Digitale Transformation

Industrie 4.0 – Fortschritt und Digitalisierung in der Schwebe

Industrie 4.0 – Fortschritt und Digitalisierung in der Schwebe

Status der nachhaltigen Transformation und Digitalisierung in der Produktionstechnik
Christian Donhauser ORCID Icon, Daniel Riepl
Digitalisierungsprojekte helfen dem Anwender, komplexe Prozesse einfacher und effizienter darzustellen. Allerdings gibt es viele Hemmnisse, welche die Umsetzung deutlich erschweren. Zurückhaltung bei der Umsetzung ist spürbar. Dies trifft unter anderem Arbeitgeber und Arbeitnehmer, die durch das Warten oder Vermeiden ins ökonomische Abseits geraten können. Diese Beobachtungen lassen sich auf eine übergeordnete wissenschaftliche Leitfrage zurückführen: Welche Barrieren und systemischen Herausforderungen erschweren eine nachhaltige Transformation im Rahmen von Industrie 4.0, insbesondere unter Berücksichtigung menschlicher Arbeit in der Produktionstechnik? Welche Fragen stellen sich die betroffenen Akteure? Das wesentliche Ziel dieser langfristig ausgelegten Forschungsarbeit ist es, diese Fragen dezidiert und im Detail zu konkretisieren, um daraus ein konzeptionelles Fundament zu entwickeln, das Forschung, Lehre und technologische Entwicklung integriert und die Potenziale ...
Industry 4.0 Science | 42. Jahrgang | 2026 | Ausgabe 3 | Seite 56-60
Open-Source Implementierung des Industrial Metaverse

Open-Source Implementierung des Industrial Metaverse

Anwendungsbericht und Best-Practice
Henning Strauß ORCID Icon, Tim Johannsen
Die digitale Transformation von kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) im produzierenden Gewerbe wird bei der Umsetzung von Industrial Metaverse-Lösungen durch Vendor Lock-in, hohe Cloud-Kosten und hohe Anforderungen an die Datensouveränität erschwert. Obwohl das Industrial Metaverse als Schlüsselkonzept der Industrie 5.0 zunehmend an Bedeutung gewinnt, sind KMU bei der Nutzung proprietärer Lösungen häufig benachteiligt. Der Beitrag zeigt, wie Industrial Metaverse-Anwendungen durch die Kombination bewährter Kommunikationsstandards mit offenen Webtechnologien realisiert und somit Hemmnisse reduziert werden können. Dadurch werden immersive Anwendungen für Schulung, Wartung und Monitoring auch in KMU umsetzbar. Anhand eines Open-Source-basierten Prototyps als Best-Practice-Implementierung wird verdeutlicht, wie das Industrial Metaverse technologisch und wirtschaftlich für KMU zugänglich gemacht werden kann.
Industry 4.0 Science | 42. Jahrgang | 2026 | Ausgabe 3 | Seite 68-73
Digitale Zwillinge zur Emissionsreduktion

Digitale Zwillinge zur Emissionsreduktion

Ex-ante Fallstudie an einem Pumpenprüfstand in der industriellen Produktion
Felix Bischoff, Ingela Tietze ORCID Icon, Peter Hertweck, Nina van Hasz
Digitale Zwillinge werden häufig als vielversprechender Hebel zur Reduzierung von Treibhausgas-Emissionen (THG-Emissionen) in der industriellen Produktion diskutiert, belastbare empirische Nachweise zu ihrem tatsächlichen Nutzen unter Praxisbedingungen fehlen jedoch weitgehend. In dieser Fallstudie werden die Emissionseinsparpotenziale eines Digitalen Zwillings als konzeptionell beschriebenes Zielsystems am Beispiel eines Prüfstands für Hydraulikpumpen ex-ante quantifiziert. Hierzu werden die THG-Emissionen des ursprünglichen Prüfplans für das Jahr 2025 auf Basis real gemessener Energieverbräuche der geprüften Pumpen und zeitlich aufgelöster Emissionsintensitäten des Strombezugs ermittelt. Anschließend erfolgt eine regelbasierte Umplanung, bei der energieintensive Prüfprozesse in emissionsärmere Zeitintervalle verlagert werden. Die Umplanung berücksichtigt dabei betriebliche Praxisrestriktionen. Prozesse und Anlagen werden nicht verändert. Das Einsparpotenzial wird ...
Industry 4.0 Science | 42. Jahrgang | 2026 | Ausgabe 3 | Seite 16-24 | DOI 10.30844/I4SD.26.3.2
Im Braunfeld zur Industrie 4.0

Im Braunfeld zur Industrie 4.0

Lernfabriken als Schulungs- und Testumgebung für die digitale Transformation
Jakob Weber, Sven Völker ORCID Icon
Die digitale Transformation produzierender Unternehmen erfordert Ingenieure mit der Fähigkeit, den Übergang zur Industrie 4.0 praktisch zu gestalten. Dieser Beitrag stellt das Konzept einer Lernfabrik vor, die selbst einer kontinuierlichen digitalen Transformation unterliegt und damit eine Umgebung für die Entwicklung von Transformationskompetenzen schafft. Das Konzept für die digitale Transformation basiert auf digitalen Werker-Assistenzsystemen und Multiagentensystemen zur Produktionssteuerung. Sie ermöglichen eine schrittweise Integration vorhandener Ressourcen. Die Lernfabrik wird den Studierenden nicht als fertige Lösung präsentiert, sondern im Rahmen von studentischen Projekten kontinuierlich weiterentwickelt. Damit adressiert sie direkt den Mangel an qualifiziertem Personal für die Realisierung der Industrie 4.0.
Industry 4.0 Science | 42. Jahrgang | 2026 | Ausgabe 2 | Seite 88-96
Kollegin KI?

