机械工程中的安全相关组件：具有数字孪生和 GS1 DataMatix 的舍弗勒滚动轴承可优化维护和可靠性

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发布日期：2024 年 12 月 22 日 / 更新日期：2024 年 12 月 22 日 - 作者： Konrad Wolfenstein

机械工程中的安全相关组件：采用数字孪生和 GS1 DataMatix 的滚动轴承可优化维护和可靠性 - 创意图片：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。它们的重要性涵盖从确保客运量、确保系统平稳运行到航空航天领域的精度。如果没有它们，现代世界将难以想象，因为它们为降低运动磨损和摩擦做出了至关重要的贡献。

滚动轴承作为安全相关组件

在安全关键型应用中——例如铁路运输、航空或石油和天然气行业——滚动轴承部件的完美运行至关重要。有缺陷的滚动轴承可能会产生严重后果，包括：

不可预见的维护成本：计划外更换组件可能会占用大量的财务和时间资源。
生产停机：工厂停机可能会导致巨大的成本和交货延误。
人身伤害和安全风险：在铁路或航空等应用中，突发故障可能会导致事故并造成致命后果。

凡是有运动的地方都可以找到滚动轴承。它们在以下方面是不可替代的：

火车和汽车：确保旅客运输顺利。
工业系统：它们保证可靠性和效率。
高科技应用：从风力涡轮机到飞机发动机，它们可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，该领域全球最大、最具创新性的供应商之一。产品范围从用于牙钻的毫米级微型轴承到用于太空旅行的高温轴承。

每个滚动轴承都具有针对各自应用量身定制的特定属性。这使得客户获得有关他们使用的轴承的规格和状况的准确信息变得更加重要。这就是舍弗勒利用数字技术将透明度和维护效率提升到全新水平的地方。

通过 GS1 DataMatrix 代码进行数字化

舍弗勒数字化战略的核心组成部分是使用 GS1 DataMatrix 代码。该代码直接刻在滚动轴承的内圈和外圈上，并提供对产品数字孪生的访问。数字孪生将物理仓库与提供全面信息的数字数据库连接起来。

GS1 DataMatrix 码：结构和功能

序列化 GTIN：该代码包含加密且机器可读的序列化全球贸易项目编号 (GTIN)。
单独标识：每个滚动轴承都可以在全球范围内进行唯一标识。
数据访问：客户可以通过代码访问各种产品相关数据。

该技术在滚动轴承的整个生命周期中创造了完全的透明度，并实现了众多创新应用。

提供数据的范围

GS1 DataMatrix 代码使客户能够访问广泛的信息，包括：

1. 制造数据

产地
生产日期
技术规格

2、经营数据

里程
振动数据
脂肪分析

3、维护数据

执行维护的历史记录
对未来维护间隔的建议

4、物流数据

位置追踪
供应链信息

GS1 标准和物联网

使用 DataMatrix 代码等 GS1 标准对于实施 IoT 解决方案至关重要：

统一识别：GS1识别号可以清楚地识别物体、机器和人员。
互操作性：GS1 标准充当不同系统和公司之间数据交换的通用语言。
连接到数字孪生：GS1 数字链路允许将物理对象连接到其数字表示。

数字孪生的优势

将物理产品与数字孪生相连接为制造商、运营商和维护服务提供商提供了众多优势。主要优点包括：

完整的可追溯性：每个滚动轴承从制造过程到其生命周期结束都可以无缝跟踪。
预测性维护：使用收集的操作数据，可以在故障发生之前识别并解决潜在问题。
优化维护间隔：利用收集的数据，可以根据实际负载精确调整维护周期。
降低成本：通过避免计划外停机并提高维护流程效率，可以显着节省成本。
更高的可靠性：改进的监控选项有助于提高安全性，特别是在铁路运输和其他安全关键领域。

创新的服务产品

通过使用数字孪生，舍弗勒为一系列创新服务奠定了基础。所谓的 100% 退货服务就是一个例子。这项服务可以对滚动轴承部件进行专业修复，并通过全面的数据记录恢复其全部性能。

铁路行业数字化：先锋

使用这些技术的一个突出例子是铁路行业。在这里，舍弗勒正在推进数字化，为运营商和制造商创造显着的优势。 “我们正在为轨道车辆维护的透明度和效率制定新标准，”公司发言人强调说。将物理组件与数字数据联网不仅可以提高操作安全性，还可以提高整个车队的可靠性。

数据矩阵码 (DMC)：可持续性和效率

GS1 DataMatrix 代码和数字孪生等数字技术的集成也支持行业的可持续发展目标。通过对维护过程的精确控制和再制造部件的可能性，延长了产品的使用寿命，从而节省了资源并减少了对环境的影响。

此外，基于数据的解决方案的使用树立了行业新标准。对运营数据的持续分析可以优化现有流程并推动创新。这样，舍弗勒不仅为客户创造了附加值，也将自己定位为数字化转型的先锋。

