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

転がり軸受は、多くの産業用途や日常用途で中心的な役割を果たしています。その重要性は、旅客輸送の確保からシステムのスムーズな動作の確保から航空宇宙における精度まで多岐にわたります。現代世界はそれらなしではほとんど考えられないでしょう。それらは動きの摩耗や摩擦を少なくすることに大きく貢献しているからです。

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、安全性が重視される用途では、転がり軸受コンポーネントが完璧に機能することが不可欠です。転がり軸受に欠陥があると、次のような重大な結果が生じる可能性があります。

• 予期せぬメンテナンスコスト: コンポーネントを計画外に交換すると、多額の財務リソースと時間リソースが圧迫される可能性があります。
• 生産のダウンタイム: 工場の停止は、莫大なコストと納期の遅れを引き起こす可能性があります。
• 人身傷害と安全上のリスク: 鉄道や航空などの用途では、突然の故障が致命的な結果をもたらす事故を引き起こす可能性があります。

転がり軸受は動きのあるところならどこでも見つかります。これらは以下にとってかけがえのないものです。

• 電車と自動車: スムーズな乗客輸送を保証します。
• 産業用システム: 信頼性と効率性を保証します。
• ハイテク用途: 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: 転がり軸受技術の世界トップメーカー

シェフラーは、40,000 を超える標準転がり軸受製品と多数の顧客固有のソリューションを備え、この分野で世界最大かつ最も革新的なプロバイダーの 1 つです。製品範囲は、歯科用ドリル用のミリメートルサイズのミニチュア ベアリングから宇宙旅行用の高温ベアリングまで多岐にわたります。

各転がり軸受には、それぞれの用途に合わせた特定の特性があります。このため、顧客が使用するベアリングの仕様と状態に関する正確な情報を受け取ることがさらに重要になります。シェフラーはここでデジタル技術を活用し、まったく新しいレベルの透明性とメンテナンス効率を生み出します。

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中心的な要素は、GS1 DataMatrix コードの使用です。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可能にします。デジタル ツインは、物理的な倉庫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世界貿易品目番号 (GTIN) が含まれています。
• 個別の識別: 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製品関連のさまざまなデータにアクセスできます。

この技術は、転がり軸受のライフサイクル全体を通して完全な透明性を実現し、数多くの革新的なアプリケーションを可能にします。

提供されるデータの範囲

GS1 DataMatrix コードを使用すると、顧客は次のような幅広い情報にアクセスできます。

1. 製造データ

• 生産地
• 製造日
• 技術仕様

2. 稼働データ

• 走行距離
• 振動データ
• 脂肪分析

3. メンテナンスデータ

• 実施したメンテナンスの履歴
• 今後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 ソリューションを実装するために非常に重要です。

• 統一識別: GS1 識別番号により、物体、機械、人を明確に識別できます。
• 相互運用性: GS1 標準は、異なるシステムや企業間のデータ交換のための共通言語として機能します。
• デジタル ツインへのリンク: GS1 デジタル リンクを使用すると、物理オブジェクトをデジタル表現に接続できます。

デジタルツインの利点

物理製品をデジタル ツインとリンクすると、メーカー、オペレーター、メンテナンス サービス プロバイダーに多くのメリットがもたらされます。主な利点は次のとおりです。

• 完全なトレーサビリティ: すべての転がり軸受は、製造プロセスからライフサイクルの終了までシームレスに追跡できます。
• 予知メンテナンス: 収集された運用データを使用して、障害が発生する前に潜在的な問題を特定し、解決できます。
• 最適化されたメンテナンス間隔: 収集されたデータを使用して、メンテナンス サイクルを実際の負荷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、メンテナンス プロセスをより効率的にすることで、大幅なコスト削減を実現できます。
• 信頼性の向上: 監視オプションの向上は、特に鉄道輸送やその他の安全性が重要な領域での安全性に貢献します。

革新的なサービスの提供

デジタルツインを使用することで、シェフラーはさまざまな革新的なサービスの基盤を構築しました。その一例が、いわゆる「100％返品サービス」です。このサービスにより、転がり軸受コンポーネントを専門的に再調整することが可能になり、包括的なデータ文書化により完全な性能が回復します。

