Layouted

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
Digitale Zwillinge in der Logistik

Digitale Zwillinge in der Logistik

Chancen und Hürden bei der Implementierung
Benjamin Gorgas ORCID Icon, Jan Kliewer ORCID Icon, Tobias Marc Wringe ORCID Icon, Maximilian Bähring ORCID Icon, Frank Straube ORCID Icon, Rüdiger Zarnekow ORCID Icon
Digitale Zwillinge bieten großes Potenzial zur Effizienzsteigerung in der Logistik. Diese Digital Supply Chain Twins (DSCT) ermöglichen datengetriebene Entscheidungen und optimieren Prozesse auf Standort- und Netzwerkebene. Eine Untersuchung mittels Expertenworkshop zeigt, dass Unternehmen zwar Interesse an DSCT haben, aber Herausforderungen wie Datenqualität, akteursübergreifender Datenaustausch und Interoperabilität deren breite Implementierung hemmen. Während erste Pilotprojekte existieren, bleibt die Marktdurchdringung gering. Erfolgreiche Implementierung erfordert standardisierte Schnittstellen und vertragliche Rahmenbedingungen für den Datenaustausch. Im Ergebnis können DSCT langfristig Logistiknetzwerke resilienter und nachhaltiger gestalten.
Industry 4.0 Science | 41. Jahrgang | 2025 | Ausgabe 3 | Seite 34-40 | DOI 10.30844/I4SD.25.3.34
Virtuelle Ausstellung als Digitaler Zwilling

Virtuelle Ausstellung als Digitaler Zwilling

Ein Rahmenwerk zur Entscheidungsfindung bei virtuellen Repräsentationen
Isger Glauninger ORCID Icon, Markus Schürmann, Matthias Mühl, Christian van Husen ORCID Icon
Die virtuelle Übertragung realer Ausstellungen, Labore und Showrooms eröffnet neue Horizonte für immersive Nutzererlebnisse, stellt aber hohe Anforderungen an ihre interaktive Funktionalität. Insbesondere Cyber-Physische Systeme erfordern maßgeschneiderte Konzepte, um ihren Mehrwert und Zweck digital abzubilden. Doch wie lassen sie sich erfolgreich in virtuelle Welten übertragen? Und wo liegen die Grenzen und Potenziale Digitaler Zwillinge im Metaverse?
Industry 4.0 Science | 41. Jahrgang | 2025 | Ausgabe 3 | Seite 110-116
Vom Kundenimpuls zur Beschaffungsentscheidung

Vom Kundenimpuls zur Beschaffungsentscheidung

Wie Digitale Zwillinge Kundenorientierung in der Beschaffung stärken
Dominik Oehlschläger, Andreas H. Glas ORCID Icon, Michael Eßig ORCID Icon
Die Beschaffung versorgt eine Organisation mit benötigten, aber nicht selbst hergestellten Gütern. Dabei stehen die Bedarfe der eigenen Organisation nicht für sich alleine, sondern dienen letztlich dazu, externe (End-)Kundenwünsche zu erfüllen. Traditionell erhält die Beschaffung Bedarfsinformationen von internen Kunden, also von anderen Funktionsbereichen wie Produktionsplanung, Logistik oder Marketing. Informationen zu den Bedarfen der (End-)Kunden erreichen die Beschaffung, wenn überhaupt, nur indirekt über die anderen Funktionsbereiche, die diese Informationen oft bereits bewertet an die Beschaffung weiterleiten. Dieser Beitrag thematisiert, wie Digitale Zwillinge von (End-) Kundenbedarfen alle Funktionsbereiche mit präzisen, echtzeitnahen Daten versorgen können.
Industry 4.0 Science | 41. Jahrgang | 2025 | Ausgabe 3 | Seite 118-124
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
1 7 8 9 49