工業數字孿生不僅是技術的革新，更是生產邏輯的重構。在 GPU 算力與渲染技術飛速發展的推動下，現代數字仿真平臺能夠整合多元生態資源，對產品的造型設計、生產工藝及業務流程等進行全方位仿真優化。作為工業數字孿生的關鍵載體，此類平臺通過建模工具在數字空間構建精準的物理對象模型，并利用實時 IoT 數據驅動其動態運轉。最終，實現數據與模型的深度集成，賦予平臺強大的綜合決策能力，并推動全業務流程的閉環優化與持續改進，快速迭代出整體與細節兼備的卓越解決方案。

Emulate3D（簡稱E3D）作為 Rockwell Automation（羅克韋爾自動化）旗下的高保真工業仿真平臺，專注于高逼真度工業動畫、模擬、控制、交互的數字化模擬，支持數字化敏捷設計的各個階段。E3D 的數字化設計方式大大提高了設計的效率和精確度，縮短設計時間，幫助企業以低成本高效率提升項目的成功率。

工業級數字孿生：規模化落地的核心挑戰

工業數字孿生正經歷價值重構，它不再是單點設備的虛擬鏡像，而是覆蓋工廠全要素的決策中樞。當數字孿生從單臺設備擴展到整座工廠，新的挑戰也隨之浮現：

自動化工業系統復雜性帶來的算力瓶頸

要構建整個工廠級的數字孿生，需要整合生產線上所有設備的數字孿生體模型。Emulate3D 作為搭載 physics 物理特性的平臺，其高保真的物理特性，加上數以百萬計的移動部件、高速運轉的機械部件的復雜組成，使得單一系統節點若想完整建模并運行整套仿真流程，都面臨著嚴峻的算力挑戰。

跨團隊協作斷層

規模化構建數字孿生平臺需根據邏輯分工不同，在多個系統中完成不同部件的仿真。這也意味著跨部門團隊或跨公司供應商的協作必須整合責任領域，方能構建全局視圖。因此，平臺需要提供多部門配合快速構建多元素的產品可視化場景。

渲染質量的提升

E3D 作為仿真拓展能力的佼佼者，可以針對很多行業客戶給出解決方案。與此同時，各方對軟件的要求也就更高了。仿真平臺在完成物理級精確的仿真基礎上，還需要高質量的可視化渲染能力。無論是提高客戶實際使用過程中的沉浸式體驗，還是用于項目評審或企業營銷宣傳，都要求仿真平臺能提供更高質量的實時畫面輸出與更直觀的仿真細節。

NVIDIA Omniverse 賦能 Emulate3D 仿真升維

NVIDIA Omniverse是一個包含 API、SDK 和服務的平臺，使開發者能夠將 OpenUSD、NVIDIA RTX 渲染技術和生成式物理 AI 集成到工業和機器人用例的現有軟件工具和仿真工作流中。

Rockwell Automation 通過開發 USD Data Exchange 工具。自 Emulate3D 2024 版本起即可接入 NVIDIA Omniverse 平臺，從而擴展方案的完整性并增強用戶體驗。

2025 Rockwell Automation

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NVIDIA Omniverse 基于 OpenUSD 的數據生態鏈，結合其核心數據協同引擎 Omniverse Nucleus，能夠靈活支持跨職能、跨地域團隊高效協作，快速構建仿真系統的數字場景。借助 USD Data Exchange，E3D 仿真場景可以無縫導入 Omniverse。不僅如此，Nucleus 還可以支持多個 E3D 工作流并行接入與實時渲染。E3D 可以針對不同的模塊和邏輯對仿真任務進行分解，連接不同的 PLC 單元，并在不同的系統中執行相應任務的仿真。然后，將這些分布式的仿真數據統一匯聚到 Omniverse 系統中進行完整工作流的集成仿真與渲染。最終，得以實現從工廠建筑、地理位置、燈光照明、產線部署等多方面完成大規模高保真數字場景，快速構建出極具真實感的虛擬工廠。

▲ Emulate3D 工業數字孿生超規模擴展架構

2025 Rockwell Automation

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NVIDIA Omniverse 使用基于 NVIDIA RTX 渲染技術和基于物理的 MDL 材質來呈現渲染場景的真實感，不僅可以渲染出高質量的視頻用于產品推廣與客戶演示，還支持在實時渲染的場景里進行交互體驗。

此外，Omniverse 還集成了 NVIDIA DLSS（Deep Learning Super Sampling-深度學習超級采樣）技術。開啟 DLSS 功能之后，渲染幀數可顯著提升，甚至實現翻倍。DLSS 由 NVIDIA RTX GPU 上的專用 AI 處理器（Tensor Core）驅動，是一個經過持續改進的深度學習神經網絡，能夠在顯著提高幀數的同時，生成精美且清晰的實時渲染圖像。

針對大型場景，Omniverse 支持多 GPU 加速渲染。這一特性目前為眾多渲染引擎所欠缺，使其在保證高真實感呈現的同時，有效擴展了仿真渲染的算力。

NVIDIA RTX：為工業系統全程保駕護航

在構建數字工廠時，NVIDIA RTX GPU的強大性能不可或缺。以基于 Ada Lovelace 架構的 NVIDIA RTX 5880 Ada Generation GPU 為例：其 48GB GDDR6 顯存能容納更龐大的 3D 場景；14,080 個 CUDA 核心與 110 個第三代 RT Core，結合 DLSS 幀生成技術，則顯著提升了渲染效率與流暢度，為復雜的端到端仿真和高保真場景渲染提供堅實算力保障。

隨著工業 4.0 不斷推進，行業對數字化轉型持續深入，這對工業仿真、數字孿生以及產品全生命周期的數字化管理都提出了更高的要求和更復雜的挑戰。

Rockwell Automation Emulate3D 商務經理張劼鵬評論道：“NVIDIA 基于多年在圖形領域的技術研發，一直在不斷的推出新的數字可視化技術，這些技術也一直在各個行業的可視化領域生根、發芽、開花。很開心 E3D 的模擬仿真數字化平臺，也能和 NVIDIA Omniverse 數字可視化技術相結合，讓數字孿生的生態更加豐富，渲染畫面更逼真，給用戶帶來了更友好的觀感體驗。Rockwell E3D 結合 NVIDIA 技術在不斷給行業客戶提供更多的服務和價值。”