机械工程中的安全相关部件：舍弗勒滚动轴承采用数字孪生技术和GS1 DataMatix，可优化维护并提高可靠性

Konrad Wolfenstein

1年前

机械工程中的安全相关部件：采用数字孪生和 GS1 DataMatix 技术的滚动轴承，可优化维护并提高可靠性 – 图片来源：Xpert.Digital

从火车到太空旅行：滚动轴承在技术和日常生活中的核心作用

滚动轴承在众多工业和日常应用中发挥着核心作用。从保障客运安全和工业设备平稳运行，到为航空航天领域提供精准控制，滚动轴承的重要性不言而喻。现代世界如果没有滚动轴承将难以想象，因为它们对确保低磨损、低摩擦的运动至关重要。

滚动轴承作为安全相关部件

在安全至关重要的应用中——例如铁路运输、航空或石油天然气行业——滚动轴承部件的完美运行至关重要。滚动轴承故障可能导致严重后果，包括：

意外的维护成本：计划外的部件更换可能会占用大量资金和时间资源。
生产损失：工厂停工可能造成巨大损失和交货延误。
人身伤害和安全风险：在铁路或航空等领域，突发故障可能导致致命事故。

凡是有运动的地方，都能找到滚动轴承。它们对于以下方面至关重要：

火车和汽车：它们确保了乘客运输的顺畅。
工业厂房：它们保证了可靠性和效率。
高科技应用：从风力涡轮机到飞机发动机，它们能够实现精确可靠的运动。

舍弗勒：世界领先的滚动轴承技术制造商

舍弗勒拥有超过40,000种标准滚动轴承产品以及众多客户定制解决方案，全球规模最大、最具创新力的轴承供应商之一。其产品范围涵盖从用于牙科钻头的毫米级微型轴承到用于航空航天工业的高温轴承。

每款滚动轴承都具有针对特定应用而设计的特定性能。因此，客户获取其所部署轴承的精确规格和状态信息至关重要。舍弗勒利用数字化技术满足这一需求，从而打造出前所未有的透明度和维护效率。

通过GS1 DataMatrix码进行数字化

舍弗勒数字化战略的关键组成部分是使用GS1 DataMatrix条码。该条码直接刻印在滚动轴承的内外圈上，可用于访问产品的数字孪生模型。数字孪生模型将物理轴承与提供全面信息的数字数据库连接起来。

GS1 DataMatrix 代码：结构和功能

序列化 GTIN：该代码包含一个经过加密且机器可读的序列化全球贸易项目代码 (GTIN)。
唯一标识：每个滚动轴承在全球范围内都可以进行唯一标识。
数据访问：客户可通过代码访问各种产品相关数据。

这项技术实现了滚动轴承整个生命周期的完全透明化，并可实现众多创新应用。

所提供数据的范围

GS1 DataMatrix 条码使客户能够获取广泛的信息，包括：

1. 制造数据

生产基地
生产日期
技术规格

2. 运行数据

里程
振动数据
脂肪分析

3. 维护数据

已执行的维护记录
关于未来维护周期的建议

4. 物流数据

位置追踪
供应链信息

GS1 标准与物联网

使用 GS1 标准（例如 DataMatrix 代码）对于物联网解决方案的实施至关重要：

统一标识：GS1 标识号码能够对物体、机器和人员进行唯一标识。
互操作性：GS1 标准作为不同系统和公司之间数据交换的通用语言。
与数字孪生体连接：GS1 数字链接允许将物理对象与其数字表示形式连接起来。

数字孪生的优势

将实体产品与数字孪生体关联起来，可为制造商、运营商和维护服务提供商带来诸多优势。主要优势包括：

完全可追溯性：从制造过程到生命周期结束，每个滚动轴承都可以无缝追踪。
预测性维护：利用收集到的运行数据，可以在故障发生之前识别并解决潜在问题。
优化维护周期：根据收集的数据，可以精确地调整维护周期以适应实际使用情况。
降低成本：避免计划外停机和实施更高效的维护流程可以节省大量成本。
提高可靠性：尤其是在铁路运输和其他安全关键领域，提高监控能力有助于提高安全性。

