Rugged Devices: Kommentar von Jerker Hellström, Handheld

Wie robust sind mobile Endgeräte?

Im Kommentar erklärt Jerker Hellström, CEO von Handheld, was wirklich robuste mobile Endgeräte ausmacht und wie sich diese von widerstandsfähigen Consumer-Produkten wie Outdoor-Smartphones unterscheiden.

Jerker Hellström, CEO von Handheld

Selbst professionelle Nutzer robuster Laptops, Tablets und Smartphones sind sich unter Umständen nicht ganz sicher, was denn nun einen „robusten Computer“ ausmacht und wie die verschiedenen Robustheitstests ausgeführt werden. Fest steht: Ein wirklich robuster Computer ist viel mehr als nur ein herkömmlicher Computer in einem widerstandsfähigen Gehäuse.
 
Es muss zunächst unterschieden werden zwischen einem „robusten“ Computer und einem Computer (oder Tablet oder Smartphone), der für Feldeinsätze angepasst wurde. Ein robuster Computer muss in äußerst schwierigen Umgebungen und Bedingungen zuverlässig funktionieren. „Für Feldeinsätze angepasst“ legt nahe, dass zerbrechliche Komponenten im Inneren irgendwie geschützt sind. Wirklich robuste Geräte werden nicht einfach nur in einer harten Schale verpackt.
 
Widerstandsfähige, langlebige mobile Computer und Smartphones werden immer beliebter, denn Kunden verlangen strapazierfähigere Produkte. Und es gibt in der Tat einige herkömmliche Geräte, die man als „für Feldeinsätze geeignet“ bezeichnen könnte (und die nicht selten als robust beworben werden). Wirklich robust sind sie aber nicht. Möglicherweise sind sie wasserdicht, lassen aber andere Elemente der Robustheit vermissen, wie die Fähigkeit, Schwingungen oder Stößen standzuhalten oder bei extremen Temperaturen solide zu funktionieren.
 
Definition von „Robustheit“

  • Die Geräte sollten einige Tests nach MIL-STD (dem amerikanischen Militärstandard für Geräte) bestanden haben. 24 Labortestmethoden stellen sicher, dass die Geräte geringen Drücken in großen Höhen; hohen wie niedrigen Temperaturen sowie Temperaturschocks; Regen; Feuchtigkeit; Sand und Staub; Stößen und Schwingungen standhalten können.
  • Entsprechende robuste mobile Endgeräte benötigen eine hohe IP-Klassifizierung (IP = Ingress Protection, Schutz gegen Eindringen) bezüglich des Schutzes vor Staub und Flüssigkeiten. Diese Klassifizierungen werden als zweistellige Zahl angegeben. Dabei kennzeichnet die erste Ziffer den Schutzgrad gegen Staub, während die zweite Ziffer für den Schutzgrad gegen Flüssigkeiten (Wasser) steht. IP65 garantiert also beispielsweise vollen Schutz vor Staub und Schutz vor Strahlwasser.

 
Auch durch verschiedene Testmethoden, kann herausgefunden werden, wie robust mobilen Endgeräte sind:

Fall- und Stoßtest
 
Das ist einer der wichtigsten Tests für robuste Computer. Ganz einfach deswegen, weil robuste Computer Arbeitern in der Logistikbranche, im Forst, im öffentlichen Transportwesen, auf dem Bau, im Bergbau, beim Sicherheitsdienst und in anderen Branchen, bei denen dringend robuste Computer erforderlich sind, immer wieder runterfallen. Wenn Sie einen herkömmlichen Computer fallenlassen, wird wenigstens das Display oder die Festplatte zerbrechen. Fällt ein robuster Computer, passiert nichts – zumindest ist es äußerst unwahrscheinlich, dass das Gerät Schaden nimmt, wenn es alle relevanten Tests bestanden hat.
 
