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Halbleiterhersteller TSMC: Überwachung von Wafer-Transporten mit Datenlogger MSR175plus

Halbleiterhersteller TSMC: Überwachung von Wafer-Transporten mit Datenlogger MSR175plus

TSMC, Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Limited, gilt als der grösste Halbleiterhersteller der Welt. Zur Optimierung, Überwachung und Qualitätssicherung der anspruchsvollen Wafer-Transporte setzt das Unternehmen MSR175plus-Datenlogger ein.

Author: Xavier Yangg, Honghong Technology Co., Ltd, Tochterunternehmen der Hongke Technology Co., Ltd

Das taiwanesische Unternehmen TSMC ist ein globaler Anbieter von Halbleitern für unterschiedlichste Anwendungsbereiche. Die Firma stellt u.a. Chips für High Performance Computing, Smartphones, IoT, die Automobilindustrie und digitale Unterhaltungselektronik her. Alleine im Jahr 2023 produzierten TSMC und Tochtergesellschaften mehr als 16 Millionen 12-Zoll-Äquivalent-Wafer in ihren Fertigungsanlagen. Wafer dienen als Grundlage für die Herstellung von Mikrochips. TSMC verfügt über mehrere Wafer-Fabriken in Taiwan, China und den USA. Darüber hinaus investiert TSCM in die European Semiconductor Manufacturing Company (ESMC) in Dresden, plant weitere Fabriken in Arizona (USA) und baut ein Werk in Kumamoto, Japan.

Hohes Schadensrisiko für hochempfindliche Wafer

Wafer, das Ausgangsmaterial für die Herstellung von Halbleiterbauteilen wie Chips und Sensoren, sind extrem dünn und reagieren äusserst empfindlich auf mechanische, thermische, chemische und elektrostatische Einwirkungen. Selbst minimale Verunreinigungen oder Unregelmässigkeiten in ihrer Oberfläche oder Struktur können die elektrischen Eigenschaften der darauf hergestellten Bauteile negativ beeinflussen. Daher werden in der Halbleiterindustrie strenge Protokolle eingehalten, um die Qualität und Integrität der Wafer sicherzustellen.

Der Transport von Wafern ist äusserst anspruchsvoll und birgt erhebliche Risiken; neben elektrostatischem Schutz und einer Vakuumumgebung muss das Material auch vor mechanischen Schäden und klimatischen Belastungen geschützt werden. Stösse beim Um-/oder Abladen, Schläge während des Transports oder weitere unsachgemässe Handhabung können zu Rissen, Kratzern oder Brüchen führen. Die meisten Transportschäden, die durch mechanische Belastungen entstehen, sind von aussen nicht auf den ersten Blick sichtbar. Ein leistungsstarker Datenlogger als Reisebegleiter ist beim Transport hochsensibler Güter wie Wafer unerlässlich, sowohl zur Sicherheit als auch zur Rückverfolgbarkeit bei Haftungsfragen.

Welche Kriterien sind wichtig bei der Auswahl eines Datenloggers für den Transport von Wafern?

Bei der Wahl des passenden Datenloggers sind die Höhe der Mess-/Speicherrate, die Datenspeicherkapazität, der Messbereich der g-Kraft-Sensoren und die Akkulaufzeit ausschlaggebend. Alle relevanten Messwerte müssen zuverlässig erfasst und lückenlos gespeichert werden. Ebenso wichtig ist eine leistungsfähige Analysesoftware, welche in der Lage ist, die Millionen von Messdaten schnell zu verarbeiten und relevante Schockereignisse schnell zu ermitteln. TSMC hatte bei anderen Datenloggern die Erfahrung gemacht, dass es bei der Aufzeichnung von übermässigen Stossdaten über einen längeren Zeitraum zu Datenverlusten aufgrund unzureichender Speicherkapazität kam. Dieses Risiko wollte das Unternehmen nicht mehr eingehen und entschied sich daher nach Rücksprache mit Hongtronics, einer Niederlassung von Hongke, für Datenlogger des Typs MSR175 und MSR175plus des Schweizer Herstellers MSR Electronics GmbH. 

Datenlogger MSR175plus für Schock, Klima, GPS-Daten

Der MSR175plus ist ein Highspeed-Datenlogger für den professionellen Einsatz, der die Beschleunigung und die Umgebungsbedingungen während des Transports misst und speichert. Mittels hochpräziser digitaler Sensoren erfasst er kritische Umweltparameter wie Stösse, Schläge, Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Luftdruck, Helligkeit und speichert sie zur späteren Analyse lückenlos ab. Zusätzlich erfasst der Logger mittels GPS /GNSS die Positionsdaten. Die satellitengestützten Positionsdaten werden vom Datenlogger gespeichert und so lässt sich im Schadenfall der Standort eines Transportguts rasch ermitteln und dokumentieren.

Die Firma TSMC setzt die MSR175plus-Datenlogger beispielsweise zur Überwachung und Optimierung von Wafer-Transporten zwischen der Provinz Taiwan und den USA ein. Um die schädlichen Auswirkungen von Stössen und Schlägen während der Transporte zu minimieren, ermitteln die zuständigen Ingenieure mittels Datenlogger die realen g-Werte und legen den maximal zulässigen Schockbereich fest.

Die durchschnittliche Transportdauer für einen Hin- und Rückweg beträgt etwa 9 Tage, wobei eine Strecke von etwa 25’000 Kilometern zurückgelegt wird. Aufgrund der Anforderungen für Langstreckentests waren die hohe Batteriekapazität und die Speichereigenschaften des MSR175plus eines der Hauptargumente für die Wahl des MSR175plus. Der Speicher des MSR175plus-Datenloggers von 4 Millionen Messwerten reicht, um tage- bzw. monatelang Daten aufzuzeichnen; über 1‘000 Schock- oder Stoss-Ereignisse können registriert werden. Mithilfe der beiden gleichzeitig aufzeichnenden ±15 g- und ±200 g-Beschleunigungssensoren werden sowohl leichte Stösse als auch starke Erschütterungen und Schocks erkannt. Der via USB aufladbare 2400 mAh-Lithium-Polymer-Akku sorgt – selbst mit aktiviertem GPS-Tracking – für eine lange Laufzeit des Loggers. Im Softwarepaket für den MSR175plus sind drei Programme enthalten: das MSR175 Dashboard, der MSR ReportGenerator und der MSR ShockViewer. Das MSR Dashboard ermöglicht eine einfache Konfiguration des Datenloggers und das Auslesen der Messdaten über USB. Mit dem MSR ReportGenerator lässt sich nach dem Transport rasch eine übersichtlicher Bericht der Messdaten erstellen. Der MSR ShockViewer bietet eine detaillierte Analyse der Schockereignisse.

TSMC: Erfolgreiche Bewältigung der Herausforderungen beim Wafer-Transport

Der Halbleiter-Hersteller TSMC betont die Wichtigkeit der Qualitätssicherung beim Wafer-Transport und setzt weiterhin auf MSR Datenlogger, um Schock-, Klima- und Positionsdaten  zu überwachen. Die Ingenieure von TSMC empfehlen die Verwendung von MSR-Datenloggern für Hersteller und Logistikverantwortliche, die auf eine genaue Quantifizierung von Schockdaten angewiesen sind.

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Mit dem MSR385WD Funk-Datenlogger die Klimadaten perfekt im Griff
Modulares Spannsystem
Weltweit sicher unterwegs: MSR Schock-Datenlogger überwachen Transport von Schleifmaschinen

Weltweit sicher unterwegs: MSR Schock-Datenlogger überwachen Transport von Schleifmaschinen

Was passiert wann und wo mit wertvoller Fracht auf dem Weg zum Bestimmungsort? Mit dem MSR175plus Transport-Datenlogger mit Schocksensoren, Klimasensoren und GPS-Tracking ist eindeutig nachverfolgbar, wo die Warensendung weltweit war. Im Schadenfall lässt sich mit Hilfe der aufgezeichneten Daten schnell ein umfassendes Bild der Transportumstände machen.

Transportschäden sind nicht nur teuer, sie schaden auch dem Image. Um es gar nicht erst so weit kommen zu lassen, lässt eine weltweit führende Technologie-Anbieterin für das Verzahnungsschleifen ihre Fracht zwecks Qualitätssicherung mit MSR Datenloggern überwachen. Das Unternehmen entwickelt Zahnradschleifmaschinen der Spitzenklasse, die zu 90 Prozent in die Automobilindustrie gehen.

In einem Unternehmen, dessen Produkte fast ausnahmslos in internationale Märkte exportiert werden, ist die Überwachung des Transports von entscheidender Bedeutung. In der Produktion und Logistik wurde schon früh festgestellt, dass Produktreklamationen in den allermeisten Fällen nicht auf Material- oder Produktionsfehler, sondern auf während des Transports verursachte Schäden zurückzuführen waren.

Transportbelastungen in Versandtests ermitteln

Zuallererst ging es dem Logistikmanager darum, durch die Optimierung der Verpackung Transportschäden am Frachtgut möglichst erst gar nicht entstehen zu lassen. Dazu wendete er sich an den Schweizer Spezialisten für Exportverpackungen, Wegmüller AG aus Attikon bei Zürich. Wegmüller entwickelte passgenaue Holzverpackungen und empfahl ein spezielles Trockenmittel-Korrosionsschutzverfahren. Um die einwandfreie Wirkung des Korrosionsschutzverfahren und der Aussenverpackung zu beweisen, setzte Wegmüller bereits 2016 für erste Testversände auf mit Schock-, Temperatur-, Feuchte-, Luftdruck- und Lichtsensoren ausgestattete Datenlogger des Typs MSR165 vom Seuzacher Messtechnikhersteller MSR Electronics GmbH. Schocks durch zu harte Stösse und Schläge beim Beladen, Umladen oder Abladen gelten generell als Hauptursache von Transportschäden. Sie können sich sehr negativ auf die mechanische Konstruktion eines jeden Industrie- oder Gebrauchsgegenstandes auswirken, sind jedoch oft äusserlich nicht sichtbar.

Sehr häufig erleiden Güter während der Reise aber auch Rostschäden. Korrosion entsteht durch Feuchtigkeit, besonders durch Temperaturschwankungen, die Kondenswasser auf metallischen Oberflächen ansammeln lassen. Das Trockenmittelverfahren von Wegmüller hält das Packgut in einer konstant trockenen Atmosphäre. Wegmüller konnte mit den gesammelten Daten der MSR Datenlogger aufzeigen, dass das Verfahren einwandfrei funktioniert.

Durch Datenlogger können mögliche Schäden frühzeitig erkannt und Ereignisse rekonstruiert werden.

