西门子携手 NVIDIA 推动基于 AI 的 PCB 检测从数字孪生走向工厂应用

西门子宣布与NVIDIA开展新合作，双方整合西门子工业软件、数字孪生技术与NVIDIA Cosmos，开发具备自适应能力的 AI 制造解决方案，加快生产规划、检测准备与优化。

此次合作将西门子用于产品生命周期管理（PLM）的Teamcenter® 、Process Preparation X与 NVIDIA Cosmos相结合，打造面向PCB检测的AI 工作流程，助力电子制造商在实体生产开始之前完成AOI流程的准备与优化。

目前，该解决方案正应用于西门子爱尔兰根电子工厂。作为西门子推进自适应AI生产的“零号客户”（Customer Zero），爱尔兰根电子工厂正在探索如何在不中断生产的情况下，快速适应每周约发生三至五次的生产变更，打造更具适应能力的工厂。

西门子运营软件执行副总裁 Mark Hindsbo 表示：“通过将全面数字孪生与生产现场及 AI 相连接，我们正在同时提升生产线效率和产品质量。在爱尔兰根工厂，我们正在展示西门子数字孪生如何凭借确定、可靠的数据，为运用物理AI开展生产准备奠定。借助虚拟标准参考板，电子制造商无需中断产线，即可快速完成生产调整。这使电子制造商能够更快响应变化，以更大的规模和更快的速度做好生产准备，同时帮助减少人工工程工作量、加快AOI准备，并提升制造质量。”

NVIDIA物理AI仿真副总裁Rev Lebaredian 表示：“制造商无需等到第一块实体电路板生产出来后，才开始准备检测工作。通过将西门子的工业软件及制造领域专长与NVIDIA Cosmos相结合，我们可以生成模拟良品和缺陷电路板的合成图像，在虚拟环境中提前开展检测准备，帮助制造商更快将新产品导入生产。”

传统上，企业需要在导入新产品或产品变型时，需要先制造出实体样板，才能为质量检测建立并调试相应的光学检测流程。新的方法则将更多此类工作转移到虚拟环境中，减少对实体样板的前期依赖。Teamcenter提供PCB 设计、物料清单（BOM）和元器件信息，Process Preparation X则对这些数据进行验证、规范化处理和整合，进而建立印刷电路板组件（Printed Circuit Board Assembly，PCBA）的数字孪生。基于其中完整的产品与制造信息，制造商可以在首块实体电路板进入生产线之前，提前开展检测准备工作。

在此基础上，制造商可通过NVIDIA Cosmos，根据作为标准参照的合格电路板，也就是通常所称的“标准参考板”（Golden Board），生成高度逼真的虚拟标准板以及照片级合成样本。西门子利用NVIDIA Cosmos Data Factory 生成电路板缺陷的合成图像，从而能够在实体电路板生产出来之前完成检测设备的校准。

这一工作流程可延伸至实际生产环节，并引入基于AI 的二次检测能力。当AOI系统识别出潜在缺陷时，二次检测能力可以帮助分析检测到的异常情况，并判断其究竟是真实缺陷还是误报。通过这些技术，双方旨在打造贯穿端到端的数字化以及AI工作流程，覆盖虚拟AOI准备、校准以及投产后的检测支持。

爱尔兰根电子工厂率先开展验证

此次合作目前正在德国西门子爱尔兰根电子工厂进行验证。作为西门子与NVIDIA 探索自适应、自主化和AI驱动生产模式的内部首个应用和验证场景，该工厂依托高度灵活的多品种生产环境和持续变化的生产流程，为项目提供实际制造场景、生产环境及专业经验。该项目的目标是将AOI 程序生成所需的人工工程工作量最高减少85%，同时将误报减少40%，并将一次通过率提升5%以上。

该方案可帮助制造商更早开展检测准备，减少人工工程工作量和对实体样板的依赖，同时提高检测校准效果，减少人工复核，加快投产并提升制造质量。此次合作还展示了数字孪生与工业 AI 如何贯通工程设计意图与现实世界中的检测环节，连接虚拟与现实生产流程。全面数字孪生也由产品的虚拟映射进一步演进为支撑AI驱动制造和质量管理的重要基础。