Maschinelles Lernen

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
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
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
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.
I4S 6/2024: Machine Learning

I4S 6/2024: Machine Learning

Eine Technologie mit Optimierungspotenzialen bei Effizienz, Transparenz und Nachhaltigkeit
Machine Learning hebt die Automatisierung auf ein neues Level. Doch was bedeutet das für die Rolle des Menschen? Die Entwicklung energieeffizienter und fairer Algorithmen sowie die Optimierung der Datenqualität sind entscheidend für die Zukunftsfähigkeit von Machine Learning und Künstlicher Intelligenz. Die Beiträge in dieser Ausgabe untersuchen die entscheidenden Potenziale und Anwendungsgebiete der Technologie.
KI-unterstützte Fertigungsplanung

KI-unterstützte Fertigungsplanung

Extraktion von Expertenwissen aus historischen Daten für optimierte Effizienz und Fehlervermeidung
Jochen Deuse ORCID Icon, Ralph Hensel-Unger
Der globale Wettbewerbsdruck zwingt Unternehmen insbesondere in Hochlohnländern zu einer effizienten Ressourcennutzung. Dies wird durchden Markt- und Gesetzgebungsdruck auf nachhaltige Produkte und Prozesse noch verstärkt. Angesichts des digitalen und ökologischen Wandels sindganzheitliche Ansätze zur Optimierung manueller Arbeitsprozesse unerlässlich. Ein KI-gestütztes Assistenzsystem zur Arbeitsplanerstellung soll Abhilfe schaffenund so eine effizientere Prozessgestaltung ermöglichen.
Industry 4.0 Science | 40. Jahrgang | 2024 | Ausgabe 5 | Seite 74-80 | DOI 10.30844/I4SD.24.5.74
Optimierung intralogistischer Prozesse

Optimierung intralogistischer Prozesse

Ganzheitliche Betrachtung der Bereitstellstrategie in der Produktionsversorgung mithilfe mathematischer Modelle
Christina Braun, Lea Isfort
Die Nutzung von Daten ist für Unternehmen heutzutage von entscheidender Bedeutung. Sie helfen den Unternehmen dabei, fundierte Entscheidungen zu treffen und dadurch ihre Effizienz zu verbessern. Gerade die Logistikbranche bietet viele Ansatzpunkte für den Einsatz von Daten. So können etwa Warenströme präzise verfolgt werden, die Lagerverwaltung effektiver gestaltet oder Routen besser geplant werden. All diese Optimierungsansätze münden in einer Kostenreduzierung und schnelleren Lieferungen, welche die Wettbewerbsfähigkeit steigern können und den Anforderungen nach einer schnellen, zuverlässigen und transparenten Lieferkette gerecht werden. Im Forschungsprojekt Datenfabrik.NRW erarbeiten Expertinnen und Experten aus den Bereichen Produktion und Logistik an datengetriebenen Lösungen im realen Produktionsumfeld der Unternehmen CLAAS Selbstfahrende Erntemaschinen GmbH und der Schmitz Cargobull AG. Unter anderem wird ein neuer Ansatz zur Optimierung der intralogistischen Prozesse ...
Industrie 4.0 Management | 39. Jahrgang | 2023 | Ausgabe 5 | Seite 58-61
Ordnungsrahmen für KI-Anwendungen im Industrie 4.0-Kontext

Ordnungsrahmen für KI-Anwendungen im Industrie 4.0-Kontext

Dirk Schmalzried, Marco Hurst, Jonas Zander, Marcel Wentzien
Wegen der immer stärker fortschreitenden Durchdringung von KI in Unternehmen [1] scheint ein Ordnungsrahmen für Begrifflichkeiten und Betrachtungsaspekte der Anwendung von Künstlicher Intelligenz im Industrie 4.0-Kontext wünschenswert. Methoden der Künstlichen Intelligenz lassen sich nach verschiedenen Aspekten strukturieren. Auch Anwendungen innerhalb von Industrie 4.0 können mithilfe des RAMI-Frameworks oder mithilfe des ISA95-Standards in Ebenen und Prozessgruppen eingeordnet werden. Allerdings fehlt eine Taxonomie, welche die Klassifikation der Anwendungsbereiche mit den durch Machine-Learning-Methoden verbesserten Prozessen in Beziehung setzt, sie verortet und bewertet. Ein solcher Ordnungsrahmen hilft, neue Prozesse und Lösungen einzuordnen und unterstützt im Finden passender Machine-Learning-Verfahren für konkrete Problemstellungen im Industrie 4.0-Kontext.
Industrie 4.0 Management | 39. Jahrgang | 2023 | Ausgabe 3 | Seite 28-33 | DOI 10.30844/IM_23-3_28-33
Datenschätze heben, Datenschutz wahren

Datenschätze heben, Datenschutz wahren

Mit sicheren KI-Lösungen zu mehr Wertschöpfung
Detlef Houdeau
Künstliche Intelligenz (KI) kann einen großen Beitrag zur Zukunftsfähigkeit unserer Wirtschaft und Gesellschaft leisten - sei es durch Verbesserung bestehender Prozesse oder neue Produkte und Services, die mehr Effizienz, robustere Strukturen und mehr Klimaschutz versprechen. Aktuell zeigen sich insbesondere Mittelständler beim Einsatz von KI-Systemen jedoch noch zurückhaltend. Der häufig genannte Grund: Die datenschutzrechtlichen Hürden erscheinen zu hoch. Der Beitrag ventiliert die Chancen einer datenbasierten Wertschöpfung. Zentrale Frage ist, wie sich in der Industrie mit KI-Anwendungen aus Daten wirtschaftlicher Mehrwert generieren lässt und dabei Datenschutz und -sicherheit zu wahren sind.
Industrie 4.0 Management | 39. Jahrgang | 2023 | Ausgabe 3 | Seite 24-27
Die Rolle der Produktqualität in energieeffizienten Produktionsprozessen

Die Rolle der Produktqualität in energieeffizienten Produktionsprozessen

Ein Vorgehen zur Steigerung der Energieeffizienz mittels maschineller Lernmethoden am Beispiel der Prozessindustrie
Maria Teresa Alvela Nieto, Hoang Viet Hai Luong, Hannes Gelbhardt, Klaus-Dieter Thoben ORCID Icon
Durch die aktuell gestiegenen Energiekosten, sowie der zusätzlich von der Bundesregierung gesetzten Herausforderung, bis zum Jahr 2045 CO2-neutral zu werden, gewinnt die Energieeffizienz in nahezu allen Branchen des produzierenden Gewerbes immer mehr an Bedeutung. Mit Technologien aus dem Bereich des maschinellen Lernens (ML) können innovative Lösungen entwickelt werden, die eine energieeffizientere Produktherstellung ermöglichen, wodurch ML-gestützte Prozessführung einen entscheidenden Beitrag zur Steigerung der Nachhaltigkeit und Wettbewerbsfähigkeit eines Unternehmens leisten kann. Entscheidend sind hierbei die prozess- und rohstoffabhängigen Parameter, die maßgeblich für die Qualität des zu produzierenden Produktes verantwortlich sind. Gegenstand dieses Beitrags ist ein Vorgehen zur Analyse der komplexen Zusammenhänge zwischen den verschiedenen Einflussparametern zur Steigerung der Energieeffizienz im produzierenden Gewerbe.
Industrie 4.0 Management | 39. Jahrgang | 2023 | Ausgabe 2 | Seite 20-24
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