Lösungsansätze für den Umgang mit Computern in schmutziger Umgebung

Setzt sich auf ihren eingesetzten Computersystemen Staub ab? In den meisten Produktionsumgebungen ist das der Fall. Wenn es kein Staub ist, dann sind es Fette, Ätzmittel oder andere Partikel, die elektronische Komponenten beschädigen und die eine funktionierende IT in den Produktionsräumen zu einer Herausforderung machen. Gefahren durch die Luft zersetzen Computerlüfter und beschichten Hauptplatinen. Das Ergebnis sind Systemausfälle und damit Ausfallzeiten der Produktionslinie.

Es gibt verschiedenste Möglichkeiten, mit Luftverschmutzung umzugehen, selbst in den partikelreichsten Umgebungen. Hier stellen wir Ihnen 5 Lösungsansätze vor, die in der Industrie üblich sind.

1. Reinigung

Alle paar Monate wird der Rechner geöffnet und je nach Staubgehalt und -art, werden mit Dosenluft der Staub und die Ablagerungen von Motherboard und den Lüftern vorsichtig weggeblasen. Anschließend wird ein Staubsauger eingesetzt, um den Schmutz aufzusaugen.

Vorsicht:

Bei der Reinigung des Lüfters reicht es nicht aus, ihn einfach mit Druckluft auszublasen. Sie blasen mit hoher Wahrscheinlich Staubpartikel in Ihren Computer hinein und der Lüfter des Computers könnte dadurch tatsächlich beschädigt werden. Dies gilt ebenso für die Lüfter-Regelung des Mainboards. Ein Lüfter ist für eine bestimmte Drehzahl ausgelegt, und die Luft kann dazu führen, dass er sich schneller dreht, als wofür er entworfen wurde. Um dem entgegenzuwirken, können Sie einen Zahnstocher in den Lüfter stecken, um das Drehen der Blätter zu verhindern und eine gute Reinigung zu ermöglichen. Durch die hohe Drehzahl wird der Lüfter zum Generator, liefert Strom und Spannung, was zur Beschädigung der Elektronik auf dem Mainboard führen kann.- Wenn Sie Luft aus der Dose verwenden, achten Sie darauf, die Dose nicht umzudrehen. Die Flüssigkeit im Inneren beschädigt die Computerelektronik. – Achten Sie auch beim Absaugen. Ein falscher Stoß an die Elektronik und ein Kondensator könnte abgeschlagen werden, und der ganze Computer könnte dadurch zerstört werden. Zu hohe Luftströme im Absaugrohr verursachen auch elektrische Aufladung, wodurch ESD-Entladung auf die empfindliche Elektronik verursacht werden kann. Verwenden Sie nur ESD-Staubsauger.

Vor- und Nachteile:

Wenn Sie vorsichtig sind, ist die Reinigung relativ einfach, und wenn Sie nur mit wenigen PCs zu tun haben, kann dies ein guter Weg sein. Bei einer großen Anlage kann diese Methode zeitaufwändig sein. Das Wichtigste ist, dass sie nicht bei allen Partikeln funktioniert. Man kann zum Beispiel kein Fett absaugen.

2. Häufiger Austausch

Wenn Ihnen die Säuberung der Systeme nicht zusagt, können Sie die PCs und Thin Clients einfach in kurzen Abständen austauschen. Dies wird oft als „Rip and Replace“-Strategie bezeichnet.

Tipps:

• Der Trick besteht darin, den durchschnittlichen Lebenszyklus eines Systems in der Umgebung abzubilden und es 1-2 Monate vor dem vorhergesagten Ausfall zu ersetzen. Die Festlegung eines rollenden Austauschzyklus kann den großen Produktivitätsblockierer verhindern: den Systemausfall.
• Die Zeit für den Austausch eines Systems und das Verschieben von Dateien, Einstellungen, Zugangsdaten und was nicht alles, ist deutlich schneller realisiert, als die Wiederherstellungszeiten nach einem Systemabsturz, insbesondere wenn alle Systemdaten verloren gegangen oder beschädigt sind. – Studieren Sie sehr aufmerksam die erweiterten Service Packs, welche von unterschiedlichen Computerherstellern angeboten werden. Während einige davon eine vernünftige Investition darstellen, werden andere, durch die gezielte Verwendung des Rechners in einer rauen Umgebung, sofort ungültig. Lesen Sie hier das Kleingedruckte.
• Beim Kauf neuer Systeme besteht oft das Interesse, Teile aus alten Systemen weiter zu verwenden. Dies kann eine Kostenersparnis sein, aber vergessen Sie nicht, die Zeitkosten für die Demontage der alten Maschinen und das erhöhte Risiko, welches neue Maschinen mit alten Teilen mit sich bringen, zu berücksichtigen.

