NVIDIA Omniverse: Die Plattform, die Engineering, Simulation, KI und Betrieb in einem digitalen Ökosystem vereint

In vielen Unternehmen ist Simulation längst etabliert, doch das Denken steckt oft noch in einer Werkzeugkiste fest: Jede Aufgabe wird mit einem eigenen Spezialwerkzeug gelöst – nacheinander, getrennt, im eigenen Fachbereich. Die Herausforderungen der Zukunft sind jedoch vernetzt: Produkte interagieren mit ihrer Umgebung, Systeme mit anderen Systemen, Abläufe mit realen Betriebsdaten. Klassische CAE- und CAD-Tools sind dafür nie geschaffen worden – sie arbeiten isoliert, proprietär und sequentiell.

NVIDIA Omniverse verändert dieses Paradigma grundlegend. Die Plattform schafft ein durchgängiges, offenes und vernetztes Engineering Ökosystem, das Simulation, KI, Visualisierung, Automation und reale Datenquellen in einem gemeinsamen digitalen Raum zusammenführt.

Omniverse ist damit weniger ein Tool als eine Infrastruktur für das Industrial Metaverse – ein Ort, an dem Produkte, Maschinen, Anlagen, Fabriken, Städte oder Logistikketten als lebendige, konsistent verknüpfte digitale Zwillinge existieren und mit Hilfe von Physik, KI und vernetzten Daten simuliert, validiert und betrieben werden können. CADFEM verbindet diese Möglichkeiten mit etablierten CAE-Workflows und macht sie für das Engineering nutzbar.

Strategische Partnerschaften als Vertrauensanker

Die enge Zusammenarbeit von Synopsys und NVIDIA zeigt, dass Simulation, KI und GPU Computing strategisch zusammenwachsen. Das Investment von NVIDIA in Synopsys unterstreicht diese Ausrichtung und gibt Unternehmen Planungssicherheit. Im gemeinsamen Blueprint und mit Partnern wie CADFEM, Microsoft und SoftServe wird Omniverse zu einer skalierbaren Engineering Plattform ausgebaut, die Cloud-Infrastruktur und physikbasierte Simulation miteinander verbindet.

Architektur und Schlüsseltechnologien von Omniverse

Technisch basiert Omniverse auf einer modularen, microservice-orientierten Architektur. Dienste für Visualisierung, Physiksimulation, Kollaboration oder Streaming können lokal, on‑premises oder in der Cloud betrieben und flexibel skaliert werden. Das Herz von Omniverse ist OpenUSD, ein offener, hochperformanter 3D‑Datenstandard, ursprünglich von Pixar entwickelt.

OpenUSD ist nicht „nur ein Dateiformat“, sondern eine Szene- und Datenbeschreibung mit folgenden Eigenschaften:

• unterstützt riesige Szenen mit Milliarden Elementen

• erlaubt Layering, Varianten und parallele Bearbeitung

• verbindet Geometrie, Material, Physik, Semantik und Simulation

• kann live gestreamt und versioniert werden

• ist vollständig modular und sprach-/softwareunabhängig

Dadurch wird USD zur Single Source of Truth, in dem CAD‑Geometrien, FEM‑Felder, CFD‑Strömungen, EM‑Bereiche, Robotikpfade, IoT‑Daten und KI‑Anmerkungen gleichzeitig existieren.

Omnigraph: visuelles, node-basiertes Workflow-System

Eine der zentralen Stärken von NVIDIA Omniverse liegt nicht nur in der Echtzeitvisualisierung oder im offenen USD-Datenmodell, sondern in der Möglichkeit, komplexe Abläufe zu automatisieren, zu orchestrieren und live mit der 3D‑Szene zu verknüpfen. Genau hier kommt Omnigraph ins Spiel – ein visuelles, node-basiertes Workflow-System.

