Sensorik

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
Echtzeitfähige Überwachung des CO₂-Fußabdrucks für KMU

Echtzeitfähige Überwachung des CO₂-Fußabdrucks für KMU

Nachhaltigkeit in Echtzeit – Vom Betrieb bis zum fertigen Produkt
Henning Strauß ORCID Icon, Julian Sasse ORCID Icon
Obwohl KMU nicht direkt von den gesetzlichen Berichtspflichten zur CO₂-Bilanzierung betroffen sind, stehen sie als Zulieferer in der Pflicht, den Anforderungen der Nachhaltigkeitsberichterstattung gerecht zu werden. Hierfür ist neben einer ganzheitlichen Lebenszyklusanalyse eine qualitativ hochwertige Datenbasis innerhalb der Produktion erforderlich, um den spezifischen CO₂-Fußabdruck zu bestimmen. Ein zentrales Element ist dabei die Implementierung eines Machine Carbon Footprint (MCF). Die Entwicklung und Implementierung eines MCF unter dem Fokus der Anwendbarkeit für kleine und mittelständische Unternehmen soll Ziel dieses Beitrags sein. Hierfür werden Daten an einer Werkzeugmaschine in Echtzeit erfasst und visualisiert. Die Messdaten werden dann mithilfe von Open-Source Low-Code-Plattformen verarbeitet, gespeichert und visualisiert. Diese Echtzeitdaten bilden die Grundlage für die genaue Bestimmung des produktionsspezifischen CO₂-Fußabdrucks sowie in Verbindung mit ...
Industry 4.0 Science | 41. Jahrgang | 2025 | Ausgabe 3 | Seite 102-109
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
Kollaborative Drohneninspektion

Kollaborative Drohneninspektion

Ein neuer Ansatz für die Inspektionsarbeit mit KI-Unterstützung
Till Becker ORCID Icon, Agron Neziraj
Die Drohnentechnologie und der Einsatz von Künstlicher Intelligenz (KI) bieten für verschiedene Bereiche vielversprechende Vorteile. Hierzu zählt auch der Bereich der Inspektionsarbeit. Der Einsatz innovativer Inspektionstechnologien kann Inspektionen insgesamt effizienter machen. Im Rahmen eines Forschungsprojekts wurden unterschiedliche rechtliche und wirtschaftliche Aspekte einer KI-basierten autonomen Drohneninspektion betrachtet. Ein weiterer Schwerpunkt ist dabei die Erarbeitung eines Soll-Prozesses, der den Einsatz einer KI-basierten Drohneninspektion darstellt und den Einsatz einer derartigen Inspektionstechnologie steuert. In diesem Beitrag geht es speziell um den kollaborativen Ansatz dieser neuartigen Inspektionsmethodik.
Industry 4.0 Science | 41. Jahrgang | 2025 | Ausgabe 2 | Seite 94-100
Echtzeit-Reaktionen für fahrerlose Transportsysteme (FTS)

Echtzeit-Reaktionen für fahrerlose Transportsysteme (FTS)

Überwachung und Steuerung bei großen Latenzzeiten
Dominik Augenstein, Lea Basler
Das stetige Fortschreiten der Digitalisierung konfrontiert Unternehmen mit neuen Herausforderungen und Chancen. Unmittelbare Datenverarbeitung ist mittlerweile allgegenwärtig und die Vorteile sind offensichtlich. Doch in Deutschland herrscht eine lückenhafte Breitbandversorgung, was die Prozessverbesserung erschwert. Mathematische Ansätze und Machine Learning ermöglichen zeitnahe Optimierungen und eine reibungslose Produktion.
Industry 4.0 Science | 40. Jahrgang | 2024 | Ausgabe 6 | Seite 56-62
Analyse von Arbeitsabläufen mit Motion-Capture-Systemen

Analyse von Arbeitsabläufen mit Motion-Capture-Systemen

Lösungs- und Implementierungsprinzipien
Hermann Lödding ORCID Icon, Silas Pöttker ORCID Icon, Tim Jansen ORCID Icon
In Betrieben mit einem hohen Anteil manueller Tätigkeiten können ineffiziente Arbeitsabläufe zu Gesundheitsproblemen bei Mitarbeitern führen. Studien zufolge machen diese ein Fünftel aller Erkrankungen in der Fertigungsindustrie aus. Die Optimierung von Arbeitsabläufen ist daher entscheidend. War diese bisher jedoch meist aufwendig, stehen dank neuer Lösungsprinzipien und Motion-Capture-Systemen Ansätze zur Verfügung, mit denen sich passende Digitale Assistenzsysteme einfacher konzipieren lassen.
Industry 4.0 Science | 40. Jahrgang | 2024 | Ausgabe 5 | Seite 43-49 | DOI 10.30844/I4SD.24.5.43
Energieeffizienz durch intelligente Stromdatenerfassung

