Automatisch ablaufende Prüfungen, überall auf der Welt abrufbare Qualitätsnachweise und zügig ausgearbeitete Bewertungsmethoden für neue Produkte – die Digitalisierung bietet für die Qualitätsinfrastruktur (QI) enormes Potential, Prozesse zu verschlanken und zu beschleunigen. Damit „Made in Germany“ auch in Zukunft für Vertrauen in Qualität und Sicherheit steht, arbeiten wir seit 2021 
in der Initiative QI-Digital mit weiteren zentralen Akteuren der deutschen Qualitätsinfrastruktur: BAM, DAkkS, DIN und DKE und mit Unterstützung durch das BMWK. Koordinator des PTB-Anteils an der Initiative und des PTB-Themenfelds Digitalisierung der Qualitätsinfrastruktur ist Dr. Jens Niederhausen.
Wir schaffen ein Innovationsökosystem, in dem wir mit einem Netzwerk aus Wirtschaft, Forschung und Gesellschaft digital vernetzte Strukturen, Verfahren und QI-Werkzeuge entwickeln. Grundlage unser praxisnahen Fallbeispiele sind die Testumgebungen für die „Qualitätssicherung in der Additiven Fertigung“, „Verlässliche Wasserstofftankstelle“ sowie „KI in der Medizin“. An der PTB ist außerdem die 
QI-Digital-Geschäftsstelle angesiedelt, die von Helga Hansen geleitet wird.
Die fünf Elemente der Qualitätsinfrastruktur
Metrologie, Normung/Standardisierung, Akkreditierung, Konformitätsbewertung und Marktüberwachung sind die fünf Pfeiler der Qualitätsinfrastruktur. Deutschland genießt in diesem Bereich mit etablierten Spitzeninstitutionen und führenden Forschungseinrichtungen weltweit hohe Anerkennung.
IT-Plattform für das strukturelle Fundament der QI
Mit der European Metrology Cloud arbeitet die PTB seit 2018 im Rahmen ihrer Digitalisierungsstrategie an einem föderiertem Datenraum für die transnationale Metrologie. Auf dieser Basis schaffen wir mit Quality-X eine neue Struktur interoperabler Verknüpfungen für allgemein akzeptierte QI-Prozesse, die für die deutsche Plattform Industrie 4.0, Manufacturing-X, Catena-X und das europäische Projekt Gaia-X nutzbar sein wird.
Digitale Prozesse für eine effektivere und effizientere QI
Ebenfalls auf Basis der Digitalisierungsstrategie werden an der PTB seit 2017 digitale Zertifikate entwickelt. Das Digital Calibration Certificate (DCC) wird inzwischen in der Praxis erprobt und soll die Kalibrierscheine auf Papier ablösen.
Wie die Erstellung eines digitalen Kalibrierscheins funktionieren kann, zeigen wir am Beispiel der Co-Kalibrierung. Mit unserem Messaufbau überprüfen wir, wie verlässlich Ihr Smartphone-Mikrofon arbeitet und geben das Ergebnis in Form eines DCC aus.
Im QI-Digital-Pilotprojekt Verlässliche Wasserstofftankstelle setzen wir die Arbeiten fort, um auch die Zertifikate im Bereich der Konformitätsbewertung (Digital Certificate of Conformity, D-CoC) digital und maschinenlesbar zu gestalten. Die Entwicklungsarbeit konzentriert sich dabei zunächst auf das gesetzliche Messwesen und den gesetzlich-geregelten Bereich des Explosionsschutzes.
