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Immersive Digitale Zwillinge des Menschen in Industrie 4.0

Immersive Digitale Zwillinge des Menschen in Industrie 4.0

Integration physischer und kognitiver Zustände für die adaptive Produktion
Tajbeed A. Chowdhury ORCID Icon, Martina Lehser ORCID Icon, Eric Wagner ORCID Icon, Paul Motzki ORCID Icon
Der rasante Fortschritt immersiver Technologien eröffnet neue Möglichkeiten für die Mensch-Maschine-Interaktion in der Industrie. Dieser Beitrag stellt eine immersive Plattform für menschliche Digitale Zwillinge vor, die physische und kognitive Zustände in einem integrierten Modell vereint. Durch die Kombination multimodaler Sensorik, menschlicher Biomechanik, Künstlicher Intelligenz und Simulation verbessert das System Sicherheit, Ergonomie und Produktivität in der menschenzentrierten Produktion. Der Beitrag argumentiert, warum menschliche Digitale Zwillinge zu einem zentralen Baustein adaptiver Produktionssysteme werden könnten, diskutiert bestehende Grenzen der Modellierung des Menschen und skizziert industrielle Anwendungspotenziale in den Bereichen Sicherheit, Nachhaltigkeit, Ergonomie und Produktivität.
Industry 4.0 Science | 42. Jahrgang | 2026 | Ausgabe 3 | Seite 6-13 | DOI 10.30844/I4SD.26.3.1
Industrielle Anwendung immersiver Technologien

Industrielle Anwendung immersiver Technologien

XR-Lösungen für Schulung, Einweisung, Konstruktionsprüfung und Montageplanung
Andreas Straube ORCID Icon, Faikar Zakky Haidar ORCID Icon, Matheus Lenzi dos Santos ORCID Icon, Kussai AI Jairoud ORCID Icon, Eduardo Koscianski ORCID Icon
In den letzten Jahren haben die sinkenden Kosten und die verbesserte Benutzerfreundlichkeit von immersiver Hardware und Software Extended Reality (XR) für industrielle Anwendungen zunehmend attraktiv gemacht. Standalone-Systeme mit Inside-Out-Tracking und kamerabasiertem Pass-Through ermöglichen zugängliche Mixed-Reality-Lösungen (MR). Gleichzeitig ermöglichen neue No-Code-Softwareplattformen Ingenieuren die Erstellung von XR-Umgebungen ohne Programmierkenntnisse, was die Verbreitung in Produktionsumgebungen fördert. Dieser Beitrag untersucht wichtige industrielle Anwendungsbereiche immersiver Technologien anhand ausgewählter, kommerziell verfügbarer XR-Softwarelösungen für Produkt- und Prozessschulungen, räumliche Anleitungen und Leitfäden, kollaborative Konstruktionsprüfungen sowie Montage- und Produktionsplanung.
Industry 4.0 Science | 42. Jahrgang | 2026 | Ausgabe 3 | Seite 38-47 | DOI 10.30844/I4SD.26.3.4
Digitale Zwillinge zur Emissionsreduktion

Digitale Zwillinge zur Emissionsreduktion

Ex-ante Fallstudie an einem Pumpenprüfstand in der industriellen Produktion
Felix Bischoff, Ingela Tietze ORCID Icon, Peter Hertweck, Nina van Hasz
Digitale Zwillinge werden häufig als vielversprechender Hebel zur Reduzierung von Treibhausgas-Emissionen (THG-Emissionen) in der industriellen Produktion diskutiert, belastbare empirische Nachweise zu ihrem tatsächlichen Nutzen unter Praxisbedingungen fehlen jedoch weitgehend. In dieser Fallstudie werden die Emissionseinsparpotenziale eines Digitalen Zwillings als konzeptionell beschriebenes Zielsystems am Beispiel eines Prüfstands für Hydraulikpumpen ex-ante quantifiziert. Hierzu werden die THG-Emissionen des ursprünglichen Prüfplans für das Jahr 2025 auf Basis real gemessener Energieverbräuche der geprüften Pumpen und zeitlich aufgelöster Emissionsintensitäten des Strombezugs ermittelt. Anschließend erfolgt eine regelbasierte Umplanung, bei der energieintensive Prüfprozesse in emissionsärmere Zeitintervalle verlagert werden. Die Umplanung berücksichtigt dabei betriebliche Praxisrestriktionen. Prozesse und Anlagen werden nicht verändert. Das Einsparpotenzial wird ...
Industry 4.0 Science | 42. Jahrgang | 2026 | Ausgabe 3 | Seite 16-24 | DOI 10.30844/I4SD.26.3.2
I4S 2/2026: Lernfabriken

I4S 2/2026: Lernfabriken

Motoren der Forschung – Lernumgebungen für die Industrie 4.0
Lernfabriken haben sich in den letzten Jahren zu zentralen Experimentierumgebungen im Kontext der vierten industriellen Revolution entwickelt. Neben ihrer Rolle als Ausbildungsstätten für Fachkräfte fungieren sie auch als Reallabore für die Wissenschaft. Diese Ausgabe von Industry 4.0 Science untersucht Lernfabriken als Einführungsorte neuer Ansätze und Technologien – ob digitale Assistenten, Cobots, Serious Gaming oder Digitale Zwillinge.
Serious Games als Trainingsinstrument