Alle robusten mobilen Computer werden darauf hin getestet, ob sie Stürzen sowie heftigen Stoßwirkungen auf das Gerätegehäuse standhalten können. Falltests werden von unabhängigen Prüflaboren zertifiziert und nach MIL-STD-810G ausgeführt. Hier gibt es acht verschiedene Verfahrensweisen zur Auswahl, bei denen die Aufprall- oder Stoßwirkung jeweils unterschiedlich erzeugt wird. Der am häufigsten angeführte Test ist der „Transport-Falltest“ Bei diesem Test müssen Geräte insgesamt 26 Stürzen aus 122 cm Höhe auf eine harte Oberfläche, z. B. Beton, standhalten, wobei sie auf jeder Fläche, Ecke und Kante landen müssen.
 
Flüssigkeitstest

Mobile Feldcomputer sind unweigerlich Regen, Spritzwasser und Verschmutzungen ausgesetzt. Die zweite Ziffer des IP-Codes gibt den Schutz vor dem Eindringen von Flüssigkeiten an, d. h., wie gut die Einheit vor Wasser geschützt ist. Die Skala reicht von Tropfwasser bis hin zu dauerndem Untertauchen in Wasser. Wasserbeständigkeitstests werden häufig von den Herstellern robuster Computer durchgeführt, indem der Computer starkem Strahlwasser aus verschiedenen Richtungen ausgesetzt wird, ohne dabei Schaden zu nehmen. Dabei variieren Testdauer, Wassermenge und Wasserdruck je nach Klassifizierung, wobei die Wassertemperatur unter der Gerätetemperatur liegt.
 
Schwingungstest

Herkömmliche mobile Computer reagieren empfindlich auf Schwingungen und sind nicht dafür ausgelegt, Schwingungen zu tolerieren. Besonders Festplatten sind schwingungsanfällig. Robuste Computer jedoch müssen Schwingungen standhalten können, da sie wieder und wieder in Fahrzeugen zum Einsatz kommen, die auf unebenen, holperigen Strecken unterwegs sind.
 
Schwingungstests werden nach MIL-STD-810G durchgeführt. Sie sollen feststellen, ob das Gerät den Schwingungen standhalten kann, denen es während seines Lebenszyklus ausgesetzt sein könnte. In den Tests werden Laborrüttler mit verschiedenen Einstellungen verwendet, die Fahrten in einem Fahrzeug oder das Tragen durch Personen simulieren. Dabei unterscheiden sich je nach Gerät und simulierter Umgebung Wellenform, Frequenz und Intensität der Schwingungen.
 
Sand- und Staubtest

In einen robusten Computer dürfen keine Partikel eindringen können. Fast jeder, der im Außeneinsatz tätig ist, ist irgendwann Staub und Schmutz ausgesetzt, die ohne entsprechenden Schutz wichtige Funktionen verlangsamen und Komponenten zerstören würden.
 
Das bei Staubbeständigkeitstests angewandte Verfahren prüft das Eindringen kleiner Staubpartikel. Dabei wird das Gerät mehrere Stunden lang bei verschieden hohen Temperaturen und Windgeschwindigkeiten mit Mehl und Sand beschossen.
 
Der Flugsandbeständigkeitstest entspricht im Wesentlichen dem Staubtest, erfolgt aber bei höheren Windgeschwindigkeiten. Der anspruchsvollste Test simuliert den Aufenthalt in der Nähe eines Flugzeugs.
 
Extremtemperaturtest

Robuste mobile Computer müssen für extreme Temperaturen und heftige Temperaturschwankungen geeignet sein. Das kürzlich von Handheld auf den Markt gebrachte Smartphone Nautiz X1 beispielsweise ist für einen reibungslosen Betrieb im Temperaturbereich zwischen -20 °C und 60 °C ausgelegt. Tests für hohe und niedrige Temperaturen werden nach MIL-STD-810G ausgeführt. Die Funktionsweise bei hohen Temperaturen wird bei ausgeschaltetem (Lagerung) und eingeschaltetem (Betrieb) Gerät getestet. Außerdem wird seine Funktionsweise bei normalen Betriebstemperaturen geprüft, nachdem das Gerät hohen Lagertemperaturen ausgesetzt war (Übergang vom taktischen Standby in den Betrieb).
 
