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Digitaler Zwilling mittels semantischer Modellierung und KI

Digitaler Zwilling mittels semantischer Modellierung und KI

Selbstlernende Entwicklung und Simulation industrieller Produktionsanlagen
Wolfram Höpken ORCID Icon, Ralf Stetter ORCID Icon, Markus Pfeil ORCID Icon, Thomas Bayer ORCID Icon, Bernd Michelberger, Markus Till, Timo Schuchter, Alexander Lohr
Der KI-basierte selbstlernende Digitale Zwilling passt sich automatisch an das reale Systemverhalten an und stellt jederzeit ein optimales Abbild eines Produktionsprozesses dar. Ein ausdrucksstarkes, semantisches Gesamtmodell dient als Basis für neuartige Ansätze der künstlichen Intelligenz (KI). Die mittels Methoden der KI gewonnenen Erkenntnisse werden in das Gesamtmodell integriert und so die Interpretierbarkeit und Erklärbarkeit der KI-Modelle verbessert. Methoden aus dem Bereich der eXplainable AI ermöglichen die automatische Beschreibung von KI-Modellen und deren Erkenntnisse sowie den Aufbau selbsterklärender Modelle.
Industry 4.0 Science | 41. Jahrgang | 2025 | Ausgabe 2 | Seite 30-36 | DOI 10.30844/I4SD.25.2.30
Warum der Einstieg in die Kreislaufwirtschaft gelingen muss

Warum der Einstieg in die Kreislaufwirtschaft gelingen muss

Die zehn R-Regeln der nachhaltigen Unternehmensführung
Ralf T. Kreutzer
Die Kreislaufwirtschaft ist aufgrund ökologischer Dringlichkeiten wie Klimawandel und Ressourcenknappheit unverzichtbar geworden, wobei der Earth Overshoot Day die Übernutzung verdeutlicht. Gesetze auf nationaler und EU-Ebene verpflichten Unternehmen zu mehr Nachhaltigkeit, während die Kreislaufwirtschaft auch die wirtschaftliche Resilienz stärkt, Innovationen fördert und Wettbewerbsvorteile schafft. Die Auswirkungen auf den Arbeitsmarkt sind jedoch umstritten, da weniger Primärressourcen und neue Produkte benötigt werden.
Industry 4.0 Science | 41. Jahrgang | 2025 | Ausgabe 2 | Seite 68-76
Intelligentes Ladungsträgermanagement

Intelligentes Ladungsträgermanagement

KI-gestützte Überwachung und Reduktion von Verlusten in der Logistik
Dominik Augenstein, Lea Basler
Ladungsträger sind in Fertigungsunternehmen unverzichtbar für den Transport produzierter Teile. Meist sind diese trotz ihrer „Einfachheit“ teuer in der Anschaffung, da sie passgenau für den Zweck hergestellt werden. Zur Vermeidung des Verlusts der Ladungsträger können Trackingverfahren wie GPS-Tracking eingesetzt werden, was jedoch mit Überwachungsaufwand einhergeht und den Datenschutz herausfordert, sobald die Arbeitsleistungen der Mitarbeiter in der Intralogistik überwacht werden. Die Zuordnung von Ladungsträgern zu sogenannten Clustern und ihre gemeinsame Kontrolle bietet hierbei eine Lösung – ohne die Möglichkeit von Rückschlüssen auf die Leistung der Mitarbeiter. Und nicht nur das: Künstliche Intelligenz kann diesen Ansatz optimieren und gleichzeitig vor einem Diebstahl der Ladungsträger abschrecken.
Industry 4.0 Science | 41. Jahrgang | 2025 | Ausgabe 2 | Seite 78-84
I4S 2/2025: Die Zukunft der Produktion mit KI, Cobots und virtuellen Welten

I4S 2/2025: Die Zukunft der Produktion mit KI, Cobots und virtuellen Welten

Technologie braucht innovative, wertschöpfende Geschäftsmodelle
Künstliche Intelligenz, Cobots und virtuelle Welten wie das Metaverse beflügeln Visionen für neue Formen der industriellen Wertschöpfung. Doch Innovation allein genügt nicht – erst durch intelligente Geschäftsmodelle entfalten Technologien ihr volles Potenzial. Wie können Unternehmen die neuen Lösungen effizient in ihre Prozesse integrieren? Und mit welchen Strategien lassen sich daraus nachhaltige Wettbewerbsvorteile generieren?
Verteilte Anwendungsintegration in Industriebetrieben

Verteilte Anwendungsintegration in Industriebetrieben

Einsatz von Microservices zur Enterprise Application Integration
Jan-Peer Rudolph ORCID Icon
Im Rahmen der Digitalen Transformation steigt die Anzahl der Softwareanwendungen in Unternehmen kontinuierlich an. Dies betrifft speziell Industriebetriebe, die aufgrund ihrer oft komplexen Geschäftsprozesse vor besonderen Herausforderungen stehen. Eine ganzheitliche und nachhaltige Integration dieser Geschäftsprozesse erfordert eine enge Verknüpfung der eingesetzten Informationssysteme. In diesem Kontext gewinnt die Anwendungsintegration, auch bekannt als Enterprise Application Integration (EAI), zunehmend an Bedeutung. Moderne Ansätze wie die Verwendung von Microservices bieten dabei eine besonders flexible und effiziente Lösung, um unterschiedliche Anwendungen nahtlos miteinander zu verbinden und so die Agilität und Skalierbarkeit der IT-Landschaft zu fördern.
Industry 4.0 Science | 41. Jahrgang | 2025 | Ausgabe 1 | Seite 74-80
Rechnereinsatz in industriellen Geschäftsprozessen

