Computer Vision

Die Herausforderung: Schnelligkeit und Präzision in der modernen Produktion

Jeden Tag durchlaufen unzählige Produkte die Fertigungsstraßen – vom frisch gebackenen Brot bis zur versiegelten Verpackung. Maschinen arbeiten im perfekten Takt, produzieren neue Artikel, und die Produktionsketten sind auf maximale Effizienz ausgerichtet. Doch mit steigenden Mengen wachsen auch die Anforderungen an Präzision und Kontrolle. Eine fehlerhafte Etikettierung oder eine beschädigte Verpackung können weitreichende Folgen haben: Von verzögerten Lieferungen bis hin zu Retouren und damit verbundenen wirtschaftlichen Verlusten.

Lange Zeit wurde die Produktkontrolle von Förderbändern von Menschen übernommen. Sie zählten produzierte Artikel, überprüften Verpackungen und kontrollierten Etiketten. Doch in einer Welt, in der Maschinen immer schneller arbeiten, stößt das menschliche Auge an seine Grenzen. Kein Prüfer kann „am laufenden Band“ mit bloßem Blick jede Einheit erfassen und beurteilen. Gleichzeitig werden Fachkräfte an anderer Stelle benötigt: für die Wartung von Maschinen, logistische Prozesse oder anspruchsvolle Aufgaben, die menschliches Urteilsvermögen erfordern.

Die Schwarz Gruppe, eine der größten Handelsgruppen Europas, kennt diese Herausforderung aus der Praxis. In den Werken der Schwarz Produktion muss täglich eine Vielzahl an Produkten gezählt, geprüft und dokumentiert werden, um die Qualität im gesamten Warenfluss sicherzustellen. Ein Kontrollsystem muss nicht nur zuverlässig funktionieren, es muss auch für unterschiedliche Szenarien einsetzbar sein. 

Die Lösung liegt in einer KI-basierten Automatisierung, die nicht nur präzise ist, sondern auch mit der Geschwindigkeit der modernen Produktion Schritt hält. Hier kommen die Schwarz IT und STACKIT ins Spiel – mit einer Lösung, die speziell für die Anforderungen der Unternehmen der Schwarz Gruppe und für den Handel entwickelt wurde. Eine Lösung, die Prozessoptimierung auf ein neues Niveau hebt.

Damit diese Technologie zuverlässig arbeitet, muss die KI kontinuierlich trainiert und optimiert werden. Die Schwarz Digits Cloud stellt die notwendige Rechenleistung und Speicherinfrastruktur bereit, um KI-Modelle effizient zu entwickeln und anzupassen. Mithilfe leistungsstarker GPUs werden neuronale Netzwerke trainiert, die aus unzähligen Bildern lernen, immer präzisere Entscheidungen zu treffen. 

Das Training der KI ist dabei jedoch gar nicht die größte Herausforderung. Die wahre Stärke der Technologie, die eigens für die Unternehmen der Schwarz Gruppe entwickelt wurde, liegt in der Kombination aus einem perfekten Software Engineering und einer souveränen Cloud, mit der höchst sensible Trainingsdaten zuverlässig geschützt werden. In das perfekte Software Engineering fließen viele Versuche und Erkenntnisse ein, die im initialen Setting gewonnen wurden: Welche Kameras werden an welcher Stelle positioniert? Wie viel Licht wird gebraucht? Wie müssen die Bilder erstellt werden, um den besten Output zu generieren? 

Sensible Produktionsdaten dürfen darüber hinaus nicht das eigene Hoheitsgebiet verlassen. Mit dem Versorgungsauftrag für die Bevölkerung fallen viele Bereiche innerhalb der Schwarz Gruppe in den KRITIS-Bereich. Die Produktion darf nicht ausfallen. Eine souveräne, stabile Cloud, wie STACKIT sie bietet, ist daher unerlässlich bei der Digitalisierung kritischer Produktionsprozesse.

Einmal trainiert, kann das KI-Modell bereitgestellt werden und direkt in der Produktionsumgebung arbeiten – unabhängig von einer dauerhaften Cloud-Verbindung. Das bedeutet, dass Produktionsstandorte flexibel bleiben und die Verarbeitung schnell und zuverlässig funktioniert.
 

In den Werken der Schwarz Produktion laufen täglich unzählige Produkte durch die Fertigungsstraßen. Hier müssen Mengen erfasst, Verpackungen geprüft und Etiketten kontrolliert werden – eine Aufgabe, die in Millisekunden erledigt sein muss.

