機械工学における安全関連コンポーネント: メンテナンスと信頼性を最適化するデジタルツインとGS1 DataMatixを備えたシェフラー製転がり軸受

Konrad Wolfenstein

1年前

機械工学における安全関連コンポーネント：デジタルツインとGS1 DataMatixを備えた転がり軸受によるメンテナンスと信頼性の最適化 – クリエイティブイメージ：Xpert.Digital

列車から宇宙旅行まで：テクノロジーと日常生活における転がり軸受の中心的な役割

転がり軸受は、数多くの産業用途や日常生活において中心的な役割を果たしています。その重要性は、旅客輸送の確保や産業プラントの円滑な稼働から、航空宇宙分野における精度の確保まで多岐にわたります。転がり軸受は、摩耗や摩擦の少ない動作の確保に不可欠な役割を果たしており、現代社会は転がり軸受なしには考えられません。.

安全関連部品としての転がり軸受

鉄道輸送、航空、石油・ガス産業など、安全性が極めて重要な用途では、転がり軸受部品の完璧な動作が不可欠です。転がり軸受に欠陥があると、以下のような深刻な結果を招く可能性があります。

予期しないメンテナンスコスト: 計画外のコンポーネントの交換により、多大な資金と時間が浪費される可能性があります。.
生産損失: 工場の停止は莫大なコストと納期の遅延を引き起こす可能性があります。.
人身傷害および安全リスク: 鉄道や航空などの用途では、突然の故障により致命的な結果をもたらす事故が発生する可能性があります。.

転がり軸受は動きのあるあらゆる場所で使用され、以下の用途に欠かせません。

電車と自動車: スムーズな旅客輸送を保証します。.
工業プラント: 信頼性と効率を保証します。.
ハイテクアプリケーション: 風力タービンから航空機エンジンまで、正確で信頼性の高い動作を可能にします。.

シェフラー：世界をリードする転がり軸受技術メーカー

4万点を超える標準ころがり軸受製品と数多くの顧客固有のソリューションを備えたシェフラーはこの分野における世界最大かつ最も革新的なサプライヤーの一つです。製品ラインナップは、歯科用ドリル用のわずか数ミリサイズの小型軸受から、航空宇宙産業向けの高温軸受まで多岐にわたります。

それぞれの転がり軸受は、それぞれの用途に合わせて固有の特性を備えています。そのため、お客様が使用している軸受の仕様と状態に関する正確な情報を得ることがますます重要になっています。シェフラーはデジタル技術を駆使してこの問題に対処し、全く新しいレベルの透明性とメンテナンス効率を実現します。.

GS1 DataMatrixコードによるデジタル化

シェフラーのデジタル戦略の重要な要素の一つは、GS1 DataMatrixコードの活用です。このコードは転がり軸受の内輪と外輪に直接刻印されており、製品のデジタルツインへのアクセスを提供します。このデジタルツインは、物理的な軸受と包括的な情報を提供するデジタルデータベースをリンクします。.

GS1 DataMatrixコード：構造と機能

シリアル化された GTIN: コードには、暗号化され機械で読み取り可能なシリアル化された GTIN (Global Trade Item Number) が含まれています。.
個別識別: すべての転がり軸受は世界中で一意に識別できます。.
データアクセス: 顧客はコードを介して幅広い製品関連データにアクセスできます。.

この技術により、転がり軸受のライフサイクル全体にわたって完全な透明性が確保され、数多くの革新的なアプリケーションが可能になります。.

提供されるデータの範囲

GS1 DataMatrix コードにより、顧客は次のような幅広い情報にアクセスできるようになります。

1. 製造データ

生産拠点
製造日
技術仕様

2. 運用データ

走行距離
振動データ
脂肪分析

3. メンテナンスデータ

実施されたメンテナンスの履歴
将来のメンテナンス間隔に関する推奨事項

4. 物流データ

位置追跡
サプライチェーン情報

GS1規格とIoT

DataMatrix コードなどの GS1 標準の使用は、IoT ソリューションの実装に不可欠です。

統一された識別: GS1 識別番号により、物体、機械、人物を一意に識別できます。.
相互運用性: GS1 標準は、さまざまなシステムや企業間でデータを交換するための共通言語として機能します。.
デジタルツインとのリンク: GS1 デジタルリンクを使用すると、物理的なオブジェクトをデジタル表現とリンクできます。.