Anhand der aufgezeichneten Daten eines MSR Datenloggers kann im Anschluss an den Transport also zweifelsfrei erkannt werden, ob ein Produkt zu starken Erschütterungen oder Umweltbelastungen ausgesetzt war und ob es notwendig ist, die Qualität erneut zu überprüfen. Damit gleich auch noch die Frage beantwortet wird, wo der Schaden entstanden ist, werden nebst MSR165 Datenlogger auch MSR175plus Datenlogger eingesetzt.

Die MSR175plus Transport-Datenlogger sind mit zwei Schocksensoren (±15 g und ±200 g), je einem Temperatur-, Feuchte-, Druck- und Lichtssensor sowie einem GPS/GNSS (Global Navigation Satellite System)-Empfänger ausgestattet. Die satellitengestützten Positionsdaten werden vom Datenlogger gespeichert und so lassen sich kritische Transportereignisse rasch lokalisieren. Bei Versicherungs- bzw. Haftungsfragen hilft der MSR175plus Datenlogger, Schadenfälle einfach und schnell abzuwickeln.

In Testversänden wurde ermittelt, wo der MSR175plus Schock-Datenlogger am besten montiert wird. Die Entscheidung fiel auf den Schleifkopf der Maschine, da dort auftretende Schläge besondere Herausforderungen darstellen würden. Da im Vorfeld eines Transports nicht immer klar ist, welcher Messbereich für die Beschleunigungsmessungen benötigt wird, wird die parallele Schockwertaufzeichnung des ±200 g-Sensors mit 6400 Hz und des ±15 g-Sensors mit 1600 Hz genutzt. Leichte Stösse und starke Schocks und Schläge werden so gleichermassen erfasst, in allen drei Achsen. Je höher die Aufzeichnungsfrequenz, desto genauer werden sowohl der tatsächliche Verlauf als auch die Spitzenwerte abgebildet und desto aussagekräftiger sind die erhaltenen Daten.

Der Servicemonteur vor Ort demontiert den Logger gleich nach Ankunft der Fracht und sendet ihn im bereits mitgelieferten Paket an die Zentrale zurück. Sowohl der MSR165 wie auch der MSR175plus sind für die Luftfracht zugelassen. Beim Datenlogger MSR175plus besteht zudem die Möglichkeit, den Akku für den Rückversand zu entfernen, je nach länderspezifischen Vorschriften kann dies relevant sein.

Der verantwortliche Mitarbeiter liest die aufgezeichneten Daten aus dem Logger mittels USB aus und interpretiert sie mit der MSR PC-Software. Im Lieferumfang der MSR165 und MSR175plus Datenlogger ist nebst der MSR PC-Software zur Konfiguration und Auswertung der Daten auch die auf Auswertungen von Schock-Ereignissen spezialisierte «MSR ShockViewer» Auswertesoftware enthalten. Wenn nichts Auffälliges entdeckt wird, wird das Datenfile zu Dokumentationszwecken abgelegt. Sollte ein kritisches Ereignis entdeckt werden, wird umgehend ein Monteur vor Ort kontaktiert, der sich der Sache annimmt. Der Datenlogger wird neu konfiguriert und dem nächsten Versand beigelegt

Als positiv wird vom Logistikmanager die präventive Wirkung des Datenloggers hervorgehoben: Er stellte fest, dass die Sorgfalt im Umgang mit der Fracht in der Regel deutlich höher ist, wenn ein MSR Datenlogger an Bord ist.

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Technologie der MSR Electronics GmbH für Beckenbodentrainer
CERN, Europ. Org. für Kernforschung: MSR Datenlogger als Transportdetektive

CERN, Europ. Org. für Kernforschung: MSR Datenlogger als Transportdetektive

CERN dokumentiert physikalische Parameter bei Transporten mit Datenloggern MSR175 und MSR175plus

Das CERN, die in der Nähe von Genf beheimatete Europäische Organisation für Kernforschung, ist eines der grössten und renommiertesten Zentren für physikalische Grundlagenforschung der Welt. Für Test-Transporte hochempfindlicher Detektormodule von Europa in die USA wurden sowohl die Logger des Typs MSR175plus als auch des Typs MSR175 verwendet und dabei Schocks im Messbereich ±200 g, Luftdruck- und Feuchtigkeitsänderungen aufgezeichnet.

Im CERN befassen sich weit über 15000 Forscher und Mitarbeiter aus den unterschiedlichsten Fachbereichen mit verschiedenen Aufgabenstellungen der modernen Teilchenphysik, um den Aufbau der Materie und die fundamentalen Wechselwirkungen zwischen den Elementarteilchen zu erforschen. Bekannt geworden ist diese Organisation in jüngster Zeit vor allem durch den Large Hadron Collider (LHC), der einen Umfang von 27 km hat und 9300 Magnete nutzt, um die Teilchenstrahlen um den Beschleunigerring zu lenken. Eine der Forschungsaufgaben, die im LHC durchgeführt werden, ist ALICE (A Large Ion Collider Experiment). Dabei handelt es sich um ein aktuelles Experiment der Teilchenphysik, das den Zustand der Materie unmittelbar nach dem Urknall, genannt Quark Gluon Plasma (QGP) nachstellen soll, und das allein etwa 1000 Mitarbeiter beschäftigt.

Hochempfindliche Detektoren auf dem Transportweg überwachen

Die Detektoren müssen in speziellen Halterungen transportiert werden. Bildquelle: CERNBei ALICE besteht eine intensive Zusammenarbeit mit dem Experiment sPHENIX beim BNL (Brookaven National Lab) in den USA. Für dieses Experiment, das sich mit der Untersuchung von QGP befasst, werden von ALICE insgesamt 84 Detektor-Module geliefert, die auf aktiven monolithischen Pixel-Sensoren basieren. Damit werden die geladenen Teilchen beobachtet, die durch die Kollision von Ionen bei hoher Energie entstehen.

Die Detektor-Module sind gegenüber Erschütterungen, Schocks oder ungewöhnlichen Änderungen der Umgebungsbedingungen bezüglich Temperatur, Druck oder Feuchtigkeit sehr empfindlich. Aus diesem Grund werden die Detektor-Module von Genf zum Laurence Berkeley National Laboratory in Kalifornien, das ebenfalls am sPHENIX- Projekt beteiligt ist, in speziellen Koffer-ähnlichen Behältern per Hand über mehrere Zwischenstationen hinweg auf dem Luftweg transportiert.

Die derzeit herrschenden Beschränkungen durch COVID-19-Einreise-Bestimmungen in die USA machen einen Transport durch Menschen allerdings unmöglich, sodass man gezwungen ist, ein speziell für den Transport hochempfindlicher Güter zertifiziertes Transportunternehmen mit dem Transfer der Module zu beauftragen.

 

Parat für den Transport: Schock-Datenlogger MSR175 (rechts) und der zusätzlich mit GPS/GNSS-Empfänger ausgestattete MSR175plus (links) in der Transportkiste. Bildquelle: CERN

Allerdings: Vertrauen ist gut, Kontrolle ist besser. Und so wandten sich die Verantwortlichen des sPHENIX-Projekts an das in Seuzach beheimatete Messtechnikunternehmen MSR Electronics GmbH, um dessen Transport-Datenlogger MSR175 und den mit GPS-Tracking ausgestatteten MSR175plus zunächst einmal für Test-Transfers in speziellen Transportkoffern unterzubringen. Für diese Test-Transporte wurden als Untersuchungs-Objekte allerdings keine echten Module verwendet, sondern nur einfachere Muster-Exemplare. Die MSR Logger hatten dabei die Aufgabe, die Umgebungsbedingungen während der Transporte zu überwachen und damit zusammenhängende Messwerte in Abhängigkeit von der Zeit aufzuzeichnen.

Umfassende Mess-Aufzeichnungen möglich

Wo war das Transportgut wie lange? Damit diese Frage rasch und beweiskräftig beantwortet werden kann, ist der MSR175plus Datenlogger mit einem GPS/GNSS (Global Navigation Satellite System)-Empfänger ausgestattet. Bildquelle: CERNDie manipulationssicheren Datenlogger der Serie MSR175 agieren dabei wie eine Art «Black Box», welche kritische Transportereignisse, die über der voreingestellten Toleranzgrenze liegen, erfasst und speichert. Sowohl der MSR175 als auch der MSR175plus sind mit ±15 g und ±200 g-3-Achsen-Beschleunigungssensoren sowie je einem Temperatur-, Luftfeuchtigkeit-, Luftdruck- und Lichtsensor ausgestattet. Beim MSR175plus kommt noch ein GPS/GNSS-Empfänger hinzu, mit welchem sich Transportereignisse lokalisieren lassen. Zudem unterscheiden sich die beiden Logger-Typen durch ihre Schock-Messmodi: Während mit dem MSR175 wahlweise entweder ±200 g mit 6400 Hz, oder ±200 g mit 3200 Hz, oder ±15 g mit 1600 Hz erfasst werden, erfolgt mit dem neu auf den Markt gekommenen MSR175plus die Messung gleichzeitig (±200 g mit 6400 Hz und ±15 g mit 1600 Hz). Dies ist ein entscheidender Vorteil bei Transportüberwachungen, bei welchen nicht von vorneherein klar ist, welcher der beiden Beschleunigungssensoren gewählt werden soll. Die Gefahr, dass beim Einstellen nicht der richtige Sensor gewählt wird, ist damit gebannt.

Die Auswertungsgrafik zeigt den Luftdruck-Abfall während des Fluges. Bildquelle: CERN

Der Speicher beider Logger-Typen reicht, um tage- bzw. monatelang Daten aufzuzeichnen. Auslesen lassen sich die Transport-Daten via USB. Mittels Auswertesoftware können auffällige Ereignisse rasch analysiert und beweiskräftig dokumentiert werden. Die aufgezeichneten Messdaten sind nicht nur unabdingbar zur Klärung von Haftungs- und Versicherungsfragen bei Transportschäden, sie helfen auch beim Optimieren von Verpackungen.

Im konkreten Fall des CERN-Transportes der hochempfindlichen Detektormodule von Europa in die USA wurden sowohl die Logger des Typs MSR175plus als auch des Typs MSR175 verwendet und dabei der Schocks im Messbereich ±200 g, Luftdruck- und Feuchtigkeitsänderungen aufgezeichnet. Mit den gewonnenen Daten lassen sich die Transportbedingungen und das gesamte Handling verbessern, was insgesamt die Transportsicherheit erhöht.