创新服务产品

通过运用数字孪生技术，舍弗勒为一系列创新服务奠定了基础。其中一个例子就是所谓的“100% 返还服务”。这项服务能够对滚动轴承部件进行专业翻新，借助全面的数据记录，使部件恢复到最佳性能。

铁路行业的数字化：先驱者

这些技术的应用在铁路行业堪称典范。舍弗勒正大力推进铁路行业的数字化转型，为运营商和制造商创造显著优势。“我们正在为铁路车辆维护的透明度和效率树立新的标杆，”公司发言人强调说。通过将物理组件与数字数据联网，不仅提高了运营安全性，也提升了整个车队的可靠性。

数据矩阵码（DMC）：可持续性和效率

GS1 DataMatrix码和数字孪生等数字技术的集成也有助于实现行业的可持续发展目标。对维护流程的精确控制和零部件再制造能力延长了产品寿命，从而节约资源并减少对环境的影响。

此外，数据驱动型解决方案的应用正在树立新的行业标准。通过持续分析运营数据，可以优化现有流程并推动创新。如此一来，舍弗勒不仅为客户创造附加值，也巩固了其在数字化转型领域的先锋地位。

舍弗勒以令人印象深刻的方式展示了如何通过数字化解决方案重新定义滚动轴承等传统技术。凭借 GS1 DataMatrix 代码和数字孪生技术，该公司正在可靠性、效率和可持续性方面树立新的标杆。物理世界与数字世界的融合不仅为制造商和运营商创造了优势，还提高了安全关键型应用中的安全性和可靠性。

数字化不仅带来技术优势，更是迈向更可持续、更高效产业的重要一步。凭借创新方法和清晰的未来愿景，舍弗勒始终是所有涉及物料搬运的行业企业不可或缺的合作伙伴。

适合：

GS1 DataMatrix 代码作为全球使用的条形码的后继者：它提供防篡改保护并实现可追溯性

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安全相关部件及其对机械工程的重要性

安全部件和滚动轴承的作用

安全相关部件在机械工程中扮演着至关重要的角色，因为它们的故障可能造成灾难性后果。滚动轴承尤其重要，几乎在所有工业领域都占据着举足轻重的地位，因为它们能够驱动运动，并广泛应用于从小型精密设备到大型工业装置的各个领域。舍弗勒作为世界领先的滚动轴承制造商之一，在业内备受瞩目。凭借其丰富的产品线、先进的数字化技术以及GS1 DataMatrix代码的应用，舍弗勒为优化维护策略、提高机器和系统的可靠性和可用性提供了一套全面的解决方案。以下章节将阐述滚动轴承在安全关键型应用中的重要性，更详细地探讨使用所谓“数字孪生”的数字化方法，并解释GS1 DataMatrix代码的引入如何革新维护方式。

滚动轴承的应用及相关性

滚动轴承——也称为球轴承、圆柱滚子轴承、圆锥滚子轴承或滚针轴承——应用范围极其广泛。它们能够减少旋转或往复运动部件的摩擦，同时承受高负载。这些特性对于安全平稳的客运至关重要：火车、汽车和飞机只是众多依赖可靠滚动轴承的交通工具中的几个例子。轴承在工业工厂中也发挥着关键作用，确保生产线、机器人和其他机械设备的持续运行。专家们反复强调：“滚动轴承故障会造成严重后果。”这些后果包括提前需要维护、造成代价高昂的生产停机，以及系统突然失效时可能发生的事故。

安全关键应用中的滚动轴承

在铁路、石油天然气和航空航天等安全至关重要的行业中，滚动轴承的使用尤为关键。这些行业通常在极端条件下运行，对轴承的性能提出了极高要求：“在轨道车辆中，轮对轴承对乘客安全至关重要”，正如人们常说的那样。轴承故障会直接影响车辆的稳定性和操控性。飞机涡轮机的情况也类似，必须持续监测以确保其能够长期承受巨大的载荷和速度。同样，在石油天然气钻井平台和生产设施中，压力、温度和腐蚀性都异常高，因此最高的运行可靠性至关重要。只有当包括滚动轴承在内的所有部件都能可靠运行时，才能保证不间断运行。