Vor- und Nachteile:

Diese Methode ist vergleichsweise teuer, kann aber finanziell sinnvoll sein, wenn Sie mit preiswerten Terminals, wie z.B. leichten Thin Clients, auskommen und Ihre Umgebung nicht zu anspruchsvoll ist. Der Austausch eines 380-Euro-Thin-Clients alle zwei Jahre kann zwar eine sinnvolle Alternative zu einer teureren industriellen Option sein, aber besonders raue Umgebungen können diesen Lebenszyklus drastisch verkürzen. Vergessen Sie nicht, die Installationszeit zu berücksichtigen, die in der Regel ebenfalls 1-2 Stunden pro System beträgt.

3. Umgehäuse

In besonders rauen Produktionsumgebungen ist eine Barriere zwischen der Rechnertechnik und der Fertigungsumgebung eine gute Option. Diese Barrieren kennt man in Form eines speziellen Umgehäuses. Sie sind in der Regel aus Stahl oder Aluminium  hergestellt und umschließen den PC oder den PC und den dazugehörigen Monitor.

Tipps:

• Es gibt viele Arten von Gehäusen, die jeweils für unterschiedliche Umgebungen ausgelegt sind. Wenn sich das System im Freien befindet, mit Wasser besprüht wird, in der Nähe eines Ofens oder in der Nähe von elektrischen Störungen, gibt es spezielle Lösungen mit IP- oder NEMA-Einstufung.
• Mit einem Umgehäuse ist Ihr PC sicher vor dem Staub, der ihm schaden kann. Viele verfügen über ein eigenes Filtersystem und Anschlüsse für den E/A-Zugriff auf das Rechner-System (überprüfen Sie dies jedoch immer doppelt). – Obwohl solche Umgehäuse wiederverwendbar und langlebig sind, haben sie auch eine statische Größe, was bedeutet, dass Sie an bestimmte PC-Abmessungen gebunden sind. Außerdem erhöhen solche Umgehäuse die Größe Ihres Rechners. Besorgen Sie sich eine Testeinheit, um sicherzustellen, dass das Gesamtvolumen in Ihrem Raum funktioniert. Besonders zu berücksichtigen ist bei solchen Lösungen die Verlustleistung die durch die integrierte Elektronik erzeugt wird und von der Oberfläche des Umgehäuses abgeleitet werden muss, damit das System nicht überhitzt und die Elektronik Schaden nimmt.

Vor- und Nachteile:

Alles in allem sind Umgehäuse eine solide Lösung, um Ihr System vor aggressiven Partikeln abzuschotten, wenn Sie den Platz dafür haben. Aber sie sind teuer: Eine typisches Barriere kann zwischen 200 bis zu 1200 Euro kosten, was manchmal die Kosten pro Einheit einer Workstation verdoppelt. Im Allgemeinen ist diese Option am besten für sehr raue Umgebungen, mit einer begrenzten Anzahl von Systemen.

4. Industriegehäuse mit Überdrucklüftung

Alternativ zum Umgehäuse, kann in staubbelasteter Umgebung die Verwendung von speziellen Industrie-Computer-Gehäusen eine gute Wahl sein. Dies sind Chassis, die über eine aktive Überdruckbelüftung verfügen. Hierbei wird Frischluft über Staubfilter in einem Volumen angesaugt, wie es für die Verlustleistung der Elektronik im Innern des Chassis benötigt wird. Zusätzliche Lüfter oder Luftleitbleche im Innern des Systems liefern die Kühlluft dorthin, wo sie benötigt wird. Die Warmluft wird mit weniger Leistung wieder abgesaugt, wodurch ein kontinuierlicher Überdruck im Innern des Chassis dafür sorgt, dass durch keine andere Öffnung als die Luft-Ansaugung, Staub in das Gehäuse eindringen kann. Bei entsprechender Auslegung des Luftfilters im Ansaugkanal können auch kleinste Partikel gefiltert werden.

