了解周围环境、发掘提升产品生产能力和可用性的潜力，并尽可能预测可规避的故障——哪个机床制造商或使用者不想实现这些目标？自2019年以来，Wittenstein Alpha公司推出的Cynapse智能变速箱，开创了许多全新的应用可能。

这一创新引起了广泛关注，市场反响持续积极，从Cynapse智能变速箱销量的稳步增长便可见一斑。特别是在传动系统逐步数字化的趋势下——从单纯的数据采集到全面的智能服务——该产品展现出强劲的发展态势。新型智能变速箱具备监测与分析传动设备运行状况的“健康指数”功能。这一智能分析工具能够实时处理传动系统工作数据，并准确评估变速箱的实际负荷。

图1  Wittenstein Alpha公司的智能服务为驱动系统的数字化提供了不同类别的数字化应用可能性

搭载Cynapse功能的驱动系统，即融合传感器与智能技术的驱动系统，正是我们作为产品创新驱动型企业的核心体现。因此，作为变速系统制造商，Wittenstein Alpha公司看到了将智能变速箱采集的数据整合进自身数字化产品中的价值，这能为客户提供显著的附加服务。

与此同时，越来越多的人意识到，我们“不止”是在有前景的技术上做好布局，更是为未来工业4.0的实现做好扎实准备。Wittenstein Alpha公司也为不同层次的集成需求与实施节奏提供了灵活方案，帮助客户逐步踏入工业物联网（IIoT）的世界。

数字化驱动系统的起点：Cynapse智能变速箱

所有数字化的基础都是数据。以传动系统为例，振动和温度数据对其运行状态具有至关重要的影响。为采集并预处理这些数据，Wittenstein Alpha公司开发了Cynapse系统——一套集成于变速箱结构中的智能模块，包含温度传感器和三轴加速度传感器。

该系统通过车载计算单元对采集的数据进行预处理，其内置存储模块可保存约20000h的变速箱运行数据，并采用IO-Link接口进行数据通信。所有电子元件均集成在一块完全嵌入变速箱内部的紧凑电路板上，外形无任何突出干扰。

基于这一设计，Cynapse智能变速箱无需依赖额外的OT运营技术基础设施或叠加IT系统，即可提供以下四项重要附加功能：

1.作为传感器监测数据的可靠来源；

2.借助电子识别码，实现全球范围内的设备精准识别；

3.充当数据记录仪，完整保存产品全生命周期的原始运行数据；

4.支持依据预设或自定义阈值，便捷监控传感器数据。

此外，具备Cynapse功能的智能变速箱以高效的方式面向未来：机床制造商及其客户无需开展深入课题研究、编写程序或进行其他复杂准备，即可逐步实现机床设备的数字化控制。

在此过程中，Cynapse模块采用的IO-Link接口标准，确保了变速箱可通过对应的IO-Link主站与现场总线及机床控制系统通信，并借助OPC UA（用于过程控制的对象链接与嵌入统一架构）协议，将数据直接传输至企业IT系统或云平台应用中。

图2  Wittenstein Alpha公司的入门套件提供了变速箱进入IIoT世界的所有组件

工业4.0已经就绪：逐步迈入IIoT

将工业4.0融入驱动系统，实现对驱动机制的可视化识别与运行异常监测——这正是Wittenstein Alpha公司智能变速箱的核心优势与附加价值，也是其为客户提供的智能产品与服务的目标所在。通过这一系统，Wittenstein Alpha为客户提供了多样化的功能集成选项，使其能够灵活适配不同的使用场景。

Cynapse的基础功能主要用于内部数据存储。该模块由24 V直流电源供电，作为运行记录仪，它以类似“黑匣子”的方式持续采集并保存所有相关数据。通过其记录的历史数据，可以追溯所有异常事件。例如，基于所记录的信息，能够判断变速箱故障是否可能引发碰撞事故。技术服务人员仅需使用笔记本电脑即可轻松读取相关数据，进而识别变速箱可能带来的潜在影响。

进一步的功能集成，是将具备Cynapse功能的变速箱连接至过程监控所用的PLC（可编程逻辑控制器，德语缩写为SPS）系统。在此模式下，IO-Link主站通过现场总线接口与机床自动化系统通信，由机床控制系统对传动系统的工作数据进行评估。这种集成方式的一个典型应用案例，是对零部件抓取与自动搬运系统进行监控。例如，利用Cynapse模块中3D加速度传感器提供的运动数据，可实时监测机械爪或其他执行器的旋转状态，并与设定值进行比对，即时生成检测与偏差报告，从而为工艺流程优化提供重要潜力。

