西门子联手英伟达,将AI驱动的电路板检测从数字孪生推向工厂实践

西门子正在与英伟达合作,开发自适应的AI驱动制造能力,结合工业软件、西门子数字孪生技术和英伟达Cosmos,以加速生产规划、检测准备和优化流程。

此次合作将西门子用于产品生命周期管理(PLM)的Teamcenter软件及Process Preparation X,与英伟达Cosmos相结合,打造出一套用于印刷电路板检测的AI驱动工作流程。

该系统旨在帮助电子制造商在实际生产开始之前,准备并优化自动光学检测(AOI)流程。

这一解决方案目前正在西门子埃尔朗根电子工厂进行演示,该工厂是西门子用于自适应AI驱动生产的"零号客户"示范基地。

该项目的目标是打造一座高度自适应的工厂,能够每周进行三到五次变更而不中断生产。

西门子运营软件执行副总裁马克·辛兹比表示:"通过将全面的数字孪生与车间及AI连接起来,我们正在同时提升产线生产力和产品质量。"

"在埃尔朗根工厂,我们展示了西门子数字孪生的确定性特征如何成为利用物理AI进行生产准备的基础。"

"借助'虚拟'黄金样板,电子制造商可以在不中断产线生产的情况下,大幅加快生产变更速度。"

"这使电子制造商能够更快地应对变化,有助于实现大规模、高速度的生产就绪,同时减少人工工程投入、加速AOI准备工作并提升制造质量。"

英伟达物理AI仿真副总裁雷夫·勒巴雷迪安表示:"制造商不应该等到第一块实体电路板出炉才开始准备检测工作。"

"通过将西门子的工业软件与制造专业知识同英伟达Cosmos相结合,我们可以生成合格与缺陷电路板的合成图像,以虚拟方式准备检测工作——帮助制造商更快地将新产品投入生产。"

在生产前完成检测准备

传统方式下,推出新产品或产品变体需要先有实体样品,才能准备和训练光学检测流程以进行质量控制。而这种新方法将更多工作转移到了虚拟世界中完成。

Teamcenter提供电路板设计、物料清单及元器件信息,Process Preparation X则对这些信息进行验证、标准化并整合,构建出印刷电路板组件(PCBA)的数字孪生体。

这为在第一块实体电路板到达生产线之前准备检测工作,提供了所需的产品及制造背景信息。

被称为"黄金样板"的"完美"参考板数字孪生体,与英伟达Cosmos结合使用,生成逼真的虚拟黄金样板。

合成的逼真样本既可以代表合格电路板,也可以代表生产过程中可能出现的各种缺陷状况。

西门子使用英伟达Cosmos数据工厂生成合成电路板缺陷图像,从而能够在实体电路板投产之前完成检测设备的校准。

AI辅助检测

该工作流程通过AI辅助的二次检测能力延伸至实际生产环节。

当AOI系统识别出潜在缺陷时,二次检测能力可以分析检测到的状况,并帮助判断其究竟是真实缺陷还是误报。

这些技术共同构建起一套端到端的数字化及AI辅助工作流程,涵盖虚拟AOI准备、校准,以及生产开始后的检测支持。

埃尔朗根的"零号客户"

此次合作正在德国埃尔朗根的西门子电子工厂进行演示,该工厂是西门子与英伟达围绕自适应、自主及AI驱动生产开展更广泛合作的"零号客户"。

该工厂在高度灵活、生产工艺频繁变化的多品种生产环境中,提供了制造应用场景、生产环境及专业领域知识。

该项目的目标是将AOI程序生成中的人工工程投入减少高达85%,同时将误报率降低40%,首次通过率提升超过5%。

对制造商而言,预期的效益包括更早完成检测准备、减少人工工程投入,以及降低对实体样品的依赖。

这种方法还可以带来校准更精准的检测流程,减少人工核查工作,加速生产就绪进度,并提升制造质量。

从更广泛的意义上看,此次合作展示了数字孪生与工业AI如何在生产的虚拟与实体阶段之间,将工程意图与真实世界的检测工作连接起来。

这也表明,全面的数字孪生能够从产品的虚拟表示形式,演变为AI驱动制造及质量流程的积极基础。


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