RFID in der Baulogistik: Forschungsbericht zum Projekt „Integriertes Wertschopfungsmodell mit RFID in der Bau- und Immobilienwirtschaft“ 3834807656, 9783834807656 [PDF]

Zitiervorschau

VIEWEG+TEUBNER RESEARCH RFID im Bauwesen Herausgeber: Univ.-Prof. Dr.-Ing. Manfred Helmus

Der wachsende internationale Wettbewerb in der Bauindustrie sowie der Wunsch nach zunehmenden Bauzeitverkürzungen und geringeren Baukosten bei gleichzeitig höheren Bauqualitäten zwingt die deutsche Bau- und Imobilienwirtschaft dazu, neue Wege zu gehen. Dieses Spannungsfeld greift die ARGE RFIDimBau auf. Die ARGE RFIDimBau wurde im Rahmen der Forschungsinitiative „ZukunftBAU“ vom BMVBS/BBR initiiert und wird seither von zahlreichen Praxispartnern unterstützt. Sie hat sich zum Ziel gesetzt, durch die Erforschung innovativer Auto-ID-Techniken effizientere Prozessstrukturen für die deutsche Bauwirtschaft zu entwickeln, die zu höherer Terminsicherheit, Bauqualität und Kostentransparenz führen. Die Initiatoren der Reihe „RFID im Bauwesen“ hoffen, dass sich weitere Institutionen an der Erweiterung der Reihe beteiligen werden, so dass die deutsche Bau- und Immobilienwirtschaft stets über den aktuellen Forschungsstand zum Thema „RFID im Bauwesen“ informiert bleibt.

Manfred Helmus | Anica Meins-Becker | Lars Laußat | Agnes Kelm (Hrsg.)

RFID in der Baulogistik Forschungsbericht zum Projekt „Integriertes Wertschöpfungsmodell mit RFID in der Bau- und Immobilienwirtschaft“

VIEWEG+TEUBNER RESEARCH

Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über abrufbar.

Der Forschungsbericht wurde mit Mitteln des Bundesamtes für Bauwesen und Raumordnung (BBR) im Rahmen der Forschungsinitiative „ZukunftBAU“ des Bundesministeriums für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (BMVBS) gefördert (vgl. www.RFIDimBau.de). Die Verantwortung für den Inhalt des Berichtes liegt beim Autor. Aktenzeichen: Z6-10.08.18.7-06.26/II2-F20-06-023

1. Auflage 2009 Alle Rechte vorbehalten © Vieweg +Teubner | GWV Fachverlage GmbH, Wiesbaden 2009 Lektorat: Christel A. Roß | Sabine Schöller Vieweg+Teubner ist Teil der Fachverlagsgruppe Springer Science+Business Media. www.viewegteubner.de Das Werk einschließlich aller seiner Teile ist urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung außerhalb der engen Grenzen des Urheberrechtsgesetzes ist ohne Zustimmung des Verlags unzulässig und strafbar. Das gilt insbesondere für Vervielfältigungen, Übersetzungen, Mikroverfilmungen und die Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen. Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solche Namen im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürften. Umschlaggestaltung: KünkelLopka Medienentwicklung, Heidelberg Druck und buchbinderische Verarbeitung: STRAUSS GMBH, Mörlenbach Gedruckt auf säurefreiem und chlorfrei gebleichtem Papier. Printed in Germany ISBN 978-3-8348-0765-6

Vorwort

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Vorwort Die Bearbeitung des Forschungsprojektes „Integriertes Wertschöpfungsmodell mit RFID in der Bau- und Immobilienwirtschaft“ („InWeMo“) erfolgte innerhalb des Netzwerkes der ARGE RFIDimBau. Die ARGE RFIDimBau wurde 2006 im Rahmen der Forschungsinitiative „ZukunftBAU“ vom Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (BMVBS) initiiert und wird seither aus Mitteln des Bundesamtes für Bauwesen und Raumordnung (BBR), von innovativen Praxispartnern sowie von den forschenden Stellen selbst gemeinschaftlich finanziert. Die ARGE RFIDimBau hat es sich zum Ziel gesetzt, durch die Erforschung innovativer Auto-ID-Techniken, insbesondere der RFID-Technik (Radio Frequency Identification), langfristig effizientere Prozessstrukturen für die deutsche Bauwirtschaft zu entwickeln, die zu höherer Terminsicherheit, Bauqualität und Kostentransparenz führen, um so die internationale Konkurrenzfähigkeit zu erhalten und auszubauen. Hierzu erfolgt eine Forschung in Einzelprojekten, die über die Zusammenarbeit in der ARGE RFIDimBau miteinander vernetzt werden. Damit ist gewährleistet, dass sich das Maß an Doppelforschung verringert und gleichzeitig die Ansätze in den Einzelprojekten kompatibel bleiben. Eine solch vernetzte Forschung ist dringend erforderlich, da die deutsche Bauwirtschaft im Vergleich zu anderen Branchen enormen Nachholbedarf im Bereich der Nutzung moderner Informations- und Kommunikationstechniken hat, deren effektiver Einsatz über Unternehmensgrenzen und Wertschöpfungsstufen hinweg einen gewissen Grad an Standardisierung in den Systemen voraussetzt. Der Schwerpunkt des Projektes „InWeMo“ lag im Bereich der Untersuchung baulogistischer Prozesse und der Entwicklung eines Informationsflussmodells, das den Informationsaustausch entlang von Wertschöpfungsketten und über den Lebenszyklus einer Immobilie hinweg ermöglichen kann. Das entwickelte Modell greift zurück auf Standards der Organisationen GS1/EPCglobal zum „Internet der Dinge“, die derzeit in vielen Branchen als Schlüssel gesehen werden, um eine Vielzahl der unterschiedlichsten Prozesse effizienter gestalten zu können. Als Initiator der Reihe „RFID im Bauwesen“ und Mitherausgeber des ersten Bandes „RFID in der Baulogistik – Forschungsbericht zum Projekt ‚Integriertes Wertschöpfungsmodell mit RFID in der Bau- und Immobilienwirtschaft‘“ hoffe ich, dass sich zahlreiche, ggf. auch interdisziplinär angesiedelte Institutionen an der Erweiterung der Reihe beteiligen werden, so dass die deutsche Bau- und Immobilienwirtschaft stets über den aktuellen Forschungsstand zum Thema „RFID im Bauwesen“ in Deutschland informiert bleibt.

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Vorwort

Mein Dank gilt zum Einen allen Mitarbeitern und Studierenden, die durch ihren Einsatz im Rahmen des Forschungsprojektes „InWeMo“ zum Entstehen des Forschungsberichtes beigetragen haben und zum Anderen der Alho Systembau GmbH sowie der Cichon + Stolberg Elektroanlagenbau GmbH, die durch ihre finanzielle und personelle Unterstützung diese Forschung erst ermöglicht haben. Mein besonderer Dank gilt darüber hinaus den Autoren und Mitherausgebern des vorliegenden ersten Werkes, Anica Meins-Becker, Agnes Kelm und Lars Laußat, die maßgeblich zum Entstehen der Reihe „RFID im Bauwesen“ beigetragen haben.