デジタルツインの利点

物理的な製品をデジタルツインにリンクさせることは、メーカー、オペレーター、保守サービスプロバイダーにとって多くのメリットをもたらします。主なメリットは次のとおりです。

完全なトレーサビリティ: 製造プロセスからライフサイクルの終わりまで、すべての転がり軸受をシームレスに追跡できます。.
予測メンテナンス: 収集された運用データを使用することで、障害が発生する前に潜在的な問題を特定して解決できます。.
最適化されたメンテナンス間隔: 収集されたデータに基づいて、メンテナンスサイクルを実際の使用状況に合わせて正確に調整できます。.
コスト削減: 計画外のダウンタイムを回避し、より効率的なメンテナンスプロセスを実装することで、大幅な節約を実現できます。.
信頼性の向上: 特に鉄道輸送やその他の安全性が重要となる分野では、監視機能の向上が安全性の向上に貢献します。.

革新的なサービス提供

シェフラーはデジタルツインを活用することで、幅広い革新的なサービスの基盤を築きました。その一例が、いわゆる「100%リターンサービス」です。このサービスでは、転がり軸受部品の専門的な再生が可能で、包括的なデータ記録により、部品は本来の性能を回復します。.

鉄道業界のデジタル化：先駆者

これらの技術の応用例として鉄道業界が挙げられます。シェフラーは鉄道業界でデジタル化を積極的に推進し、運行会社とメーカーに大きなメリットをもたらしています。「私たちは鉄道車両のメンテナンスにおける透明性と効率性の新たな基準を確立しています」と、同社の広報担当者は強調しています。物理的なコンポーネントをデジタルデータでネットワーク化することで、運行の安全性が向上するだけでなく、車両全体の信頼性も向上します。.

データマトリックスコード（DMC）：持続可能性と効率性

GS1データマトリックスコードやデジタルツインといったデジタル技術の統合も、業界の持続可能性目標の達成に貢献します。メンテナンスプロセスの正確な管理と部品の再生能力により、製品寿命が延長され、資源が節約され、環境への影響が軽減されます。.

さらに、データ駆動型ソリューションの活用は、新たな業界標準を確立しつつあります。運用データの継続的な分析により、既存のプロセスを最適化し、イノベーションを推進することが可能になります。このように、シェフラーは顧客に付加価値を提供するだけでなく、デジタル変革のパイオニアとしての地位を確立しています。.

シェフラーは、転がり軸受などの従来の技術をデジタルソリューションの活用によっていかに再定義できるかを鮮やかに実証しています。GS1 DataMatrixコードとデジタルツインによって、同社は信頼性、効率性、そして持続可能性において新たな基準を確立しています。物理世界とデジタル世界の接続は、メーカーやオペレーターにメリットをもたらすだけでなく、安全性が極めて重要なアプリケーションにおける安全性と信頼性の向上にも貢献します。.

デジタル化は技術的な利点をもたらすだけでなく、より持続可能で効率的な産業への重要な一歩でもあります。革新的なアプローチと明確な未来ビジョンを持つシェフラーは、動きが重要な役割を果たすあらゆる分野の企業にとって、これからも欠かせないパートナーであり続けます。.

に適し：

世界中で使用されているバーコードの後継となる GS1 DataMatrix コード: 改ざんに対する保護を提供し、トレーサビリティを可能にします

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安全関連部品と機械工学におけるその重要性

安全部品と転がり軸受の役割

安全関連部品は、故障すると壊滅的な結果を招く可能性があるため、機械工学において重要な役割を果たします。特に、転がり軸受は動きを可能にし、小型精密機器から強力な産業プラントまであらゆるものに使用されるため、ほぼすべての産業分野で非常に重要です。この文脈で、世界有数の転がり軸受メーカーであるシェフラーが注目されます。幅広い製品ラインアップ、最新のデジタル化アプローチの活用、GS1 DataMatrixコードの適用により、シェフラーは、最適化されたメンテナンス戦略と、機械およびシステムの信頼性と可用性の向上のための包括的なソリューションを提供します。次のセクションでは、セーフティクリティカルなアプリケーションにおける転がり軸受の関連性について説明し、いわゆるデジタルツインを使用したデジタル化アプローチを詳細に検討し、GS1 DataMatrixコードの導入がメンテナンスにどのような革命をもたらしているかについて説明します。.