滚动轴承技术的进展与挑战

在此背景下，全球数十亿个滚动轴承投入运行，为各种各样的机器提供动力，也就不足为奇了。与此同时，对质量和效率的要求也在不断提高。材料研究、润滑剂和生产物流的进步确保了性能的持续提升，而工业4.0也更加重视数据采集和实时监控。因此，许多工程师奉行着这样一条指导原则：“没有滚动轴承，就没有机器人手臂、风力涡轮机、飞机发动机和火车。”凡是有运动的地方，可靠且高性能的轴承都至关重要。

舍弗勒：全球滚动轴承生产领域的市场领导者

舍弗勒已成为全球最大的滚动轴承制造商之一。公司提供丰富的产品组合，从用于牙科钻头的微型轴承到采矿业的专用轴承，应有尽有。此外，公司还开发用于航空航天领域的高温轴承，能够承受极端温度波动和恶劣环境条件。据内部数据显示，标准产品系列包含约40,000种不同的滚动轴承类型。但这还不是全部：“每款滚动轴承都有其独特的特性，”专家强调说。公司通常会根据特定行业或客户的需求，量身定制解决方案。

滚动轴承的数据采集和传感器技术

为了确保客户始终了解其安装的滚动轴承的具体规格，舍弗勒提供全面的数据。由于滚动轴承始终安装在运动部件上，因此它们特别适合作为相关运行参数的测量点。传感器和数据记录功能使得在实际工况下分析轴承性能成为可能。这有助于收集来自工程、生产和物流领域的信息。舍弗勒创建了一个数据接口，客户可以通过该接口访问里程、振动水平和温度等数据。公司强调：“滚动轴承是理想的数据提供者。”

通过数字孪生实现数字化

在数字化日益渗透各个领域的进程中，舍弗勒开发了数字孪生技术。该技术将实体滚动轴承与云端或数据平台上的虚拟模型进行关联。其基础是GS1 DataMatrix码，该码采用激光雕刻技术直接刻印在轴承的内外圈上。这种机器可读的编码包含全球贸易项目代码（GTIN）等信息。每个编码都是唯一的，用于唯一标识实体轴承。这为在数字孪生模型中映射轴承的所有信息并跟踪其整个生命周期奠定了基础。

GS1 DataMatrix码和数字孪生的优势

这种数字化连接的优势众多。首先，它提供了无缝的可追溯性。从生产到报废，可以清晰地确定轴承的制造时间和地点、所用材料以及具体特性。这尤其在安全至关重要的领域具有显著优势，因为只有透明且有据可查的产品生命周期才能在发生召回或故障时迅速响应。维护工作也受益于这种数据收集，因为维护周期不再仅仅基于统计经验，而是可以根据轴承的实际状况进行个性化定制。运营商反复强调的一句话是：“预测性维护可以降低成本并提高可用性。”

预测性维护在行业中的关键作用

预测性维护和数字化诊断是现代维护的关键要素。它们基于详细的实时数据和算法，能够检测轴承应力异常。这种技术驱动的流程可以及早发现磨损并及时采取应对措施，从而最大限度地减少停机时间。在铁路运输等高产量或安全要求严格的行业中，预防性更换可以防止损坏造成严重后果。此外，数字化数据也为特定应用服务奠定了基础。例如，舍弗勒提供轴承翻新100%返还服务。这使得客户可以信赖其轴承得到专业的检查、清洁和必要的维修。该流程始终包括检查先前运行期间哪些因素造成了特别大的压力，以及在后续使用中如何考虑这些因素。