November 2008

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Manfred Helmus

Über die Autoren Anica Meins-Becker studierte Bauingenieurwesen an der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule Aachen sowie berufsbegleitend Wirtschaftsingenieurwesen an der Bauakademie Biberach. Lars Laußat studierte Bauingenieurwesen an der Bergischen Universität Wuppertal sowie berufsbegleitend Wirtschaftswissenschaften an der FernUniversität in Hagen. Agnes Kelm studierte Elektrotechnik mit dem Schwerpunkt Nachrichtentechnik an der Bergischen Universität Wuppertal.

Verzeichnisse

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Inhaltsübersicht Inhaltsverzeichnis………………………………………………………………………... IX Anlagenverzeichnis…………………………………………………………………... XXIII Abbildungsverzeichnis……………………………………………………………….. XXV Tabellenverzeichnis………………………………………………………….……. XXXVIII Abkürzungsverzeichnis……………………………………………………………….. XLI 1 Einleitung und Zielstellung ................................................................................. 1 2 Vorgehensbeschreibung .................................................................................... 9 3 Logistik entlang der Wertschöpfungskette der Bau- und Immobilienwirtschaft ........................................................................................................... 11 4 Grundlagen zum elektronischen Datenaustausch, zur Warenwirtschaft, zur Identifizierung und Kennzeichnung sowie zu Ordnungs- und Klassifizierungssystemen und (Stamm-)Datenbanken .................................. 51 5 Umfrage Zutritts- und Zufahrtskontrollsysteme ........................................... 183 6 Auto-ID-Systeme neben RFID ......................................................................... 199 7 Die Auto-ID-Technik der RFID ........................................................................ 221 8 Vergleich von Auto-ID-Systemen: insbesondere Barcode vs. RFID ........... 295 9 Stand der RFID-Anwendung in der Bau- und Immobilienwirtschaft ........... 311 10 Entwicklung des integrierten Wertschöpfungsmodells mit RFID in der Bau- und Immobilienwirtschaft „InWeMo“ .................................................... 497 11 Demonstration des „InWeMo“ in Form des „RFID-Bauservers“ anhand von Praxisbeispielen ....................................................................................... 527 12 Fazit und Ausblick ........................................................................................... 661 Literaturverzeichnis……………………………………………………………………..669 Forschende Stelle……………………………………………………………………….732 Praxispartner/Förderung...……………………………………………………………..733

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Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis………………………………………………………………………... IX Anlagenverzeichnis…………………………………………………………………... XXIII Abbildungsverzeichnis……………………………………………………………….. XXV Tabellenverzeichnis………………………………………………………….……. XXXVIII Abkürzungsverzeichnis……………………………………………………………….. XLI 1 Einleitung und Zielstellung ................................................................................. 1 1.1 Vorarbeiten am LuF B&B der BU Wuppertal .................................................. 4 1.1.1 Forschung zum Thema Wertschöpfungspartnerschaften ...................... 4 1.1.2 Forschung zum Thema RFID ................................................................ 4 1.2 Vermeidung von Doppelforschung und Nutzung von Synergien .................... 7 1.2.1 Auflagen und Hinweise des Fördermittelgebers .................................... 7 1.2.2 Projekte im Rahmen der Forschungsinitiative ZukunftBau des BMVB/BBR: Die ARGE RFIDimBau ...................................................... 7 2 Vorgehensbeschreibung .................................................................................... 9 3 Logistik entlang der Wertschöpfungskette der Bau- und Immobilienwirtschaft ........................................................................................................... 11 3.1 Logistik allgemein ........................................................................................ 12 3.1.1 Der Logistikbegriff: Ursprung, Entwicklung und Definitionsansätze ..... 12 3.1.1.1 Ursprung ....................................................................................... 12 3.1.1.2 Entwicklung und Definitionsansätze ............................................. 13 3.1.2 Aufgabenfelder und Ziele der Logistik ................................................. 17 3.1.3 Logistiksysteme: Klassifikationen und Abgrenzungen ......................... 18 3.1.4 Zuordnung der Unternehmenslogistik zur Mikro- und Meta-Logistik ... 22 3.1.5 Logistikprozesse und Arten der Gütertransformation .......................... 23 3.1.6 Logistikkosten und Wertschöpfung: Nutzen/Kosten-Verhältnis für Logistiksysteme ................................................................................... 24 3.2 Grundlagen der Baulogistik .......................................................................... 26 3.2.1 Besondere Rahmenbedingungen der Baulogistik ............................... 26 3.2.2 Objekte der Baulogistik........................................................................ 28 3.2.3 Definition der Baulogistik ..................................................................... 29 3.2.4 Bereiche der Baulogistik ...................................................................... 32 3.2.5 Baulogistik als Supply Chain Management (SCM) .............................. 33 3.3 Wertschöpfungskette der Bau- und Immobilienwirtschaft ............................ 35 3.3.1 Definition Wertschöpfung .................................................................... 35 3.3.2 Definition Wertschöpfungskette ........................................................... 35 3.3.3 Wertschöpfungsketten in der Bau- und Immobilienwirtschaft .............. 36 3.3.4 Wertschöpfungsketten mit RFID außerhalb der Bau- und Immobilienwirtschaft ............................................................................................. 36 