Kollegin KI?

Kompetenzanforderungen und -vermittlung bei KI-Nutzung in der Industrie
Swetlana Franken ORCID Icon
Künstliche Intelligenz verändert Aufgaben, Rollen und Kompetenzen in (Industrie‑)Unternehmen grundlegend. Sie agiert zunehmend als Kollegin, die Entscheidungen vorbereitet, Prozesse unterstützt und mit Menschen interagiert. Der Beitrag beleuchtet zentrale Kompetenzanforderungen für die KI-Nutzung in der Industrie, stellt ein integriertes Kompetenzmodell vor und zeigt praxisnahe Strategien zur Kompetenzvermittlung auf. Ziel ist es, Unternehmen und Beschäftigte auf eine menschengerechte, kompetenzorientierte Implementierung von KI vorzubereiten, die technologische Effizienz mit menschlicher Kreativität und Urteilskraft verbindet.
Industry 4.0 Science | 42. Jahrgang | 2026 | Ausgabe 2 | Seite 78-86
Kompetenzentwicklung für die Zukunft

Kompetenzentwicklung für die Zukunft

Trendiation als strategischer Ansatz für die Qualifizierung und Weiterbildung
Jürgen Fritz, Sebastian Busse, Ingo Dieckmann, Torsten Laub
Da Industrie 4.0 und Künstliche Intelligenz die Fähigkeiten von Organisationen neu gestalten, müssen traditionelle Schulungssysteme an die sich wandelnden Qualifikationsanforderungen angepasst werden. In diesem Beitrag wird Trendiation vorgestellt – eine strukturierte Methodik zur Umsetzung neuer Trends in umsetzbare Strategien – als systematischer Ansatz für diese Herausforderung. Anhand einer workshopbasierten Anwendung, die sich mit Edutainment, Human-Centered Design und Workforce Transformation befasst, zeigen wir, wie Organisationen von der abstrakten Trendidentifizierung zu konkreten Qualifikationsanforderungen und priorisierten Schulungsinitiativen gelangen können. Die Methode erzeugt eine nachvollziehbare Ergebniskette, die Trenddefinition, Bewertung von Kompetenzlücken und Implementierungspläne umfasst. Aus Sicht der Teilnehmer zeichnet sich der Ansatz durch hohe Klarheit und praktischen Nutzen aus. Durch die Verbindung von prospektivischer Trendanalyse und ...
Industry 4.0 Science | 42. Jahrgang | 2026 | Ausgabe 2 | Seite 22-29 | DOI 10.30844/I4SD.26.2.22
Explainable AI – XAI

Explainable AI – XAI

Damit KI nicht nur clever klingt, sondern auch im Business funktioniert
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Europas Unternehmen investieren massiv in KI. Doch viele KI-Projekte bleiben in der Pilotphase stecken. Nicht, weil die Systeme schlecht sind, sondern weil sich ihre Ergebnisse niemand erklären kann. „Der Algorithmus hat’s gesagt“ ist keine Basis für teure Entscheidungen. Backwell Tech hat eine KI entwickelt, die nicht nur schlau, sondern auch nachvollziehbar ist. Nur so wird KI zum Marktvorteil.
Von der Theorie zur Praxis

Von der Theorie zur Praxis

Weniger Fehler und schnellere Umsetzung von Produktionsprozessen dank Augmented Reality
Jana Gonnermann-Müller ORCID Icon, Philip Wotschack ORCID Icon, Martin Krzywdzinski ORCID Icon, Norbert Gronau ORCID Icon
Die zunehmende Komplexität industrieller Umgebungen erfordert neue Kompetenzen, insbesondere in der Interaktion mit digitalen Systemen. Traditionelle Ausbildungsmethoden reichen für den effektiven Transfer von angewandtem Wissen oft nicht aus. Um diese Lücke zu schließen, wurde ein Experiment durchgeführt, bei dem Augmented Reality (AR) und papierbasierte Anleitungen in einem Produktionsszenario verglichen wurden. Die Ergebnisse zeigen: Teilnehmer, die mit AR lernten, führten den Produktionsprozess deutlich schneller und mit weniger Fehlern durch. Darüber hinaus berichteten die Lernenden, die AR nutzten, von einer höheren Benutzerfreundlichkeit und einer geringeren kognitiven Belastung während des Trainings.
Industry 4.0 Science | 41. Jahrgang | 2025 | Ausgabe 5 | Seite 22-29 | DOI 10.30844/I4SD.25.5.22
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
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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