舍弗勒令人印象深刻地展示了如何通过使用数字解决方案重新定义滚动轴承等传统技术。借助 GS1 DataMatrix 代码和数字孪生，该公司正在可靠性、效率和可持续性方面树立新标准。物理世界和数字世界之间的连接不仅为制造商和运营商创造了优势，而且还提高了安全关键型应用的安全性和可靠性。

数字化不仅提供技术优势，也是迈向更加可持续和高效的行业的重要一步。凭借创新的方法和对未来的清晰愿景，舍弗勒仍然是运动发挥作用的所有领域的公司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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安全相关组件及其对机械工程的重要性

安全部件和滚动轴承的作用

安全相关组件在机械工程中发挥着至关重要的作用，因为它们的故障可能会造成灾难性的后果。尤其是滚动轴承，在几乎所有工业领域都非常重要，因为它们可以实现运动，并且安装在小型精密设备和强大的工业系统中。在此背景下，舍弗勒公司成为人们关注的焦点，因为它是世界领先的滚动轴承制造商之一。凭借其广泛的产品系列、现代数字化方法的使用以及 GS1 DataMatrix 代码的使用，舍弗勒提供了全面的解决方案，以优化维护策略以及提高机器和系统的可靠性和可用性。下面解释了滚动轴承在安全关键应用中的相关性，更详细地研究了通过所谓的数字孪生的数字化方法，并解释了 GS1 DataMatrix 代码的引入在多大程度上彻底改变了维护。

滚动轴承的应用领域和相关性

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）有着广泛的应用。它们用于减少旋转或振荡部件的摩擦，同时吸收高负载。这些特性对于安全、顺利的客运至关重要：火车、汽车和飞机只是依赖可靠滚动轴承的运输工具的几个例子。此外，轴承在工业工厂中发挥着重要作用，它们确保生产线、机器人和其他机器的不间断运行。专家总是指出：“有缺陷的滚动轴承可能会产生严重后果。”其影响包括过早的维护要求、昂贵的生产停机时间以及系统突然故障可能发生的事故。

安全关键应用中的滚动轴承

滚动轴承的使用在与安全相关的环境中尤其敏感，例如铁路行业、石油和天然气行业以及航空航天。通常，极端条件要求轴承发挥最大性能：“在轨道车辆中，轴箱轴承在很大程度上负责乘客的安全”，人们常说。故障可能会对稳定性和操纵性产生直接影响。飞机涡轮机的情况类似，连续监测至关重要，这样它们才能永久承受巨大的负载和速度。石油和天然气行业的钻机或生产系统也需要最高水平的操作安全性，因为这些行业的压力、温度和腐蚀都异常高。只有包括滚动轴承在内的所有部件都能可靠地工作，才能保证不受干扰的运行。

滚动轴承技术的进展与挑战

在此背景下，全球有数十亿个滚动轴承在使用并驱动各种机器也就不足为奇了。与此同时，对质量和效率的要求也越来越严格。材料研究、润滑油和生产物流方面的进步确保了性能特性的不断提高，但与此同时，工业 4.0 越来越依赖数据收集和实时监控。因此，有句话是许多工程师的指导原则：“今天，没有滚动轴承，就没有机器人手臂，没有风力涡轮机，没有飞机发动机，也没有火车可以移动。”

舍弗勒：滚动轴承生产的全球市场领导者

舍弗勒已成为该细分市场全球最大的滚动轴承制造商之一。该公司提供多样化的产品组合，从用于牙钻的微型轴承到用于采矿的特殊设计。此外，正在开发用于航空航天的高温轴承，可以承受较大的温度波动或恶劣的环境条件。根据内部信息，该标准计划包括约40,000种不同类型的滚动轴承。但这还不是全部：“每个滚动轴承都有各自的特性，”专家强调。客户特定的特殊解决方案通常旨在精确满足各个行业或客户的要求。

滚动轴承的数据采集和传感器

舍弗勒提供丰富的数据，以便客户始终了解他们安装的滚动轴承有哪些特殊规格。由于滚动轴承总是安装在发生运动的地方，因此它们特别适合作为相关运行参数的测量点。传感器技术和数据记录使得在实际条件下检查轴承行为成为可能。这样可以收集工程、生产和物流领域的信息。为此，舍弗勒创建了一个数据接口，客户可以通过该接口访问有关里程、振动值或温度的数据。需要强调的是：“滚动轴承是完美的数据提供者。”

通过数字孪生实现数字化

随着数字化日益渗透到各个领域，舍弗勒开发了数字孪生方法。物理滚动轴承与云或数据平台中的虚拟对应物耦合。其基础是 GS1 DataMatrix 代码，该代码通过激光雕刻直接附在轴承的内圈和外圈上。该代码是一个机器可读的标记，其中包含序列化的全球贸易项目编号 (GTIN) 等。每个代码都是唯一的，可以清楚地识别物理仓库。这为在数字孪生中映射有关该仓库的所有信息并在整个生命周期中跟踪它创造了先决条件。