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3.4 Lebenszyklus und Nutzenzyklen eines Bauwerks........................................ 39 3.4.1 Definition Lebenszyklus eines Bauwerks............................................. 39 3.4.2 Definition Nutzungszyklen eines Bauwerks ......................................... 39 3.5 Die Rolle der Material- und Personallogistik in der Wertschöpfungskette der Bau- und Immobilienwirtschaft über den Lebenszyklus eines Bauwerks ..................................................................................................... 40 3.5.1 Bedeutung der Klassifizierung, Kennzeichnung und Identifizierung in logistischen Prozessen .................................................................... 40 3.5.2 Materialfluss innerhalb der Versorgungslogistik .................................. 40 3.5.3 Personalfluss innerhalb der Versorgungslogistik ................................. 41 3.5.4 Informationsfluss innerhalb der Versorgungslogistik ........................... 42 3.5.5 Verbesserungs- und Optimierungspotenzial in der Materiallogistik ..... 42 3.5.5.1 Warenein- und Warenausgangskontrolle ...................................... 42 3.5.5.2 Zusammenfassung ....................................................................... 44 3.5.6 Verbesserungs- und Optimierungspotenzial in der Personallogistik .... 44 3.5.6.1 Zeiterfassung ................................................................................ 45 3.5.6.2 Zutrittskontrolle ............................................................................. 46 3.5.6.3 Bereichswechselkontrolle ............................................................. 47 3.5.6.4 Diebstahlschutz und Werkzeugverbuchung/Werkzeugverwaltung 47 3.5.6.5 Kontrolle der persönlichen Schutzausrüstung............................... 48 3.5.6.6 Maschinenberechtigung ................................................................ 49 3.5.6.7 Zusammenfassung ....................................................................... 50 4 Grundlagen zum elektronischen Datenaustausch, zur Warenwirtschaft, zur Identifizierung und Kennzeichnung sowie zu Ordnungs- und Klassifizierungssystemen und (Stamm-)Datenbanken .................................. 51 4.1 Einführung zum EPC und zum EPCglobal-Netzwerk ................................... 51 4.2 Einführung zum Datenaustausch im digitalen Zeitalter ................................ 53 4.2.1 Zusammenhänge und Überblick über Kap. 4 ...................................... 53 4.2.2 Beispiel zur Verdeutlichung der Relevanz eines elektronischen Datenaustausches für Effizienz und Produktivität in der Wertschöpfungskette Bau ........................................................................... 54 4.2.3 Das Konzept der Efficient Consumer Response (ECR)....................... 55 4.2.4 Warenwirtschaftssysteme .................................................................... 56 4.2.5 Electronic Data Interchange (EDI) ....................................................... 58 4.2.6 Die Entwicklung zum Electronic-Commerce (e-Commerce) ................ 60 4.3 Identifizierung............................................................................................... 63 4.4 Markierungs- und Kennzeichnungsverfahren .............................................. 66 4.4.1 Allgemeine Kennzeichnung, Markierung und Identifizierung ............... 66 4.4.2 Kennzeichnungsmethoden .................................................................. 66 4.4.2.1 Farbmarkierung ............................................................................ 67 4.4.2.2 Klarschrift und durch Menschen lesbare Symbole ........................ 69 4.4.2.3 Mikroschrift ................................................................................... 72 4.4.2.4 Barcodes ...................................................................................... 73 4.4.2.5 Digitaler Datenspeicher ................................................................ 73 4.4.2.6 Ausblick ........................................................................................ 74 

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4.4.3 Kennzeichnung in der Wertschöpfungskette Bau ................................ 79 4.4.3.1 Kennzeichnung beim Baustoffhandel ........................................... 80 4.4.3.2 Kennzeichnungen auf der Baustelle ............................................. 83 4.4.4 Systeme der Nummernvergabe z. B. zur Identifizierung von Herstellern und Produkten durch Kennzeichnung von Produkten bzw. Verpackungen ............................................................................. 89 4.4.4.1 Bedeutung von Kennzeichnungsnummernsystemen .................... 89 4.4.4.2 Die Organisation GS1 ................................................................... 91 4.4.4.3 Internationale Lokationsnummer (ILN).......................................... 93 4.4.4.4 Nummer der Versandeinheit (NVE) .............................................. 94 4.4.4.5 Internationale Artikelnummer (EAN) ............................................. 94 4.4.4.6 EAN 128- Standard....................................................................... 95 4.4.4.7 EAN-Identnummer für Mehrweg Transportverpackung (MTV)...... 97 4.4.4.8 Der Elektronische Produkt Code (EPC) ........................................ 99 4.5 Klassifizierungs- und Ordnungsnummernsysteme ..................................... 101 4.5.1 Abgrenzung Kennzeichnung und Klassifizierung bzw. Identifizierung und Ordnung .............................................................. 101 4.5.2 Etablierte Ordnungs- bzw. Klassifizierungssysteme in der Bauwirtschaft ..................................................................................... 103 4.5.2.1 Gliederungsstruktur der Kostenarten nach DIN 276 ................... 103 4.5.2.2 Gliederung von LV nach Positionsnummern ............................... 105 4.5.2.3 Ordnungsnummernsysteme von Standardleistungstexten ......... 105 4.5.2.4 Gliederung und Ordnungsnummersystem der Bauregellisten .... 105 4.5.2.5 Ordnungsnummersystem der Baugerätelisten (BGL) ................. 106 4.5.2.6 Ordnungsnummersystem der Baustellenausstattungs- und Werkzeugliste (BAL) ................................................................... 107 4.5.2.7 Sonstige Gliederungssysteme .................................................... 107 4.5.3 Das Suchen im Zeitalter des e-Commerce ........................................ 107 4.5.3.1 Suchen von Unternehmen im Zeitalter des e-Commerce ........... 107 4.5.3.2 Suchen von Produkten im Zeitalter des e-Commerce ................ 112 4.5.4 Vision für die Baubranche ................................................................. 112 4.5.5 Die deutsche Standardwarenklassifikation ........................................ 114 4.5.5.1 Allgemein .................................................................................... 114 4.5.5.2 Klassifikationsaufbau .................................................................. 114 4.5.6 Der United Nations Standard Products and Services Code (UNSPSC) ......................................................................................... 115 4.5.6.1 Allgemein .................................................................................... 115 4.5.6.2 Ziele ............................................................................................ 115 4.5.6.3 Klassifikationsaufbau .................................................................. 116 4.5.6.4 Datenaustauschformat ................................................................ 118 4.5.7 Die Global Product Classification (GPC) ........................................... 119 4.5.7.1 Allgemein .................................................................................... 119 4.5.7.2 Ziele ............................................................................................ 119 4.5.7.3 Klassifikationsmodell .................................................................. 119 4.5.8 Das Klassifizierungssystem eCl@ss ................................................. 122 4.5.8.1 Hintergrund und Ziele ................................................................. 122 4.5.8.2 Vorgehen zur Klassifikation von Produkten ................................ 124 4.5.8.3 Klassifikationsaufbau .................................................................. 125