 

Fazit

Der MSR175plus ist ein Transport-Datenlogger mit GPS/GNSS-Empfänger. Er erfasst gleichzeitig Schocks mit ±15 g und ±200 g sowie Temperatur, Feuchte, Luftdruck und Lichtstärke. Über 1000 Schock- oder Stoss-Ereignisse können registriert werden. Die Datenlogger MSR175 und MSR175plus eignen sich zur universellen Überwachung von Transporten aller Art. Beispielsweise in der Elektronik-, Medizin-, Automobil-, Automatisierungs- oder allgemeinen Gerätetechnik. Durch ihre kompakte Bauweise, die kalibrierten Sensoren, mit einer grossen Speicherkapazität und langer Akku-Laufzeit sind sie prädestiniert für die Langzeit-Überwachung wichtiger physikalischer Transport-Parameter. Dies ist nicht zuletzt dann wichtig, wenn ein Schadensverursacher, eine Schadenszeit oder ein Schadensort beispielsweise zur Klärung von Haftungsfragen ermittelt werden muss.

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MSR Datenlogger ermitteln Ursachen für Transportschäden

Anwenderbericht Belimo Automation AG: Datenlogger zur Überwachung und Dokumentation von Temperatur- und Feuchtigkeits-Bedingungen während des Transports

In globalisierten Märkten müssen Industriegüter und Waren aller Art weltweit verschickt werden. Und auf solchen Gütertransporten – noch dazu wenn sie sich über mehrere Kontinente erstrecken – kann viel passieren: Hohe Temperaturen, unzulässige Feuchtigkeitswerte oder mechanische Schock-Ereignisse sind nur wenige Beispiele für Transportschäden, die neben Ärger auch Unkosten verursachen. Doch kompakte Miniatur-Datenlogger können helfen, die Ursachen von Transportschäden präzise zu analysieren oder die Verantwortlichen ausfindig zu machen.

Sollten Schäden durch ungünstige Umwelt- oder Transport-Bedingungen aufgetreten sein, kann man – wenn während des Transportes wichtige Umgebungs-Parameter aufgezeichnet wurden – nachträglich noch feststellen, was zu welchem Zeitpunkt passiert ist. Manche Unternehmen legen gar für das Versenden empfindlicher Güter bestimmte Umgebungs-Spezifikationen fest, die dann natürlich überwacht werden müssen. Gelingen später präzise Schadens-Nachweise, erleichtert dies in allen Fällen die Beantwortung von Haftungs- und Qualitätssicherungs-Fragen oder man bekommt zumindest Aufschluss darüber, auf welche Weise problematische Transportumstände künftig vermieden werden können.

Transportprobleme überwachen und dokumentieren

Der Verpackungs-Karton mit dem Logger ist speziell gekennzeichnet. Bildquelle: Belimo Automation AGMit problematischen Transportumständen hat auch die Schweizer Firma Belimo Automation AG, die in China und auf den Philippinen bestückte Leiterplatten für Heizungs-, Lüftungs- und Klima-Regelungen produzieren lässt, schon zu tun gehabt. Einmal pro Woche kommt für dieses Unternehmen ein komplett mit eigenen Produkten beladener Standard-Container nach einer rund sechs Wochen dauernden Seereise und nachfolgendem Land-Transport in der Schweiz an. Die in den Containern in Kartons und Blister-Verpackungen untergebrachten Leiterplatten sind vor allem gegen Feuchtigkeits-Einwirkung empfindlich. Im Speziellen sind es die auf den Platinen untergebrachten Schiebeschalter und Steckverbinder, die durch zu hohe Feuchtigkeit oder gar direkte Wasser-Einwirkung Schaden nehmen würden.

Genau einen derartigen Fall hatte man vor einiger Zeit, und so entschloss man sich bei Belimo, die bereits in der hauseigenen Forschungsabteilung bekannten Miniatur-Datenlogger MSR145 der in Seuzach beheimateten MSR Electronics GmbH zur Überwachung und Dokumentation der während des Transports herrschenden Temperatur- und Feuchtigkeits-Bedingungen einzusetzen und in die Transport-Container mit einpacken zu lassen. Denn man möchte bei einem weiteren Schaden diesen dem dafür verantwortliche Logistik-Unternehmen nachweisen.

Messwerte detailgenau auswerten

Die nur daumengrossen Datenlogger MSR145 speichern über 2 Millionen Messwerte – mit optionaler microSD-Karte sogar über eine Milliarde Messwerte – und eignen sich sehr gut für Langzeitmessungen während Transporten. Sie sind in der Lage, die fünf wichtigen physikalischen Messgrössen Temperatur, Feuchte, Luftdruck, Lage/3-Achsen-Beschleunigung und Licht zeitgleich zu messen und zu speichern. Sämtliche Messwerte lassen sich später zur Datenanalyse via USB-Schnittstelle oder microSD-Karte auf einen Rechner übertragen und mit der Software „MSR Viewer“ detailgenau auswerten. Es gibt diese Logger in verschiedenen – auch kundenspezifisch ausrüstbaren – Versionen. Analogeingänge können es zusätzlich ermöglichen, individuelle, externe Sensoren für unterschiedlichste Messaufgaben (z.B. CO2, Leitfähigkeit, pH etc.) anzuschliessen.

Im konkreten Fall müssen beim See-/Land-Transport der Belimo-Produkte aus Fernost nach Europa nur die Parameter „Feuchte“ und „Temperatur“ aufgezeichnet werden. Dies könnten die MSR-Datenlogger im Sekundentakt erledigen, aber hier legt die Programmierung, die in der Firmenzentrale in Hinwil erfolgt, ein Erfassungs-Intervall von einer Minute fest, was völlig ausreichend ist.

Von einem dafür geschulten Mitarbeiter der asiatischen Produktionsfirma wird beim Beladen der Container ein Logger zusammen mit den Leiterplatten verpackt und dieser Karton oben im Container platziert. Vorher ist noch der „Start“-Knopf am Logger zu drücken, um den Messzyklus zu beginnen.

Schadenseinwirkung präzise diagnostizieren

Nach dem Transport und beim Eintreffen und Öffnen des Containers bei Belimo in Hinwil wird der Datenlogger entnommen und dessen Datensatz mit der Auswerte-Software „MSR Viewer“ untersucht. Die im 1-Minuten-Abstand während des gesamten Transportes aufgezeichneten Temperatur- und Feuchtigkeits-Messwerte erscheinen nun in einem übersichtlichen Diagramm, wobei der Zeitpunkt, zu dem die jeweiligen Werte aufgezeichnet wurden, auf die Sekunde genau ablesbar ist. Anhand der Logger-Daten kann man letztlich präzise feststellen, ob bzw. wann genau eine Schadens-Einwirkung stattgefunden hat. Wobei im konkreten Fall der Temperaturwert von untergeordneter Bedeutung ist, denn die Leiterplatten sind ohnehin für Lagertemperaturen von bis zu 50 °C spezifiziert.

Beispiel-Diagramm in der Software „MSR Viewer“ einer Feuchtigkeits- (oben, blau) und Temperatur-Aufzeichnung (unten, rot) während eines Transportes im Container von den Philippinen nach Europa mit Zeitpunkten: (1) Verladen, (2) Beginn Seetransport, (3) Ankunft Schiff Europa, (4) Ankunft bei Belimo. Auf der linken Achse die numerischen Werte (Prozent rel. Luftfeuchte und Temperatur in Grad C). Eine Zoom-Funktion erlaubt das genaue Analysieren von Ereignissen. Bildquelle: Belimo Automation AG„Auf diese Weise können wir exakt herausfinden, auf welchem Teilstück eines Transportweges eventuell eine Temperatur-Überbelastung oder Feuchtigkeits-Einwirkung aufgetreten ist. Relativ leicht ist dann anhand des Zeitpunktes die Zuordnung zu dem jeweiligen Logistik-Unternehmen möglich, das dafür verantwortlich ist“, erläutert Beat Kuster, der bei Belimo in der Elektronik-Entwicklung für „Lifecycle“-Themen mitverantwortlich zeichnet. „Wir sind deshalb mit den Loggern sehr zufrieden. Denn früher hatten wir schon einmal einen grossen Schaden, wir mussten damals alle Platinen aus ihrer Blister-Verpackung herausnehmen, prüfen und wieder trocknen, weil sie Wasser ausgesetzt waren.“

Die kleinen MSR145-Datenlogger – mittlerweile hat man bei Belimo rund 30 Stück umlaufend im Einsatz – können letztlich einen Transportschaden oder eine Beeinträchtigung nicht verhindern. Sie können aber dazu beitragen, dass Logistik-Unternehmen sorgfältiger mit den ihnen anvertrauten Gütern umgehen und dass im Schadensfall der Verursacher präzise fixiert werden kann. Auch bei juristischen Auseinandersetzungen können die Detail-Analysen der Datenlogger wesentliche Hilfestellung bieten.

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Datenlogger MSR175: Podestplatz bei der Wahl zum «Elektronik Produkt des Jahres 2019»

Transportüberwachung von fragilen Kunstwerken

Einsatz der Datenlogger MSR165 und MSR175 im Museumsalltag

Im Kunstmuseum Bern werden seit 2015 ausgewählte Transporte mittels MSR Datenlogger überwacht. Die gesammelten Daten liefern für die Planung von Leihgabentransporten eine Grundlage zur Einschätzung der zu erwartenden Belastung am Kunstwerk und der Performance der Verpackung betreffend Vibration, Schock sowie der Dämmung von Temperatur und relativer Feuchtigkeit.

Das Bewahren unseres Kulturgutes ist auf lange Zeithorizonte ausgelegt. Die Kunstwerke sollen heute und in Zukunft, in der Form von Ausstellungen, für die Gesellschaft öffentlich zugänglich sein und ihre Befragung in aktuellen gesellschaftlichen Kontexten führt dazu, dass unser Kulturerbe lebendig bleibt. Unser heute global gelebtes Kulturverständnis hat dazu geführt, dass wir die Kunstwerke vermehrt physisch bewegen und sie an lokale oder internationale Ausstellungen transportieren. Mechanische Einwirkungen (Stösse, Vibrationen), Licht und Klimaschwankungen, sind die einhergehenden Risikofaktoren.

Besonders gefährdet sind Kunstwerke, die als «fragil» eingestuft werden. Dazu gehören Werke, die aufgrund experimentierfreudiger künstlerischer Techniken hohe Empfindlichkeiten aufweisen oder aus über die Jahrhunderte gealterten und geschwächten Materialien bestehen. Viele der Gemälde, denen wir heute hohen kulturellen Wert zuschreiben, fallen in diese Kategorie. Die Wertschätzung und die Gefährdung kumulieren in gewissem Masse in einer hohen Anforderung an die präventiven Schutzmassnahmen. Ein bewährter Lösungsansatz bietet hierbei die optimale Kontrollierbarkeit der Risikofaktoren.

Forschungsergebnisse

Ganz unter dieser Prämisse stand das von der Innosuisse geförderte Projekt Transport fragiler Gemälde 2010 – 2014 (www.gemaeldetransport.ch). Ein interdisziplinäres Forschungsteam versuchte zu verstehen, was während eines Transportes passiert.

