Thema: Prozessverbesserung

Empathische Montageassistenz

Empathische Montageassistenz

Assistenzsysteme zwischen KI-basierter Datenanalyse und empathischen Digitalen Zwillingen
Matthias Lück ORCID Icon, Katharina Hölzle ORCID Icon, Christian Saba-Gayoso ORCID Icon, Joachim Lentes ORCID Icon
In Deutschland sind Industrieunternehmen in einer zunehmend komplexen Welt mit dem demografischen Wandel und stagnierender Produktivität konfrontiert. Die manuelle Montage bleibt bei komplexen Produkten in geringen Stückzahlen unverzichtbar, doch Produktivität und Qualität leiden unter menschlicher Variabilität. Dieser Beitrag stellt ein Konzept für ein empathisches Montageassistenzsystem vor, das einen digitalen menschlichen Zwilling mit einer KI-basierten Schraubdatenanalyse in einer modularen Architektur vereint. Abweichungen im Schraubprozess werden klassifiziert, mit den abgeleiteten Zuständen der Mitarbeiter verknüpft und in Informationen und Handlungsempfehlungen überführt.
Industry 4.0 Science | 41. Jahrgang | 2025 | Ausgabe 5 | Seite 6-13 | DOI 10.30844/I4SD.25.5.6
Ableitung von MTM-Analysen aus Motion-Capturing-Daten

Ableitung von MTM-Analysen aus Motion-Capturing-Daten

Evaluation des Vorgehens und Vergleich mit manuell erzeugten MTM-Analysen
Silas Pöttker ORCID Icon, Maria Neumann ORCID Icon, Martin Benter ORCID Icon, Constantin Eckart ORCID Icon, Ulrike Wolf ORCID Icon, Peter Kuhlang ORCID Icon, Hermann Lödding ORCID Icon
Seit etwa 15 Jahren steigt die Arbeitsproduktivität je Arbeitsstunde mit deutlich weniger als einem Prozent pro Jahr. Gleichzeitig können detailliertere Produktivitätsanalysen in den Unternehmen hohe Potenziale ausweisen. Allerdings sind die hierfür geeigneten MTM-Analysen aufwendig und werden aktuell nicht in der erforderlichen Breite und Häufigkeit eingesetzt. Eine Lösung ist der Einsatz digitaler Technologien wie Motion Capturing. Diese ermöglichen es, Produktivitätsanalysen mit geringem Aufwand durchzuführen, da sie Daten bereitstellen, die die Analyse beschleunigen. Das Tool MTMmotion® der MTM ASSOCIATION e. V. (MTMA) wurde mit dem Ziel entwickelt, mit den bereitgestellten Daten unterschiedlicher Technologien valide und regelkonforme MTM-Analysen durchführen zu können. Dieser Beitrag vergleicht die für ein Motion-Capture-System und MTMmotion® entwickelte Methode mit einer konventionellen MTM-1®-Analyse. Wesentliches Ergebnis ist, dass mit digitalen Technologien ...
Industry 4.0 Science | 41. Jahrgang | 2025 | Ausgabe 5 | Seite 112-119 | DOI 10.30844/I4SD.25.5.112
KI-gestützte Personaleinsatzplanung in der Instandhaltung

KI-gestützte Personaleinsatzplanung in der Instandhaltung

Nutzerzentrierte Entwicklung und Einführung in einem Pilotprojekt
Philipp Hein ORCID Icon, Katharina Simon ORCID Icon, Alexander Kögel, Angelika C. Bullinger-Hoffmann ORCID Icon, Thomas Löffler ORCID Icon
Die Personaleinsatzplanung in der industriellen Instandhaltung stellt eine komplexe Herausforderung dar, da Disponenten oft unvollständige Kundenaufträge mit den passenden Mitarbeiterkompetenzen verknüpfen müssen. Ein KI-basiertes Assistenzsystem kann hierbei unterstützen, indem es relevante Daten automatisch analysiert und fundierte Vorschläge zur Mitarbeiterauswahl liefert. Dieser Beitrag beschreibt die nutzerzentrierte Entwicklung und Einführung eines solchen Systems im Rahmen eines Pilotprojekts bei einem mittelständischen Dienstleister. Die nutzerzentrierte Gestaltung stellt sicher, dass die Handlungsautonomie der Disponenten gewahrt bleibt. Durch die Einbeziehung der Mitarbeiter von Beginn an wird Akzeptanz geschaffen und ein vertieftes Verständnis für die Vorteile des Systems gefördert.
Industry 4.0 Science | 41. Jahrgang | 2025 | Ausgabe 5 | Seite 14-20 | DOI 10.30844/I4SD.25.5.14
Produktivitätssteigerung in der Engineer-to-Order-Produktion