Serious Games als Trainingsinstrument

Spielmechanische Gestaltung zur Förderung Resilienz
Annika Lange ORCID Icon, Thomas Knothe ORCID Icon
Unvorhergesehene Ereignisse fordern produzierende Unternehmen zunehmend heraus. Resilienz zur Bewältigung von Krisen wird dabei zur Schlüsselkompetenz. Durch Serious Games (SG) kann Resilienz Aufbau transparenter werden. Der folgende Beitrag leitet spezifische Anforderungen an SG aus den einzelnen Resilienzphasen ab und zeigt, wie diese spielmechanisch umgesetzt werden können, um so Resilienz effektiv zu trainieren.
Industry 4.0 Science | 42. Jahrgang | 2026 | Ausgabe 2 | Seite 98-104
MAKI – Ein digitaler Assistent für praxisbasiertes Lernen

MAKI – Ein digitaler Assistent für praxisbasiertes Lernen

Warum jede Fabrik eine Lernfabrik ist
Olaf Resch ORCID Icon
Digitale Assistenten ermöglichen es, akademische Lehre in jeder Fabrik durchzuführen. Dazu müssen die Interessen aller Stakeholder beachtet werden. Die Fabrik will ihre Mitarbeiter schnell produktiv einsetzen, die Lernende wollen ein positives Lernerlebnis erfahren und die akademische Seite will ihre abstrakten Konzepte sinnvoll illustrieren. Das gelingt nur bei einem durchdachten pädagogischen Konzept und einer funktionierenden Technik.
Industry 4.0 Science | 42. Jahrgang | 2026 | Ausgabe 2 | Seite 70-77
Durchführung von Experimenten in hybriden Lernfabriken

Durchführung von Experimenten in hybriden Lernfabriken

Das Beispiel des InTraLab Potsdam
Die industrielle Produktion durchläuft durch Digitalisierung, Automatisierung und cyberphysische Systeme einen raschen Wandel, der neue Kompetenzanforderungen an die Beschäftigten stellt. Lernfabriken bieten Erfahrungsräume zur Entwicklung dieser Kompetenzen. Dieser Artikel stellt das Industrial Transformation Lab (InTraLab) als hybride Lernfabrik vor, die physische Demonstratoren und digitale Simulationen kombiniert.
Lernfabriken für die Zukunft der Fertigung in Brasilien

Lernfabriken für die Zukunft der Fertigung in Brasilien

Förderung der Industrie durch Technologie und Kompetenzentwicklung
Fertigungsunternehmen in Entwicklungsländern stehen vor der Herausforderung, Produktivitätslücken zu schließen und gleichzeitig Industrie-4.0-Technologien einzuführen. Lernfabriken sind ein hilfreicher Ansatz, um diesen Herausforderungen zu begegnen. Ein Beispiel hierfür ist die Lernfabrik „Fábrica do Futuro“ in São Paulo, Brasilien, die Studierende einbindet, die Kompetenzentwicklung fördert und mit der Industrie in der angewandten Forschung zusammenarbeitet.
Serious Gaming und die Energiewende

Serious Gaming und die Energiewende

Kollaborativ Wissen erzeugen und interaktiv komplexe Zusammenhänge begreifen
Janine Gondolf ORCID Icon, Gert Mehlmann, Jörn Hartung, Bernd Schweinshaut, Anne Bauer
Die Vermittlung der Komplexität und Vielschichtigkeit der Energiewende an ein breites Publikum ist eine Herausforderung. Dieser Beitrag zeigt auf, wie interaktive Serious Games auf einem Multitouch-Tisch dazu beitragen können, Zusammenhänge erfahrbar und begreifbar zu machen. Spiele und Tisch wurden in verschiedenen Gesprächskontexten eingesetzt. Diese werden hier in drei Fallvignetten dargestellt, die auf teilnehmender Beobachtung der unterschiedlichen Einsätze, situierter und gemeinsamer Reflexion basieren. Die Vignetten zeigen, wie Interaktion epistemische Prozesse anstoßen, Perspektivwechsel ermöglichen und kollektives Denken fördern kann, das für gesamtgesellschaftliche Zukunftsgestaltung notwendig ist.
Industry 4.0 Science | 42. Jahrgang | 2026 | Ausgabe 2 | Seite 62-69 | DOI 10.30844/I4SD.26.2.62
Wandel in einer Lernfabrik für die zerspanende Fertigung

Wandel in einer Lernfabrik für die zerspanende Fertigung

Ein Lernmodul zur Kompetenzförderung für eine nachhaltigkeitsorientierte Transformation
Oskay Ozen ORCID Icon, Victoria Breidling ORCID Icon, Matthias Weigold ORCID Icon, Stefan Seyfried ORCID Icon
Nachhaltigkeitsfördernde Transformationsprozesse sind in allen Sektoren notwendig, wenn wir innerhalb der planetarischen Grenzen bleiben wollen. Dies gilt auch für den Industriesektor als bedeutender Emittent von Treibhausgasen. Mitarbeiter benötigen neue Kompetenzen, um diese komplexe Aufgabe der industriellen Transformation zu bewältigen. Diese reichen von der CO2-Äquivalenzbilanzierung bis zur Entwicklung und Bewertung von Transformationsszenarien einschließlich technischer Maßnahmen. Das hier entwickelte Lernmodul greift diese Kompetenzanforderungen auf und zeigt am Beispiel der ETA-Fabrik, wie ein kompetenzorientiertes Lernmodul für die industrielle Transformation aufgebaut sein kann. Es umfasst im Wesentlichen vier Phasen: Datenerhebung und CO2-Äquivalenzbilanzierung, Ursachenanalyse, Maßnahmenentwicklung und Maßnahmenbewertung.
Industry 4.0 Science | 42. Jahrgang | 2026 | Ausgabe 2 | Seite 38-47 | DOI 10.30844/I4SD.26.2.38
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