  • Welche Schwingungen wirken während eines Flugtransportes, welche während Lkw-Transporten auf ein Gemälde ein?
  • Wo lassen sich Muster detektieren, die wir auf die Einwirkungsdauer hochrechnen und in die Risikoeinschätzung einbinden können?
  • Welche Phasen sind als unbekannte Faktoren einzuordnen?
  • Wie kann die mechanische Empfindlichkeit von Gemälden bezüglich Vibrations- und Schockeinwirkung charakterisiert werden?
  • Wie können Verpackungssysteme verbessert werden, um die Belastung des Kunstwerkes während dem Transport zu verringern?

Es hat sich gezeigt, dass durch präventive Schutzmassnahmen an den Werken und optimierte Verpackungssysteme die Anzahl und Intensität von Schwingungseinwirkung messbar reduziert werden kann.

Bei jedem Transport sind aber Vibrations- und Schockbelastungen unausweichlich. Zu einem Teil sind diese aufgrund des gewählten Transportweges und der Transportmittel abschätzbar. Ein Anteil bleibt aber aufgrund der spezifischen Konstellationen oder besonderen Ereignissen (z.B. Unfall) zufällig.

Es schien daher entscheidend, ein Werkzeug zur Überwachung und Dokumentation aller Transportabläufe zu entwickeln, welches im Museumsalltag angewendet werden kann.

Monitoring von musealen Gemäldetransporten

Im Kunstmuseum Bern und punktuell in weiteren Schweizer Museen werden seit 2015 ausgewählte Transporte überwacht. Die Messstrategie sieht vor, dass innerhalb der Verpackung und auf der Aussenseite gleichzeitig gemessen wird. Dies ermöglicht neben einer Messung der Belastung am Werk auch eine Einschätzung der Performance der Verpackung betreffend Vibration, Schock sowie der Dämmung von Temperatur und relativer Feuchtigkeit.

Für die Messungen wurden Transport-Datenlogger des Typs MSR165 verwendet, welche eine hohe Messfrequenz und dank der SD-Speicherkarte eine lückenlose Datenaufzeichnung erlauben. Die während des KTI-Projektes entwickelte Auswertungsmethode wurde auf die Anwendung im Museum angepasst und weiterentwickelt.

Seither wurden gegen fünfzig Kunstwerke auf ihrer Reise rund um den Globus begleitet. Die gesammelten Daten liefern für die Planung von Leihgabentransporten eine Grundlage zur Einschätzung der zu erwartenden Belastungen. Bei wichtigen Werken wurden seit 2015 sämtliche örtliche Veränderungen mittels des Monitorings aufgezeichnet.

Monitoring mit den Datenloggern MSR175

Um den Aufwand für die Auswertung zu verringern und dadurch die Anzahl der Monitorings erhöhen zu können, wurden mit den Transport-Datenloggern MSR175 und der Auswertesoftware MSR ShockViewer erste Versuche unternommen.

Beim Transport eines Gemäldes von Zürich nach Bern wurden die Datenlogger wie auf den Abbildungen 1 und 2 dargestellt gemäss dem bestehenden Messkonzept, nahe am Kunstwerk und auf der Aussenseite der Transportkiste angebracht.

Aufgezeichnet wurden drei Phasen. Aus den Ausstellungsräumen des Zürcher Museums wurde die geschlossene Transportkiste mit Hilfe von Rollwagen in den Speditionsbereich geschoben und im klimatisierten Ladebereich des Lkws befestigt. Diese Umschlagsphasen werden als ‘Handling’ bezeichnet. Die zweite Phase bezeichnet die Fahrt von Zürich nach Bern (Truck). Es folgt eine weitere Handling-Phase, indem die Transportkiste vom Lkw mit speziellen Rollwagen in den Depotbereich des Kunstmuseums Bern geschoben wurde.

Diese Phasen sind auf den Abbildungen 3 und 4 hinsichtlich der Schwingungen und der klimatischen Bedingungen im Zeitablauf dargestellt. Die blauen Datenpunkte sind am Werk erfasst, die roten auf der Aussenseite der Verpackung.

Die klimatischen Bedingungen sind innerhalb der Verpackung während dem gesamten Transportablauf stabil. Die Wärmedämmung und Feuchtigkeitsbarriere der Verpackung funktionieren während diesem relativ kurzen Transport einwandfrei.

Die Interpretation der Bewegungsdaten ist ungleich komplexer. Dennoch lassen sich die Charakteristika der aufgezeichneten Phasen gut differenzieren. Während dem Handling (manuelles oder maschinelles Anheben, Abstellen, Schieben; Transfer auf Rollwagen, Befestigung in Fahrzeugen) werden meist die höchsten Beschleunigungswerte gemessen. Die Werte auf der Aussenseite der Transportkiste sind höher als innerhalb, was auf eine funktionierende Schockdämpfung hindeutet. Während dem Lkw-Transport zeigt sich ein anderes Bild. Die Werte innerhalb der Verpackung sind durchschnittlich höher als auf der Aussenseite. Durch Resonanzeffekte (Vibration) der Verpackungsmaterialien kommt es hier zu leichten Verstärkungen.

Die Herausforderung bei der Auslegung der Schaumstoffpolsterung besteht darin, die unterschiedlichen Anforderungen von Schock- und Vibrationsdämpfung zu berücksichtigen. Während eine effiziente Schockdämpfung mit diesen Materialien möglich ist, können im relevanten Frequenzbereich (unter 100Hz) bezüglich Vibrationen lediglich Resonanzen minimiert werden.

Der Datenlogger MSR 175 scheint als Werkzeug für ein umfassendes, praxisorientiertes Monitoring von Kunsttransporten ideal. Die hohe Messfrequenz ermöglicht das Erfassen aller relevanten Schwingungen. Die Auswertesoftware MSR ShockViewer ermöglicht eine einfache, detaillierte Analyse der Messdaten und durch die Exportmöglichkeiten eine Weiterverarbeitung für die spezifische Darstellung des Transportvorganges.

Mit Blick in die Zukunft versprechen wir uns von einer vereinfachten Monitoringstrategie ein Hilfsmittel für Museen, die Transporte wichtiger Werke ihrer Sammlung messen zu können und die Kumulation der Belastung anschaulich zu dokumentieren. Die systematische Erfassung und Auswertung der einwirkenden potentiellen Schadensfaktoren, ermöglicht eine Korrelation der Belastungen mit der spezifischen Empfindlichkeit der Kunstwerke und eine Optimierung von Transportverpackungen.

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Datenlogger MSR175: Podestplatz bei der Wahl zum «Elektronik Produkt des Jahres 2019»
Beschleunigungssensoren messen Sitzaktivität auf dynamischen Bürostühlen
MSR Datenlogger unterstützen Klimamessungen in Strassenbahnen
Präventionsstrategien beim Transport fragiler Gemälde
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Präventionsstrategien beim Transport fragiler Gemälde

Einsatz von MSR165 Datenlogger in einem KTI-Forschungsprojekt zur Risikoabschätzung für Schock- und Vibrationsimmissionen

Situation im Museum beim Verpacken eines Gemäldes und der Installation der Messtechnik. Bildquelle: Berner Fachhochschule/Hochschule der Künste Bern

Die Anzahl Kunsttransporte nimmt weltweit kontinuierlich zu. Gemälde sind dabei grossen Belastungen und Risiken wie Erschütterungen und Vibrationen ausgesetzt. Das Handling der Gemälde innerhalb der Museen, das Laden und Umladen von Transportkisten, die Lkw-Fahrten über holprige Strassen oder der Frachtumschlag an Flughäfen sind typische risikobehaftete Situationen, in denen es zu Schäden an den Gemälden kommen kann. Das Forschungsprojekt (www.gemaeldetransport.ch) hat zum Ziel, die Klassifizierung der transportbedingten Schock- und Vibrationsimmissionen, die Risikoeinschätzung und Ermittlung von Toleranzwerten sowie die Entwicklung von Präventionsstrategien neu anzugehen. Die mit einem neu entwickelten Simulationsgerät im Labor durchgeführten Messreihen und die ergänzend vorgenommenen Messungen während realen Gemäldetransporten dienen als Grundlage für die Bewertung aktueller und die Entwicklung neuer Verpackungsmethoden. Das interdisziplinäre Forschungsteam setzt sich aus Fachleuten des Fachbereichs Konservierung und Restaurierung KuR an der Berner Fachhochschule BFH / Hochschule der Künste Bern HKB und des Instituts für mechatronische Systeme ifms an der BFH-TI in Burgdorf zusammen. Unterstützt wird das Projekt von vier Wirtschaftspartnern: Einer Schweizerischen Versicherungsgesellschaft sowie den drei wichtigsten Schweizer Kunsttransportfirmen. Fachleute aus verschiedenen Schweizer Museen begleiten das Projekt als Praxispartner.

Monitoring realer Transporte zur Klassifizierung der Schock- und Vibrationsimmissionen

Um im Rahmen des Forschungsprojektes die während eines realen Kunsttransports auf ein Gemälde in einer Transportkiste einwirkenden Schocks und Vibrationen aufzuzeichnen, kam bis vor kurzem ein nach wissenschaftlichen Kriterien individuell zusammengestelltes Messsystem zum Einsatz. An der Rückseite des Zierrahmen eines realen Gemäldes befestigter MSR165 zur Aufzeichnung der Immissionen. Bildquelle: Berner Fachhochschule/Hochschule der Künste Bern Dieses besteht aus einer Controller-Einheit, einer externen Batterie und mehreren externen Beschleunigungssensoren. Damit sind kontinuierliche Messungen mit einer sehr hohen Messgenauigkeit (Messrate bis 2000Hz) während mehreren Tagen möglich (grosse Akkukapazität, Speicherkapazität je nach verwendetem USB-Stick bis 32 GB). Dieses System ist zwar sehr leistungsstark und präzise, aber nicht praxistauglich. Zum Einen sind die einzelnen Komponenten recht teuer und aufwändig in der Bedienung (selbst geschriebene Benutzersoftware, separates Batterieladegerät), zum Anderen ist es sehr schwer und unhandlich. Es kann daher nicht mit einem Gemälde zusammen in der Transportkiste verstaut werden, sondern muss in einer separaten Technikkiste mitgeführt werden, welche über Kabel mit den innerhalb der Transportkiste befestigten Beschleunigungssensoren verbunden ist. Als Alternative bot sich daher ein Logger vom Typ MSR165 an, in einer Konfiguration mit internem triaxialen Beschleunigungssensor, internem Feuchtigkeitssensor sowie zusätzlichem Slot für eine 4GB Micro SD-Karte zur Erweiterung der Speicherkapazität. Dieser Logger ermöglicht nachwievor kontinuierliche Transportmessungen (ohne Schwellwerte) mit einer Dauer von bis zu 3 Tagen bei einer Messrate von maximal 1600Hz. Durch Reduzierung der Messrate lässt sich die maximale Laufzeit sogar noch weiter verlängern. Um die Speicherkapazität der SD-Karte voll ausnutzen zu können, wurde der Logger mit aktiviertem Ringspeicher verwendet. Dabei werden jedoch sobald die SD-Karte voll ist die ältesten Daten automatisch überschrieben und dadurch gelöscht. Daher wurde im Vorfeld die maximal mögliche Messdauer ermittelt, so dass als Startkriterium die voraussichtliche Uhrzeit des Transportbeginns und als Stoppkriterium die Uhrzeit, an dem der Speicher voll ist, programmiert werden konnte.

