借助OpenUSD实现无缝数字孪生协作

对于制造业和工业企业来说，效率和精度是必不可少的。为了简化运营、降低成本和提高生产力，各公司正在转向数字孪生和离散事件仿真。

离散事件仿真使制造商能够通过试验不同的输入和行为来优化流程，这些输入和行为可以逐步进行建模和测试。

FlexSim 是一家仿真建模软件提供商，专门从事离散事件仿真，使用户能够分析、可视化和优化各行各业的实际流程。借助用于创建和运行仿真的强大工具集，它正用于制造、仓储和医疗健康等行业，以改进复杂的系统和运营。

最近，FlexSim 开发了一个NVIDIA Omniverse连接器，使工程师、设计师和仿真专家能够将 FlexSim 模型无缝转换为 Universal Scene Description （OpenUSD）格式。

NVIDIA Omniverse是一个开发计算平台，帮助开发者构建基于 OpenUSD 的、可互操作的 3D 工作流和工具。OpenUSD 是一个可扩展的开源框架，用于在 3D 世界中描述、合成和协作，最初由皮克斯动画工作室开发。

FlexSim 利用Omniverse 连接器，使用户能够使用 Omniverse 平台的原生 RTX 渲染器实时可视化其仿真模型，实现逼真的质量。这种高级可视化技术现由 DLSS 3.5 提供支持，利益相关者可以通过交互式 3D 模型更好地了解复杂系统，帮助其制定决策。

随着 FlexSim 的最新更新，用户现在可以将 3D 模型和资产导出到 USD，弥合了其仿真数据和 Omniverse 中的实时 3D 可视化之间的差距。

长期以来，FlexSim 一直是传送带、自动导引车（AGV）和线引导工业机器人系统规划者的首选工具。近年来，自由漫游自主移动机器人（AMR）的数量激增，在制造和仓库空间变得更加常见，这促使了 FlexSim A* 导航功能的出现。

将 FlexSim 的高级材质处理工具包与 Omniverse 中的协作布局工具相结合，可以提高仿真规划阶段的灵活性，并提高数字孪生操作阶段的视觉保真度。

借助 OpenUSD 实现无缝数字孪生协作

OpenUSD 凭借其强大功能和通用性，已成为各行各业(包括视觉效果、建筑、设计、机器人和制造)广泛接受的标准。将 USD 纳入 FlexSim 的工作流使 FlexSim 团队和用户获得了一系列优势，在多方面受益。

其中一个显著优势是它能够增强协作。FlexSim 的 Omniverse 连接器提供了一个平台，使多个团队可以在这个统一的数字孪生环境中就项目的各个方面实时协作，促进了工程师、设计师和仿真专家之间的跨职能沟通和协同作用，简化了协作。

数据一致性是另一个重要优势。FlexSim 模型通常可作为复杂工业系统的重要参考。在 FlexSim 中添加对 USD 的支持，不仅可以保证对几何数据的保护，还可保护必要的仿真元数据。这种数据一致性可在整个设计和仿真阶段保持准确性，最终增强决策制定能力。

此外，采用 USD 使得 FlexSim 能够覆盖更广泛的 3D 设计和工程社区。越来越多的CAD 软件包将 USD 用作标准交换格式，这种互操作性简化了数据交换并加速了项目工作流，使用这些工具的合作伙伴和客户能够借此改善其协作。

FlexSim 的 OpenUSD 支持还包括在 FlexSim 中使用 USD Stage。USD Stage 位于 3D 对象库的 Visual 区域 ，充当 3D 对象的容器，使用户能够将 OpenUSD 资产加载到 FlexSim 模型中。

图 1. FlexSim 中带有可在 Omniverse 中使用的传送带的 USD Stage

开发连接器

为了开发连接器，FlexSim 的开发团队从 C++ 和 Python 的“ Hello World ”示例开始着手，该实例为寻求构建连接器的开发者提供了易于理解的示范。该示例程序在 Omniverse Nucleus 中演示了各种功能，例如：

创建自定义网格并将其添加到场景中

将 MDL 材质及其纹理上传至 Nucleus 服务器

通过实时更新调整骨架网格动画数据

然后，团队使用实时会话示例构建了实时会话体验，使多个 FlexSim 用户能够在同一场景中实时协作。该示例演示了如何实现众多实时会话功能，包括：

将 edit target（编辑目标）设置为.live layer（实时层），以便更改被同步到到其他客户端

在实时会话中显示所有者和已连接用户

将 .live 会话中的更改合并回 root stage

通过实施实时会话，用户可以创建或加入实时会话，对 USD Stage 进行实时、双向协作编辑。这些 Stage 可以包含来自各种 3D 软件工具的资产，使跨职能团队在同一场景中协作。

他们还使用 Omni CLI 演示如何使用Client Library 应用程序编程接口（API）与 Nucleus 交互。

图 2. FlexSim 和 USD Composer 中的实时同步仿真模型

开始在 Omniverse 上使用 FlexSim

用户可以免费下载 FlexSim 和 Omniverse 。在 FlexSim 中，在 Connectivity (连接) 下的 Toolbox (工具箱) 中找到 Omniverse Connector Properties（Omniverse连接器属性）。用户可以选择要导出到 USD 的属性，包括网格、摄像头、纹理和对象属性表。

图 3.在 FlexSim 中选择要导出到 USD 的属性

审核编辑：汤梓红