転がり軸受の用途と関連性

転がり軸受（ボールベアリング、円筒ころ軸受、円すいころ軸受、ニードルローラーベアリングとも呼ばれる）は、幅広い用途で使用されています。回転部品や振動部品の摩擦を低減すると同時に、高い荷重を吸収します。これらの特性は、安全でスムーズな旅客輸送に不可欠です。電車、自動車、飛行機などは、信頼性の高い転がり軸受を必要とする輸送手段のほんの一例です。また、ベアリングは産業プラントにおいても重要な役割を果たし、生産ライン、ロボット、その他の機械の継続的な稼働を保証しています。専門家は一貫して「転がり軸受の欠陥は深刻な結果をもたらす可能性がある」と強調しています。これには、時期尚早なメンテナンスの必要性、高額な生産停止、そしてシステムの突然の故障による事故の可能性などが含まれます。.

安全性が重要な用途における転がり軸受

鉄道産業、石油・ガス産業、航空宇宙産業といった安全性が極めて重要な環境において、転がり軸受の使用は特に重要です。これらの産業は、軸受に最高の性能が求められる過酷な条件下で稼働することが多く、「鉄道車両において、輪軸軸受は乗客の安全に極めて重要」とよく言われます。故障は安定性と操縦性に直接影響を及ぼします。航空機タービンでも状況は同様で、長期間にわたって非常に大きな負荷と速度に耐えられることを確認するために、継続的な監視が不可欠です。同様に、圧力、温度、腐食が非常に高い石油・ガス掘削プラットフォームや生産施設では、最大限の運用信頼性が不可欠です。転がり軸受を含むすべてのコンポーネントが確実に機能して初めて、中断のない運用が保証されます。.

転がり軸受技術の進歩と課題

このような背景から、世界中で数十億個もの転がり軸受が稼働し、多種多様な機械の動力源となっていることは驚くべきことではありません。同時に、品質と効率に対する要求は着実に高まっています。材料研究、潤滑剤、生産ロジスティクスの進歩により、性能特性は絶えず向上していますが、インダストリー4.0では同時に、データ収集とリアルタイムモニタリングがますます重視されています。そのため、多くのエンジニアにとって、ある言葉が指針となっています。「転がり軸受がなければ、ロボットアームも、風力タービンも、航空機エンジンも、そして今日の列車も動かないだろう」。動きのあるところには、信頼性と高性能を兼ね備えた軸受が不可欠です。.

シェフラー：転がり軸受製造における世界的マーケットリーダー

シェフラーは、この市場セグメントにおいて世界最大級の転がり軸受メーカーの一つとしての地位を確立しています。歯科用ドリル用の極小ミニチュア軸受から鉱業向けの特殊設計まで、幅広い製品ラインナップを提供しています。さらに、航空宇宙産業向けに開発され、極端な温度変化や過酷な環境条件に耐える高温軸受も提供しています。社内統計によると、標準製品ラインナップは約4万種類の転がり軸受で構成されています。しかし、それだけではありません。「すべての転がり軸受には独自の特性があります」と専門家は強調します。顧客固有のソリューションは、個々の業界や顧客の要件を的確に満たすように設計されることがよくあります。.

