Design

STAG – Brückenbau zwischen Produktion und IT-Welt

STAG – Brückenbau zwischen Produktion und IT-Welt

Automatisiertes Mapping für einen verbesserten Zugang zu Betriebsdaten
Oliver Amft ORCID Icon, Dovydas Girdvainis ORCID Icon, Christoph Rathfelder ORCID Icon
Das Sammeln von Daten aus verschiedenen Quellen in der Produktion und die Bereitstellung dieser Daten für verschiedene IT-Systeme ist eine der Kernaufgaben im Prozess der Digitalisierung der Fabrik. Aufgrund der unterschiedlichen Protokolle und Schnittstellen ist die Datenerfassung mit besonderen Herausforderungen verbunden. Mit dem Sensor Technology Adapter Gateway (STAG) präsentieren wir eine Lösung, die die Lücke zwischen dem Shopfloor und den IT-Systemen schließt. STAG ist eine industrietaugliche Middleware, die die Übersetzung zwischen Datenmodellen und Protokollen automatisiert.
Industry 4.0 Science | 41. Jahrgang | 2025 | Ausgabe 3 | Seite 14-22 | DOI 10.30844/I4SD.25.3.14
Digitale Zwillinge für die Produktion

Digitale Zwillinge für die Produktion

RAPIDZ – Ressourcenanalyse und Prozessintegration durch Digitale Zwillinge
Christian Salzig ORCID Icon, Julia Burr ORCID Icon, Sophie Hertzog
In der heutigen Fertigungsindustrie sind Digitale Zwillinge ein entscheidender Schlüssel zur Optimierung von Produktionsprozessen und der effizienten Nutzung von Ressourcen. Das Erstellen Digitaler Zwillinge ist allerdings oft mit hohen oder schwer abschätzbaren Aufwänden verbunden und häufig werden unbekannte Kennwerte wie Materialparameter benötigt, was den Einsatz in der Realität erschwert. Mit RAPIDZ stellen wir ein Werkzeug zur Erstellung und Nutzung Digitaler Zwillinge vor, welches durch seinen modularen Aufbau, diese Barriere durchbricht. Die virtuellen Modelle physischer Systeme ermöglichen dann eine umfassende Analyse und Prognose von Materialflüssen, Energieverbrauch und Maschinenleistung in Echtzeit. Die Nutzung von RAPIDZ steigert die Effizienz von Produktionslinien, verbessert Flexibilität und Reaktionszeit und ermöglicht proaktive Wartungen, sodass Ausfallzeiten minimiert werden.
Industry 4.0 Science | 41. Jahrgang | 2025 | Ausgabe 3 | Seite 6-12 | DOI 10.30844/I4SD.25.3.6
Echtzeitfähige Überwachung des CO₂-Fußabdrucks für KMU

Echtzeitfähige Überwachung des CO₂-Fußabdrucks für KMU

Nachhaltigkeit in Echtzeit – Vom Betrieb bis zum fertigen Produkt
Henning Strauß ORCID Icon, Julian Sasse ORCID Icon
Obwohl KMU nicht direkt von den gesetzlichen Berichtspflichten zur CO₂-Bilanzierung betroffen sind, stehen sie als Zulieferer in der Pflicht, den Anforderungen der Nachhaltigkeitsberichterstattung gerecht zu werden. Hierfür ist neben einer ganzheitlichen Lebenszyklusanalyse eine qualitativ hochwertige Datenbasis innerhalb der Produktion erforderlich, um den spezifischen CO₂-Fußabdruck zu bestimmen. Ein zentrales Element ist dabei die Implementierung eines Machine Carbon Footprint (MCF). Die Entwicklung und Implementierung eines MCF unter dem Fokus der Anwendbarkeit für kleine und mittelständische Unternehmen soll Ziel dieses Beitrags sein. Hierfür werden Daten an einer Werkzeugmaschine in Echtzeit erfasst und visualisiert. Die Messdaten werden dann mithilfe von Open-Source Low-Code-Plattformen verarbeitet, gespeichert und visualisiert. Diese Echtzeitdaten bilden die Grundlage für die genaue Bestimmung des produktionsspezifischen CO₂-Fußabdrucks sowie in Verbindung mit ...
Industry 4.0 Science | 41. Jahrgang | 2025 | Ausgabe 3 | Seite 102-109
Modell der Strategischen Produktplanung