Energieeffizienz durch intelligente Stromdatenerfassung

Drahtlose Retrofit-Lösung auf Basis von IoT-Technologien und Open Source Software für industrielle Bestandsgebäude
Sergej Kreber, Kevin Kutzner, Dieter Uckelmann ORCID Icon
Facility Manager von industriellen Liegenschaften stehen vor der Herausforderung, die Energieeffizienz ihrer Anlagen angesichts eines stetig steigenden Energiebedarfs und steigender Energiekosten zu optimieren. Digitale Prozesse, die eine umfassende Überwachung, Analyse und Steuerung des Energiebedarfs ermöglichen, bieten eine effektive Möglichkeit, Kosten zu senken, die Energieeffizienz zu steigern und Ressourcen optimal zu nutzen.
Industry 4.0 Science | 40. Jahrgang | 2024 | Ausgabe 2 | Seite 87-93 | DOI 10.30844/I4SD.24.2.87
Digital Platform Frameworks für Fertigungsunternehmen

Digital Platform Frameworks für Fertigungsunternehmen

Ein Überblick
Marcel Rojahn ORCID Icon
Digitale Plattformen haben sich in den letzten Jahren als ein zentraler Begriff im IT-Bereich etabliert. Aufgrund der großen Vielfalt an digitalen Plattformen, die auf dem Markt verfügbar sind, besteht nach wie vor ein Bedarf an einem klaren Vergleich anhand von Kriterien, der es Interessenten ermöglicht, diese Plattformen auszuwählen, zu verändern, zu betreiben und weiterzuentwickeln. Der folgende Beitrag leistet einen Beitrag zur Erleichterung dieses Vergleichs leisten, indem er eine systematische Literaturrecherche zu digitalen Plattformkonzepten im Kontext des industriellen Internets der Dinge (IIoT) für produzierende Unternehmen vornimmt und damit eine Grundlage für eine Reihe von Möglichkeiten zum effektiven Vergleich aktueller digitaler Plattformen und Ökosysteme schafft.
Industry 4.0 Science | 40. Jahrgang | 2024 | Ausgabe 2 | Seite 8-15 | DOI 10.30844/I4SD.24.2.8
Motion-Mining im Vergleich zu traditionellen Lean-Tools

Motion-Mining im Vergleich zu traditionellen Lean-Tools

Sensorgestützte Analyse manueller Prozesse in Produktion und Logistik
Hendrik Appelhans, Christopher Borgmann, Carsten Feldmann
Motion-Mining® ist eine Technologie, die mittels Bewegungssensoren und Mustererkennung eine automatisierte Prozessabbildung und Analyse manueller Arbeit ermöglicht. Dieser Beitrag bewertet die Vorteile und Grenzen ihres Einsatzes in Produktions- und Logistikprozessen. Dazu wird Motion-Mining® mit traditionellen Lean-Management-Tools zum Analysieren manueller Tätigkeiten verglichen. Erfahrungen aus vier Use Cases bieten Entscheidungsunterstützung bei der Auswahl der geeigneten Methode für einen bestimmten Anwendungsfall.
Industry 4.0 Science | 40. Jahrgang | 2024 | Ausgabe 2 | Seite 24-31
Kosteneffiziente Digitalisierungslösung im Kühlgeräterecycling

Kosteneffiziente Digitalisierungslösung im Kühlgeräterecycling

Der Weg zu einer nachhaltigen Zukunft mit Digitalen Zwillingen
Georgii Emelianov ORCID Icon, Mikhail Polikarpov ORCID Icon, Jochen Deuse ORCID Icon, Christian Thiehoff, Jochen Schiemann
Das fachgerechte Recycling von ausgedienten Kühlgeräten spielt eine wichtige Rolle beim Schutz der Umwelt und des Klimas. Recyclinganlagen unterliegen regelmäßigen Audits, um die Einhaltung strenger Umweltvorschriften zu gewährleisten. Die Erhebung von prüfungsrelevanten Daten stellt jedoch eine anspruchsvolle und zeitaufwändige Aufgabe dar, da sie überwiegend manuell erfolgt und fehleranfällig ist. Ein Lösungsansatz für eine nachhaltigere und effizientere Überwachung ist die automatisierte digitale Datenerfassung mithilfe von Sensoren und Künstlicher Intelligenz. Dies ermöglicht eine direkte Schätzung vom erwarteten Umfang der enthaltenen Schadstoffe. Damit ebnet sie den Weg für eine kontinuierliche Leistungsüberwachung und ein effizientes Management von Kühlgeräte-Recyclinganlagen.
Industry 4.0 Science | 40. Jahrgang | 2024 | Ausgabe 1 | Seite 76-82
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