Testgemälde beim Verpacken in Folie. Bildquelle: Berner Fachhochschule/Hochschule der Künste Bern Aufgrund der sehr geringen Aussenmasse, des geringen Gewichts sowie der im Logger selbst eingebauten Sensoren und Stromversorgung kann der MSR165 direkt am Rahmen eines Gemäldes oder im Inneren der Transportkiste befestigt werden. Es müssen keine Kabel verlegt werden, welche beim Handling der Transportkiste hinderlich wären. Die Möglichkeit, den Akku einfach über den USB-Anschluss eines Notebooks aufladen und gleichzeitig die Messparameter programmieren zu können, erleichtern die Handhabung des Loggers erheblich gegenüber dem zuvor eingesetzten Messsystem.

Bisher wurde der MSR165 lediglich dazu verwendet, die Schocks und Vibrationen am Rahmen eines Gemäldes oder an der Innenwand einer Transportkiste zu messen. Die Gerätekonfiguration mit vier zusätzlichen analogen Eingängen ermöglicht es jedoch, einen weiteren uniaxialen Beschleunigungssensor anzuschliessen, so dass auch die Schwingungen des Trägergewebes des Gemäldes erfasst werden können. Für den Fremdsensor bedarf es jedoch einer zusätzlichen, selbst entwickelten externen Speisung.

Nicht nur mechanische Belastungen, sondern auch Klimaschwankungen können zu Schäden an Gemälden führen. Daher wurde bei den Transportmessungen eine Gerätekonfiguration mit internem Feuchtigkeitssensor verwendet, so dass sich mit einem einzigen Gerät neben den Schocks und Vibrationen auch Luftfeuchtigkeit und Temperaturverlauf innerhalb der Transportkiste aufzeichnen lassen.

Vergleichende Messungen zur Bewertung aktueller Transportverpackungen

Die Art des Gemäldes, der Transportweg und der Transportmodus bestimmen die Art der Verpackung. Vom einfachen Einhüllen in Luftpolsterfolie bis zur aufwändigen Doppelklimaschutzkiste werden in der Praxis zahllose Methoden und Materialkombinationen angewendet, um sowohl die Schockereignisse als auch die kontinuierlich einwirkenden Vibrationen während eines Gemäldetransports zu reduzieren. Aufzeichnungen: Berner Fachhochschule/Hochschule der Künste Bern Um das Dämpfungsvermögen der bestehenden Verpackungssysteme der Wirtschaftspartner bewerten und miteinander vergleichen zu können, wurden Testfahrten mit luftgefederten Lkws durchgeführt. Auf jedem Lkw befanden sich gleichzeitig bis zu acht identische Testgemälde, die jeweils unterschiedlich verpackt waren. Dadurch sollte sichergestellt werden, dass jedes der verpackten Testgemälde annähernd den gleichen Belastungen ausgesetzt wird. An jedem der Testgemälde war ein MSR165 mit der oben beschriebenen Konfiguration befestigt, der die auf den Rahmen einwirkenden Erschütterungen während der Fahrt über Landstrassen, Autobahnen und im Stadtverkehr aufzeichnete. Um zu untersuchen, wie gut die verschiedenen Verpackungssysteme die von den Lkws erzeugten Erschütterungen dämpfen, wurden mit dem selbst zusammengestellten Messsystem zusätzlich bei jeder Fahrt die Erschütterungen am Boden und an den Wänden der Lkws aufgezeichnet.

Die MSR165 waren so programmiert, dass die Aufzeichnung (Messrate 1600Hz, kontinuierlich ohne Schwellwerte) per Taster manuell gestartet und gestoppt werden konnte. Zur Auswertung wurden die Messdaten in CSV-Dateien umgewandelt und anschliessend mit Hilfe der Software Matlab ausgewertet. Um das Übertragungsverhalten der Erschütterungen vom Lkw zu den verpackten Testgemälden beurteilen zu können, wurden die Maximalwerte, die RMS-Level (quadratischer Mittelwert) und die dominanten Frequenzen ermittelt. Die Ergebnisse sollen Aufschluss über Vor- und Nachteile der verschiedenen Verpackungsmethoden liefern und Ansatzpunkte für Optimierungsmöglichkeiten aufzeigen. Die weiteren Fortschritte und Ergebnisse des Forschungsprojektes können auf folgender Website nachverfolgt werden: www.gemaeldetransport.ch

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Transportschäden im Versandhandel – wie vermeiden?

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MSR Transport-Datenlogger zeichnen kritische Ereignisse mithilfe von Sensoren beweiskräftig auf.

Während Transporten kann es immer wieder vorkommen, dass das Transportgut Schaden nimmt. Entweder durch Stoss und Schock oder durch Temperatur-, Druck- oder Feuchtigkeits-Schwankungen. Kleine elektronische MSR-Datenlogger können dabei helfen, durch Präventionswirkung Schäden zu vermeiden oder den Schadens-Verursacher genau zu ermitteln.

Beim sogenannten Verbrauchsgüterkauf durch eine Privatperson trägt stets der Händler das Transportrisiko. Versandhäuser oder online-Verkäufer müssen also beachten, dass sie für die ordnungsgemässe und schadensfreie Zustellung der bestellten Ware verantwortlich sind.

Einerseits ist natürlich die Schadens-Prävention die beste Methode, um Schäden – und die damit verbundenen teuren Haftungs-Auseinandersetzungen – gar nicht erst entstehen zu lassen. Doch nicht nur Prävention ist wichtig, sondern auch, dass in einem eventuellen Schadensfall eine genaue Beweisführung erfolgen kann, wann der Schaden entstanden ist und dass damit auch klar ist, wer für einen Schaden verantwortlich ist. Streit bezüglich Haftungsfragen kann in diesem Fall dann gar nicht erst aufkommen.

Finanzielle Einbussen verhindern

Beim E-Commerce erwarten Marktforscher bis zum Ende des Jahres 2021 ein Wachstum auf insgesamt 4,5 Billionen Dollar rund um den Erdball. Dies bedeutet weiterhin eine jährliche Zunahme um jeweils rund 20 Prozent. In Deutschland werden bereits heute rund 60 Milliarden Euro mit online-Bestellungen umgesetzt. Jede dritte Lieferung wird aufgrund von Beschädigungen oder Lieferverzögerungen beanstandet. Zwei Drittel aller auftretenden Schäden sind auf Erschütterungen zurückzuführen. Händler sollten also versuchen, durch entsprechende Untersuchungen festzustellen, welche Verpackungen bei typischen Transporten am besten geeignet sind, die Waren und Güter bestmöglich zu schützen. Derartige Untersuchungen können im Rahmen von präventiven Tests erfolgen, um optimale – also bestmöglich vor Beschädigungen schützende – und dennoch kostengünstige Verpackungs-Konzepte für den Versandhandel zu entwickeln.

Dabei kann man beispielsweise in den zu untersuchenden Verpackungen in denen eine Test-Versandware untergebracht ist, kleine elektronische Datenlogger beifügen, die vor allem Erschütterungen, aber auch andere physikalische Parameter wie z.B. Feuchtigkeit, aufzeichnen.

Transport-Datenlogger registrieren Schadens-Ereignisse

Schock Transport-Datenlogger MSR175: Schocküberwachung über mehrere Wochen, ±15 g/±200 g, 2 Mio. Messwerte Speicherkapazität, bis zu 6'400 Messungen/s, Temperatur, Feuchtigkeits-, Druck- und Lichtsensoren, MSR ShockViewer SoftwareDa sich zwei Drittel aller Schäden auf Erschütterungen zurückführen lassen, sind die wichtigsten physikalischen Parameter, die man bei einer Versandware überwachen sollte, zuallererst Beschleunigungen, Schockereignisse, Stösse und Vibrationen. Um sie zu dokumentieren, kann man beispielsweise die nur etwa daumengrossen Datenlogger MSR175 der MSR Electronics GmbH dem Versandgut mit auf den Weg geben. Die Logger enthalten in ihrem Inneren leistungsfähige Sensoren zusammen mit einer ausgefeilten Speicher- und Auswerte-Elektronik. Die beiden in einem MSR175-Datenlogger integrierten 3-Achsen-Beschleunigungssensoren (±15 g und ±200 g) zeichnen kritische Ereignisse wie Stösse und Schläge mit einer Messrate von bis zu 6‘400 Messungen/s auf. Die Speicherkapazität des Transport-Datenloggers von über 2 Mio. Messwerten reicht zur Aufzeichnung von mind. 1‘000 Schocks aus. Zusätzlich misst und speichert der MSR175 Temperaturverläufe von -20° bis +65 °C. In einer zweiten Typ-Variante ist der Datenlogger zusätzlich mit je einem internen Feuchte-, Druck- und Lichtsensor ausgestattet – was weitere nützliche Transport-Daten liefern kann.

Nach einem Test-Versandtransport lassen sich die von dem Logger erfassten Messdaten schnell auf einen Rechner übertragen. Für die Analyse und grafische Darstellung sowie zur automatischen Report-Erstellung steht die „MSR ShockViewer“- Auswertesoftware zur Verfügung. Und zum Starten eines Aufzeichnungs-Zyklus dient ein Software-„Dashboard“, das die Konfigurierung des Loggers per PC mit wenigen Maus-Klicks gestattet.

Wenn man also in Betracht zieht, dass Transportschäden nicht nur ärgerlich sind, sondern auch noch erhebliche Folgekosten beispielsweise durch Reklamationen oder Rücksendungen haben können, dann sind derartige Datenlogger eine optimale technische Unterstützung, die vor allem der Optimierung von Verpackungen dienen kann. Diese Logger können aber auch dabei helfen, schadensanfällige Transportunternehmen oder Logistik-Dienstleister ausfindig zu machen. All diese Massnahmen dienen letztlich der Schadens-Vermeidung, dem Nachweis ungünstiger Transport- oder Versandmethoden und in Summe damit der Kostenreduzierung.