転がり軸受のデータ収集およびセンサー技術

シェフラーは、お客様が取り付けられた転がり軸受の具体的な仕様を常に把握できるよう、包括的なデータを提供しています。転がり軸受は常に動きのある場所に取り付けられているため、関連する動作パラメータの測定点として特に適しています。センサーとデータ記録により、実際の条件下での軸受の挙動を分析できます。これにより、エンジニアリング、生産、物流の各分野から情報を収集することが可能になります。シェフラーは、お客様が走行距離、振動レベル、温度に関するデータにアクセスできるデータインターフェースを開発しました。同社は、「転がり軸受は完璧なデータプロバイダーです」と強調しています。

デジタルツインによるデジタル化

あらゆる分野に浸透しつつあるデジタル化の進展の中で、シェフラーはデジタルツインというアプローチを開発しました。これは、物理的なころがり軸受をクラウドまたはデータプラットフォーム上の仮想的な対応物とリンクさせるものです。その基盤となるのは、軸受の内輪と外輪に直接レーザー刻印されたGS1 DataMatrixコードです。このコードは機械読み取り可能なマーカーで、シリアル化された国際取引商品番号（GTIN）などが含まれています。各コードは固有のものであり、物理的な軸受を一意に識別できます。これにより、軸受に関するすべての情報をデジタルツインにマッピングし、そのライフサイクル全体にわたって追跡するための前提条件が整います。.

GS1データマトリックスコードとデジタルツインの利点

このデジタルリンクの利点は多岐にわたります。まず、シームレスなトレーサビリティが実現します。製造から廃棄に至るまで、ベアリングがいつ、どこで製造されたか、どのような材料が使用されたか、そしてどのような特性を持つかを明確に把握できます。これは特に安全性が重視される分野において大きなメリットとなります。なぜなら、透明性が高く文書化された製品ライフサイクルのみが、リコールや故障発生時の迅速な対応を可能にするからです。このデータ収集はメンテナンスにもメリットをもたらします。メンテナンス間隔を統計的な経験値のみに基づくのではなく、ベアリングの実際の状態に合わせて個別に調整できるようになるからです。オペレーターが繰り返し強調する言葉は、「予知保全はコストを削減し、可用性を向上させる」というものです。

産業における予知保全の重要な役割

予知保全とデジタル診断は、現代のメンテナンスの重要な要素です。これらは、詳細なリアルタイムデータと、ベアリング応力の異常を検出するアルゴリズムに基づいています。この技術主導のプロセスにより、摩耗を早期に特定し、適切なタイミングで対策を講じることで、ダウンタイムを最小限に抑えることができます。鉄道輸送など、生産率の高い産業や安全性が極めて重要な要件を持つ産業では、予防的な交換によって、深刻な結果につながる前に損傷を防ぐことができます。さらに、デジタルデータはアプリケーション固有のサービスの基盤となります。例えばシェフラーは、ベアリング再生において100%返却サービスを提供しています。これにより、お客様はベアリングが専門家によって検査、洗浄され、必要に応じて修理されることを信頼できます。このプロセスでは、以前の運転中に特にストレスがかかった要因と、その後の使用時にそれらをどのように考慮する必要があるかを常に検討します。.

GS1 DataMatrixコードによる最適化

GS1データマトリックスコードのおかげで、企業は生産データと物流データを中央データベースに統合し、顧客とその他の認定パートナーがアクセスできるようにすることができます。また、固有の識別情報によって物流とサービスのエンドツーエンドの追跡が可能になり、サプライチェーンの最適化にもつながります。あるマネージャーはこう要約しています。「GS1データマトリックスコードは、現実世界とデジタル世界をつなぐ架け橋です。」

鉄道業界におけるデジタル転がり軸受

鉄道業界では、このアプローチは今や先駆的かつ模範的なモデルとみなされています。鉄道事業者は、最小限のメンテナンスで車両を24時間稼働させ続けるという課題に直面しています。世界の多くの地域では、鉄道網は既に非常に混雑しており、故障は運行に大きな支障をきたす可能性があります。シェフラーが開発したソリューションは、ころがり軸受のライフサイクル全体にわたってデジタル追跡を行い、インフラの安定性維持に大きく貢献します。このアプローチは安全性の向上に加え、単なる時間間隔ではなくリアルタイムデータに基づいて計画されるため、メンテナンスとスペアパーツのコストを削減します。将来的には、例えば軸受の損傷が差し迫っている場合に列車がリアルタイムで報告し、メンテナンスチームは必要な部品と人員を必要な時に正確に提供できるようになります。.

