Digitalisierung

Intelligente Digitale Zwillinge in der Produktion

Intelligente Digitale Zwillinge in der Produktion

Intelligente Digitale Zwillinge unterstützen die Produktionsplanung
Cedric Kiener ORCID Icon, Steffen Schwarzer ORCID Icon
Intelligente Digitale Zwillinge (IDZ) als die nächste Evolutionsstufe der Digitalen Zwillinge haben das Potenzial, Prozesse in Unternehmen zu beschleunigen und zu optimieren. Der hier vorgestellte intelligente Zwilling analysiert selbständig 3D-CAD Daten und führt daraufhin automatisiert eine physikalische Simulation der Bestückung durch. Der Einsatz des IDZ optimiert dabei die Bestückung, senkt die Produktionskosten und beschleunigt den Prozess der Produktionsplanung. Dieser konkrete Anwendungsfall veranschaulicht die generellen Möglichkeiten und Vorteile von IDZ und gibt Impulse zur Übertragbarkeit.
Industry 4.0 Science | 41. Jahrgang | 2025 | Ausgabe 3 | Seite 84-90
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
Vom Kundenimpuls zur Beschaffungsentscheidung

Vom Kundenimpuls zur Beschaffungsentscheidung

Wie Digitale Zwillinge Kundenorientierung in der Beschaffung stärken
Dominik Oehlschläger, Andreas H. Glas ORCID Icon, Michael Eßig ORCID Icon
Die Beschaffung versorgt eine Organisation mit benötigten, aber nicht selbst hergestellten Gütern. Dabei stehen die Bedarfe der eigenen Organisation nicht für sich alleine, sondern dienen letztlich dazu, externe (End-)Kundenwünsche zu erfüllen. Traditionell erhält die Beschaffung Bedarfsinformationen von internen Kunden, also von anderen Funktionsbereichen wie Produktionsplanung, Logistik oder Marketing. Informationen zu den Bedarfen der (End-)Kunden erreichen die Beschaffung, wenn überhaupt, nur indirekt über die anderen Funktionsbereiche, die diese Informationen oft bereits bewertet an die Beschaffung weiterleiten. Dieser Beitrag thematisiert, wie Digitale Zwillinge von (End-) Kundenbedarfen alle Funktionsbereiche mit präzisen, echtzeitnahen Daten versorgen können.
Industry 4.0 Science | 41. Jahrgang | 2025 | Ausgabe 3 | Seite 118-124
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
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
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
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
Large Language Models (LLM) im Produktionsumfeld

Large Language Models (LLM) im Produktionsumfeld

Eine Potenzialanalyse zur Transformation von Produktionsabläufen in modernen Fabriken
Pius Finkel ORCID Icon, Peter Wurster ORCID Icon, Robin Radler
Die rasante Entwicklung von generativer Künstlicher Intelligenz weist der produzierenden Industrie neue Wege inmitten des Fachkräftemangels. Mit Large Language Models lassen sich Produktionsabläufe in mittelständischen Unternehmen potenziell effizienter machen. Doch woran bemisst sich diese Stärke genau? Zentrale Einsatzfelder wie Kommunikation, Weiterbildung und Wissensmanagement zeigen, warum auch hier viel von der Akzeptanz der Mitarbeitenden abhängt.
Industry 4.0 Science | 40. Jahrgang | 2024 | Ausgabe 6 | Seite 48-55 | DOI 10.30844/I4SD.24.6.48
Digitale Lösungen für den Übergang von KMU zur Kreislaufwirtschaft

Digitale Lösungen für den Übergang von KMU zur Kreislaufwirtschaft

Beispiele aus der Textilwirtschaft
Meike Tilebein ORCID Icon, Marcus Winkler, Dieter Stellmach, Guido Grau
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.
Industry 4.0 Science | 40. Jahrgang | 2024 | Ausgabe 5 | Seite 26-33 | DOI 10.30844/I4SD.24.5.26
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