Qualität ist ein entscheidender Wettbewerbsfaktor in der industriellen Fertigung. Immer komplexere Produkte, kürzere Innovationszyklen und strengere regulatorische Anforderungen stellen Hersteller vor die Herausforderung, Qualität nicht nur punktuell zu prüfen, sondern über den gesamten Produktlebenszyklus hinweg sicherzustellen. Digitale Zwillinge eröffnen hier neue Möglichkeiten, Qualitätssicherung auf ein fundiertes und datengetriebenes Fundament zu stellen. Ein Beispiel ist die Abfüllung von Joghurt-Gläsern. Dabei müssen Gewicht, Sauberkeit, Deckel- und Etikettenposition sowie Haltbarkeitskennzeichnung zuverlässig geprüft werden. Bereits kleinste Abweichungen können zu Ausschuss führen oder auch das Vertrauen des Endkunden gefährden. Hier kann der digitale Zwilling unterstützen. Dieser beschreibt die virtuelle Abbildung eines physischen Objekts, angereichert mit Echtzeit- und historischen Daten. In der Qualitätssicherung entsteht dadurch ein digitaler Spiegel des Prüfprozesses: von der Definition der Prüfpläne über die Erfassung und Auswertung der Ergebnisse bis hin zur Rückverfolgbarkeit im Rahmen von Audits oder Lieferkettennachweisen. Jedes Glas, jede Palette und sogar ganze Chargen lassen sich in Echtzeit nachverfolgen. So entsteht ein kontinuierliches Abbild der Produktion, das alle relevanten Qualitätsparameter erfasst. Abweichungen sind schnell sichtbar, Rückverfolgbarkeit jederzeit gegeben und die Produktion kann dynamisch angepasst werden – ohne aufwendige manuelle Prüfungen.
Use Case: Joghurtabfüllung
Um einen digitalen Zwilling zu erstellen, müssen zuerst Produktionsdaten erfasst werden. Bei der Joghurtabfüllung erfassen etwa Sensoren an der Abfüllanlage u.a. Füllstände, Temperatur, Druck und den Zustand der Mehrwegbehälter. Diese Werte werden in Echtzeit an den Smart Inspection Twin (Robotron*SIT) übermittelt, eine Software zur Qualitätsüberwachung der Firma Robotron Datenbank-Software.
Die Software arbeitet zunächst drei Prüflisten ab, welche jeweils mehrere Prüfschritte beinhalten. Eine Prüfliste ist also eine logische Zusammenfassung mehrerer Prüfschritte. Die Erhebung der Prüfdaten erfolgt pro Produktionsstrecke jeweils feingranular pro Abfüllbehältnis. Durch Zusammenführung der Daten kann eine Datenaggregation/ Verdichtung der Daten auf größere Verpackungseinheiten, z.B. Paletten oder Chargen, erfolgen.
Die Erhebung der Prüfergebnisse erfolgt vollautomatisch mittels Sensorik. Manueller Prüfaufwand entsteht nicht (ggf. mit Ausnahme der zusätzlichen manuellen Sichtprüfung per Stichprobe). Über ein Fieldgateway werden die Daten dabei an die eigentliche Datensenke weitergeleitet. Dies unterstützt auch bei großen Stückzahlen einen durchgehenden Prüfprozess. Aus den erfassten Daten kann jetzt ein digitaler Zwilling der Abfüllanlage erstellt werden. Dieser bildet den aktuellen Zustand der Anlage virtuell ab – inklusive aller relevanten Parameter.
Nutzen des digitalen Zwillings
Ein digitaler Zwilling ermöglicht die Analyse sowie die Optimierung der Qualitätssicherung. Die Integration von KI- und Machine-Learning-Verfahren verspricht zusätzliche Potenziale für die intelligente Prüfprozessanalyse. Die Systeme sind in der Lage, die Häufigkeit und Relevanz einzelner Prüfschritte zu bewerten und daraus Empfehlungen abzuleiten, welche Prüfungen besonders kritisch sind oder ergänzt werden sollten. So wird etwa ersichtlich, dass Etikettenfehler bei bestimmten Umgebungsbedingungen gehäuft auftreten was wiederum zur automatischen Erweiterung des Prüfplans um eine zusätzliche Sichtprüfung führen kann.
Qualität voraussschauend sichern
Die Robotron-Software unterstützt diese dynamische Prüfplananpassung: Neue Prüfschritte lassen sich flexibel integrieren, ohne den laufenden Betrieb zu stören. Gleichzeitig ermöglichen historische Daten die frühzeitige Erkennung von Mustern, die auf bevorstehende Qualitätsprobleme hindeuten – etwa eine steigende Ausschussquote bei sinkender Fülltemperatur. So wird aus der reaktiven Prüfung eine vorausschauende Qualitätssicherung und es können Maßnahmen für Predictive Maintenance abgeleitet werden. Auch die Effizienz der Produktion profitiert: Die automatisierte Datenerfassung reduziert den manuellen Prüfaufwand, während der Prüfprozess auch bei hohen Stückzahlen durchgängig und skalierbar bleibt.
Komplexe Prozesse transparent gestalten
Digitale Zwillinge ermöglichen eine präzise, datenbasierte Abbildung von Produktionsprozessen und schaffen damit die Grundlage für eine kontinuierliche Überwachung und Analyse. Systeme wie Robotron*SIT zeigen, wie digitale Zwillinge bereits heute in Unternehmen eingesetzt werden, um Prüfprozesse zu unterstützen und Traceability-Anforderungen zu adressieren. Die Software erlaubt eine flexible Anpassung an unterschiedliche Produktionsumgebungen und kann individuell konfiguriert werden. Ein weiterer Nutzen liegt in der automatisierten Datenerfassung und -auswertung. Große Datenmengen können strukturiert analysiert werden. Gleichzeitig erlaubt die Aggregation von Einzelprüfdaten auf höhere Verpackungseinheiten eine effiziente Rückverfolgbarkeit – ein Aspekt, der in vielen Branchen mittlerweile vorausgesetzt wird.
KI-gestützte Verfahren versprechen zusätzliche Potenziale: So können etwa Muster in historischen Daten erkannt und als Grundlage für präventive Maßnahmen genutzt werden. Damit wird Qualitätssicherung zunehmend vorausschauend.
Digitale Zwillinge helfen, komplexe Produktionsprozesse transparent, nachvollziehbar und anpassungsfähig zu gestalten. Ihre Bedeutung wird mit wachsender Datenverfügbarkeit und steigenden Anforderungen weiter zunehmen.
