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Entwicklung von Datenstandards in der Batteriezellfertigung

Entwicklung von Datenstandards in der Batteriezellfertigung

Von der Anforderungsanalyse zum Standardentwicklungsverfahren
David Roth, Tom Hülsmann, Felix Tidde
Die wachsende Nachfrage nach Batteriezellen bietet erhebliches Potenzial für den Einsatz digitaler Lösungen in der Batteriezellfertigung und schafft Möglichkeiten zur Wertschöpfung durch adaptive und flexible Produktionssysteme. Eine wichtige Voraussetzung dafür ist ein interoperabler Datenaustausch auf der Basis formalisierter Datenbeschreibungen. Bestehende Ontologien und Informationsmodelle sind jedoch zu abstrakt für eine direkte Umsetzung. In diesem Beitrag wird eine Anforderungsanalyse von Datenstandards in der Batteriezellfertigung vorgestellt. Basierend auf den Ergebnissen wird eine Vorgehensweise zur Entwicklung von domänenspezifischen Standards auf Basis von OPC UA (Open Platform Communications Unified Architecture) abgeleitet.
Industry 4.0 Science | 41. Jahrgang | 2025 | Ausgabe 4 | Seite 96-103
Fachbereich trifft Code

Fachbereich trifft Code

Mit KI zur besseren Zusammenarbeit bei der Softwareentwicklung
Andreas Groche, Dominik Augenstein
Softwareentwicklung ist ein grundlegender Schritt in der Digitalen Transformation und bedingt eine gute Datengrundlage für die Entwickler, damit sie die Software passgenau auf die Bedürfnisse des beauftragenden Fachbereichs zuschneiden können. Leider sind die dafür notwendigen Datenmodelle unvollständig, oftmals einseitig vom Entwicklungsbereich erstellt und nicht im Business-Kontext eingebettet. Dies macht es weder für Entwickler noch für KI einfach, die passgenauen Algorithmen zu finden. Der vorliegende Ansatz erhöht das Verständnis und den Austausch zwischen Fach- und Entwicklungsbereich und bietet eine digitale Assistenz bei der Datenmodellierung als Grundlage für die Softwareentwicklung. Ferner können auch hier Ansätze mit KI helfen, die Qualität und Vollständigkeit der Daten zu erhöhen.
Industry 4.0 Science | 41. Jahrgang | 2025 | Ausgabe 4 | Seite 104-110
Erhöhung der Resilienz in der Logistik durch den Einsatz von IT

Erhöhung der Resilienz in der Logistik durch den Einsatz von IT

Am Beispiel von Supply-Chain-Risikomanagementinformationssystemen
Alexander Baur, Jasmin Hauser, Dieter Uckelmann ORCID Icon
Die Blockade des Suezkanals durch die Havarie des Containerschiffs Ever-Given im Jahr 2021 verdeutlicht exemplarisch die Notwendigkeit, globale Lieferketten so zu gestalten, dass sie schnell auf Störungen reagieren können. In der volatilen, unsicheren, komplexen und mehrdeutigen (VUCA) Umgebung stoßen konventionelle, auf Effizienz ausgerichtete Logistikprozesse und speziell Supply-Chain-Management-Methoden zunehmend an ihre Grenzen. Resilienz, die durch die Kombination von Robustheit und Agilität erreicht wird, ist essenziell, um diese Reaktionsfähigkeit sicherzustellen. Der vorliegende Artikel analysiert, wie Risikomanagementinformationssysteme (RMIS) die Resilienz erhöhen können. Die Analyse umfasst die Datenverfügbarkeit, die Datentransparenz, die Modellierung und Simulation von Risikoszenarien und die Erarbeitung von entsprechenden Notfallaktionsplänen. Die genannten Maßnahmen können, trotz der bestehenden Herausforderungen bei der Gestaltung der IT-Infrastruktur, ...
Industry 4.0 Science | 41. Jahrgang | 2025 | Ausgabe 4 | Seite 36-42
Maschinelles Lernen zur Förderung von Nachhaltigkeit