第三个集成阶段，是在数字应用程序中充分利用Cynapse提供的数据——即实现所谓的智能服务。在通信层面，此类集成仅需一个具备IoT接口的IO-Link主站即可实现。该主站可将智能变速箱的数据直接传输至企业IT系统，如在工控机（IPC）上提供智能服务。通过现场总线系统与自动化系统之间的直接通信，系统可根据不同的智能服务层级，为自动化流程提供更丰富、更有效的数据支持。

图3  通过Cynapse智能模块检测数据，可提前预警潜在碰撞风险，使机床使用者能够及时响应，从而最大限度降低设备维护与停机成本

提供不同性能的智能服务

凭借Wittenstein Alpha公司在智能服务与数字化领域的专业技术，机床制造商及用户无需自行编程即可充分释放设备潜力，获得持续推动工业4.0落地的能力，并可持续利用各类智能服务。

例如，Wittenstein Alpha公司提供的Cynapse Connect智能解决方案能够实现数据集成与传输路径配置——这也是实现状态监控的基础条件。该方案已预先完成数据准备，包括驱动装置输出的转速、扭矩等数据，并通过OPC UA协议进行传输。因此，Cynapse Connect可有效帮助用户将智能变速箱无缝集成到现有机床设备架构中。

在此基础上，智能服务Cynapse Monitor可轻松实现对变速箱数据的可视化与评估。机床制造商与使用者无需自主开发此类系统，从而显著节省开发成本。Cynapse Monitor还能直观展示传动轴系的工作状态，帮助及早发现和定位潜在问题。此外，系统支持通过示教方式自动设定参数阈值，并将其作为长期监控的临界值保存在历史记录中。

智能服务Cynapse Analyze是一套功能持续增强的分析工具集，能够实时处理驱动系统产生的数据。通过将智能算法与Wittenstein Alpha在传动技术领域的核心知识相结合，该工具实现了更高效的分析协作。具备智能分析能力的Cynapse Analyze可同时监控机床中多个关键位置，并适用于多种设备类型。它能够在早期检测并识别加工程序或机床部件在特定运行条件下出现的复杂异常，从而提前预测可能的设备停机风险，有针对性地避免因停产造成的高昂损失。

健康指数：智能监测变速箱运行状态的分析工具

Wittenstein Alpha公司推出的新一代智能分析工具——Health Index（健康指数），能够早期检测变速箱关键部件的功能变化趋势。该工具一方面分析Cynapse系统采集的数据，另一方面综合评估驱动控制器的工作状态。对机床制造商而言，使用健康指数无需编写控制程序，即使在解读各类测量数据时也无需额外编程。

健康指数通过三色信号灯实现直观可视化：绿色为未检测到明显异常；黄色为检测到变化，建议启动智能服务；红色为存在意外停机风险，需更换变速箱齿轮。借助该工具，用户可及早识别潜在故障的风险程度与影响范围，精准规划维护保养时间，及时采购备件或更换齿轮，从而有效避免非计划停机。这不仅显著降低用户的总拥有成本（TCO），也引起了众多推行数字化战略的机床制造与OEM企业的高度关注。

对最终用户而言，健康指数在防止意外停机、提升设备可用性方面具有重要意义：它有助于保障变速箱核心传动轴与生产部件的安全运行，确保关键功能持续稳定。健康指数为进一步优化机床设备运行效能，提供了切实可行的数据支撑与决策依据。

可靠无忧：在驱动装置中应用工业物联网 (IIoT)

无论从何种角度来看，将驱动系统及驱动链集成到工业物联网（IIoT）中皆可逐步实现。为消除客户在采用IIoT技术时的顾虑，Wittenstein Alpha为感兴趣的企业提供了多样化的技术支持方案。

除入门级Cynapse套件外，公司还提供直观的交互工具，可用于便捷完成测量并接入各类智能服务。此外，Wittenstein Alpha为其所有数字化解决方案的集成问题提供全面的网络支持，例如提供在常见自动化系统中集成PLC（可编程逻辑控制器）的典型示例。