Auch der Funktionstest bei niedrigen Temperaturen erfolgt in drei Verfahren, um festzustellen, wie sich das Gerät bei Frost verhält. Diese Verfahren entsprechen – abgesehen davon, dass sie bei Frost durchgeführt werden – im Wesentlichen denen für die hohen Temperaturen.
 
Feuchtigkeitstest

Neben den Flüssigkeitstests für die IP-Klassifizierung testen viele Hersteller robuster mobiler Computer ihre Geräte separat bei hoher Luftfeuchtigkeit nach einem Verfahren, das im Standard MIL-STD-810G definiert ist. Die Computer werden dabei bei tropischer Hitze über mehrere Tage Luftfeuchtigkeiten von mehr als 90 Prozent ausgesetzt. Viele der Merkmale, die mobile Computer flüssigkeitsbeständig machen, helfen auch, Schäden durch eine hohe Luftfeuchtigkeit zu verhindern.
 
Eigenschaften von wirklich robusten mobilen Endgeräten

Um diese Test bestehen zu können, sollten robuste Endgeräte besonders widerstandsfähig konstruiert sein. Im Gegensatz zu herkömmlichen Smartphones werden bei der Produktion wirklich robuster Mobile Devices deswegen andere Materialien genutzt wie folgende Beispiele zeigen:

  • Im Gegensatz zu herkömmlichen Computern enthalten die meisten robusten Computer keine beweglichen Teile, wie Lüfter oder sich drehende Festplatten. Anstelle von drehenden Festplatten verfügen robuste Computer über stoßunempfindlichere SSD-Laufwerke (Solid State Drives) ohne mechanische Komponenten.
  • Robuste Computer sind innen mit Aussteifungen versehen, die meist aus Aluminium bestehen und ein Verbiegen der Komponenten und Platten bei mechanischen Einwirkungen verhindern. Die Äußere Hülle (Gehäuse) und Stoßfänger sind so konstruiert, dass sie die Energie beim Fallen aufnehmen und Schäden im Inneren vermieden werden.
  • Der Touchscreen eines normalen Smartphones oder Computers besteht im Wesentlichen aus Glas (mit einer berührungsempfindlichen Beschichtung), während die Displays robuster Computer aus chemisch gehärtetem Glas gefertigt werden, das kratz- und rissbeständig ist. Diese Displays können außerdem im Gehäuse versenkt sein, was ihre Anfälligkeit weiter reduziert.
  • Für eine bessere Lesbarkeit im Freien, auch bei direkter Sonneneinstrahlung, sorgt die Hintergrundbeleuchtung des Displays.
  • Einige robuste Computer verfügen über eine integrierte Beheizung, die ihre reibungslose Funktion unter extrem kalten Arbeitsbedingungen sicherstellt. Das Heizelement sorgt für eine akzeptable Betriebstemperatur der Komponenten und eliminiert aufgrund von Temperaturschwankungen auftretende Kondensation.

 
Robustheit hinterfragen

Was bringt das alles nun? Ja, es ist wichtig, die IP-Klassifizierung zu kennen – je größer die Ziffern, desto widerstandsfähiger ist im Grunde genommen das Gerät. Es ist darüber hinaus unerlässlich zu wissen, dass es Tests nach MIL-STD durchlaufen hat – bei nicht wenigen Geräten werden gute IP-Klassifizierungen angegeben, allerdings wird verschwiegen, dass sie keine MIL-STD-Tests absolviert haben (womit sie alles in allem normale, anfällige Computer mit einem gewissen Maß an Staub- und Wasserbeständigkeit sind).
 
Mit genauer Kenntnis der Standards und Tests ist es einfacher, das mobile robuste Gerät auszuwählen, das für Ihre individuellen Anforderungen maßgeschneidert ist. Und wenn Sie einen robusten Computer wollen – kaufen Sie keinen, der für Feldeinsätze angepasst wurde. Robuste Computer sind – innen wie außen – dafür gemacht, unverwüstlich zu sein. Ohne sensible Komponenten in einer harten Schale.

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