Maschinelles Lernen zur Förderung von Nachhaltigkeit

Unternehmensanalyse auf Basis von Experteninterviews
Niklas Bode ORCID Icon, Lukas Nagel ORCID Icon, Oskay Ozen ORCID Icon, Matthias Weigold ORCID Icon
In diesem Beitrag werden die Ergebnisse von zehn Experteninterviews über den Einsatz von Maschinellem Lernen zur Förderung der unternehmerischen Nachhaltigkeit skizziert und der Literatur gegenübergestellt. Die Untersuchung zeigt, dass wirtschaftliche Faktoren den Einsatz von Maschinellem Lernen (ML) antreiben. Die Einführung der Technologie wird sowohl durch das Top-Management als auch durch die Fachabteilungen initiiert. Fundierte Strategien zur Umsetzung von ML-Anwendungsfällen sind selten vorhanden. Dabei basieren Anwendungsfälle häufig auf überwachtem Lernen. Die ökologischen Auswirkungen überwiegen gegenüber den sozialen Auswirkungen. Häufig können Emissionsreduktionen realisiert werden, wobei Quantifizierungen schwerfallen. Jedoch behindert der Mangel an Vertrauen, Fachwissen und Kommunikation die Einführung von Maschinellem Lernen, während einige technischen Herausforderungen bezüglich der Datenanforderungen auch Probleme für Maschinelles Lernen bereiten.
Industry 4.0 Science | 41. Jahrgang | 2025 | Ausgabe 4 | Seite 44-51 | DOI 10.30844/I4SD.25.4.44
Smarte Geschäftsmodelle in der Intralogistik

Smarte Geschäftsmodelle in der Intralogistik

Mit höherer Serviceorientierung zu maßgeschneiderten Logistiklösungen
Anja Wiebusch, Niklas Wilkowski
Mit Equipment-as-a-Service (EaaS) können Unternehmen in der Logistik ihren Kunden maßgeschneiderte Lösungen anbieten, um auch in schwierigen Zeiten flexibel zu bleiben sowie Kosten und Risiken zu reduzieren. Hierbei bezahlen die Kunden nicht mehr für das Objekt an sich, sondern nur noch für die erbrachte Leistung, wie zum Beispiel für die Nutzungszeit eines Gabelstaplers. Sie können sich so auf ihre Kernkompetenzen fokussieren und hohe Investitionskosten in flexiblere Betriebskosten wandeln [1]. Eine hohe Kapitalbindung und das Risiko der Unterauslastung von Maschinen können so vermieden und an den Logistikanbieter übertragen werden. Welche Anpassungen seitens des Logistikanbieters mit diesem Geschäftsmodell einhergehen müssen und welche Use Cases möglich sind, ist Gegenstand dieses Beitrags.
Industry 4.0 Science | 41. Jahrgang | 2025 | Ausgabe 4 | Seite 30-35
I4S 4/2025: Intelligente Logistik

I4S 4/2025: Intelligente Logistik

Nachhaltige, resiliente Prozesse entlang der gesamten Wertschöpfungskette
Die Logistik steht am Beginn einer neuen Ära. Klimawandel und eine unsichere Geopolitik verschieben die Anforderungen in Richtung Resilienz und Nachhaltigkeit. Der Begriff der intelligenten Logistik gewinnt an Bedeutung. Doch was macht Logistik intelligent, und wie kann sie Wirtschaft und Gesellschaft helfen? Ansätze wie Predictive Analytics und Machine Learning zeigen, weshalb sie mehr ist als ein bloßer Trend.
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
Mit Digitalen Zwillingen die Zukunft der Fertigung gestalten

Mit Digitalen Zwillingen die Zukunft der Fertigung gestalten

Chancen und Hindernisse
Javad Ghofrani ORCID Icon, Darian Lemke, Tassilo Söldner
Digitale Zwillinge stellen eine Verbindung zwischen physischen und digitalen Systemen dar. Diese steigern die Effizienz und ermöglichen vorausschauende Wartung und die Herstellung von individuelleren Produkten. Trotz dieser Vorteile stehen Herausforderungen wie hohe Kosten, Datensynchronisierung und Sicherheitsrisiken einer breiten Einführung im Wege. Dieser Artikel befasst sich mit dem Potenzial Digitaler Zwillinge und untersucht die wichtigsten Hindernisse für die Integration und Implementierung, wobei auch einige industrielle Anwendungen wie die additive Fertigung als relevanter Anwendungsfall betrachtet werden.
Industry 4.0 Science | 41. Jahrgang | 2025 | Ausgabe 3 | Seite 72-81
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