持続可能なメンテナンスと資源の保全

もう一つの重要なテーマは持続可能性です。転がり軸受は適切に使用すれば非常に長持ちし、場合によっては複数回再生することも可能です。デジタル化により、こうしたプロセスを正確に記録することが可能になり、資源効率の高い循環型経済モデルを促進することができます。すべての修理およびメンテナンス手順はデジタルツインに保存されるため、軸受の履歴は常に追跡可能です。これにより、軸受を再生するか交換するかの判断も容易になります。オペレーターは、軸受の稼働時間、発生したピーク負荷、潤滑油分析の結果を一目で確認できます。この透明性は、廃棄物の削減を支援するだけでなく、人員と資材のより効率的な活用にもつながります。.

デジタルソリューションによる新しいビジネスモデル

デジタルツイン、センサー、ビッグデータ分析の統合は、新たなビジネスモデルを開拓しています。一部の事業者は既に、転がり軸受の購入から脱却し、その機能をサービスとして調達する方向に移行しています。このようなモデルでは、メーカーがメンテナンスと交換の全責任を負い、軸受が常に目標性能を発揮できるようにします。これには、継続的なデータ収集、評価、そして計画のためのデータ活用が含まれます。ある関係者は次のように述べています。「私たちはもはや軸受を販売しているのではなく、保証された可用性を販売しているのです。」

識別アンカーとしてのGS1データマトリックスコード

GS1 DataMatrixコードは、確実な識別の基盤として機能します。一意の識別を可能にし、文書作成におけるエラーを最小限に抑え、明瞭性を向上させます。手作業によるリスト作成やエラーが発生しやすいバーコードスキャンから、レーザー刻印されたシリアル番号付きGTINへの移行により、メンテナンス時に誤ったベアリングを組み込むリスクも軽減されます。高度に自動化された施設では、ロボットがコードを読み取り、対応するデータをシステムに直接転送できます。これにより、人的ミスが削減され、ベアリングの補充と組み立てプロセスがさらに迅速化されます。.

シェフラーと産業の未来

要約すると、革新的な転がり軸受ソリューションを提供するシェフラーは、技術革新の最前線に立ち、現代産業のニーズに的確に対応していることは明らかです。ますます多くの企業が、機械的な基準のみに基づいて部品を選定するだけではもはや不十分であることを認識し始めています。むしろ、原産地、状態、そして予想耐用年数に関する情報は、包括的な製品ライフサイクルの不可欠な要素です。この傾向は、従来の状態監視の枠を超え、包括的でネットワーク化されたソリューションへと発展しています。まさにここで、シェフラーがGS1 DataMatrixコードを用いて実現するデジタルツインの概念が活かされています。「私たちは転がり軸受をデジタルで再考します」というのが、シェフラーのモットーと言えるでしょう。.

他の産業の見通し

将来的には、製造業、エネルギー産業、建設業など、他の業界でもこのアプローチが採用されるでしょう。高負荷がかかる回転部品や旋回部品が使用されるあらゆる場所で、予知保全の原理を効果的に適用できます。デジタル化は、システムの安全性と効率性の両方を向上させる鍵となる要素です。そして、シェフラーのような企業が、この道を力強く推進しています。.

転がり軸受：現代産業のデータソース

このことから、転がり軸受は単なる機械部品をはるかに超える存在であることがわかります。転がり軸受はデータキャリアであると同時にデータジェネレータでもあり、現代のメンテナンスコンセプトの基盤を形成しています。可動システムにおける重要な位置を占め、先進技術への対応力も備えているため、転がり軸受は完全にネットワーク化された産業への移行を理想的に実現します。これは、「動きのあるところにシェフラーが関わり、シェフラーが関わるところには、新たな質と量のデータがある」ということを示しています。これは、機械工学、プラントエンジニアリング、鉄道産業、航空産業、そして安全性、信頼性、効率性を等しく重視するあらゆる分野に当てはまります。.

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