Digitale Transformation

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
Datenqualität in der Entwicklung kreislauffähiger Produkte

Datenqualität in der Entwicklung kreislauffähiger Produkte

Entscheidungsunterstützung für die zirkuläre Wertschöpfung durch Datenökosysteme
Iris Gräßler ORCID Icon, Sven Rarbach, Jens Pottebaum ORCID Icon
Im Entwicklungsprozess werden Entscheidungen mit Wirkung auf die Nachhaltigkeit von Produkten getroffen. Mit zunehmendem Entwicklungsfortschritt können auch Aussagen zur Nachhaltigkeit konkretisiert werden. Während zunächst nur Abschätzungen anhand von verwandten Produkten und Prozessen möglich sind, können später etwa Betriebs- und Maschinendaten genutzt werden. Werden Metriken für Kennzahlen verwendet, sollte die Qualität der verwendeten Daten nachvollziehbar sein. Dazu werden relevante Datenqualitätskriterien und -indikatoren ausgewählt und in Bezug gesetzt. Die Verfügbarkeit von Daten kann gesteigert werden, indem die Produktentwicklung auf Partner in Datenökosystemen zurückgreift. Die Grundlage bilden Datenräume wie Gaia-X, Catena-X und Manufacturing-X.
Industry 4.0 Science | 41. Jahrgang | 2025 | Ausgabe 2 | Seite 12-19 | DOI 10.30844/I4SD.25.2.12
Arbeitsintegriertes Lernen in der Industrie 4.0

Arbeitsintegriertes Lernen in der Industrie 4.0

Eine qualitative Analyse verschiedener Assistenzsysteme in der Montage
Kathleen Warnhoff ORCID Icon
Mit Industrie 4.0 stehen viele Industriebetriebe erneut umfassenden Transformationsdynamiken gegenüber. In Digitalisierungsprojekten greifen die Werks- bzw. Betriebsleitungen neuere technische Entwicklungen wie etwa kognitionsunterstützende Assistenzsysteme auf. Mit Blick auf die industrielle Montage in der Metall- und Elektroindustrie führt dies zu veränderten Arbeitsprozessen, bei denen oft noch unklar ist, inwieweit aus Beschäftigtensicht arbeitsintegriertes Lernen stattfindet. Gegenstand dieses Beitrages ist eine qualitative Analyse, mit der die Sicht von Beschäftigten auf die Chancen und Risiken von drei kognitionsunterstützenden Assistenzsystemen nachgezeichnet wird. Das Ergebnis: nicht alle Beschäftigten in der Montage scheinen gleichermaßen von den neuen Entwicklungen zu profitieren.
Industry 4.0 Science | 41. Jahrgang | 2025 | Ausgabe 2 | Seite 20-29 | DOI 10.30844/I4SD.25.2.20
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?
I4S 1/2025: 40 Jahre Digitale Transformation der Industrie

I4S 1/2025: 40 Jahre Digitale Transformation der Industrie

Zentrale Forschungsfragen der Produktion und Logistik von morgen
Die Digitale Transformation ist seit Jahren ein zentraler Fokus wissenschaftlicher Diskussionen. Fragen zu datengetriebenen Entscheidungen, Künstlicher Intelligenz und resilienten Lieferketten stehen im Mittelpunkt aktueller Forschung. Die Beiträge dieser Ausgabe erläutern zentrale Trends und präsentieren wissenschaftliche Erkenntnisse sowie praxisnahe Lösungen – von der Automatisierung über die Kreislaufwirtschaft bis hin zu Cloud Computing.
Doppelte Transformation im Maschinen- und Anlagenbau

Doppelte Transformation im Maschinen- und Anlagenbau

Digitalisierung und Nachhaltigkeit bei Unikat- und Kleinserienfertigern
Sigrid Wenzel ORCID Icon, Deike Gliem ORCID Icon, Christoph Laroque ORCID Icon
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.
Industry 4.0 Science | 40. Jahrgang | 2024 | Ausgabe 5 | Seite 10-17 | DOI 10.30844/I4SD.24.5.10
Führung im Wandel

Führung im Wandel

Transformationale und geteilte Führung im Kontext virtueller Zusammenarbeit
Christina Mayer ORCID Icon, Susanne Mütze-Niewöhner, Verena Nitsch ORCID Icon
Fortschritte in der Informations- und Kommunikationstechnologie (IKT) eröffnen neue Möglichkeiten für die virtuelle Zusammenarbeit. Bei der Bewältigung der Herausforderungen in den Bereichen Kommunikation, Wissensaustausch und Unternehmensloyalität gilt Shared Leadership als ein modernes, vielversprechendes Konzept. Aus empirischen Befunden zu Shared Leadership in virtuellen Teams lassen sich Empfehlungen dafür ableiten, wie gelungene Führung die Virtualisierung der Teamarbeit unterstützen kann.
Industry 4.0 Science | 40. Jahrgang | 2024 | Ausgabe 5 | Seite 107-113 | DOI 10.30844/I4SD.24.5.107
I4S 5/2024: Doppelte Transformation

I4S 5/2024: Doppelte Transformation

Die Integration des digitalen und ökologischen Wandels in die Arbeitswelt
Unternehmen müssen sich verändern, wenn sie wettbewerbsfähig bleiben wollen – sowohl digital als auch ökologisch. Trotz Unterstützung von außen muss der Anstoß dafür von den Betrieben selbst kommen. In dieser Ausgabe von Industry 4.0 Science erörtern Experten der Akademischen Gesellschaft für Arbeits- und Industrieorganisation, wie die reale Anwendung innovativer Technologien zu einer nachhaltigen Fertigung beitragen kann.
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