鉄道業界のデジタル化のパイオニア

これらのテクノロジーの顕著な使用例は鉄道業界です。ここでシェフラーはデジタル化を推進し、通信事業者と製造業者に大きなメリットを生み出しています。 「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設定しています」と同社の広報担当者は強調する。物理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と、運用の安全性が高まるだけでなく、フリート全体の信頼性も高まります。

データ マトリックス コード (DMC): 持続可能性と効率性

GS1 DataMatrix コードやデジタル ツインなどのデジタル テクノロジーの統合も、業界の持続可能性目標をサポートします。メンテナンスプロセスの正確な制御とコンポーネントの再製造の可能性により、製品の耐用年数が延長され、資源が節約され、環境への影響が軽減されます。

さらに、データベースのソリューションの使用により、業界に新しい標準が設定されます。運用データを継続的に分析することで、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。このようにして、シェフラーは顧客に付加価値を生み出すだけでなく、デジタル変革の先駆者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がデジタル ソリューションの使用を通じてどのように再定義できるかを印象的に示しています。同社は、GS1 DataMatrix コードとデジタル ツインを使用して、信頼性、効率性、持続可能性の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間の接続は、メーカーやオペレーターに利点をもたらすだけでなく、安全性が重要なアプリケーションにおけるセキュリティと信頼性も向上します。

デジタル化は技術的な利点を提供するだけでなく、より持続可能で効率的な産業に向けた重要な一歩でもあります。革新的なアプローチと将来への明確な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不可欠なパートナーであり続けます。

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安全部品と転がり軸受の役割

安全関連コンポーネントは、その故障が壊滅的な結果をもたらす可能性があるため、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、小型精密機器と強力な産業システムの両方に設置されているため、産業のほぼすべての分野で非常に重要です。この文脈では、世界有数の転がり軸受メーカーの 1 つであるシェフラー社が注目されます。幅広い製品範囲、最新のデジタル化アプローチ、GS1 DataMatrix コードの使用により、シェフラーは、機械とシステムのより高い信頼性と可用性だけでなく、最適化されたメンテナンス戦略のための包括的なソリューションを提供します。以下では、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を説明し、いわゆるデジタルツインによるデジタル化アプローチをより詳細に検討し、GS1 DataMatrix コードの導入がメンテナンスにどの程度革命をもたらしているかを説明します。

転がり軸受の応用分野と関連性

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、またはニードル ベアリングとも呼ばれます) は、幅広い用途に使用されています。これらは、回転または振動するコンポーネントの摩擦を軽減すると同時に、高負荷を吸収します。これらの特性は、安全かつスムーズな旅客輸送に不可欠です。電車、自動車、飛行機は、信頼性の高い転がり軸受に依存する輸送手段のほんの一例にすぎません。さらに、ベアリングは産業プラントにおいて重要な役割を果たしており、生産ライン、ロボット、その他の機械の中断のない稼働を保証します。専門家は常に「転がり軸受の欠陥は重大な結果をもたらす可能性がある」と指摘しています。その影響には、時期尚早のメンテナンスの必要性、生産におけるコストのかかるダウンタイム、システムが突然故障した場合の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

転がり軸受の使用は、鉄道産業、石油・ガス産業、航空宇宙などの安全関連の環境では特に注意が必要です。ベアリングに最大限の性能が求められる極限状態がしばしばあります。「鉄道車両では、車軸箱ベアリングが乗客の安全に大きく関与している」とよく言われます。故障は安定性と操縦性に直接影響を与える可能性があります。航空機タービンでも状況は同様で、巨大な負荷と速度に永続的に耐えられるように継続的な監視が不可欠です。圧力、温度、腐食が異常に高い石油・ガス産業の掘削リグや生産システムでも、最高レベルの運用安全性が求められます。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する場合にのみ、支障のない動作が保証されます。

転がり軸受技術の進歩と課題

このような背景から、数十億個の転がり軸受が世界中で使用され、さまざまな機械を駆動し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件はますます厳しくなっています。材料研究、潤滑剤、生産物流の進歩により、パフォーマンス特性は確実に向上し続けていますが、同時に、インダストリー 4.0 ではデータ収集とリアルタイム監視への依存が高まっています。したがって、多くのエンジニアにとって、次の一文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、電車も今日では移動できません。どこにでも、信頼性が高く効率的な軸受が必要です。」