GS1 DataMatrix 码和数字孪生的优势

这种数字连接的优点是多方面的。首先，它提供完整的可追溯性。从生产到废弃，可以清楚地确定轴承的制造时间和地点、使用的材料以及具有哪些具体特性。这是一个显着的优势，特别是在安全关键领域，因为只有透明且有记录的产品寿命才能在发生召回或故障时快速做出反应。维护也受益于这种数据收集，因为维护间隔不能再仅仅基于统计经验值，而是可以根据轴承的实际状况单独调整。运营商反复强调的一句话是：“预测性维护降低成本，提高可用性”。

预测性维护在工业中的关键作用

预测性维护和数字诊断现在是现代维护的关键要素。它们基于详细的实时数据和算法，可检测轴承应力的不规则性。这种技术驱动的流程可以在早期阶段识别磨损并及时采取对策，从而最大限度地减少停机时间。在铁路运输等生产率高或安全要求严格的行业中，预防性更换可以在造成严重后果之前防止损坏。此外，数字数据是特定应用服务的基础。例如，舍弗勒提供轴承准备 100% 退货服务。这意味着客户可以信赖他们的轴承经过专业检查、清洁，并在必要时进行维修。始终会检查哪些因素在之前的操作中压力特别大，以及再次使用时需要如何考虑这些因素。

通过 GS1 DataMatrix 代码进行优化

借助 GS1 DataMatrix 代码，该公司可以将生产和物流数据捆绑在一个中央数据库中，并可供客户和其他授权合作伙伴访问。这也导致了供应链的优化，因为清晰的标识可以实现物流和服务的一致跟踪。一位负责人这样总结：“GS1 DataMatrix 码是现实世界和数字世界之间的桥梁。”

数字化滚动轴承在铁路行业的应用

这种方法现在被视为铁路行业的先驱和榜样。铁路运营商面临着保持车队全天候可用且维护尽可能少的挑战。世界许多地区的铁路网络已经得到充分利用，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可在滚动轴承的整个生命周期中对滚动轴承进行数字化监控，为保持基础设施的稳定做出了重大贡献。除了提高安全性之外，还可以降低维护和备件成本，因为规划是基于真实数据而不是纯粹基于时间间隔。如果轴承即将损坏，未来的列车可以实时报告，维护团队可以及时提供必要的组件和专家。

可持续维护和资源节约

另一个重要主题是可持续性。如果使用得当，滚动轴承可以使用很长时间，有时可以修复多次。数字化可以精确记录此类流程，并可以促进资源节约型循环模型。由于所有维修和维护步骤都存储在数字孪生中，因此轴承的历史记录始终可追溯。这也使得更容易做出是否应该重新制造或更换轴承的决定。操作员可以一目了然地看到轴承已经完成了多少运行时间、出现了哪些峰值负载以及润滑剂分析的结果如何。这种透明度不仅有助于减少浪费，还可以更有效地利用人员和材料。

数字解决方案带来新的商业模式

数字孪生、传感器和大数据分析的互连也开辟了新的商业模式。一些运营商已经从购买滚动轴承转向购买其功能即服务。在这种型号中，制造商保留维护和更换的全部责任，确保轴承始终发挥其目标性能。这包括不断收集、评估数据并将其用于规划的事实。正如一位内部人士所描述的：“我们不再只是出售库存，而是保证可用性。”

GS1 DataMatrix 代码作为识别锚

GS1 DataMatrix 代码充当安全识别锚。它允许清晰的识别，从而最大限度地减少文档中的错误来源并提高清晰度。从手动列表或容易出错的条形码扫描到激光雕刻序列化 GTIN 的转变还降低了维护工作期间安装错误轴承的风险。在自动化水平较高的地方，机器人可以读取代码并将相应的数据直接传输到系统。这减少了人为错误，并进一步加快了库存和组装仓库的过程。

与舍弗勒共创工业未来

总之，它表明舍弗勒以其创新的滚动轴承解决方案与时俱进，并专门满足现代工业领域的要求。越来越多的公司意识到，仅根据机械考虑来选择组件已经不够了。相反，有关来源、状况和预期使用寿命的信息是整体产品生命周期的一部分。这种趋势超越了传统的状态监测，并产生了全面的网络解决方案。这正是数字孪生概念发挥作用的地方，舍弗勒使用 GS1 DataMatrix 代码实现了这一概念。 “我们正在以数字方式重新思考滚动轴承”，这句话可能是这样的。

对其他行业的展望

未来，其他行业也将采用这种方法，无论是制造业、能源还是建筑业。只要使用承受高应力的旋转或枢转部件，就可以有效地利用预测性维护原理。数字化是提高系统安全性和成本效益的核心要素。正是像舍弗勒这样的公司正在大力推动这条道路的发展。

滚动轴承：现代工业的数据源

这清楚地表明滚动轴承不仅仅是机械部件。它们同时是数据载体和数据生成器，构成了现代维护概念的基础。由于它们在移动系统中的关键地位以及对先进技术的开放态度，它们非常适合进入完全互联的行业。这表明：“哪里有运动，哪里就有舍弗勒参与，哪里有舍弗勒参与，哪里就有新的数据质量和数量。这适用于机械和设备工程、铁路行业、航空或任何其他需要安全、安全的行业。”可靠性和效率同等重要。

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