Simulation 5.0 avec des agents d’IA et un débit ultra‑rapide : bienvenue dans l’Omniverse

Avant la mise en service d’une ligne d’embouteillage Krones, chaque étape du procédé est précisément adaptée aux exigences spécifiques du client. Cette précision est essentielle pour garantir un fonctionnement fluide, un débit maximal et des pertes minimales, comme Krones s’y engage. Cet objectif est atteint grâce à l’analyse détaillée de chaque aspect du procédé, réalisée avec des simulations physiques avancées.

Pour s’assurer, par exemple, que les bouteilles sont remplies avec la quantité exacte de produit ou que le contenu ne déborde pas pendant le transport, Krones calcule et analyse ces phénomènes à l’aide de simulations d’écoulement. Une fois la configuration idéale identifiée dans le jumeau numérique, les ingénieurs procédé la transfèrent à l’installation réelle.

La contrainte majeure résidait dans le temps de calcul. Les modèles très détaillés nécessitaient des ressources importantes, et les simulations étaient isolées, propriétaires et séquentielles. Les résultats n’étaient donc disponibles qu’après environ quatre heures. Ce n’est qu’à ce moment qu’ils pouvaient être combinés à d’autres facteurs pour permettre d’en déduire et d’appliquer des mesures d’optimisation.

Le jumeau numérique a également servi à la conception et à l’optimisation du nouveau concept de ligne Ingeniq de Krones, présenté à la drinktec 2025. | © Krones

Intégré plutôt que séquentiel : la simulation dans NVIDIA Omniverse

Face à des conditions de marché plus exigeantes et à une pression croissante sur les coûts, ces délais de calcul ont été de plus en plus remis en question, d’autant que de nouvelles technologies ouvrent la voie à des approches radicalement différentes. C’est le cas de NVIDIA Omniverse. Bien plus qu’un simple outil, NVIDIA Omniverse crée un environnement d’ingénierie continu, ouvert et interconnecté, où simulation, IA, visualisation, automatisation et données réelles se rejoignent dans un même espace numérique.

Krones a choisi cette voie. Avec un écosystème de partenaires, l’entreprise a développé en l’espace de deux mois une solution dans Omniverse qui :

• réduit les temps de simulation de quatre heures à quelques minutes,

• permet des optimisations quasi en temps réel,

• reproduit avec précision les processus de Filling et de Sloshing grâce à la nouvelle méthode de simulation GPU développée par CADFEM pour Ansys Fluent. Des agents IA y sont intégrés : ils apprennent et prennent eux-mêmes des décisions d’optimisation fondées sur les données.

Technologies de NVIDIA, Synopsys et Microsoft

La base technologique repose sur la combinaison de NVIDIA Omniverse, d’Ansys Fluent – le logiciel de simulation CFD de Synopsys – et de l’infrastructure cloud Microsoft Azure.

NVIDIA Omniverse sert de plateforme en temps réel pour l’ingénierie collaborative et fait partie de l’Industrial Metaverse. Dans une scène OpenUSD cohérente, la plateforme relie les données CAD, la simulation physique et les données IoT. Elle permet une collaboration interdisciplinaire et des processus décisionnels fondés sur la physique. L’architecture modulaire, composée de connecteurs, d’extensions, d’applications et de services cloud, constitue une base flexible pour une simulation accélérée par GPU et pour l’automatisation assistée par l’IA.

Combiné à PyAnsys, l’accès pythonisé à l’ensemble des solveurs Ansys de Synopsys, ce dispositif permet de créer des workflows de bout en bout basés sur Ansys Fluent. Les processus sont entièrement automatisés, parfaitement reproductibles et intégrables sans rupture, depuis la simulation jusqu’à la visualisation basée sur USD.

En complément de la simulation accélérée par GPU, la puissance de calcul nécessaire est fournie par l’infrastructure cloud sécurisée et évolutive de Microsoft Azure.

L’expertise de SoftServe et CADFEM

Outre les technologies clés utilisées, les prestataires SoftServe et CADFEM font partie intégrante de l’écosystème de partenaires de Krones. SoftServe, spécialiste IT, intègre tous les composants individuels pour constituer un jumeau numérique complet. CADFEM se concentre sur la mise en place d’un workflow de simulation basé sur des simulations d’écoulement pour les processus de remplissage et de sloshing. CADFEM a développé pour Krones une méthode GPU pour Ansys Fluent, créant ainsi les conditions nécessaires à des applications CFD extrêmement rapides et assistées par IA dans l’environnement Omniverse.

CADFEM est depuis plus de quarante ans un partenaire étroit d’Ansys, aujourd’hui intégré à Synopsys. La collaboration entre CADFEM et Krones dans le domaine de la simulation dure presque aussi longtemps. Ce projet en est le dernier jalon. Des experts CFD de CADFEM ont été impliqués pour mener les simulations d’écoulement avec Ansys Fluent, qui atteignent dans NVIDIA Omniverse un niveau de pertinence et de rapidité jusque-là inédit.

Simulations de remplissage et de sloshing avec Ansys Fluent réalisées par CADFEM

Chaque bouteille est unique et les boissons varient également en termes de consistance, de densité ou de viscosité. Ces différences entraînent des configurations machines très diverses qui doivent être représentées dans le modèle de calcul. Les experts CFD de CADFEM ont eu pour mission de garder une vue d’ensemble de tous ces paramètres afin de couvrir l’ensemble des aspects spécifiques aux clients et aux installations. Ils ont préparé les simulations de base nécessaires à l’automatisation ultérieure. Un autre aspect essentiel concernait la visualisation finale et l’intégration complète dans Omniverse. Cela permettait une représentation fluide et cohérente des champs physiques calculés, comme la surface libre.

Les experts CFD de CADFEM, partenaire simulation de Krones, ont analysé et optimisé dans Ansys Fluent les effets de remplissage et de sloshing pour différentes configurations de bouteilles et de liquides. | © Krones

Conclusion

Omniverse sert de plateforme unifiée rassemblant toutes les données, les modèles, les mécanismes d’IA et les workflows dans un écosystème d’ingénierie cohérent, interactif et automatisable. Cette plateforme fait le lien entre simulation, IA et exploitation réelle. Elle permet une nouvelle génération de jumeaux numériques très détaillés. Ceux‑ci reproduisent non seulement les produits et systèmes, mais aussi les paramètres liés à l’environnement et au fonctionnement.

Krones utilise Omniverse et des simulations CFD accélérées par GPU pour représenter virtuellement les processus de remplissage et les configurations d’installation. Les effets de sloshing peuvent être visualisés avec précision et évalués dans des environnements de ligne très proches de la réalité. Avec l’ensemble de son écosystème de partenaires, Krones a intégré ces approches dans un jumeau numérique complet de l’installation. Celui‑ci relie la planification, l’exploitation et le service, offrant ainsi une sécurité de processus accrue. Krones peut ainsi garantir à ses clients les performances de l’installation pour différentes exigences dès la phase de conception.

Le projet mené chez Krones montre comment CADFEM combine ces possibilités avec des workflows CAE éprouvés et les rend directement exploitables pour l’ingénierie.