Modell der Strategischen Produktplanung

Digitale Zwillinge für kreislauffähige Produkte und Produktionsprozesse
Iris Gräßler ORCID Icon, Sven Rarbach, Benedikt Grewe
Die Strategische Produktplanung (SPP) muss sich aktuellen Herausforderungen wie Kreislaufwirtschaft, Digitale Geschäftsmodelle und Interdisziplinarität stellen. Etablierte Vorgehensmodelle sind beispielsweise nur bedingt auf Produkt-Service-Systeme anwendbar. In diesem Beitrag wird ein neues Modell der SPP vorgestellt, das auf einer Analyse von 230 existierenden SPP-Ansätzen basiert und Digitale Zwillinge zur kontinuierlichen Informationsrückführung aus dem gesamten Produktlebenszyklus integriert. Dies ermöglicht eine vorläufige Produktüberwachung und eine dynamische Anpassung der SPP. Das Modell folgt einem agilen, iterativen Ansatz bestehend aus fünf zyklischen Kernaktivitäten, die entlang der zunehmenden Reife durch fünf Kontrollpunkte strukturiert werden. Die frühzeitige Berücksichtigung der Kreislauffähigkeit sorgt für ressourcenschonende Produkte und Produktionsprozesse. Durch Flexibilität, Informationszirkularität und Nachhaltigkeit ist das Modell zukunftsfähig ...
Industry 4.0 Science | 41. Jahrgang | 2025 | Ausgabe 3 | Seite 24-31 | DOI 10.30844/I4SD.25.3.24
Wettbewerbsfähig mit dem Digital Supply Chain Twin

Wettbewerbsfähig mit dem Digital Supply Chain Twin

Mehr Resilienz, Reaktionsfähigkeit und Transparenz im Supply Chain Management
Gökhan Cenk ORCID Icon, Jonas Andersson, Tobias Engel ORCID Icon
Firmen stehen vor der Herausforderung ihre globalen Supply Chain Netzwerke zu steuern, zu optimieren und agil sowie flexibel an sich verändernde Gegebenheiten anzupassen. Dies bedingt unter anderem die Einbindung der gesetzlichen Anforderungen des Lieferkettensorgfaltspflichtengesetzes (LkSG), der European Sustainability Reporting Standards (ESRS) oder die Berücksichtigung betriebswirtschaftlicher Interessen zur Steigerung der Performance. Folglich muss die Transparenz gesteigert und die Versorgungssicherheit resilienter gestaltet werden. Ziel ist eine effizientere Steuerung und Gewährleistung der Materialversorgung sowie Optimierung und Simulation von Szenarien zur Kostenminimierung.
Industry 4.0 Science | 41. Jahrgang | 2025 | Ausgabe 3 | Seite 52-60 | DOI 10.30844/I4SD.25.3.52
Das Grundkonzept des Digitalen Zwillings

Das Grundkonzept des Digitalen Zwillings

Wie Digitale Zwillinge die Auftragsprozesse und Automatisierungspyramide verändern
Wilmjakob Herlyn ORCID Icon
Der Digitale Zwilling gilt als Schlüsseltechnologie der Industrie 4.0. Das Grundkonzept des Digitalen Zwillings wird inzwischen in der Praxis erfolgreich angewendet. Durch neue Identifikationstechnologien, Ortungs- und Kommunikations-Systeme ergeben sich auf der Shopfloor-Ebene ganz neue Möglichkeiten, die Fertigung und den Materialfluss zu steuern, denn es stehen permanent genaue Daten nicht nur über Produkte, sondern auch über die Materialverfügbarkeit und den Status der Auftragserfüllung zur Verfügung. An dieser Stelle greift das Konzept des DZ, der die sofortige Nutzung und Auswertung der erfassten Daten ermöglicht. Dieser Beitrag stellt das Grundkonzept des DZ dar und zeigt auf, wie dieses Konzept mit der Smart Factory verbunden ist.
Industry 4.0 Science | 41. Jahrgang | 2025 | Ausgabe 3 | Seite 92-101
Hybride Lernlandschaften für beruflich-technische Konzepte

Hybride Lernlandschaften für beruflich-technische Konzepte

Die Digitalisierung des Weiterbildung durch praxisnahe Konzepte und gezielte Vernetzung
Sebastian Anselmann ORCID Icon, Jessica Wädt, Uwe Faßhauer ORCID Icon
Das Länder- und Phasenübergreifende Interface (LPI) fördert die nachhaltige Digitalisierung des beruflich-technischen Unterrichts durch die systematische Bereitstellung von Expertise und innovative Vernetzungsformate. Im Fokus stehen hybride Lernlandschaften (HLL), die physische und digitale Lernräume verzahnen, um individualisierte, praxisnahe Lernumgebungen zu schaffen. Dabei werden innovative Ansätze wie Lernfabriken, VR/AR und Learning Analytics integriert.
Industry 4.0 Science | 41. Jahrgang | 2025 | Ausgabe 3 | Seite 126-132
Digitale Zwillinge für Produktions- und Logistiksysteme