Omnigraph basiert auf dem Prinzip, Abläufe als Graphen darzustellen – bestehend aus Knoten (Nodes), Verbindungen (Edges) und einer Ausführungslogik, die festlegt, wie Daten in Echtzeit durch den Graphen fließen. Jedes Node repräsentiert dabei entweder eine Funktion, eine Datenquelle, eine Operation oder eine Schnittstelle zu externen Werkzeugen. Dadurch lassen sich selbst hochkomplexe Engineering-Prozesse übersichtlich definieren und ohne Programmierkenntnisse kombinieren. Gleichzeitig bleibt das System offen für erfahrene Entwickler, die eigene Node-Typen über Python, oder C++‑Extensions hinzufügen können.

Beispiel: Omnigraph für einen Fluent-Workflow. | © CADFEM Germany GmbH

Chancen für Konstrukteure und Simulationsanwender

Für erfahrene Anwender in Konstruktion und Simulation ergeben sich drei zentrale Nutzenbereiche:

1. Echtzeit-Kollaboration: Mehrere Disziplinen – Mechanik, Strömung, Elektromagnetik, Automation – arbeiten gleichzeitig am gleichen digitalen Zwilling. Änderungen an Geometrie, Randbedingungen oder Szenarien werden unmittelbar sichtbar, inklusive physikalischer Antworten aus den angebundenen Solverumgebungen.

2. Digitale Zwillinge im Betriebskontext:  Digital Twins oder ROMs (Reduced-Order Models) können direkt in Omniverse ausgeführt werden. Eingangsgrößen stammen aus Zeitreihen, Edge-Geräten oder IoT-Plattformen; Ergebnisse wie Temperatur-, Spannungs- oder Geschwindigkeitsfelder werden als Punktwolken oder projizierte Felder in der Szene visualisiert. So wird aus dem Simulationsmodell ein betriebsnahes Entscheidungswerkzeug für Instandhaltung, Optimierung und virtuelle Inbetriebnahme.

3. Automatisierte Workflows mit Omnigraph: Über Omnigraph lassen sich „No-Code“-Workflows definieren, die CAE-Prozesse steuern – etwa das Starten eines Fluent-Laufs, das Einlesen der Ergebnisse über PyDPF und deren Überführung in OpenUSD.

Warum Omniverse unabhängig vom Simulationsstand des Kunden wertvoll ist

Auch wenn ein Unternehmen bereits über reife Simulationen verfügt, löst Omniverse Probleme, die klassische CAE-Tools nicht allein bewältigen können:

• Datenintegration statt Datensilos: CAD, CFD, FEM, EM, Robotik, Sensorik – alles in USD

• Multidisziplinäre Kollaboration in Echtzeit: Teams arbeiten gleichzeitig am selben digitalen Zwilling – ohne Datei-Pings, ohne Media breaks

• Simulation + Umgebung + Betrieb: Ein Simulationsmodell kennt typischerweise keine Umgebung bzw. die Welt. Ein Omniverse schon

• Cloud-gestützte Skalierung: Nutzung von On-Demand Hardware und Skalierung mittels Kubernetes

CADFEM als Enabler im Industrial Metaverse

Viele Unternehmen fragen weniger nach der Technologie als nach dem geeigneten Einstieg. CADFEM analysiert bestehende CAD‑, CAE‑ und Datenlandschaften, identifiziert geeignete Use Cases und entwickelt Pilotworkflows wie GPU‑gestützte CFD‑Postprozesse oder digitale Zwillinge. Darauf aufbauend entsteht ein skalierbarer Fahrplan, der aus einzelnen Showcases eine integrierte Omniverse‑Plattform entwickelt.

Während klassische Simulationsprogramme weiterhin unverzichtbar bleiben, bildet Omniverse die übergreifende Plattform, die alle Daten, Modelle, KI‑Mechanismen und Workflows zu einem kohärenten, interaktiven, automatisierbaren Engineering‑Ökosystem zusammenführt. Omniverse ist damit das fehlende Bindeglied zwischen Simulation, KI und realem Betrieb. Es macht aus einzelnen Werkzeugen eine zusammenhängende Zukunftsplattform.