Digitalisierung in der Lebensmittelproduktion Virtuelles Abbild sichert Lebensmittel-Qualität in Echtzeit

Der jüngste Lebensmittelskandal um belastete Eier zeigt, welchen Stellenwert eine umfassende Qualitätskontrolle und –sicherung in der Lebensmittelindustrie einnimmt, um Verbraucher ausreichend schützen zu können. Die Einhaltung hoher Standards in der Lebensmittelproduktion gewährleisten einen umfassenden Verbraucherschutz, die ökonomische Ausnutzung von Rohstoffen sowie die Vermeidung höherer Herstellkosten und Reklamationen. Insgesamt hohe Anforderungen für den Prozess der Qualitätssicherung, der nach jetzigem Stand jedoch „oft nur stichprobenartig und retrospektiv“ erfolgt, sagt Professor Oliver Niggemann, Vorstand am inIT.

Sensordaten liefern virtuelles Abbild

Die Forscher am Institut für industrielle Informationstechnik (inIT) und am Institut für Lebensmitteltechnologie.NRW (ILT.NRW), beides hochschuleigene Institute, wollen gemeinsam mit Partnern aus der (Lebensmittel-)Industrie daher eine Methodik entwickeln, welche eine kontinuierliche, vorausschauende Überwachung des gesamten Produktionsprozesses von Lebensmitteln ermöglicht. An diesem Punkt setzt das Forschungsvorhaben „IP1“ an: Schon während der Produktion soll aus Sensordaten und Rohstoffinformationen ein Modell der Produkte generiert werden, ein sogenanntes „virtuelles Abbild“.

„Anhand des virtuellen Abbildes kann auf Echtzeitinformationen wie Produkteigenschaften und Qualität der Lebensmittel zurückgegriffen werden, weitgehend ohne zeitaufwändige Labortests oder zusätzliche kostspielige Sensorik“, erläutert Projektleiter Niggemann. Dazu machen sich die Forscher des inIT den Nutzen Cyber-physischer Systeme zu Eigen: Es werden Modellformalismen entwickelt, die sowohl die Prognose aller relevanten Produkteigenschaften erlauben als auch das Modelllernen während des Betriebs unterstützen.

Sicherheitsrisiken in der Produktion lassen sich vermeiden

Die gelernten virtuellen Abbilder können beispielsweise in der Qualitätskontrolle zur Überwachung von Standards und Spezifikationswerten eingesetzt werden. Die entlang der Prozesskette ermittelten Soll-Werte werden direkt und unmittelbar mit den aus den virtuellen Abbildern abgeleiteten Ist-Werten verglichen. „Dieses Vorgehen ermöglicht es, etwa Fehlchargen und Sicherheitsrisiken noch während der laufenden Produktion zu erkennen und aus dem Verkehr zu ziehen, um Sicherheitsrisiken zu minimieren und Verbraucher schützen zu können“, benennt Professor Jan Schneider, stellvertretender Institutsleiter am ILT.NRW, eines der Ziele des Forschungsprojektes. Des Weiteren werde, bedingt durch die Echtzeit-Prognosen bei den Prozess- oder Rohstoffschwankungen, eine verbesserte „Raum-, Zeit- und Rohstoff-Ausbeute“ angestrebt, die den Lebensmittelproduzenten Wettbewerbsvorteile ermöglichen können.

Über „IP1“

Der Projektname IP1 steht für „Impulsprojekt 1: Qualitätssicherung in der Lebensmittelproduktion durch Cyber-physische Systeme und Big Data“. Als Kooperationspartner sind neben dem Institut für industrielle Informationstechnik (inIT) der Hochschule OWL und dem Institut für Lebensmitteltechnologie.NRW (ILT.NRW) der Hochschule OWL auch die Unternehmen Symrise, Dr. August Oetker, KHS, GEA Westfalia Separator Group, Schwarz Cranz, Intelligence, riha-Wesergold Getränke, Infokom, Multisensorik, OWITA, ISI-Automation und Polytec am Forschungsvorhaben beteiligt. Gefördert wird das Forschungsvorhaben vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) mit rund 900.000 Euro über eine Projektlaufzeit von drei Jahren.