通过 GS1 DataMatrix 代码进行优化

借助 GS1 DataMatrix 条码，该公司可以将生产和物流数据整合到中央数据库中，并向客户和其他授权合作伙伴开放访问。这也有助于优化供应链，因为唯一的标识实现了物流和服务的端到端追踪。正如一位经理总结的那样：“GS1 DataMatrix 条码是连接现实世界和数字世界的桥梁。”

铁路行业的数字化滚动轴承

在铁路行业，这种方法如今被视为一种开创性的示范模式。铁路运营商面临着如何在保证车队全天候可用且维护量最小化的挑战。世界许多地区的铁路网络已经高度繁忙，这意味着故障可能会严重扰乱运营。舍弗勒开发的解决方案能够对滚动轴承的整个生命周期进行数字化跟踪，从而显著提升基础设施的稳定性。除了提高安全性之外，这种方法还能降低维护和备件成本，因为其规划基于实时数据而非纯粹的时间间隔。未来的列车可以实时报告例如轴承即将损坏的情况，维护团队随后就能在需要时精准地提供必要的零部件和人员。

可持续维护和资源节约

另一个重要议题是可持续性。如果使用得当，滚动轴承的使用寿命可以非常长，有时甚至可以多次翻新。数字化能够精确记录这些过程，并有助于推广资源高效的循环经济模式。由于所有维修和维护步骤都存储在数字孪生模型中，轴承的历史记录始终可追溯。这也简化了关于轴承是应该翻新还是更换的决策。操作人员可以一目了然地查看轴承已运行的小时数、峰值载荷以及润滑剂分析结果。这种透明度不仅有助于减少浪费，还能提高人员和材料的利用效率。

借助数字化解决方案，出现了新的商业模式。

数字孪生、传感器和大数据分析的融合也催生了新的商业模式。一些运营商已经开始放弃购买滚动轴承，转而以服务形式获取其功能。在这种模式下，制造商承担维护和更换的全部责任，确保轴承始终达到预期性能。这包括持续收集、评估和利用数据进行规划。正如一位业内人士所说：“我们不再仅仅销售轴承，而是提供可用性保障。”

GS1 DataMatrix 代码作为识别锚点

GS1 DataMatrix 代码作为一种安全可靠的识别锚点，能够实现唯一标识，最大限度地减少文档错误，并提高清晰度。从人工清单或容易出错的条形码扫描过渡到激光雕刻的序列化 GTIN，也降低了维护过程中安装错误轴承的风险。在高度自动化的工厂中，机器人可以读取代码并将相应的数据直接传输到系统中。这减少了人为错误，并进一步加快了轴承的补充和组装流程。

舍弗勒引领工业未来

总而言之，舍弗勒凭借其创新的滚动轴承解决方案，显然处于技术进步的前沿，并能精准满足现代工业的需求。越来越多的企业意识到，仅仅基于机械性能标准来选择零部件已远远不够。相反，零部件的来源、状态和预期使用寿命等信息已成为产品整体生命周期中不可或缺的一部分。这一趋势超越了传统的状态监测，最终发展为全面、联网的解决方案。这正是数字孪生概念发挥作用的地方，舍弗勒采用GS1 DataMatrix代码来实现这一概念。“我们正在以数字化的方式重新思考滚动轴承”，这或许可以作为舍弗勒的座右铭。

其他行业的前景

未来，其他行业也将采用这种方法，无论是制造业、能源业还是建筑业。凡是使用承受高应力的旋转或枢轴部件的地方，预测性维护的原理都能得到有效应用。数字化是提高系统安全性和效率的关键要素。而像舍弗勒这样的公司正在积极推动这一进程。

滚动轴承：现代工业的数据来源

这清楚地表明，滚动轴承远不止是简单的机械部件。它们既是数据载体，也是数据生成器，构成了现代维护理念的基础。凭借其在运动系统中的关键地位以及对先进技术的开放性，滚动轴承非常适合推动向全面网络化行业的转型。这表明“哪里有运动，哪里就有舍弗勒；哪里有舍弗勒，哪里就有高质量、高数量的数据”。这适用于机械和设备工程、铁路行业、航空业以及任何其他将安全性、可靠性和效率同等重视的行业。

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