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Schock-Datenlogger MSR175: Transportschäden auf der Spur
Transportüberwachung mit Datenloggern: Schützen Sie Ihre Güter!

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MSR Datenlogger im Einsatz bei der Wegmüller AG, Verpackungsdienstleister

Frachtgüter unterliegen in Transporten einer Vielzahl von äusseren Einwirkungen, durch die sie Schaden nehmen können. Die Datenlogger der MSR Electronics GmbH geben lückenlos Aufschluss über die Transportumstände einer Gütersendung. Die Aufzeichnungen der miniaturisierten Messgeräte dienen nicht nur zur eventuellen Schadensermittlung sondern sind auch Grundlage für Konstruktionsverbesserungen bei den exportierten Waren selbst.

China: Eine Schleifmaschine im Wert von rund 1,5 Millionen Franken erreicht nach einem Flug über den Ozean ihren Bestimmungsort. Die Tannenholzkiste, in der das wertvolle Frachtgut in Attikon (ZH) verpackt wurde, scheint unversehrt. Wie sich dagegen beim Öffnen des Pakets herausstellt, ist die Maschine selbst schwer beschädigt: Vermutlich ist die Schraube der Transportsicherung durch eine mechanische Belastung abgeschlagen und der bewegliche Teil der Apparatur abgebrochen. „Wir vermuten, dass ein Hubstapler oder ein Kran die Kiste zu schnell abgestellt hat“, meint Marc Wegmüller, Geschäftsführer des Verpackungsprofis Wegmüller AG, Attikon. Wo und wie dieser Schaden wirklich entstanden ist, bleibt unklar, denn die Schleifmaschine war nicht mit einem Datenlogger von MSR Electronics ausgestattet, der das Rätsel um die Umstände des Schadens schnell aufgedeckt hätte.

Vorsorge ist besser als Nachsorge

Ideal zur Transportüberwachung: Datenlogger MSR165 mit integriertem 3-Achsen-Beschleunigungssensor zur Messung von Schock und Vibrationen. Um ihren Geschäftspartnern derartigen Ärger zu ersparen und die Transportumstände transparenter zu gestalten, setzen die Verpackungsdienstleister der Wegmüller AG auf den Einsatz der Datenlogger MSR165 des Messtechnikunternehmens MSR Electronics GmbH. Mit 1600 Schockmessungen pro Sekunde, dem Luftdruck- und Luftfeuchtigkeitssensor und der Temperaturmessung spüren die kleinen Alleskönner jeden ungeplanten Vorgang auf. Dank dem empfindlichen Lichtsensor kann zudem lückenlos nachgewiesen werden, wann eine Verpackung geöffnet wurde. Der MSR165 dokumentiert jede kleinste Veränderung mit exakter Zeitangabe. Zusammen mit dem Speditionsrapport wird die Ursache meistens schnell gefunden. Und die Schadenskosten oder zumindest der Selbstbehalt können dem Verursacher überwälzt werden.

Lückenlose Transportüberwachung: MSR Datenlogger begleiten Fracht nach Übersee

Interessante Ergebnisse konnte die Wegmüller AG in Zusammenarbeit mit ihrem Testkunden, der Soudronic AG, weltweit führende Herstellerin von Maschinen und Anlagen für die Metallverpackungsindustrie, ermitteln. Das Stammhaus in Bergdietikon versendet seine Anlagen standardmässig in den Holzverpackungen des Attikoner Exportverpackers. Der Transport auf der Strasse, aber auch Seefracht und Luftfracht können Produkte und deren Verpackung auf dem Transport stark belasten. Soudronic hat deshalb den Datenlogger MSR165 in einer Fracht nach USA versuchsweise eingesetzt. Zur Transportüberwachung, bzw. zur Analyse der Transportbelastungen wurden 3 Achsen-Beschleunigung (Schock, Vibrationen), Temperatur, Luftdruck und relative Feuchte aufgezeichnet. Die Auswertung dieser Messdaten mittels MSR PC Software hat wertvolle Grundlagen geliefert, welchen sowohl bei der Maschinenkonstruktion wie auch bei der Transportverpackung Rechnung getragen werden muss.

Kleine Logger, grosse Wirkung

„Wir haben den Datenlogger nun ausgiebig bei Falltests und Langstreckeneinsätzen geprüft und sind begeistert. Erstaunlich ist, dass der MSR165 trotz ‚Swiss Made‘ nur etwa ein Drittel herkömmlicher Transportüberwacher kostet.“, so Wegmüller. „Wir haben drei Geräte zur Transportüberwachung im Einsatz, die wir auf Wunsch an unsere Kunden vermieten“, erklärt Wegmüller weiter. Der Logger wird an der Verpackung oder, noch besser, am Gerät selbst befestigt und geht gemeinsam mit dem Frachtgut auf die Reise. Unterwegs werde die vom Auftraggeber gewünschten Messgrössen aufgezeichnet, für die Nachkontrolle abgespeichert und später wie ein Transporttagebuch ausgewertet. Auswertungen, welche nicht nur für den Kunden von grossem Nutzen sind. Auch Versicherungsgesellschaften würden vom Einsatz eines solchen Messgerätes profitieren: „Bei einem Schadensfall könnte der Versicherer sich schnell ein umfassendes Bild der Transportumstände machen.“ Die Messwerte der Datenlogger würden viele Informationen zu Tage bringen, die für die Aufklärung von Schadenfällen von entscheidender Bedeutung wären.

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Schock-Datenlogger MSR175: Transportschäden auf der Spur
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MSR Datenlogger liefern Informationen über Transportbelastungen an Gütern aller Art.

Daten sammeln für sichere Transporte

Folgender Bericht ist erschienen in der vnl (Verein Netzwerk Logistik)-Zeitschrift „Logistics Innovation“)

Ausgefeilte Logistikkonzepte sind mittlerweile absolut unverzichtbarer Bestandteil in jeder Industrie- und Gebrauchsgüter-Wertschöpfungskette. Denn Transport und Verteilungswege – ob einfach oder sehr komplex – sind in globalisierten Märkten überall anzutreffen. Die damit verbundenen Haftungs- und Qualitätssicherungs-Probleme dürfen deshalb unter keinen Umständen vernachlässigt werden. Daraus leitet sich die Notwendigkeit einer lückenlosen Transport-Überwachung von Gütern aller Art in Bezug auf mechanische Beanspruchung oder gar Überbeanspruchung oder auf Überschreitung von Temperatur- oder Feuchtigkeits-Grenzwerten ab. Dies ist mit elektronischen Miniatur-Datenloggern zu realisieren: Sie erfassen und speichern die wichtigsten physikalischen Einwirkungen auf Transportgüter (Beschleunigung/Schock/Stoss/Vibration, Temperatur, relative Feuchte, Luftdruck, Licht) und erleichtern es damit, Logistik-Konzepte zu optimieren und auch Haftungs- und Qualitätssicherungs-Fragen rasch und kostengünstig zu klären.

Sowohl in der Beschaffungs- als auch in der Distributionslogistik sind in den mittlerweile globalisierten Märkten für alle Industrie- und Gebrauchsgüter Transporte unterschiedlicher Art und Dauer nötig. Im Verlauf solcher Transporte können durch unsachgemässe, fehlerhafte oder gar strafrechtlich relevante Manipulation eventuell Beschädigungen, mechanische Überbeanspruchungen oder Fehlbelastungen, thermische oder Feuchtigkeits-Beeinflussungen insgesamt als Verschlechterung der Produktqualität auftreten. Im schlimmsten Fall wäre sogar Zerstörung bzw. Sach-Verlust zu bilanzieren. Zwar lassen sich äussere Beeinträchtigungen nie in allen Fällen von vorneherein ausschliessen, doch durch entsprechende technische Überwachung und Aufzeichnung wichtiger äusserer Umgebungs-Parameter während eines Transportes, kann man im Nachhinein dann immerhin feststellen, ob der Gütertransport von den Umgebungsbedingungen her einwandfrei und ohne Beschädigung und sonstige Beeinträchtigung verlaufen ist oder ob bestimmte Umgebungsbedingungen nicht regelgerecht waren und so die Transportspezifikationen nicht eingehalten wurden. Gelingen solche Nachweise auf fundierte Art, erleichtert dies in allen Fällen die Beantwortung von Haftungs- und Qualitätssicherungs-Fragen oder gibt wenigstens Aufschlüsse darüber, auf welche Weise man bestimmte Beeinträchtigungen in Zukunft verringern oder gar vermeiden kann.

Der Datenlogger MSR165 besitzt einen integrierten 3-Achsen-Beschleunigungssensor zur Messung von Schocks, Stössen und Vibrationen. Es geht also darum, die für eine eventuelle Beeinträchtigung oder Beschädigung eines Transportgutes relevanten physikalischen Umgebungs-Parameter zu erfassen und so dauerhaft und beweissicher zu dokumentieren, dass deren Auswertungen im Nachhinein sichere Aussagen über die einwirkenden äusseren Faktoren ermöglichen. Auch ist nur auf diese Weise eine fundierte Prognose von Massnahmen möglich, mit deren Hilfe künftig ähnliche Beeinträchtigungen ausgeschlossen werden können. Klar ist, dass hier eine hochmoderne physikalische Mess- und Aufzeichnungstechnik zur Anwendung kommen muss. Wenn die dafür eingesetzten elektronischen Mess- und Aufzeichnungstechnologien dann noch dem neuesten Stand der Technik entsprechen und auch kostenoptimal zur Verfügung stehen, dann spricht nichts dagegen, Transporte aller Art – seien sie sehr kurz oder auch global ausgreifend – auf diese Weise zu überwachen und zu dokumentieren. Die in Seuzach bei Winterthur beheimatete MSR Electronics GmbH hat sich beispielsweise auf die Entwicklung und Fertigung dafür geeigneter moderner Datenlogger spezialisiert. Diese gerade einmal daumengrossen «Kompakt-Labors im Mini-Format» zeichnen ganz spezifische Gruppen von physikalischen Parametern und Messwerten auf und speichern sie zur späteren Auswertung per PC.

Welche Parameter müssen während eines Transportes aufgezeichnet werden?