Rechnereinsatz in industriellen Geschäftsprozessen

Eine systematische Literaturübersicht der letzten 40 Jahre
Norbert Gronau ORCID Icon
Die wichtigsten wertschöpfenden industriellen Geschäftsprozesse sind die Produktentstehung und die Auftragsabwicklung. Seit nunmehr 40 Jahren begleiten Industry 4.0 Science und ihre Vorgängertitel die Entwicklung und Nutzung von Software entlang dieser industriellen Geschäftsprozesse. Angesichts des 40. Jahrgangs dieses Mediums wird ein Vergleich mit früheren Untersuchungen vorgenommen, um Trends und Moden zu identifizieren, die heute im Gegensatz zu früher keine Rolle mehr spielen. Die Untersuchung ergab einige überraschende Erkenntnisse, welche Themen seit 40 Jahren eine wichtige Rolle spielen – und welche auch in Zukunft aktuell bleiben.
Industry 4.0 Science | 41. Jahrgang | 2025 | Ausgabe 1 | Seite 8-14 | DOI 10.30844/I4SD.25.1.8
Cloud-agnostisches Platform-as-a-Service (PaaS)

Cloud-agnostisches Platform-as-a-Service (PaaS)

Ein Ansatz zur Verhinderung des Vendor Lock-In
Jens Kohler ORCID Icon
Die jüngste Vergangenheit in verschiedenen Bereichen (z.B. Strom, Gas, Öl, etc.) hat wieder einmal gezeigt, dass eine einseitige Abhängigkeit von einem einzelnen Anbieter vermieden werden sollte. Dieses Prinzip lässt sich auch auf Cloud Computing übertragen. Hier wird vom sog. Vendor Lock-In gesprochen. Diese Arbeit zeigt, wie eine Cloud-Agnostische Plattform auf der PaaS-Ebene helfen kann, solche einseitigen Abhängigkeiten zu vermeiden. Ziel ist einen möglichst automatisierten Anbieterwechsel zu unterstützen, um damit vielfältige, Cloud-basierte Anwendungsszenarien zu entwickeln.
Industry 4.0 Science | 41. Jahrgang | 2025 | Ausgabe 1 | Seite 68-73
Montage im Wandel

Montage im Wandel

Empirische Ergebnisse der Digitalisierung
Mathias König ORCID Icon, Herwig Winkler ORCID Icon
Die Montage bildet einen zentralen Bestandteil der industriellen Fertigung und ist traditionell von einem hohen Anteil manueller Arbeit geprägt. Unternehmen sehen in der Digitalisierung eine große wirtschaftliche Chance. Im Fokus steht dabei, die Produktivität der Mitarbeitenden zu steigern und gleichzeitig die Lohnstückkosten stabil zu halten. Die Nutzung innovativer Technologien wird deshalb immer wichtiger, um diese Ziele in der Montage umzusetzen.
Industry 4.0 Science | 41. Jahrgang | 2025 | Ausgabe 1 | Seite 42-49
Die Vorteile des Microservice

Die Vorteile des Microservice

Eine Untersuchung aktueller Literatur zur seiner Anwendung in Unternehmen
Korvin Lemke ORCID Icon, Ralph Riedel ORCID Icon
Welche Vorteile ergeben sich, wenn Microservice-Architekturen zum Einsatz kommen? Nachdem die Serviceorientierten Architekturansätze eher enttäuschende Ergebnisse erbrachten, sollte bei Microservices umso mehr der Fokus auf eine gründliche Analyse der Vorteilhaftigkeit liegen. Dieser Artikel möchte einen Beitrag hierzu leisten. Bislang sind einige Vorteile, welche in der untersuchten Literatur benannt werden, nicht weiter erläutert oder definiert. Daher bleiben Microservices als Forschungsgebiet erhalten. Ebenso fehlen Kennzahlen, um den Erfolg tatsächlich zu messen.
Industry 4.0 Science | 41. Jahrgang | 2025 | Ausgabe 1 | Seite 50-59
Digitalisierung als Katalysator der Kreislaufwirtschaft

Digitalisierung als Katalysator der Kreislaufwirtschaft

Digitale Vernetzung im Beschaffungswesen produzierender Unternehmen
Pius Finkel ORCID Icon, Peter Wurster ORCID Icon, David Pfister
Gegenwärtige Entwicklungen der Digitalisierung und Datenökonomie, insbesondere multilateraler Plattformen zum Datenaustausch, bieten das Potenzial für eine beschleunigte Umsetzung von Kreislaufwirtschaftspraktiken in der produzierenden Industrie. Der Beitrag untersucht systematisch und anhand originärer Forschung, inwieweit die Digitalisierung als Katalysator der Kreislaufwirtschaft im Beschaffungswesen solcher Unternehmen dienen könnte. Dafür wurden acht Experten aus fünf weltweit führenden Herstellern und Zulieferern der Automobil- und Luftfahrtbranche interviewt. Es werden praxisnahe Hypothesen für die nachhaltige Gestaltung von Lieferketten entwickelt und zwei spezifische Use Cases für Kreislaufwirtschaftspraktiken vorgeschlagen, die dem Ressourceneinsatz proaktiv entgegenwirken können.
Industry 4.0 Science | 41. Jahrgang | 2025 | Ausgabe 1 | Seite 26-33 | DOI 10.30844/I4SD.25.1.26
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