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4.5.8.4 Exkurs DIN Merkmallexikon ........................................................ 125 4.5.8.5 Umsetzung der Ziele ................................................................... 126 4.5.9 ETIM-Klassifikationsmodell ............................................................... 130 4.5.9.1 Allgemein .................................................................................... 130 4.5.9.2 Ziele ............................................................................................ 131 4.5.9.3 Klassifikationsaufbau .................................................................. 132 4.5.9.4 Vorgehen zur Klassifikation von Produkten ................................ 134 4.5.9.5 Datenaustauschformat ................................................................ 134 4.5.10 Das Klassifizierungssystem Proficl@ss ............................................. 135 4.5.10.1 Allgemein .................................................................................... 135 4.5.10.2 Ziele ............................................................................................ 135 4.5.10.3 Klassifikationsaufbau .................................................................. 135 4.5.10.4 Vorgehen zur Klassifikation von Produkten ................................ 141 4.5.10.5 Datenformat ................................................................................ 141 4.5.11 Das Klassifizierungssystem bau:class und der Neutrale Baustoffkatalog ............................................................................................... 141 4.5.11.1 Allgemein .................................................................................... 141 4.5.11.2 Umsetzung der Ziele ................................................................... 144 4.5.11.3 Klassifikationsaufbau, Ordnungs- und Artikelnummern .............. 145 4.5.11.4 Anwendungen auf Basis von bau:class ...................................... 147 4.5.11.5 Vorgehen zur Klassifikation von Produkten ................................ 153 4.5.11.6 Anbindung von Artikelstammdatenbanken: Der Neutrale Artikelkatalog und baustoffkatalog.com ................................................ 154 4.5.11.7 Datenaustauschformat ................................................................ 154 4.5.12 Ordnungssystem von HeinzeBauOffice ............................................. 154 4.6 Stammdatenbanken ................................................................................... 155 4.6.1 Allgemein ........................................................................................... 155 4.6.2 SINFOS (und SA2) ............................................................................ 157 4.6.2.1 Was ist SINFOS? Was ist SA2? ................................................. 157 4.6.2.2 Wozu dient SINFOS? ................................................................. 159 4.6.2.3 Wie funktioniert SINFOS?........................................................... 161 4.6.2.4 Klassifizierung und Standards .................................................... 163 4.6.2.5 Bilateraler Stammdatenaustausch .............................................. 163 4.6.3 Heinze: Das HeinzeBauOffice und die BauDatenbank ...................... 163 4.6.3.1 Die manuelle Suche in der HeinzeBauOffice-Artikeldatenbank .. 164 4.6.3.2 Die Versorgung des Baustoffhandels mit Artikel- und Preisdaten über die Heinze BauDatenbank ........................................ 167 4.6.4 Baustoffkatalog.com und der Neutrale Artikelkatalog ........................ 172 4.7 Datenaustauschformate ............................................................................. 173 4.7.1 Allgemein ........................................................................................... 173 4.7.2 XML-Format ...................................................................................... 174 4.7.3 GAEB DA XML .................................................................................. 176 4.7.4 BMEcat .............................................................................................. 178 4.7.5 PRICAT ............................................................................................. 178 4.8 Zusammenfassung und Fazit ..................................................................... 179 4.8.1 Kennzeichnung .................................................................................. 179 4.8.2 Klassifizierung ................................................................................... 180

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4.8.3 4.8.4

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Stammdatenbanken .......................................................................... 181 Datenaustauschformate .................................................................... 182

5 Umfrage Zutritts- und Zufahrtskontrollsysteme ........................................... 183 5.1 Ziel der Befragung ..................................................................................... 183 5.2 Auswertung ................................................................................................ 183 5.3 Zusammenfassung der Ergebnisse ........................................................... 193 5.4 Ergebnisse weiterer Umfragen zum Einsatz der RFID-Technik in und außerhalb der Baulogistik ................................................................................... 195 6 Auto-ID-Systeme neben RFID ......................................................................... 199 6.1 Grundlagen ................................................................................................ 199 6.1.1.1 Optische Verfahren ..................................................................... 201 6.1.1.2 Akustische Verfahren.................................................................. 204 6.1.1.3 Beurteilung biometrischer Verfahren .......................................... 205 6.1.2 OCR-Systeme (Texterkennung) ........................................................ 205 6.1.3 Barcode-Systeme (Bild-/Grafikerkennung) ........................................ 205 6.1.3.1 Laser-Abtastung: 1D-Barcodes (=Strichcodes) .......................... 206 6.1.3.2 Bild-Erkennung: 2D bis 4D-Barcodes ......................................... 207 6.1.4 Magnet-Karten-Systeme (digitale Kennzeichnung) ........................... 210 6.1.5 Chip-Karten-Systeme (digitale Kennzeichnung) ................................ 211 6.1.6 iButton (Mikrochip in Metallgehäuse)................................................. 212 6.2 Beispiele für Auto-ID-Systeme neben RFID außerhalb des Bauwesens ... 213 6.2.1 Etablierte Anwendungen ................................................................... 213 6.2.1.1 Biometrische Verfahren .............................................................. 213 6.2.1.2 OCR ............................................................................................ 214 6.2.1.3 Barcode ...................................................................................... 214 6.2.1.4 Magnet-Karten / Chip-Karten ...................................................... 215 6.2.2 Anwendungen in der Entwicklung...................................................... 216 6.2.2.1 Barcode ...................................................................................... 216 6.2.2.2 iButton ........................................................................................ 217 6.2.3 Veröffentlichte Visionen für zukünftige Anwendungen....................... 217 6.3 Auto-ID-Systeme neben RFID im Bauwesen ............................................. 219 6.3.1 Anwendungen und Szenarien in der Bauwirtschaft ........................... 219 6.3.1.1 Barcode ...................................................................................... 219 6.3.1.2 Chipkarten / Magnetstreifen ........................................................ 219 6.3.1.3 iButton ........................................................................................ 220 6.3.2 Veröffentlichte Visionen zukünftiger Techniken ................................. 220 7 Die Auto-ID-Technik der RFID ........................................................................ 221 7.1 Grundlagen, Klassifizierung und Normung ................................................ 221 7.1.1 Was ist RFID? ................................................................................... 221 7.1.2 Grundlagenliteratur ............................................................................ 226 7.1.3 Klassifizierung der RFID-Technik nach Frequenzbereichen und Reichweiten ....................................................................................... 227 7.1.4 Klassifizierung in aktive und passive RFID-Systeme ......................... 233 7.1.5 Normen und Standards ..................................................................... 233

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7.1.5.1 7.1.5.2 7.1.5.3 7.1.5.4 7.1.5.5 7.1.5.6 7.1.5.7

Standards nach EPCglobal (und GS1 Deutschland) .................. 234 Standards zu Luftschnittstellen ................................................... 237 Standards zu Testmethoden ....................................................... 238 Standards zu Datenprotokollen................................................... 238 Anwendungsstandards ............................................................... 239 Normen für Chipkarten ............................................................... 239 Standardisierung für ein elektronisches RFID-Siegel ................. 239

