Künstliche Intelligenz

Referenzarchitektur für Demonstratoren Maschinellen Sehens

Referenzarchitektur für Demonstratoren Maschinellen Sehens

Zur Unterstützung einer humanzentrierten Einführung von KI in Industrieunternehmen
Dominik Arnold ORCID Icon, Florian Bülow ORCID Icon, Bernd Kuhlenkötter ORCID Icon
Trotz ihres Potenzials verläuft die Einführung von Künstlicher Intelligenz (KI) in der Industrie häufig verzögert, was vor allem auf empfundene Komplexität, hohe Kosten und fehlendes Fachwissen zurückzuführen ist. Dieser Beitrag präsentiert eine modulare Demonstrator-Referenzarchitektur, die einen praxisnahen und aufwandsarmen Zugang zu industriellen KI-Anwendungen eröffnet. Entwickelt im Rahmen eines Design-Science-Research-Ansatzes, unterstützt sie gezielt das Experimentieren, Lernen und die schrittweise Integration in bestehende Produktionsprozesse. Der Schwerpunkt liegt auf dem Maschinellen Sehen, realisiert mit kosteneffizienter Hardware und Open-Source-Software. Die Anwendbarkeit wird anhand dreier Szenarien aufgezeigt: Qualitätskontrolle, Spanklassifizierung und betriebliche Ausbildung. Erste Evaluationen bestätigen die technische Umsetzbarkeit, didaktische Relevanz und Übertragbarkeit auf verschiedene industrielle Kontexte.
Industry 4.0 Science | 41. Jahrgang | 2025 | Ausgabe 5 | Seite 152-160 | DOI 10.30844/I4SD.25.5.152
Modelle zur strukturellen Einbindung von Künstlicher Intelligenz

Modelle zur strukturellen Einbindung von Künstlicher Intelligenz

Ein Vergleich verschiedener Organisationsansätze
Sascha Stowasser
Künstliche Intelligenz hält Einzug in alle Unternehmensbereiche. Jedoch fehlt oft die Antwort auf eine zentrale Frage: Wer steuert eigentlich den Einsatz von KI? Zwischen Pilotprojekt und Strategie klafft eine Lücke, wenn Rollen unklar und Strukturen diffus bleiben. Dieser Beitrag zeigt anhand von vier konkreten Modellen, wie Unternehmen KI organisatorisch verankern können. Ohne Organisation bleibt KI Stückwerk, mit der richtigen Struktur kann sie erfolgreich in den Unternehmensalltag integriert werden.
Industry 4.0 Science | 41. Jahrgang | 2025 | Ausgabe 5 | Seite 144-151 | DOI 10.30844/I4SD.25.5.144
Assistenz für die Simulation in Produktion und Logistik

Assistenz für die Simulation in Produktion und Logistik

Eine literaturbasierte Einordnung
Sigrid Wenzel ORCID Icon, Felix Özkul, Robin Sutherland ORCID Icon
Der Einsatz der ereignisdiskreten Simulation für komplexe Produktions- und Logistiksysteme wird trotz marktgängiger Simulationswerkzeuge immer herausfordernder. Er bedingt umfangreiches Fachwissen, eine hohe Datenqualität und zeitliche sowie finanzielle Ressourcen. Seit vielen Jahren wird daher die methodische und organisatorische Unterstützung der Durchführung von Simulationsstudien gefordert und erforscht. Dieser Beitrag möchte basierend auf einer Analyse einschlägiger Publikationen die bisherigen Forschungen zur Verbesserung des Simulationseinsatzes einordnen, die Frage nach der Notwendigkeit einer Assistenz für die Anwendung der ereignisdiskreten Simulation aufwerfen und Handlungsfelder aufzeigen.
Industry 4.0 Science | 41. Jahrgang | 2025 | Ausgabe 5 | Seite 66-76 | DOI 10.30844/I4SD.25.5.66
Empathische Montageassistenz

Empathische Montageassistenz

Assistenzsysteme zwischen KI-basierter Datenanalyse und empathischen Digitalen Zwillingen
Matthias Lück ORCID Icon, Katharina Hölzle ORCID Icon, Christian Saba-Gayoso ORCID Icon, Joachim Lentes ORCID Icon
In Deutschland sind Industrieunternehmen in einer zunehmend komplexen Welt mit dem demografischen Wandel und stagnierender Produktivität konfrontiert. Die manuelle Montage bleibt bei komplexen Produkten in geringen Stückzahlen unverzichtbar, doch Produktivität und Qualität leiden unter menschlicher Variabilität. Dieser Beitrag stellt ein Konzept für ein empathisches Montageassistenzsystem vor, das einen digitalen menschlichen Zwilling mit einer KI-basierten Schraubdatenanalyse in einer modularen Architektur vereint. Abweichungen im Schraubprozess werden klassifiziert, mit den abgeleiteten Zuständen der Mitarbeiter verknüpft und in Informationen und Handlungsempfehlungen überführt.
Industry 4.0 Science | 41. Jahrgang | 2025 | Ausgabe 5 | Seite 6-13 | DOI 10.30844/I4SD.25.5.6
KI-gestützte Workstation für die Qualitätskontrolle