Produktivitätssteigerung in der Engineer-to-Order-Produktion

Digitale Assistenz an der Schnittstelle zwischen Konstruktion und Produktion im Schiffbau
Jan Sender ORCID Icon, David Jericho ORCID Icon, Konrad Jagusch ORCID Icon
In Engineer-to-Order-Produktionssystemen werden Konstruktions- und Produktionsprozesse häufig parallelisiert, um kürzere Durchlaufzeiten zu realisieren. Der Schiffbau ist ein typisches Beispiel für diese Vorgehensweise. In der Praxis führt dies neben der Zeitersparnis jedoch zu Effizienzverlusten in der parallelen Arbeit von Konstruktion und Produktion. Dieser Artikel analysiert die Ursachen für diese Ineffizienzen. Basierend auf der Analyse erfolgt die Entwicklung digitaler Assistenzsysteme in der schiffbaulichen Prozesskette, um den Effizienzverlusten entgegenzuwirken. Grundlage der digitalen Assistenzsysteme ist ein digitaler Schatten des Schiffbauprozesses.
Industry 4.0 Science | 41. Jahrgang | 2025 | Ausgabe 5 | Seite 78-85 | DOI 10.30844/I4SD.25.5.78
Entwicklung von Datenstandards in der Batteriezellfertigung

Entwicklung von Datenstandards in der Batteriezellfertigung

Von der Anforderungsanalyse zum Standardentwicklungsverfahren
David Roth, Tom Hülsmann, Felix Tidde
Die wachsende Nachfrage nach Batteriezellen bietet erhebliches Potenzial für den Einsatz digitaler Lösungen in der Batteriezellfertigung und schafft Möglichkeiten zur Wertschöpfung durch adaptive und flexible Produktionssysteme. Eine wichtige Voraussetzung dafür ist ein interoperabler Datenaustausch auf der Basis formalisierter Datenbeschreibungen. Bestehende Ontologien und Informationsmodelle sind jedoch zu abstrakt für eine direkte Umsetzung. In diesem Beitrag wird eine Anforderungsanalyse von Datenstandards in der Batteriezellfertigung vorgestellt. Basierend auf den Ergebnissen wird eine Vorgehensweise zur Entwicklung von domänenspezifischen Standards auf Basis von OPC UA (Open Platform Communications Unified Architecture) abgeleitet.
Industry 4.0 Science | 41. Jahrgang | 2025 | Ausgabe 4 | Seite 96-103
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
Erhöhung der Resilienz in der Logistik durch den Einsatz von IT

Erhöhung der Resilienz in der Logistik durch den Einsatz von IT

Am Beispiel von Supply-Chain-Risikomanagementinformationssystemen
Alexander Baur, Jasmin Hauser, Dieter Uckelmann ORCID Icon
Die Blockade des Suezkanals durch die Havarie des Containerschiffs Ever-Given im Jahr 2021 verdeutlicht exemplarisch die Notwendigkeit, globale Lieferketten so zu gestalten, dass sie schnell auf Störungen reagieren können. In der volatilen, unsicheren, komplexen und mehrdeutigen (VUCA) Umgebung stoßen konventionelle, auf Effizienz ausgerichtete Logistikprozesse und speziell Supply-Chain-Management-Methoden zunehmend an ihre Grenzen. Resilienz, die durch die Kombination von Robustheit und Agilität erreicht wird, ist essenziell, um diese Reaktionsfähigkeit sicherzustellen. Der vorliegende Artikel analysiert, wie Risikomanagementinformationssysteme (RMIS) die Resilienz erhöhen können. Die Analyse umfasst die Datenverfügbarkeit, die Datentransparenz, die Modellierung und Simulation von Risikoszenarien und die Erarbeitung von entsprechenden Notfallaktionsplänen. Die genannten Maßnahmen können, trotz der bestehenden Herausforderungen bei der Gestaltung der IT-Infrastruktur, ...
Industry 4.0 Science | 41. Jahrgang | 2025 | Ausgabe 4 | Seite 36-42
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
I4S 3/2025: Digitaler Zwilling

I4S 3/2025: Digitaler Zwilling

Praxisorientierte Ansätze für Fertigung, Logistik und Lernumgebungen
In der vernetzten Welt eröffnen Digitale Zwillinge völlig neue Möglichkeiten: Sie bilden physische Anlagen, Prozesse oder Produkte virtuell ab. Zentrale Herausforderungen aber bleiben bestehen, darunter die Erfassung aktueller Produktdaten. Diese Ausgabe von Industry 4.0 Science deckt ein breites Themenspektrum ab, vom Grundkonzept des Digitalen Zwillings über seinen Nutzen in der Beschaffung bis zum Einsatz im Lieferketten-Management.
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