7.2 Bestandteile und Funktionsweise eines RFID-Systems: allgemein und verdeutlicht am Beispiel eines passiven UHF-Systems ............................. 240 7.2.1 Objekt ................................................................................................ 241 7.2.2 UHF-Luftschnittstelle ......................................................................... 242 7.2.2.1 Grundlagen zur Ausbreitung elektromagnetischer Wellen .......... 242 7.2.2.2 Die elektromagnetische Welle zwischen Leser-Antenne und Transponderantenne .................................................................. 252 7.2.3 RFID-Transponder allgemein ............................................................ 260 7.2.3.1 Bestandteile eines RFID-Transponders ...................................... 260 7.2.3.2 Transponder-Klassifizierung passiv / aktiv / hybrid ..................... 261 7.2.3.3 Transponder-Bauformen allgemein (alle Frequenzbereiche) ...... 263 7.2.4 Aufbau und Funktion passiver UHF-Transponder ............................. 266 7.2.4.1 UHF-Transponderantenne .......................................................... 267 7.2.4.2 Transponderchip ......................................................................... 274 7.2.4.3 Bauformen von UHF-Transpondern ............................................ 276 7.2.5 Antennen an bzw. in LF/HF-RFID-Lesegeräten ................................ 278 7.2.6 Antennen und Antennenkabel an bzw. in UHF-RFID-Lesegeräten ... 279 7.2.6.1 Bauformen von stationären UHF-Antennen ................................ 279 7.2.6.2 Kabeldämpfung und Übergangsverluste ..................................... 280 7.2.7 Lesegeräte allgemein ........................................................................ 280 7.2.7.1 HF-Interface ................................................................................ 281 7.2.7.2 Steuerung ................................................................................... 281 7.2.7.3 Bauformen .................................................................................. 282 7.2.7.4 Prognose Lesertypen bzgl. Leser-Komplexität ........................... 284 7.2.7.5 Handleser UHF ........................................................................... 284 7.2.7.6 Stationäre Leser UHF ................................................................. 284 7.2.7.7 UHF-Leser-Gate bzw. -Portal ..................................................... 285 7.3 Middle- & Software zur Verarbeitung der mit RFID-Systemen erzeugten Daten ......................................................................................................... 290 7.3.1 Datenverwaltung................................................................................ 290 7.3.1.1 Dezentrale Datenverwaltung (Data-on-Tag) ............................... 290 7.3.1.2 Zentrale Datenverwaltung (Data-on-Network) ............................ 291 7.3.1.3 Zentrale und dezentrale Datenverwaltung im Vergleich ............. 291 7.3.2 Software ............................................................................................ 292 7.3.3 Middleware ........................................................................................ 292 8 Vergleich von Auto-ID-Systemen: insbesondere Barcode vs. RFID ........... 295 8.1 Vorteile eines RFID-Systems ..................................................................... 295 8.2 Kosten ........................................................................................................ 298 8.3 Tabellarischer Vergleich der Eigenschaften von Auto-ID-Systemen .......... 306

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8.4 RFID-Transponder als Barcode-Ersatz? .................................................... 310 9 Stand der RFID-Anwendung in der Bau- und Immobilienwirtschaft ........... 311 9.1 Einführung ................................................................................................. 311 9.1.1 Aufforderung zur Vermeidung von „Doppelforschung“ ...................... 311 9.1.2 Ausgangspunkt bei der Analyse bestehender und sich in der Entwicklung befindlicher RFID-Systeme mit Bezug zur Bau- und Immobilienwirtschaft .......................................................................... 311 9.1.3 Ergebnis der Strukturierung der bau- und immobilienbezogenen RFID-Systeme ................................................................................... 313 9.2 Darstellung einiger parallel laufender Forschungsprojekte und Studien zum bau- und immobilienwirtschaftlichen Einsatz der RFID-Technik ......... 315 9.2.1 Forschungsprojekte und Studien in Deutschland unter Verweis auf thematisch angrenzende Vorhaben im Ausland ................................ 317 9.2.1.1 Die Vision des RFID-getaggten Bauteils in Deutschland und die Verbindung zur Robotik......................................................... 317 9.2.1.2 Weitere Projekte des LuF Baubetrieb und Bauwirtschaft der BU Wuppertal ............................................................................. 320 9.2.1.3 Projekte innerhalb der ARGE RFIDimBau .................................. 320 9.2.1.4 Weitere Projekte der TU Darmstadt u. a. in Zusammenarbeit mit der Carnegie Mellon University Pittsburgh (USA) ................. 327 9.2.1.5 Weitere Projekte an der TU Dresden und am University College Cork ............................................................................... 329 9.2.1.6 Studentenprojekt am BIBA (Bremen) zur EPCglobal-konformen Abbildung eines Montageprozesses am Beispiel einer Telefonsäule der Telekom ...................................................................... 335 9.2.1.7 Die Umfrage der Technischen Fachhochschule Berlin zum Thema „RFID in der Baulogistik“................................................. 337 9.2.1.8 Projekte im Umfeld des Lehrstuhls fml der TU München ............ 338 9.2.1.9 Das Projekt „RFID-gestützte Baustellenlogistik“ und weitere Projekte im Umfeld des Fraunhofer IFF ...................................... 342 9.2.1.10 Die „Digitale Gebäudeakte“ des Fraunhofer ISST mit Anbindung von RFID- und NFC-Systemen ................................. 345 9.2.1.11 Studie des Forschungsinstituts für Rationalisierung (fir) der RWTH Aachen zum Einsatz der RFID-Technik in Facility Management-Prozessen............................................................. 346 9.2.1.12 Einschätzung des Instituts für Arbeitswissenschaft und Betriebsorganisation an der Universität Karlsruhe zum Anwendungspotenzial der RFID-Technik in der Bauindustrie ......................... 347 9.2.1.13 Die Projekte mit Logistikschwerpunkt im Rahmen des Forschungsprogramms „Next Generation Media“ (Förderung durch BMWi) ............................................................................... 348 9.2.2 Vorhaben in Europa........................................................................... 351 9.2.2.1 Das europäische Projekt „BRIDGE - Building Radio Frequency IDentification for the Global Environment” .................................. 351 9.2.2.2 Das europäische Projekt „PROMISE - Product Lifecycle Management and Information Tracking using Smart Embedded Systems“ .................................................................. 354