Tipps:

Achten Sie bei der Auswahl der Luftfilter auf die Größe der zu filternden Partikel, die Größe des Lüfters und des Luftfilters und die Qualität des Lüfters selbst. Oft sind die Partikel kleiner als man denkt und dann lagert sich doch etwas auf der Elektronik ab, was z.B. bei Bremsstaub von Zügen oder S-Bahnen sehr unangenehm ist, da diese Eisenhaltig sind und Kurzschlüsse in der Elektronik verursachen können.

Vor- und Nachteile:

Auch solche Systemlösungen sind in der Regel eine solide Lösung, um Ihr System vor aggressiven Partikeln abzuschotten, wenn Sie den benötigten Luftstrom, die Filtergüte und den daraus entstehenden Reinigungszyklus der Filter gut abschätzen können. Es gibt Sonderlösungen mit selbstreinigenden Filtern, die die Wartungszyklen auf Jahre verlängern können. Durch die integrierte aktive Kühlung wird die interne Elektronik in der Regel nicht so heiß wie bei Embedded gekapselten Systemen, wodurch sich die MTBF-Zahlen, also die Langlebigkeit für die Elektronik, erheblich verbessern. Dafür befinden sich dann aber auch drehende Teile im System, die einen negativen Einfluss auf die Standfestigkeit haben. Über qualitativ hochwertige Lüfter die zusätzlich Redundant ausgelegt sein sollten, kann dieser Nachteil gut kompensiert werden.

5. Lüfterlose passive Systeme

Die letzte Staubbekämpfungsstrategie, für IT-Profis, ist die Verwendung von lüfterlosen Industriecomputern. Bei diesem Computertyp wird die Elektronik über Kühlkörper passiv gekühlt und befindet sich in einem lüfterlosen oder sogar abgedichteten Gehäuse, welches staubige Luft blockiert. Diese Kombination führt zu einem System, in dem es keine beweglichen Teile und keinen Luftstrom durch das Gehäuse gibt. Dadurch werden gleichzeitig die Fehlerpunkte durch Schmutz reduziert und die Elektronik sicher geschützt.

Tipps:

Beachten Sie, dass viele Thin Clients und einige PCs zwar Lüfterlos, aber nicht Lüftungslos sind. Sie werden durch Konvektion gekühlt, wobei oft ein perforiertes Gehäuse verwendet wird. In industriellen Umgebungen verbessert ein solides System zwar die Lebensdauer, aber Staub und korrosive Stoffe können dennoch in das System eindringen.

Anders als die Lösungen der Reinigung oder die Verwendung von Umgehäusen ist die Option lüfter- und lüftungslose passive Systeme, selten eine Lösung für bereits vorhandene PCs. Diese Option erfordert einen vollständigen oder schrittweisen Austausch der IT-Ausstattung. – Sie können davon ausgehen, dass Sie für lüfterlose PCs und „gehärtete“ Thin Clients zwar einiges mehr bezahlen müssen, aber nicht so viel wie für klassische Industriecomputer von gestern. Üblicherweise sind die Kunden im Voraus mit einer Preiserhöhungen von 20-30% gegenüber einem Standard-System konfrontiert, aber in vielen Umgebungen amortisiert sich dies durch eine deutlich längere Lebensdauer des Systems.

Vor- und Nachteile:

Der Verzicht auf Lüfter ist eine gute Option, wenn Sie sich in partikelhaltiger (aber nicht übermäßig rauen) Umgebungen befinden oder sie Systeme mit einer längeren Lebensdauer und höherer Zuverlässigkeit suchen. Sie werden zwar anfangs mehr bezahlen, aber ihre längere Lebensdauer macht dies auf lange Sicht wieder wett. Zusätzlich ist keine Reinigung erforderlich.

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