Die wichtigsten physikalischen Parameter, die man in einer Transport- und Logistikkette überwachen sollte, sind zuallererst Beschleunigungen, Schockereignisse, Stösse und Vibrationen, denn sie können sich sehr negativ auf die mechanische Konstruktion eines jeden Industrie- oder Gebrauchsgegenstandes auswirken. Glastransporte sind nur ein Beispiel. Hier hat sich gezeigt, dass man deutlich über 1000mal pro Sekunde einen zugehörigen Beschleunigungswert aufzeichnen sollte, um auch Vibrationen gut erfassen und in ihrer Frequenzcharakteristik analysieren zu können. Das Ganze natürlich in drei geometrischen Raum-Achsen (x, y, z), um auch Beschleunigungswerte in alle Richtungen zu gewinnen. Ein weiterer wichtiger Parameter ist die Temperatur, denn sie kann ebenfalls die für ein Produkt spezifizierten Transport-Parametergrenzen überschreiten; man denke – als besonders empfindliche Transportgüter – beispielsweise an Gefrierprodukte oder Blutkonserven; aber auch Kunststoff-Elemente oder chemische Güter sind hier zu nennen. Über den Parameter des Taupunktes steht die relative Feuchtigkeit in einem engen Zusammenhang mit der Temperatur. Der Feuchtigkeitsgehalt muss also ebenfalls präzise auf einem Transportweg aufgezeichnet werden, um beispielsweise Korrosion an Metallteilen oder Feuchtigkeits- und Schimmelpilz-Schäden an organischen Stoffen rasch in ihrer Ursache erfassen zu können. Auch Medizinprodukte fallen in diese zu überwachende Kategorie.

Der Luftdruck ist ebenfalls ein bedeutsamer Wert, der z.B. die Eigenschaften von verformbaren Gütern beeinflussen kann. In diesem Zusammenhang seien Hohlkörper aus Kunststoff erwähnt, aber auch gas- oder flüssigkeitsgefüllte, verformbare Behälter. Besonders zum Tragen kommt dieser Parameter bei Luftfracht-Transporten, wo der Innendruck im Luftfahrzeug genau überwacht werden muss. Je nach Typvariante können die Mini-Datenlogger zusätzlich auch rein elektrische Signale, z.B. von speziellen externen Sensoren, genauso wie die Signale der internen Sensoren aufzeichnen. Beispiele wären Versorgungsspannungen bzw. die Signale von zusätzlichen Alarm- oder Akustik-Sensoren, Lichtschranken oder von Schaltern.

Schliesslich ist auch Licht ein wichtiger physikalischer Einflussfaktor, z.B. bei Lebensmitteln, Medizinprodukten, chemischen Stoffen usw. Hier wäre Sonneneinstrahlung eine schädigende Ursache, die leicht auch in Korrelation mit einer Temperaturerhöhung zu setzen wäre. Eine ganz besondere Bedeutung kommt dem Parameter «Licht» jedoch bei der Erkennung von unerlaubten Manipulationen an normalerweise geschlossenen Behältern zu: Lichteinfall deutet auf ein Öffnen hin, was eventuell Rückschlüsse auf eine geplante oder durchgeführte Diebstahlshandlung schliessen lässt. Hierzu muss der aufzeichnende Logger aber geeignet angeordnet werden. Ist er «unsichtbar» platziert, lässt er im Nachhinein durch Auslesen des zugehörigen Zeitpunktes erkennen, wann die Öffnung des Behälters erfolgte. Ist er «sichtbar» platziert – so hat die Erfahrung gezeigt –, dann verhindert diese Sichtbarkeit oftmals eine weitere Manipulation oder den Diebstahl.

Präzise «Zeitstempel» entlarven Schadens-Verursacher

Letztlich kann man mit solchen Datenloggern einen gesamten Transportweg bezüglich der genannten Umgebungs-Parameter überwachen und die Messwerte lückenlos über lange Zeiträume hinweg objektiv aufzeichnen; die Aufzeichnungsdauer von bis zu mehreren Jahren hängt dabei von der Speichergrösse, dem verwendeten Akku und der Häufigkeit der zu erfassenden Werte ab. Welchen Belastungen wurde mein Transportgut ausgesetzt? Datenlogger beantworten diese Frage lückenlos und objektiv. Aus der Grafik lässt sich erkennen, dass während des Transports ein Schlag von über 16 g aufgetreten ist. Die grössten Kräfte sind dabei in der z-Achse aufgetreten. In vorliegendem Anwenderfall fiel das Paket mit dem Transportgut von der Palette eines Staplers. Das Anwendungsspektrum reicht von der einfachen Temperaturüberwachung auf einem Schiffstransport mit dem Logger MSR145 bis hin zur Erfassung ungewöhnlicher Vibrations- oder Schock-Ereignisse, wie sie z.B. beim Herunterfallen von einem Verladekran sehr signifikant auftreten. Und bei Auslandstransporten lässt sich z.B. ganz leicht im Nachhinein die Frage beantworten, wie lange eine Ware im Zoll «ruhend» warten musste. Denn: Sämtliche Messwerte sind immer mit einem exakten «Zeitstempel» versehen, anhand dessen sich der Zeitpunkt eines Ereignisses mit Sekunden-Präzision nachher bei der Auswertung am PC rekonstruieren lässt – ganz bedeutsam bei Beweisführungen. Die Auswertung vieler Messdaten hat in der Praxis schon wertvolle Grundlagen geliefert, um Gerätekonstruktionen oder auch Transportverpackungen zu verbessern, damit Schäden vermieden werden. Und wenn Schäden auftreten, kann man sie exakt einem Verursacher zuordnen.

200 g – in der Transportüberwachung wichtig

Als besonders erfolgreich in der Logistik-Branche erweisen sich beispielsweise die Logger des Typs MSR165 mit einer Schockaufzeichnung bis 15 g (g ist die Erdbeschleunigung), die mittlerweile eine Erweiterung bis hin in den Beschleunigungsbereich von 200 g erfahren haben. Sie können mit spezieller Batterie bis zu fünf Jahre lang aufzeichnen. Die 200-g-Schockmessungen sind für viele Applikationen in der Transportüberwachung wichtig, hier hat die Firma MSR Electronics GmbH eine Menge Entwicklungsarbeit hineingesteckt, um mit einem speziellen Sensor diese Schock-Werte sicher erfassen und aufzeichnen zu können. Sogar einen eigenen Prüfplatz für die Logger mit 200 g Erfassungsbereich hat man sich dafür bei der Firma MSR eingerichtet. Dieser erweiterte Messbereich ist letztlich immer dann von Nutzen, wenn es darum geht, Anwendungen aufzuzeichnen, in denen plötzlich sehr grosse Kräfte auftreten, beispielsweise im Bereich der Transportüberwachung empfindlicher Güter, in der Luft- und Raumfahrt, oder auch bei Fall- und Aufpralltests in der Industrie. Die Datenaufzeichnung des digitalen 3-Achsen-Beschleunigungssensors beginnt wahlweise dann, wenn ein Beschleunigungs-Schwellwert überschritten wird oder zu einem bestimmten Zeitpunkt. 32 Messwerte werden bereits vor dem Schockereignis aufgezeichnet, damit bei einer g-Analyse auch die Vorgeschichte des Schocks betrachtet werden kann. Der Anwender weiss so nicht nur, dass ein harter Schlag erfolgte, sondern erkennt auch den genauen zeitlichen Ablauf des Schlages.

Erfolgsrezepte für den High-Tech-Nischenmarkt

Man bewegt sich als mittelständisches Unternehmen wie MSR Electronics mit diesen Datenloggern in einem Markt, der keine extrem hohen Stückzahlen erwarten lässt, der also einen Nischenmarkt darstellt, der aber durch die vielen benötigten Produkt-Varianten und die sehr unterschiedlichen Anwendungsfälle ein hohes Mass an Technologie-Know-how und Fertigungs-Flexibilität fordert. Interessant – und sicherlich genau deswegen naheliegend: Das Unternehmen lässt nicht im fernen Osten fertigen, sondern arbeitet in der Schweiz mit zuverlässigen Dienstleistern zusammen. Man will bei der MSR Electronics GmbH nämlich seinen Fertigungs-Dienstleister relativ nahe bei sich haben, um auch auf ungewöhnliche und sehr spezielle Anwender-Anforderungen rasch eingehen zu können. Wendelin K. Egli, dipl. El. Ing. HTL, ist Geschäftsführer der MSR GmbH und legt grossen Wert auf ständige Weiterentwicklung der MSR MiniaturDatenlogger. Insgesamt sind diese Randbedingungen charakteristisch für einen Nischenmarkt, und so ist sich das Unternehmen im Klaren, dass man sich in diesem Markt, der sehr viel mit kleinen Stückzahlen und variablem Produkt-Mix zu tun hat, letztlich auch nur mit praxisgerechter Innovation langfristig gut bewähren kann. Deshalb legt Geschäftsführer Wendelin Egli auch grossen Wert darauf, die neuesten messtechnischen Applikations-Trends in Verbindung mit der PC- und Sensor-Technik aufzugreifen und die daraus entstehenden Logger kompakt und sehr flexibel bezüglich ihrer Einsatzmöglichkeiten zu halten. Die Innovationsfreudigkeit, die der Geschäftsführer anführt, zeigte sich zuletzt in der Entwicklung eines äusserst kleinen Funk-Datenloggers (MSR145WD), der nicht nur konventionell die eben genannten Umgebungs-Parameter (unterschiedlich je nach Typvariante) erfasst und speichert, sondern der auch mit Hilfe der Kurzstrecken-Funktechnologie Bluetooth Low Energy (BLE) nicht nur mit einem PC oder Smartphone kommunizieren und dort seine Messdaten darstellen kann, sondern der auch beispielsweise über das Smartphone (oder eine USB-Verbindung mit einem Rechner) seine Daten in eine eigens dafür eingerichtete «Cloud» liefern kann, wo sie dem Anwender weltweit via Netzzugang zur Verfügung stehen. Das Unternehmen hat dafür die «MSR SmartCloud» selbst eingerichtet und betreibt sie auch sorgfältig. Und zwar ohne externen Cloud-Anbieter, um jegliche Abhängigkeiten zu vermeiden und um spezifische Anwender-Wünsche, beispielsweise nach spezieller Verschlüsselung, rasch einprogrammieren zu können.

Vorausdenken: Aktuelle Anwendungen mit Funk

Ganz aktuelle Entwicklungen in dem Unternehmen sind Datenlogger mit Funk-Sensoren. Diese Logger nennen sich MSR385WD und arbeiten im lizenzfreien 868-MHz-ISM-Band. Mittels Mini-Sendemodulen ermöglichen sie dem Anwender, Temperatur-, Feuchte- und Druckwerte über lange Zeiträume selbst bei hohen Betriebstemperaturen von bis zu 125 °C permanent aufzuzeichnen. Die Mini-Sendemodule senden dabei die Messwerte über eine Distanz von bis zu 500 m an den Datenlogger, welcher Daten von bis zu zehn Sendemodulen empfangen und speichern kann – ideal für Versuche oder Nahbereichs-Logistik. Die Spannungsversorgung der Sendemodule erfolgt – je nach gewähltem Gehäuse-Typ – mittels wieder-aufladbarem Li-Po-Akku 260 mAh oder einer 900 mAh, Li-SOCl2-Batterie. Ein optimiertes Power-Management sorgt dafür, dass die Energieversorgung der Sendemodule je nach Häufigkeit der Messungen und Funkübertragungen für bis zu fünf Jahre gewährleistet wird.