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9.2.2.3 Der Themenschwerpunkt „Processes and ICT“ im Rahmen der „European Construction Technology Platform“ (ECTP) .............. 356 9.2.2.4 EU: Studie „RFID in Construction“ im Forschungsprogramm ERABUILD .................................................................................. 361 9.2.2.5 Finnland: Teilprojekt „RFID technology in construction industry“ des VTT Finnland im Programm „Value Added Mobile Solutions 2005-2010“ (VAMOS) ................................................................. 362 9.2.2.6 Norwegen: Master Thesis zum Thema „Possible Use of RFID Technology in Support of Construction Logistics” am Agder University College ....................................................................... 363 9.2.2.7 Dänemark: Studie „SensoByg“ des Danish Building Research Institute (SBi) an der Aalborg University i. V. m. dem Danish Technological Institute zum Einsatz von Feuchtigkeits- und Temperatursensor-Transpondern in Bauteilen ........................... 363 9.2.2.8 EU / Universität Luxemburg: Das europäische Projekt „Ubiquitous IP-centric Government & Enterprise Next Generation Networks – Vision 2010“ U-2010 ............................. 365 9.2.2.9 GB: Das Projekt „COMIT - Construction Opportunities for Mobile IT“ im Rahmen des “Construction Research Programme” des dti .................................................................... 366 9.2.2.10 GB: Das Projekt „RFID Tagging Technology” des bre im Rahmen des „Construction Research Programme” des dti ........ 367 9.2.2.11 GB: Studie „RFID applications in construction and facility management” am Imperial College of Science and Medicine London ........................................................................................ 368 9.2.2.12 GB: Forschung zum Thema „Electronic Tagging Technologies in the Construction Industry” an der School of Construction and Property Management der Salford University ............................. 369 9.2.2.13 GB: Studie „RFID applied to the built environment: Buried Asset Tagging and Tracking System” an der School of Built and Natural Environmet der Glasgow Caledonian University ............ 369 9.2.2.14 GB: Studie „Pervasive Technologies for Workspace Management at Nationwide Building Society”, durchgeführt u. a. durch die School of Construction Management & Engineering der University of Reading ....................................... 370 9.2.2.15 GB / Spanien: Studie „An IT infrastructure and safe collaboration in modern construction site” .................................. 370 9.2.3 Forschungsprojekte in Israel ............................................................. 371 9.2.3.1 Israel: Arbeiten zum Einsatz der RFID-Technik zur Erfassung und Kontrolle des Bauprozessfortschritts am Israel Institute of Technology und am National Building Research Institute ........... 371 9.2.3.2 Israel / USA: Beteiligung der Faculty of Civil Engineering des Israel Institute of Technology an Forschung in den USA ............ 371 9.2.4 Forschungsprojekte in Nordamerika .................................................. 371 9.2.4.1 Überblick ..................................................................................... 371 9.2.4.2 Das FIATECH „Smart Chips-Project” .......................................... 372

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XVII

9.2.4.3 Studien zur Erfassung von Materialien auf Baustellen unter Einsatz von RFID-Handlesern mit GPS-Modulen: Rückrechnung des Standorts durch Teilmengenbildung von an verschiedenen, durch GPS-Ortung kartierbaren Einzelerfassungsmengen ..................................................................... 373 9.2.4.4 Studien zur Erfassung von mit aktiven Transpondern gekennzeichneten Stahlrohren auf Ladeflächen mittels LKW-Portal ................................................................................. 374 9.2.4.5 Studie zur RFID-unterstützten Indoor-Lokalisierung u. a. an der Carnegie Mellon University ................................................... 376 9.2.4.6 Studie u. a. an der Carnegie Mellon University zur Kombination von GPS und RFID an u. a. Kränen zur Automatisierung in der Lagerverwaltung ......................................................................... 377 9.2.4.7 Studie der Texas A&M University zusammen mit der Zachry Construction Corp. zum Thema „RFID Reliability Test for Tool Tracking on Construction Sites“ .................................................. 378 9.2.4.8 Studie zum Thema „The Use of Smart Chip Technology in the Electrical Contracting Industry“ der University of Kentucky ........ 380 9.2.4.9 Studie „Measuring the Effectiveness of RFID on Mechanical Contracting Jobsites: A Practical Evaluation“ an der University of Nebraska ................................................................................ 381 9.2.4.10 Studie „Integration Bar Coding and RFID to automate Data Collection from Construction Sites“ der Concordia University Montreal ...................................................................................... 381 9.2.4.11 Studie „Real Time Locating System for Construction Site Management“ der Ryerson University Toronto ........................... 381 9.2.4.12 Studie „Evaluation of a Real-Time Construction Project Progress Tracking“ der Florida State University ......................... 382 9.2.4.13 Projekte des National Institute of Standards and Technology (NIST) ......................................................................................... 383 9.2.5 Forschungsprojekte in Asien ............................................................. 385 9.2.5.1 Projekte in Südkorea .................................................................. 385 9.2.5.2 Projekte in Japan ........................................................................ 389 9.2.5.3 Projekte in Taiwan ...................................................................... 398 9.3 Exemplarische Darstellung einiger Anwendungsbeispiele bzw. -szenarien zum Einsatz der RFID-Technik in der Bauwirtschaft.................................. 400 9.3.1 Gliederung ......................................................................................... 400 9.3.2 Zutrittskontrollsysteme mit und ohne Anbindung von Zeiterfassungssystemen in der Immobilienwirtschaft und im Baustelleneinsatz .............................................................................. 401 9.3.2.1 Allgemeines zu Zutrittskontrollsystemen ..................................... 401 9.3.2.2 Zutrittskontroll- und Zeiterfassungssysteme in der Bau- und Immobilienwirtschaft ................................................................... 405 9.3.3 Diebstahlschutz durch elektronische Maschinensteuerung und Einsatz von „Smart-Keys“ am Beispiel der Systeme Hilti TPS und Rösler Obserwando ........................................................................... 410

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9.3.4

Das Prinzip der RFID-basierten „permanenten Inventur“ an Beispielen des „intelligenten Magazin“, „intelligenten Schlüsselkastens“, „intelligenten Regals“ etc.................................................... 413 9.3.5 Einsatz der RFID-Technik in Portalen bzw. Gates zum Tracking & Tracing von Fahrzeugen, Anhängern, Containern etc. ...................... 423 9.3.6 Einsatz der RFID-Technik zum Datensammeln unter Nutzung des „Data-on-Tag“-Prinzips für Tracking & Tracing-Anwendungen .......... 435 9.3.7 Einsatz einfacher mobiler RFID-Leser (Datensammler) für Tracking & Tracing-Anwendungen (z. B. mobile Zeiterfassung und Rundgangskontrolle) .................................................................. 437 9.3.8 Einsatz komplexer mobiler RFID-Leser für Tracking & TracingAnwendungen, Werkzeug- und Asset-Management sowie Steuerung und Dokumentation des Einsatzes mobiler Mitarbeiter etc. ........ 438 9.3.8.1 Stationäre Objekte ...................................................................... 438 9.3.8.2 Bewegliche Objekte .................................................................... 442 9.3.9 RFID-unterstützte Produktionssteuerung in der Bauwirtschaft .......... 463 9.3.10 Kennzeichnung von Bauteilen, Bauelementen und sonstigen Bauprodukten u. a. zur Montagesteuerung und Anbindung von Gebäude- bzw. Bauwerksinformationsmodellen................................ 465 9.3.11 RFID-Einsatz im Qualitätsmanagement: Dokumentation von Montage- und Prüfprozessen ............................................................ 476 9.3.12 RFID-Systeme zur Lagerverwaltung.................................................. 478 9.3.13 RFID-Einsatz im Behältermanagement am Beispiel von Lebensmittelverpackungen, Gefahrstoff- und Abfallbehältern ....................... 480 9.3.14 RFID-unterstützte Automatisation in Gebäuden ................................ 484 9.3.15 Sensor-RFID-Systeme für die Baubranche ....................................... 490 9.3.16 RFID-basierte Lokalisierung, Ortung, Navigation: Mögliche Systeme 491 9.4 Fazit bzgl. Stand von Forschung und Entwicklung: Forschungsbedarf ...... 494 10 Entwicklung des integrierten Wertschöpfungsmodells mit RFID in der Bau- und Immobilienwirtschaft „InWeMo“ .................................................... 497 10.1 Ziel ............................................................................................................. 497 10.2 Vorüberlegungen ....................................................................................... 498 10.2.1 Grundkonzept der Vision „EPCglobal-Netzwerk“ ............................... 498 10.2.2 Funktionsweise des EPCglobal-Netzwerkes ..................................... 508 10.3 Das Konzept des integrierten Wertschöpfungsmodells „InWeMo“ ............. 510 10.3.1 Funktionsweise des „InWeMo“ anhand eines Beispiels..................... 510 10.4 Nutzung des „InWeMo“ durch Dritte (z. B. ARGE RFIDimBau).................. 519 10.4.1 Applikationen, die mittels RFID erzeugte/ erfasste Daten nutzen (außerhalb der Projekte der ARGE RFIDimBau) ............................... 521 10.4.1.1 Anbindung bauproduktbezogener Datenbanken......................... 521 10.4.1.2 Anbindung von Softwareapplikationen für die CAD-Planung und Terminplanung ..................................................................... 522 10.4.1.3 Bauprozesssimualtion ................................................................. 522 10.4.1.4 Tracking der Ladung im LKW ..................................................... 523 10.4.1.5 Integration von Enterprise Ressource Planning (ERP)-Softwareapplikationen............................................................................... 523