Das System überwacht ausgewählte Einheiten nahezu in Echtzeit. Eine Kamera nimmt hochauflösende Bilder auf, die KI bewertet diese sofort und identifiziert beispielsweise, ob das Produkt vollständig ist, das Etikett korrekt angebracht wurde oder sichtbare Beschädigungen an der Verpackung vorliegen. Werden Unregelmäßigkeiten erkannt, greift das System sofort ein: Fehlerhafte Artikel werden umgehend aussortiert, bevor sie in den Handel gelangen, wodurch sich teure Rückrufaktionen und unnötige Nachbesserungen vermeiden lassen. Gleichzeitig sorgt die KI für eine präzise Mengenüberprüfung und erkennt frühzeitig Abweichungen, sodass jede Lieferung exakt der Bestellmenge entspricht.

Darüber hinaus werden alle erfassten Daten gespeichert und analysiert. So lassen sich langfristige Muster identifizieren und Produktionsprozesse weiter optimieren. Die Integration dieses Systems führt nicht nur zu einer zuverlässigeren Qualitätssicherung, sondern auch zu spürbaren wirtschaftlichen Vorteilen. Weniger Ausschuss, reduzierte Retouren und eine effizientere Produktion sind direkte Effekte einer intelligenten Automatisierung, die den gesamten Wertschöpfungskreislauf optimiert. “Gemeinsam mit Schwarz Digits konnten wir unser produktionsspezifisches OT-Domänenwissen so nutzen, dass eine individuelle KI-Lösung entstanden ist, die nahtlos in den 24/7-Betrieb unserer Anlagen integriert wurde”, erklärt Maximilian Korn, Bereichsleiter IT-Digitalisierung und Business Transformation bei der Schwarz Produktion.

Mit der Einführung von Computer Vision in der Produktion wurden wertvolle Erfahrungen gesammelt, die den Weg für zukünftige Optimierungen ebnen. Besonders deutlich wurde, dass sich die KI mit jeder neuen Datenmenge verbessert. Durch kontinuierliches Training lernt das System, immer präzisere Entscheidungen zu treffen und noch zuverlässiger zwischen fehlerfreien und fehlerhaften Produkten zu unterscheiden.

Ein weiteres wichtiges Learning war die Geschwindigkeit, mit der neue KI-Modelle eingeführt werden können. Während die ersten Implementierungen noch Zeit für Feinjustierungen benötigten, lassen sich heute neue Modelle deutlich schneller trainieren und in den Betrieb integrieren. Dies liegt vor allem an der zum Teil standardisierten Infrastruktur und den optimierten Prozessen, die aus den ersten Projekten entstanden sind. Dank der Cloud-basierten Umsetzung stehen viele grundlegende Strukturen für das Training und den Betrieb der KI-Modelle bereits als fertiges Set zur Verfügung. Neue Anwendungsfälle lassen sich somit mit minimalem Anpassungsaufwand umsetzen, was den gesamten Entwicklungsprozess erheblich beschleunigt.

Auch die Anpassungsfähigkeit des Systems spielte eine entscheidende Rolle. Unterschiedliche Lichtverhältnisse, variierende Produktgrößen und wechselnde Verpackungsdesigns stellten zunächst Herausforderungen dar. Doch durch gezieltes Training und die kontinuierliche Verbesserung der Algorithmen konnte die KI lernen, sich flexibel auf diese Faktoren einzustellen.

Neben der technischen Skalierbarkeit war auch die Frage der Datensicherheit ein zentrales Thema. Produktionsdaten sind hochsensibel und enthalten geschäftskritische Informationen über Abläufe, Prozesse und Produktqualität. Deshalb fiel die Wahl bewusst auf die STACKIT Cloud. Durch die vollständige Kontrolle über die Infrastruktur bleiben alle Daten in sicheren Händen – unabhängig von externen Anbietern und ohne Kompromisse bei Datenschutz und Sicherheit.

Die bisherigen Erfolge zeigen, welches Potenzial in der Technologie steckt. „Da wir die eine sehr große Dimension bereits zum Laufen gebracht haben, können wir auch alles darunter managen“, erklärt Mark Brinkmann, der das Projekt verantwortete. Die Lösung hat sich nicht nur in der großflächigen Produktion bewährt, sondern lässt sich auch für weitere Anwendungsfälle adaptieren. So entsteht eine Qualitätssicherung, die mit den Anforderungen wächst und sich kontinuierlich weiterentwickelt.