Open-Access-Beiträge

Ein entscheidender Wettbewerbsfaktor für mittelständische Unikat- und Kleinserienfertiger liegt in der termingerechten Fertigstellung, Lieferung und Inbetriebnahme ihrer Produkte. Eine präzise Planung der Logistik ist dabei ebenso wichtig wie die Steuerung der Produktion. Allerdings sind die Prozesse oft von Unsicherheiten geprägt, etwa durch lokale Bedingungen beim Kunden oder die Zusammenarbeit mit Zulieferern. Digitale Schatten zur Datenauswertung in Echtzeit bieten da einen überzeugenden Lösungsansatz.

Herausforderungen wie der Klimawandel und die Folgen der COVID-19- Pandemie erfordern innovative Lösungen, die Ferninteraktionen und -kooperationen ermöglichen und die Notwendigkeit von Reisen reduzieren. Fortschritte in der Elektronik, Robotik und IT haben zur Entwicklung von Telepräsenzrobotern (TPRs) geführt, die in diesem Kontext eine Schlüsselrolle spielen. Zugleich braucht es Arbeitsumgebungen, die das Potenzial von TPRs ausschöpfen und den klimatischen, digitalen und sozialen Wandel unterstützen.

Die Umstellung von linearem auf zirkuläres Wirtschaften hat die EU im Green Deal als Ziel formuliert. Ein wesentlicher Baustein hierfür ist der Aktionsplan für die Kreislaufwirtschaft, der zu einer signifikanten Reduktion der Emissionen und einer Stärkung europäischer Unternehmen beitragen soll. Ein Blick auf aktuelle Ansätze zur Kreislaufwirtschaft sowie die Potenziale digitaler Lösungen, hier am Beispiel der Textilindustrie, kann KMU bei der Umsetzung zirkulärer Geschäftsmodelle unterstützen.

Wenngleich viel diskutiert, wartet die Doppelte Transformation auf ihre Umsetzung. Unklar bleibt, wie eng die Digitalisierung und der ökologische Wandel in den Betriebsstrukturen zusammenwirken. In jedem Fall muss das Vorhaben nicht nur gesellschaftlich gesteuert, sondern betriebspolitisch gestaltet werden, etwa durch neue Modelle wie digitale Industrieplattformen, ermöglicht durch KI und Big Data. Welche Ansätze besonders vielversprechend sind, zeigt ein Blick auf aktuelle Forschungsergebnisse.

In Betrieben mit einem hohen Anteil manueller Tätigkeiten können ineffiziente Arbeitsabläufe zu Gesundheitsproblemen bei Mitarbeitern führen. Studien zufolge machen diese ein Fünftel aller Erkrankungen in der Fertigungsindustrie aus. Die Optimierung von Arbeitsabläufen ist daher entscheidend. War diese bisher jedoch meist aufwendig, stehen dank neuer Lösungsprinzipien und Motion-Capture-Systemen Ansätze zur Verfügung, mit denen sich passende Digitale Assistenzsysteme einfacher konzipieren lassen.

Die Kommerzialisierung generativer Künstlicher Intelligenz (KI) durch Systeme wie ChatGPT hat eine neue Ära in der Industrie 4.0 eingeleitet. Die automatische Erstellung neuer Inhalte dank generativer KI ist besonders für die Entwicklung von KI-basierten Tutoring-Systemen (AITS) von Bedeutung, die das digitale Lernen im Rahmen von Bildung 4.0 fördern. Zunächst aber müssen KI-Tutoring-Systeme einer Kategorisierung unterzogen werden, etwa nach Lernmethoden, Anwendungsbereiche und ihren jeweiligen Technologien.

Die Integration von KI in die Industrie 4.0 nimmt stetig zu. Zu den Anwendungen gehören sowohl Single Purpose Anwendungen als auch generative KI-Systeme für die betriebliche Praxis sowie in Lernanwendungen. Neben dem Umgang mit den technischen Herausforderungen, die diese Systeme mit sich bringen, müssen Unternehmen die mit der Technologieintegration verbundenen organisatorischen Veränderungen bewerten, planen und Unterstützungsangebote bereithalten.

Der Wandel in der Produktion bietet die Chance zur Neugestaltung bestehender Wertschöpfungsketten. Besonders die Zusammenarbeit zwischen verschiedenen ökologischen, sozialen und staatlichen Akteuren wird als Schlüssel für eine nachhaltige Entwicklung angesehen. Wie Unternehmen die dabei entstehenden Interdependenzen am besten meistern, ist jedoch wenig erforscht. Am Beispiel der Landwirtschaft wird untersucht, wie landwirtschaftliche Betriebe Ressourcen entlang der Wertschöpfungskette aktivieren können.

Kleine und mittlere Unternehmen sind sich im Kontext der Digitalisierung oft unsicher, welche Technologien sie einführen und wie sie ihre Beschäftigten entsprechend schulen sollen. Das führt dazu, dass Lernfabriken zunehmend an Bedeutung gewinnen. Lernfabriken bieten praxisnahe Schulungsmöglichkeiten und ermöglichen es den Beschäftigten, neue Technologien in einer realitätsnahen Umgebung kennenzulernen und anzuwenden. Ob diese Einrichtungen jedoch im spezifischen Kontext von KMU wirklich geeignet sind und wie genau die Kooperationen in Weiterbildungsverbünden gestaltet werden sollten, ist noch nicht ausreichend erforscht. Eine Untersuchung existierender Standorte könnte hierbei Potenziale für effektive Schulungsverfahren identifizieren.

Aufgrund ihres Innovationspotenzials erfordert die Industrie 4.0 neue Lehrinhalte. Derzeit gefragte Kompetenzprofile spiegeln sich in der Berufs- und Hochschulausbildung oft nicht wider. Zudem ist die herkömmliche Weiterbildung meist mit hohen Kosten und einem erheblichen Zeitaufwand verbunden. Effektiver sind da maßgeschneiderte Angebote und die Vermittlung zielgerichteter Handlungs- und Problemlösekompetenzen in einer modularen Lernfabrik.