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10.4.2 Applikationen, die mittels RFID erzeugte/ erfasste Daten nutzen (Projekte der ARGE RFIDimBau) ...................................................... 523 10.4.2.1 LuF B&B der BU Wuppertal – Projekt: „InWeMo“ ....................... 523 10.4.2.2 Institut für Baubetriebswesen der TU Dresden – „IntelliBau“ ...... 524 10.4.2.3 Fraunhofer Institute für Bauphysik und Mikroelektronische Schaltungen und Systeme – Projekt: „Kennzahlen und Bauqualität“................................................................................. 525 10.4.2.4 Institut für Numerische Methoden und Informatik im Bauwesen – Projekt: „RFID-Gebäude-Leitsystem“ ........................... 525 10.4.3 Sonstiges ........................................................................................... 525 10.5 Zusammenfassung und Fazit ..................................................................... 526 11 Demonstration des „InWeMo“ in Form des „RFID-Bauservers“ anhand von Praxisbeispielen ....................................................................................... 527 11.1 Übersicht der Demonstratoren und Begründung der Demonstratorauswahl ...................................................................................................... 528 11.1.1 Vorüberlegungen zu den Demonstratoren Nr. 2 und Nr. 3 (Materiallogistik) .............................................................................................. 529 11.1.2 Vorüberlegungen zu dem Demonstrator Nr. 4 (Personallogistik) ...... 537 11.1.2.1 Auswahl geeigneter Einsatzbereiche der Personallogistik für den Einsatz des RFID-Gesamtkonzeptes auf der Baustelle ....... 537 11.1.2.2 Technische Eignungsprüfung der Frequenzbereiche nach Einsatzbereichen für Portal- und Terminallösungen ................... 538 11.1.2.3 Modulares Konzept zum Einsatz der RFID-Technik in der Personallogistik........................................................................... 540 11.1.2.4 Datenschutz ................................................................................ 541 11.2 Technikauswahl für die Praxistests ............................................................ 543 11.3 Praxisvortests: „Vertrautmachen“ mit der verfügbaren RFID-Technik im UHF-Bereich .............................................................................................. 547 11.3.1 Tests zu Normen und Readereinstellung .......................................... 547 11.3.2 Transpondervergleichsuntersuchungen ............................................ 547 11.3.2.1 Erste Reichweitenuntersuchung ................................................. 547 11.3.2.2 Resonanzfrequenzmessung ....................................................... 549 11.3.2.3 Diverse Transponderuntersuchungen ......................................... 551 11.4 Anwendungsorientierte Systementwicklung ............................................... 562 11.4.1 Systemaufbau und Gesamt-Konzept ................................................. 562 11.4.2 Controller-Software............................................................................ 564 11.4.2.1 Leseradapter............................................................................... 566 11.4.2.2 Common Application Interface (CAI) und Applikationen ............. 570 11.4.3 Applikationen ..................................................................................... 582 11.4.3.1 Demonstrator Nr. 1: „RFID-Bauserver“ ....................................... 582 11.4.3.2 Demonstrator Nr. 2: Verwaltung der Baustellencontainer der Fa. Alho ...................................................................................... 588 11.4.3.3 Demonstrator Nr. 3: Soll/Ist-Abgleich von Inventar im Container (Datenbank-Applikation) ............................................................. 598 11.4.3.4 Demonstrator Nr. 4: Modulares RFID-System für die Personallogistik (Datenbank Applikation).................................................. 607