シェフラー: 転がり軸受製造の世界的市場リーダー

シェフラーは、この市場セグメントにおいて世界最大の転がり軸受メーカーの 1 つとしての地位を確立しています。同社は、歯科用ドリル用の小型ミニチュア ベアリングから鉱山用の特別な設計に至るまで、多様なポートフォリオを提供しています。さらに、航空宇宙で使用するために、大きな温度変動や厳しい環境条件に耐えることができる高温軸受が開発されています。内部情報によると、標準プログラムには約 40,000 種類の転がり軸受が含まれています。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個別の特性があります」と専門家は強調します。顧客固有の特別なソリューションは、多くの場合、個々の業界や顧客の要件を正確に満たすように設計されています。

転がり軸受用のデータ収集とセンサー

シェフラーは、顧客が設置した転がり軸受がどのような特殊仕様を持っているかを常に把握できるように、広範なデータを提供します。転がり軸受は常に動きが発生する場所に取り付けられるため、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。センサー技術とデータ記録により、実際の条件下でのベアリングの挙動を調べることが可能になります。これにより、エンジニアリング、生産、物流の分野から情報を収集できます。この目的のために、シェフラーは、顧客が走行距離、振動値、または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イスを作成しました。 「転がり軸受は完璧なデータサプライヤーである」と強調されています。

デジタルツインによるデジタル化

デジタル化があらゆる分野にますます浸透する中、シェフラーはデジタルツインアプローチを開発しました。物理的な転がり軸受は、クラウドまたはデータ プラットフォーム内の仮想対応物と結合されます。基本は GS1 DataMatrix コードであり、レーザー彫刻を使用してベアリングの内輪と外輪に直接取り付けられています。このコードは、シリアル化された世界貿易品目番号 (GTIN) などを含む機械可読マークです。各コードは一意であるため、物理倉庫を明確に識別できます。これにより、このウェアハウス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、ライフ サイクル全体を通じて追跡するための前提条件が作成されます。

GS1 DataMatrix コードとデジタルツインの利点

このデジタル接続の利点は多岐にわたります。まず第一に、完全なトレーサビリティを提供します。ベアリングがいつ、どこで製造され、どのような材料が使用され、どのような特性を持っているかを、製造時から廃棄まで明確に把握できます。これは、特に安全性が重要な分野において、重要な利点です。透明性があり文書化された製品寿命のみが、リコールや故障の際に迅速に対応できるからです。メンテナンス間隔は統計的な経験値のみに基づいて決定することができなくなり、ベアリングの実際の状態に個別に適合させることができるため、メンテナンスにもこのデータ収集の利点が得られます。事業者が何度も強調する一文は、「予知保全によってコストが削減され、可用性が向上する」というものです。

業界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となっています。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不規則性を検出するアルゴリズムに基づいています。このテクノロジー主導のプロセスにより、摩耗を早期に特定し、タイムリーに対策を開始できるため、ダウンタイムを最小限に抑えることができます。生産率が高い業界や、鉄道輸送などの安全性が重要な要件がある業界では、予防交換により、重大な結果が生じ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礎となります。たとえば、シェフラーはベアリングの準備に関して 100% の返品サービスを提供しています。これは、顧客がベアリングを専門的に検査、洗浄し、必要に応じて修理できることを意味します。前回の操作中にどの要因が特にストレスを感じていたのか、再度使用するときにそれらの要因をどのように考慮する必要があるのか​​が常に確認されます。

GS1 DataMatrix コードによる最適化

GS1 DataMatrix コードのおかげで、同社は生産データと物流データを中央データベースにまとめて、顧客と他の認定パートナーの両方がアクセスできるようにすることができます。また、明確な識別により物流とサービスにおける一貫した追跡が可能になるため、サプライチェーンの最適化にもつながります。ある担当者は、「GS1 DataMatrix コードは、現実世界とデジタル世界の間の架け橋です。」と要約しています。