Digitale Zwillinge für Produktions- und Logistiksysteme

Herausforderungen und Handlungsfelder bei der Implementierung und Nutzung
Deike Gliem ORCID Icon, Nicolas Wittine ORCID Icon, Sigrid Wenzel ORCID Icon
Für eine erfolgreiche Implementierung sowie nachhaltige Nutzung und Pflege Digitaler Zwillinge für Produktions- und Logistiksysteme ist es notwendig, relevante Anwendungsfälle zu identifizieren und die damit einhergehenden Herausforderungen zu meistern. Dieser Beitrag analysiert wissenschaftliche Literatur zu gängigen Anwendungen und Herausforderungen bei der Implementierung Digitaler Zwillinge für die Planung und den Betrieb von Produktions- und Logistiksystemen. Um die Praxisrelevanz der Ergebnisse zu bestätigen, sind zudem die Resultate einer empirischen Befragung einbezogen worden. Aus den gewonnenen Erkenntnissen werden wesentliche Handlungsfelder für die erfolgreiche Implementierung und langfristige Nutzung von Digitalen Zwillingen in Produktion und Logistik abgeleitet.
Industry 4.0 Science | 41. Jahrgang | 2025 | Ausgabe 3 | Seite 42-49 | DOI 10.30844/I4SD.25.3.42
Intelligente Digitale Zwillinge in der Produktion

Intelligente Digitale Zwillinge in der Produktion

Intelligente Digitale Zwillinge unterstützen die Produktionsplanung
Cedric Kiener ORCID Icon, Steffen Schwarzer ORCID Icon
Intelligente Digitale Zwillinge (IDZ) als die nächste Evolutionsstufe der Digitalen Zwillinge haben das Potenzial, Prozesse in Unternehmen zu beschleunigen und zu optimieren. Der hier vorgestellte intelligente Zwilling analysiert selbständig 3D-CAD Daten und führt daraufhin automatisiert eine physikalische Simulation der Bestückung durch. Der Einsatz des IDZ optimiert dabei die Bestückung, senkt die Produktionskosten und beschleunigt den Prozess der Produktionsplanung. Dieser konkrete Anwendungsfall veranschaulicht die generellen Möglichkeiten und Vorteile von IDZ und gibt Impulse zur Übertragbarkeit.
Industry 4.0 Science | 41. Jahrgang | 2025 | Ausgabe 3 | Seite 84-90
Schneller, einfacher Digitaler Zwilling

Schneller, einfacher Digitaler Zwilling

Mit Open-Source zum kosteneffizienten Digitalen Zwilling und Industrie 5.0: Eine Fallstudie
Shantall Cisneros Saldana ORCID Icon, Sonali Pratap, Parth Punekar, Sampat Acharya, Heike Markus ORCID Icon
Die Einführung Digitaler Zwillinge (DZ) scheitert oft an hohen Kosten, technischer Komplexität und fehlenden Fachkenntnissen. Diese Studie stellt ein kostengünstiges Modell eines DZ, welches mit Technology Readiness Level (TRL) 5 validiert ist. Es wurde innerhalb von nur zwei Wochen mithilfe von Open-Source-Lösungen und gängigen Unternehmenswerkzeugen entwickelt und integriert sensorbasierte Echtzeitdaten, prädiktive Analysen, Anomalieerkennung und automatisierte Benachrichtigungen, um Effizienz und Nachhaltigkeit in der Landwirtschaft zu steigern. Das System erreicht eine durchschnittliche relative Abweichung von nur 7,76 % und gibt automatisierte Warnungen in Echtzeit aus. Die Ergebnisse zeigen, wie fortschrittliche digitale Werkzeuge durch die Kombination von Open-Source-Technologien und Standardwerkzeugen zugänglich gemacht werden können: skalierbar, menschenzentriert und erschwinglich im Sinne von Industrie 5.0.
Industry 4.0 Science | 41. Jahrgang | 2025 | Ausgabe 3 | Seite 62-68 | DOI 10.30844/I4SD.25.3.62
1 9 10 11 51