KI-gestützte Workstation für die Qualitätskontrolle

Mehr Effizienz durch Bildverarbeitung, Echtzeitunterstützung und axiomatisches Design
Leonardo Venturoso ORCID Icon, Simone Garbin ORCID Icon, Dieter Steiner ORCID Icon, Dominik T. Matt ORCID Icon
Die traditionelle Qualitätskontrolle stößt in Produktionsumgebungen mit hoher Produktvielfalt und geringen Stückzahlen aufgrund von Variabilität und Komplexität oft an ihre Grenzen. Dieses Projekt stellt eine fortschrittliche Workstation vor, die die industrielle Produktivität und Qualität durch die Verwendung eines axiomatischen Designs steigert, um so eine klare Verbindung zwischen Kundenbedürfnissen, funktionalen Anforderungen und Designlösungen zu gewährleisten. Polarisationskameras, hochauflösender Bildgebung, adaptiver Beleuchtung und Deep-Learning-basierte Bildverarbeitung ermöglichen präziseste Prüfungen von Menge, Qualität und Konformität Über eine intuitive Benutzeroberfläche bietet das digitale Assistenzsystem Echtzeit-Feedback. In kontrollierten Tests konnte es sowohl durch Praxistauglichkeit als auch durch Skalierbarkeit überzeugen.
Industry 4.0 Science | 41. Jahrgang | 2025 | Ausgabe 5 | Seite 128-134 | DOI 10.30844/I4SD.25.5.128
Mechanismen der GenAI-Governance

Mechanismen der GenAI-Governance

Eine Fallstudie zum verantwortungsvollen Einsatz von GenAI in Organisationen
Niklas Obermann ORCID Icon, Daniel Lupp ORCID Icon, Uta Wilkens ORCID Icon
Im Vergleich zu traditionellen KI-Systemen führt Generative Künstliche Intelligenz benutzerabhängige Eigenschaften ein, die einzigartige Herausforderungen für die KI-Governance in Organisationen mit sich bringen. Diese Herausforderungen hängen insbesondere mit menschlichen Faktoren zusammen, wie der Einstellung, dem Bewusstsein und den Fähigkeiten der Mitarbeitenden, die von bestehenden Governance-Rahmenwerken oft vernachlässigt werden. Diese qualitative Fallstudie untersucht, wie ein produzierendes Unternehmen Mechanismen der GenAI-Governance implementiert hat, um einen verantwortungsvollen Umgang mit dieser Technologie zu fördern. Die Ergebnisse zeigen, dass Unternehmen einen ganzheitlichen Ansatz verfolgen sollten, der strukturelle, prozessuale und relationale Mechanismen kombiniert, um Aspekte bezogen auf die Mitarbeitenden der GenAI-Governance zu berücksichtigen. Damit leistet diese Studie einen Beitrag zum wachsenden Forschungsfeld der GenAI-Governance und liefert ...
Industry 4.0 Science | 41. Jahrgang | 2025 | Ausgabe 5 | Seite 58-64 | DOI 10.30844/I4SD.25.5.58
KI-gestützte Personaleinsatzplanung in der Instandhaltung

KI-gestützte Personaleinsatzplanung in der Instandhaltung

Nutzerzentrierte Entwicklung und Einführung in einem Pilotprojekt
Philipp Hein ORCID Icon, Katharina Simon ORCID Icon, Alexander Kögel, Angelika C. Bullinger-Hoffmann ORCID Icon, Thomas Löffler ORCID Icon
Die Personaleinsatzplanung in der industriellen Instandhaltung stellt eine komplexe Herausforderung dar, da Disponenten oft unvollständige Kundenaufträge mit den passenden Mitarbeiterkompetenzen verknüpfen müssen. Ein KI-basiertes Assistenzsystem kann hierbei unterstützen, indem es relevante Daten automatisch analysiert und fundierte Vorschläge zur Mitarbeiterauswahl liefert. Dieser Beitrag beschreibt die nutzerzentrierte Entwicklung und Einführung eines solchen Systems im Rahmen eines Pilotprojekts bei einem mittelständischen Dienstleister. Die nutzerzentrierte Gestaltung stellt sicher, dass die Handlungsautonomie der Disponenten gewahrt bleibt. Durch die Einbeziehung der Mitarbeiter von Beginn an wird Akzeptanz geschaffen und ein vertieftes Verständnis für die Vorteile des Systems gefördert.
Industry 4.0 Science | 41. Jahrgang | 2025 | Ausgabe 5 | Seite 14-20 | DOI 10.30844/I4SD.25.5.14
Automatisierung der Produktionsplanung und -steuerung

Automatisierung der Produktionsplanung und -steuerung

Ein Einblick in die Produktionssteuerung mit intelligenten Agenten
Jonas Schneider ORCID Icon, Peter Nyhuis ORCID Icon, Matthias Schmidt ORCID Icon
Wie kann Künstliche Intelligenz (KI) die Produktionsplanung und -steuerung (PPS) automatisieren? Im vorliegenden Artikel wird untersucht, inwiefern KI einen Beitrag zur Automatisierung der PPS leisten kann, indem die Potenziale zur Steigerung der Effizienz in modernen Produktionsumgebungen erforscht werden. Der Fokus liegt auf der Implementierung einer robusten Dateninfrastruktur, die Echtzeit-, historische und kontextbezogene Daten integriert. Konkret wird die Anwendung von Reinforcement Learning (RL) betrachtet und eine Roadmap für die Umsetzung vorgestellt, die sich auf die praktische Anwendung fokussiert.
Industry 4.0 Science | 41. Jahrgang | 2025 | Ausgabe 5 | Seite 86-93 | DOI 10.30844/I4SD.25.5.86
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
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
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