)字孿生系統(tǒng)技術(shù)驗(yàn)證

在全球電子制造行業(yè)加速向數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型的背景下，企業(yè)正面臨產(chǎn)線柔性化、運(yùn)營透明化與決策實(shí)時(shí)化的多重需求。環(huán)旭電子股份有限公司（下稱“環(huán)旭電子”）是電子設(shè)計(jì)制造服務(wù)的領(lǐng)先廠商，長期致力于推動(dòng)關(guān)燈工廠建設(shè)，并已構(gòu)建起涵蓋 IoT 數(shù)據(jù)采集、大數(shù)據(jù)分析及可視化看板的數(shù)字化基礎(chǔ)。

為進(jìn)一步探索提升產(chǎn)線可視化與異常響應(yīng)效率的技術(shù)路徑，環(huán)旭電子開展了基于 NVIDIA Omniverse、OpenUSD 及 NVIDIA RTX 5000 Ada GPU 的概念驗(yàn)證項(xiàng)目。該項(xiàng)目整合多源模型與實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)，構(gòu)建了高保真、可交互的工廠級(jí)數(shù)字孿生系統(tǒng)。借助 NVIDIA 提供的實(shí)時(shí)渲染與協(xié)作能力，環(huán)旭電子實(shí)現(xiàn)了從靜態(tài)模型展示到動(dòng)態(tài)生產(chǎn)仿真的技術(shù)驗(yàn)證，探索初步展現(xiàn)了提高升產(chǎn)線運(yùn)營效率與管理決策及時(shí)性的潛力，為實(shí)現(xiàn)更高水平的智能化生產(chǎn)夯實(shí)技術(shù)基礎(chǔ)。

關(guān)燈工廠背后的多重挑戰(zhàn)

在關(guān)燈工廠逐步推進(jìn)的過程中，環(huán)旭電子雖已部署 IoT 數(shù)據(jù)采集平臺(tái)、大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)及 Dashboard，但產(chǎn)線異常仍依賴郵件、短信通知工程師，再由工程師人工切換至各個(gè)平臺(tái)逐項(xiàng)排查根因，整個(gè)過程分散、耗時(shí)且過度依賴個(gè)人經(jīng)驗(yàn)。

除此之外，環(huán)旭電子早期采用 WebGL+前端渲染的方式，將模型轉(zhuǎn)換為 glTF 格式后在網(wǎng)頁中展示。該方式渲染效果差、模型靜態(tài)化、二次修改困難，難以滿足日益復(fù)雜的生產(chǎn)可視化需求。不僅轉(zhuǎn)換周期長、渲染效果有限，且模型一旦導(dǎo)入便呈靜態(tài)，難以隨工藝調(diào)整快速迭代；同時(shí)，前端渲染對(duì)本地GPU配置要求高，普通終端難以流暢加載工廠級(jí)場景，系統(tǒng)擴(kuò)展性與用戶體驗(yàn)均受到制約。

上述瓶頸使得生產(chǎn)狀態(tài)難以實(shí)時(shí)、直觀地呈現(xiàn)，阻礙了關(guān)燈工廠在異常響應(yīng)、工藝優(yōu)化與跨部門協(xié)同方面的進(jìn)一步提升。

NVIDIA Omniverse 與 RTX GPU 助力數(shù)字孿生升級(jí)

為解決傳統(tǒng)展示方式的諸多問題，環(huán)旭電子引入了 NVIDIA Omniverse 和 RTX 5000 Ada GPU。Omniverse 的健全軟件生態(tài)和 USD 格式支持，使得模型能夠從不同仿真模擬軟件中快速導(dǎo)入，大大提高了數(shù)據(jù)整合與處理效率。其實(shí)時(shí)高保真渲染能力，能夠 1：1 還原生產(chǎn)線，為生產(chǎn)管理人員提供了沉浸式的觀察體驗(yàn)，解決了傳統(tǒng) WebGL 展示方式渲染效果差、模型靜態(tài)化的問題。借助 Omniverse 的實(shí)時(shí)物理仿真能力，可以測試 AGV 運(yùn)動(dòng)和碰撞情況，確保生產(chǎn)流程的順暢和安全。通過開發(fā)自定義 Omniverse Extension，結(jié)合公司自研的 IoT 層，環(huán)旭電子實(shí)現(xiàn)了設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、機(jī)器人手臂動(dòng)作以及 AGV 運(yùn)動(dòng)與任務(wù)執(zhí)行的實(shí)時(shí)映射，讓數(shù)字孿生模型動(dòng)態(tài)反映生產(chǎn)現(xiàn)場的真實(shí)情況。

此外，用戶能夠在 Omniverse 中借助 WebRTC 推流，將渲染結(jié)果實(shí)時(shí)傳輸至前端，用戶無需高性能設(shè)備即可訪問工廠級(jí)孿生場景，降低了用戶端的資源開銷和訪問門檻。同時(shí)，將 Omniverse 與公司自研的數(shù)據(jù)分析功能結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了從物理設(shè)備到數(shù)字孿生的全鏈路映射和智能生產(chǎn)分析，提升了管理與決策效率。

從靜態(tài)展示到實(shí)時(shí)智能孿生的跨越

借助 NVIDIA Omniverse 和 RTX 5000 Ada GPU，環(huán)旭電子在其數(shù)字孿生項(xiàng)目中實(shí)現(xiàn)了從傳統(tǒng)靜態(tài) 3D 展示到實(shí)時(shí)智能孿生的跨越：

• 渲染效果躍升：模型二次修改時(shí)間從過去的 4-6 小時(shí)壓縮到 30 分鐘以內(nèi)，開發(fā)維護(hù)人力節(jié)省 40%。這不僅提高了工作效率，還降低了項(xiàng)目成本，模型二次修改靈活，減少開發(fā)與維護(hù)工時(shí)。
• 用戶體驗(yàn)優(yōu)化：WebRTC 零客戶端方案讓終端 GPU 配置成本大大降低，用戶無需高性能設(shè)備即可實(shí)時(shí)訪問工廠級(jí)孿生場景。
• 管理決策效率提升：管理者通過高逼真、沉浸式的工廠級(jí)數(shù)字孿生，能夠快速定位生產(chǎn)瓶頸，優(yōu)化工藝流程，提高管理效率和決策的準(zhǔn)確性。

通過 NVIDIA Omniverse、OpenUSD 與 RTX GPU 的技術(shù)賦能，環(huán)旭電子在“關(guān)燈工廠”數(shù)字化升級(jí)的探索中更上一層樓，完成從物理設(shè)備到數(shù)字孿生的全鏈路映射和智能生產(chǎn)分析、從傳統(tǒng)靜態(tài) 3D 展示到實(shí)時(shí)智能孿生的技術(shù)驗(yàn)證，為實(shí)現(xiàn)更高水平的智能化生產(chǎn)夯實(shí)了技術(shù)基礎(chǔ)。