鉄道業界におけるデジタル転がり軸受

このアプローチは現在、鉄道業界の先駆者でありロールモデルとみなされています。鉄道事業者は、メンテナンスを最小限に抑えながら車両を 24 時間利用できる状態に保つという課題に直面しています。世界の多くの地域の鉄道ネットワークはすでに高度に利用されており、障害が発生すると運行に大きな混乱が生じる可能性があります。ライフサイクル全体を通して転がり軸受をデジタル監視するシェフラーが開発したソリューションは、インフラストラクチャの安定維持に大きく貢献しています。安全性の向上に加えて、計画は純粋に時間ベースの間隔ではなく実際のデータに基づいているため、メンテナンスとスペアパーツのコストも削減できます。将来の列車では、ベアリングの損傷が差し迫っている場合にリアルタイムで報告が行われ、メンテナンス チームが必要なコンポーネントや専門家をタイムリー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保護

もう 1 つの重要なトピックは持続可能性です。適切に使用すると、転がり軸受は非常に長持ちし、場合によっては数回再調整できることがあります。デジタル化により、そのようなプロセスの正確な文書化が可能になり、リソースを節約する循環モデルを促進できます。すべての修理とメンテナンスの手順はデジタルツインに保存されるため、ベアリングの履歴を常に追跡できます。これにより、ベアリングを再製造すべきか交換すべきかの判断も容易になります。オペレーターは、ベアリングがすでに完了した運転時間数、発生したピーク荷重、潤滑剤分析の結果がどうなったかを一目で確認できます。この透明性は廃棄物の削減をサポートするだけでなく、人員や資材のより効率的な使用にもつながります。

デジタルソリューションによる新たなビジネスモデル

デジタルツイン、センサー、ビッグデータ分析の相互リンクにより、新たなビジネスモデルも開かれます。一部の通信事業者は、転がり軸受の購入からサービスとしての機能の購入にすでに切り替えています。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、ベアリングが常に目標の性能を発揮できるようにします。これには、データが継続的に収集、評価され、計画に使用されるという事実が含まれます。ある関係者は、「当社はもはや在庫を販売するだけでなく、在庫の確保を保証します」と説明しています。

識別アンカーとしての GS1 DataMatrix コード

GS1 DataMatrix コードは、安全な識別アンカーとして機能します。これにより明確な識別が可能になり、ドキュメント内のエラーの原因が最小限に抑えられ、明瞭さが向上します。手動リスト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彫刻されたシリアル GTIN への移行により、メンテナンス作業中に間違ったベアリングを取り付けるリスクも軽減されます。高度な自動化が行われている場所では、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。これにより人的エラーが削減され、倉庫の在庫と組み立てのプロセスがさらにスピードアップされます。

シェフラーによる産業の未来

要約すると、シェフラーが革新的な転がり軸受ソリューションを最新の状態に保ち、特に現代の産業分野の要件に対応していることを示しています。機械的な考慮事項のみに基づいてコンポーネントを選択するだけではもはや十分ではないことに、ますます多くの企業が気づき始めています。むしろ、起源、状態、予想される耐用年数に関する情報は、総合的な製品ライフサイクルの一部です。この傾向は従来の状態監視を超え、包括的なネットワーク化されたソリューションをもたらします。これはまさにデジタル ツインの概念が登場する場所であり、シェフラーは GS1 DataMatrix コードを使用して実装しています。 「私たちは転がり軸受をデジタル的に再考しています」がモットーかもしれません。

他業界への視点

将来的には、製造、エネルギー、建設など、他の業界でもこのアプローチが採用されるでしょう。予知保全の原理は、高い応力がかかる回転コンポーネントや旋回コンポーネントが使用される場合はどこでも、有益に使用できます。デジタル化は、システムの安全性と費用対効果の両方を向上させる中心的な要素です。そして、この道を精力的に推し進めているのがシェフラーのような企業です。

転がり軸受: 現代産業のデータソース

このことから、転がり軸受が単なる機械部品ではないことが明らかです。これらはデータキャリアであると同時にデータジェネレーターでもあり、最新のメンテナンス概念の基盤を形成します。モバイル システムにおける重要な地位と先進テクノロジーへのオープンさのおかげで、完全に接続された業界への参入を可能にするのに理想的です。これは、「移動があるところにはシェフラーが関与しており、シェフラーが関与しているところには新たな質と量のデータが存在します。これは、機械工学やプラントエンジニアリング、鉄道業界、航空、その他の安全性が重要な業界に当てはまります。」信頼性と効率性も同様に優先されます。

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