Künftig soll es auch den für Transportüberwachungen sehr beliebte Typ MSR165 mit GPS-Positionsdaten-Aufzeichnung geben – und noch weitere Innovationen: Man denkt bei MSR Electronics z.B. an die Nutzung des Mobilfunks, um die Daten auch über grössere Distanzen hinweg drahtlos zu übertragen. Deutlich hat man nämlich in der letzten Zeit festgestellt, dass sehr viele Anwender unbedingt die Logger-Daten in einer Cloud ablegen möchten, denn so haben sie permanenten und weltweiten Zugriff auf die jeweils mit den Logger überwachten Güter oder Anlagen. Die Mobilfunk-Datenübertragung bietet sich hier natürlich an, um einen weiteren Kommunikations-Kanal in die Cloud hinein zu schaffen.

Anwendungen ausserhalb der Transportüberwachung

Vielfältige Applikationsmöglichkeiten ergeben sich für diese kleinen Datenlogger nicht nur in der Transportgüter- Überwachung, sondern auch in der allgemeinen physikalischen Messtechnik und der Qualitätssicherung. Beispielsweise kann man durch Vibrationsüberwachung an Maschinen rechtzeitig drohende Lagerschäden aufdecken (vorbeugende Wartung), man kann mechanische Belastungsmessungen anhand von Vibrationserfassung realisieren, mechanische Resonanzen ermitteln, in Prüffeldern Langzeit-Temperaturuntersuchungen vornehmen, Fahrkomfort-Messungen an Schienen- und Strassenfahrzeugen durchführen und Temperatur-/Feuchte-Dauerüberwachungen an wertvollen Kunstgegenständen im Museum zu Beweiszwecken vornehmen. Auch Kraft- und Druckmessungen an medizinischen Untersuchungs- sowie Gesundheits- und Fitnessgeräten wurden bereits realisiert.

Spektakulär zeigen sich auch die Anwendungen zur Vibrationsmessung durch MSR Datenlogger am amerikanischen Raumfrachter «Cygnus». Der unbemannte Raumfrachter der Firma Orbital Science bringt für die US-Raumfahrtbehörde NASA Nachschub zur Internationalen Raumstation ISS. Die Datenlogger von MSR waren inzwischen schon drei Mal (inkl. Testmission) für die Orbital im Einsatz, stets zur Aufzeichnung von Transportbelastungen im Frachtraum. Die im Oktober letzten Jahres im Schweizer Fernsehen SRF porträtierte dritte Cygnus-Mission – Orb3 – verlief für Orbital leider nicht erfolgreich, da die Antares-Rakete einige Sekunden nach dem Start explodierte. Doch immerhin kommt es für die MSR Electronics GmbH einem ehrenden «Ritterschlag» gleich, dass ihr Produkt von der US-Raumfahrtbehörde ausgewählt wurde.

Unabhängig sein – Pluspunkt für künftige Innovationen

Wendelin Egli zieht als Fazit zum spannenden und erfolgreichen Leben seines Unternehmens in der High-Tech-Nische: «Wir haben unsere Strategie nie verlassen, unsere eigenen Wege zu gehen, sowohl was die Innovation betrifft als auch unsere wirtschaftlichen Perspektiven. Die eigenen Wege zu gehen heisst, dass man positive Erfahrungen macht, dass man natürlich auch hin und wieder Lehrgeld zahlen muss. Doch selbst das zahlt sich aus», ist sich der Geschäftsführer absolut sicher, «das alles zeigt, dass wir eigenständig sind, und diese Eigenständigkeit lässt uns frei sein für die künftigen Innovationen.»

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Schock-Datenlogger MSR175: Transportschäden auf der Spur
Transportüberwachung von hochsensibler medizinischer Technik

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MSR Datenlogger im Einsatz bei der Uroviva Services AG, Bülach

Autoren: Dirk-Marcus Walenzki, Franziska Rüesch, Peter Meierhans, Uroviva Services AG, Bülach

TV-Beitrag zum Einsatz der MSR Datenlogger bei Uroviva im Wirtschaftsmagazin „Eco“ des Schweizer Fernsehens SRF1, 20. Oktober 2014, 22:25 Uhr und auf 3sat am Donnerstag, 23. Oktober 2014, 12:30 Uhr – Titel des Beitrages: „Schweizer Technik im All“.

Um empfindliche medizinische High Tech-Geräte innerhalb von Operationssälen und zwischen Spitälern und Kliniken fachgerecht verschieben zu können, bedarf es nebst hoher Kompetenz auch modernster Transportlogistik. Die Uroviva Services AG, spezialisiert auf das Transportieren medizinischer Geräte, setzt zur Qualitätssicherung Datenlogger der MSR Electronics GmbH ein. Damit ist die Firma in der Lage, jederzeit nachweisen zu können, wann und wo allfällige Erschütterungen auf ein Ladegut eingewirkt haben und ob deren Intensität die reibungslose Funktionalität der hochsensiblen High Tech-Geräte beeinträchtigt haben könnte.

Landesweit nimmt die Anzahl von Strassentransporten hochsensibler medizinischer Geräte und Apparate stetig zu. Die empfindlichen High Tech-Geräte sind dabei grossen Belastungen und Risiken wie Erschütterungen und Vibrationen ausgesetzt. Das Handling innerhalb der Operationssäle von Spitälern und Kliniken, das Laden und Umladen der Geräte, die Lkw-Fahrten über holprige Strassen und Vorhöfe sind typische Risiko-Situationen, in denen es bei der Gerätschaft zu Schäden kommen könnte.

Die Uroviva Services AG hat sich zum Ziel gesetzt, solche hochsensiblen medizinischen High Tech-Geräte mit modernster Transportlogistik von A nach B zu verschieben. Die Firma mit Sitz in Bülach ist Teil des Uroviva-Netzwerkes, dem renommierten Kompetenz-Zentrum für Urologie, welches an diversen Standorten und mit ca. 9‘000 betreuten Patienten pro Jahr einen bedeutenden Teil der urologischen Versorgung im Kanton Zürich übernimmt.

Monitoring von Transporten zur Qualitätssicherung und best-practice-Nachweis

Um die anspruchsvollen Transporte der empfindlichen medizinischen Geräte zu überwachen und allfällige Stösse, Erschütterungen und Schläge lückenlos aufzeichnen und dokumentieren zu können, kommt bei der Uroviva Services AG der autonome Datenlogger MSR165 mit integriertem 3-Achsen-Beschleunigungssensor zum Einsatz. Der hochempfindliche Sensor registriert Beschleunigungen, die bei der Bewegung des Loggers entstehen, in allen drei Achsen: vor-zurück (x), rechts-links (y), auf-ab (z). Da an dem Datenlogger eine permanente Gravitation (Erdbeschleunigung) ansteht, kann hierüber auch die tatsächliche Lage ermittelt werden. Das Auslesen der Daten des MSR165 erfolgt via USB-Schnittstelle. Bildquelle: Uroviva Services AG Durch die Bestimmung der Lage und der Beschleunigungskräfte kann in der Datenanalyse erkannt werden, welchen Belastungen das Ladegut ausgesetzt war. Grundsätzlich – je nach Wahl der Sensoren – können mit dem MSR165 sowohl direkte Einflüsse auf das Ladegut, z.B. Kräfte und Beschleunigungen, gemessen werden, als auch indirekte Einflussfaktoren wie Temperatur, Feuchte, Druck oder Licht. Werden keine Schwellwerte gesetzt, ermöglicht der MSR165 kontinuierliche Transportmessungen von bis zu 3 Tagen, dies bei einer Messrate von 1600 Messungen pro Sekunde. Werden Schwellwerte gesetzt, können mit dem Datenlogger MSR165 bis zu sechs Monaten Schocküberwachung durchgeführt werden. Für eine noch längere Aufzeichnungsdauer stehen dem Anwender wahlweise eine autonome Ladestation oder Langzeit-Batterien zur Verfügung. Die Schocküberwachung ist mit dem MSR165 entweder bis ±15 g oder bis ±200 g möglich. 32 Messwerte werden bereits vor dem Ereignis aufgezeichnet. Die Speicherkapazität des Loggers von über zwei Millionen Messwerten reicht standardmässig zur Aufzeichnung von über 10’000 Stössen aus, die Uroviva Service AG hat für ihre Anwendung jedoch die Version mit Speichererweiterung im Einsatz. Damit verfügt ihr Logger über eine Speicherkapazität von über eine Milliarde Messwerte. Aufgrund der sehr geringen Aussenmasse, des geringen Gewichts sowie der im Datenlogger selbst eingebauten Sensoren und Stromversorgung kann der MSR165 direkt am Gehäuse eines zu transportierenden Gerätes befestigt werden. Es müssen keine Kabel verlegt werden, welche beim Handling hinderlich wären. Die Möglichkeit, den Akku einfach über den USB-Anschluss eines Notebooks aufladen und gleichzeitig die Messparameter programmieren zu können, erleichtert die Handhabung des Datenloggers erheblich.

Sicher und verlässlich zum Empfänger: Uroviva Services sorgt dafür, dass hochsensible Medizintechnik einwandfrei und zeitgerecht in Spitäler und Praxen gelangt. Aus Gründen der Qualitätssicherung und zum best-practice-Nachweis setzt die Uroviva Services AG bei jedem Transport einen MSR165 Datenlogger ein. Damit stellt sie sicher, dass die auf das Ladegut einwirkenden Erschütterungen während der gesamten Fahrt über Landstrassen, Autobahnen und im Stadtverkehr aufgezeichnet werden. Mit der lückenlosen Erfassung und Dokumentation kann die Firma jederzeit nachweisen, wann und wo allfällige Stösse oder Erschütterungen auf das Ladegut eingewirkt haben und ob deren Intensität die reibungslose Funktionalität der hochsensiblen High Tech-Geräte beeinträchtigt haben könnte. Basierend auf die während Transport und Verladungsprozedere erfasste Messdaten und Transportwege, lassen sich zudem Transportweg, -mittel und Ladungssicherung deutlich optimieren.

Sehen Sie dazu den spannenden Bericht in „Eco“, Schweizer Wirtschaftsmagazin:
„Schweizer Technik im All“, SRF1, 20. Oktober 2014, 22:25 Uhr, und auf 3sat am Donnerstag, 23. Oktober 2014, 12:30 Uhr. Der Bericht über Uroviva beginnt bei 3’38.

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