Über das Projekt hinaus fördert die PTB die technologische Entwicklung der Wasserstoffwirtschaft metrologisch und sicherheitstechnisch und trägt zur Etablierung einer verlässlichen Qualitätsinfrastruktur bei. Wie Messungen, Analysen und Explosionsschutz rund um den Energieträger Wasserstoff funktionieren, können Sie in der interaktiven Stadt am Beispiel von Wohnhäusern, Industrie und Tankstellen nachvollziehen:
QI für Vertrauen in Künstliche Intelligenz
Die Einführung von Methoden der Künstlichen Intelligenz (KI) beschleunigt zunehmend die Entwicklung digitaler Produkte und Dienstleistungen. Mit dem wachsenden Einsatz von KI steigt die Notwendigkeit für klare Regeln und eine Berücksichtigung in der Qualitätsinfrastruktur. Die PTB forscht bereits seit einiger Zeit an Methoden zur Qualitätsbewertung und -sicherung für KI-Systeme im Gesundheitssektor. Im Rahmen von QI-Digital haben wir diese Aktivitäten erweitert und den Kompetenzbereich „Metrologie für KI in der Medizin (M4AIM)“ geschaffen. Das Ziel ist der Aufbau langfristiger KI-Kompetenzen an der PTB mit Fokus auf die Bewertung von KI-Methoden.
Im QI-Digital Pilotprojekt Künstliche Intelligenz in der Medizintechnik entwickeln wir nun Grundlagen für eine objektive Bewertung Künstlicher Intelligenz (KI) anhand von drei quantifizierbaren Leistungskriterien: Erklärbarkeit, Robustheit und Unsicherheit. Ein weiterer Schwerpunkt ist die Qualität von Test- und Trainingsdaten, für deren Bewertung wir an neuen Methoden und Werkzeugen forschen. Schließlich erarbeiten wir Verfahren zur Generierung synthetischer Referenzdaten und bauen Referenzdatensätze für Anwendungsfälle in der Intensivmedizin und Dosimetrie auf.
QI für neue Produkte und Herstellungsverfahren
Additive Fertigung (auch bekannt als 3D-Druck) bietet neue Möglichkeiten für die flexible Herstellung komplexer Produkte. Insbesondere für kleine und mittlere Unternehmen ergeben sich damit vielfältige wirtschaftliche Potenziale. Im Pilotprojekt Additive Fertigung für den Mittelstand erarbeiten wir Methoden für die zuverlässige und effiziente Qualitätssicherung additiv gefertigter Bauteile anhand beispielhafter Fertigungsprozessketten.
Der Fokus der PTB liegt auf der hybriden Fertigung. Dabei wird additive Fertigung mit konventioneller Nachbearbeitung kombiniert. Die Musterbauteile charakterisieren wir mit unterschiedlichen Methoden, wie etwa Computertomographie, um Kriterien für die Qualitätskontrolle zu ermitteln. Aus den Projektergebnissen werden Empfehlungen erarbeitet, welche Messgerätetypen und -klassen für den fertigungsbegleitenden Einsatz hybrider Systeme in kleinen und mittelständischen Unternehmen besonders geeignet sind.
Globales QI-Ranking der UNIDO: Deutschland auf Platz 1.
Der UNIDO-Index QI4SD
Die United Nations Industrial Development Organisation (UNIDO) hat vor kurzem eine Übersicht nationaler Qualitätsinfrastrukturen von 137 Ländern unter dem Titel QI4SD – Quality Infrastructure for Sustainable Development Index publiziert. Die deutsche QI steht darin weltweit auf Platz 1. Wichtig dabei ist, dass die Pflege und der Ausbau der Qualitätsinfrastruktur auf viele der insgesamt siebzehn UN-Nachhaltigkeitsziele (SDG) einzahlt, etwa auf die Ziele 1 (Armutsbekämpfung), 2 (Hungerbekämpfung), 3 (Gesundheit), 9 (Industrie, Innovation, Infrastruktur) und 12 (Nachhaltigkeit von Verbrauch und Produktion).
Die Sustainable Development Goals (SDG) der UN
Die Twin Transformation - digital und grün - erfordert, dass Transformationsprozesse auch auf die UN-Nachhaltigkeitsziele einzahlen. Nur so kann sichergestellt werden, dass die Digitalisierung und die Dekarbonisierung jeweils ihren maximalen Wirkungsgrad erzielen.
Die Qualitätsinfrastruktur bewirkt für viele der 17 SDGs Positives. Besonders deutlich wird das beim SDG #9, Industrie, Innovation und Infrastruktur.
Internationale Vernetzung
Die Etablierung eines leistungsfähigen digital vernetzten und interoperablen Systems aus Metrologie, Akkreditierung, Normen & Standards, Konformitätsbewertung und Marktüberwachung kann nur in einem internationalen Schulterschluss wichtiger Einrichtungen und Organisationen gelingen.
Die Partner der Initiative QI-Digital sind daher europäisch und international umfassend vernetzt und außerordentlich engagiert. Hier einige Beispiele:
- · Das Büro der Internationalen Meterkonvention (BIPM) koordiniert im Auftrag des Komitees für Maße und Gewichte (CIPM) die internationale Vernetzung der Wissenschafts- und Qualitätsinfrastruktur. Basis ist das „Joint Statement of Intent“, welches neben dem CIPM auch OIML (gesetzliches Messwesen), ILAC (Akkreditierung), ISO und IEC (Standardisierung), IMEKO (Wissenschaft) uvm. unterzeichnet haben. Die PTB vertritt Deutschland im dafür gegründeten CIPM Forum für Digitalisierung und koordiniert die Mitarbeit von IMEKO und OIML.
- · Die Internationale Organisation des gesetzlichen Messwesens (OIML) ist das oberste Gremium zur Harmonisierung von Anforderungen und Regelungen für Konformitätsbewertung und Marktüberwachung bei Messmitteln. Die PTB engagiert sich seit langem in zahlreichen technischen Gremien der OIML. Seit 2021 koordiniert die PTB außerdem die neu gegründete „Digitalisation Task Group“, welche wiederum in enger Abstimmung mit ISO und IEC an der Entwicklung von smarten OIML-Dokumenten arbeitet.
- · Maßgebliche Treiber für die Definition und Entwicklung maschinenlesbarer Regelwerke sind international ISO und IEC. Das DIN ist hier sowohl über die Vizepräsidentschaft bei ISO (Bereich Policy) als auch über die aktive Mitarbeit in zahlreichen Gremien zu Smart Standards eingebunden.
- · Die Forschung und Entwicklung im Messwesen wird international von der IMEKO vorangetrieben. Die PTB stellt aktuell mit Herrn Härtig den Präsidenten der IMEKO. Das ebenfalls von der PTB geleitete Technische Komitee (TC) „Digitalisation“ organisiert Workshops und Abstimmungen mit Mitgliedern und Partner weltweit.
- · In der europäischen Metrologieorganisation (EURAMET) wurde bereits 2020 eine Arbeitsgruppe zur strategischen Entwicklung der Digitalisierung in Europa ins Leben gerufen. Die PTB ist hier seit Beginn eingebunden und koordiniert die Projektgruppen zur Harmonisierung digitaler Zertifikate (1448) und maschinenlesbarer Daten (1449).
- · Für die Konformitätsbewertung im Bereich des Messwesens stimmen sich die in Europa benannten Stellen (engl. „notified bodies“) im Gremium „NoBoMet“. Auch die Herausforderungen der Digitalisierung werden dort adressiert und die PTB koordiniert einen Arbeitskreis zur Abstimmung digitaler Zertifikate (D-CoC M).
- · Die Etablierung einer verlässlichen und nachhaltig wirksame Qualitätsinfrastruktur ist insbesondere für die aufstrebenden Nationen und Wirtschaften weltweit von erheblicher Bedeutung. Im Auftrag des BMZ engagiert sich die PTB daher in einer Vielzahl von Projekten für den Aufbau einer Qualitätsinfrastruktur. Dabei gewinnen auch die digitalen Bausteine zunehmend an Bedeutung, da sie Prozesse beschleunigen und stark vereinfachen können.
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