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11.5 Praxistest Demonstrator Nr. 1 – Anwendung des „InWeMo“ in der Materiallogistik: Demonstration des „RFID-Bauservers“ ............................ 610 11.6 Praxistest Demonstrator Nr. 2– Anwendung des „InWeMo“ in der Materiallogistik: Warenein- und -ausgangserfassung am Beispiel eines Baustellencontainers: LKW-Portal zur Containererfassung.............................. 610 11.6.1 Versuchsvorbereitung........................................................................ 611 11.6.1.1 Standort der Messungen ............................................................ 611 11.6.1.2 LKW-Typen der Fa. Alho ............................................................ 611 11.6.1.3 Der Baustellencontainer ............................................................. 612 11.6.1.4 Verwendete Technik ................................................................... 613 11.6.1.5 Versuchsvorbereitende Messungen ........................................... 613 11.6.1.6 Randbedingungen für den Ort des Anbringens des Transponders am Container ....................................................... 615 11.6.1.7 Beschreiben der Transponder mit EPC-Nr. ................................ 616 11.6.2 Durchführung der Praxistests Nr. 1 bis Nr. 6 ..................................... 617 11.6.2.1 Praxistest Nr. 1 ........................................................................... 617 11.6.2.2 Praxistest Nr. 2 ........................................................................... 620 11.6.2.3 Praxistest Nr. 3 ........................................................................... 623 11.6.2.4 Praxistest Nr. 4 ........................................................................... 625 11.6.2.5 Praxistest Nr. 5 ........................................................................... 625 11.6.2.6 Praxistest Nr. 6 ........................................................................... 628 11.6.3 Gesamtfazit Praxistest Demonstrator Nr. 2 ....................................... 630 11.7 Praxistest Demonstrator Nr. 3 – Anwendung des „InWeMo“ in der Materiallogistik: Warenein- und -ausgangserfassung am Beispiel eines Baustellencontainers: Inventarerfassung in Baustellencontainern mittels Handleser .................................................................................................. 631 11.7.1 Versuchsvorbereitung........................................................................ 632 11.7.1.1 Standort der Messungen ............................................................ 632 11.7.1.2 Auswahl eines geeigneten Versuchscontainers.......................... 632 11.7.1.3 Verwendete Transponder ........................................................... 632 11.7.1.4 Verwendete Lesegeräte .............................................................. 633 11.7.2 Versuchsaufbau und -durchführung .................................................. 636 11.7.2.1 Versuchsaufbau im Container Typ A .......................................... 636 11.7.2.2 Versuchsdurchführung und Ergebnisse im Container Typ A ...... 638 11.7.2.3 Versuchsaufbau im Container Typ B .......................................... 643 11.7.2.4 Versuchsdurchführung und Ergebnisse im Container Typ B ...... 644 11.7.2.5 Reichweitenversuch mit allen Handlesern .................................. 647 11.7.3 Gesamtfazit Praxistest Demonstrator Nr. 3 ....................................... 649 11.8 Demonstrator Nr. 4 – Anwendung des „InWeMo“ in der Personallogistik: Zutrittskontrolle, Zeiterfassung, PSA-Kontroll- und Diebstahlschutzportal für die Baustelle ......................................................................................... 651 11.8.1 Diebstahlschutzportal - Versuchsvorbereitung und Versuchsdurchführung ..................................................................................... 651 11.8.1.1 Eingesetzte Technik ................................................................... 651 11.8.1.2 Versuchsaufbau .......................................................................... 652 11.8.1.3 Versuchsdurchführung................................................................ 653 11.8.1.4 Fazit ............................................................................................ 653

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11.8.2 Zutrittskontrolle, Zeiterfassung und PSA-Portal -Versuchsvorbereitung und Versuchsdurchführung ........................................... 655 11.8.2.1 Standort der Messungen ............................................................ 655 11.8.2.2 Entwicklung der erforderlichen PSA-Profile ................................ 656 11.8.2.3 Kennzeichnung der Transponder zur Identifikation der PSA ...... 657 11.8.2.4 Anbindung des RFID-Portals an eine Zutrittskontrolle ................ 658 11.8.2.5 Fazit ............................................................................................ 660 12 Fazit und Ausblick ........................................................................................... 661 12.1 Ausgangslage ............................................................................................ 661 12.2 Zusammenfassung der Ergebnisse ........................................................... 662 12.3 Ausblick ..................................................................................................... 667 12.4 Abschlussfazit ............................................................................................ 668 Literaturverzeichnis……………………………………………………………………..669 Forschende Stelle……………………………………………………………………….732 Praxispartner……………………………………………………………………………..733

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Anlagenverzeichnis (unter: www.viewegteubner.de – Stichwort: "OnlinePlus")

Anlage 2.1:

Informationsgespräche und Öffentlichkeitsarbeit

Anlage 2.2:

Literaturrecherche durch das Fraunhofer IRB

Anlage 3.1:

Verbesserungs- und Optimierungspotenzial in der Materiallogistik

Anlage 5.1:

Formular der Umfrage zum Thema „Zutritts- und Zufahrtskontrollsysteme auf Baustellen“

Anlage 6.1:

Auto-ID-Techniken in der Übersicht

Anlage 7.1:

Eingesetzte RFID-Technik

Anlage 8.1:

Vor- und Nachteile verschiedener Auto-ID-Systeme

Anlage 10.1: Diskussionsgrundlage zur Nutzung des RFID-Bauservers durch Applikation externer oder der ARGE RFIDimBau-Partner über standardisierte Schnittstellen Anlage 11.1: LKW- und Ladungs-Typen im Bauwesen und Eignung von RFIDPortalkonstruktionen zur (teil-)automatisierten Erfassung der Ladung: Item-Level-Tagging vs. Taggen von Ladungseinheiten, logistischen Einheiten bzw. Fahrzeugen Anlage 11.2: Eingesetzte Technik bei den Praxisvortests und Praxistests Anlage 11.3: Praxisvortest beim Fraunhofer IMS: Kabeldämpfung Anlage 11.4: Erster Praxisvortest zur Reichweitenuntersuchung (in Langenfeld) Anlage 11.5: Praxisvortest beim Fraunhofer IMS: Resonanzfrequenzmessung Anlage 11.6: Diverse Praxisvortests in Zusammenarbeit mit der FH Köln Anlage 11.7: LKW- und Ladungs-Typen bei der Firma „Alho“ Anlage 11.8: Praxisvortests Demonstrator Nr. 2 - Reichweitenuntersuchung am Container Anlage 11.9: Praxistests Material - (Demonstrator Nr. 2) Anlage 11.10: Praxistests Material - (Demonstrator Nr. 3) Anlage 12.1: Konzept zur Implementierung von RFID-Systemen

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XXV

Abbildungsverzeichnis Abb. 1-1: Abb. 1-2: Abb. 3-1: Abb. 3-2: Abb. 3-3: Abb. 3-4: Abb. 3-5: Abb. 3-6: Abb. 3-7: Abb. 3-8: Abb. 3-9: Abb. 3-10: Abb. 4-1: Abb. 4-2: Abb. 4-3: Abb. 4-4: Abb. 4-5: Abb. 4-6: Abb. 4-7: Abb. 4-8: Abb. 4-9: Abb. 4-10: Abb. 4-11: Abb. 4-12:

Abb. 4-13:

Abb. 4-14:

Abb. 4-15:

Abb. 4-16: Abb. 4-17: Abb. 4-18: Abb. 4-19: Abb. 4-20: Abb. 4-21: Abb. 4-22: Abb. 4-23:

RFID-Portal in der Vorstudie ............................................................................................... 5 Gliederung der ARGE RFIDimBau ..................................................................................... 8 Entwicklungsphasen der Logistik (eigene Darstellung nach Krauß & Baumgarten, Darkow, Zadek) ................................................................................................................. 13 Grundstrukturen von Logistiksystemen ............................................................................ 18 Institutionelle Abgrenzung von Logistiksystemen ............................................................. 19 Funktionelle Abgrenzung von Logistiksystemen nach Phasen des Güterflusses am Beispiel eines Industrieunternehmens .............................................................................. 21 Gliederung der Unternehmenslogistik .............................................................................. 23 Logistikprozesse und die durch sie bewirkte Gütertransformation ................................... 24 Verfügbarkeit als konstituierende Eigenschaft des Gebrauchswertes ............................. 25 Eigene Darstellung der funktionellen Abgrenzung der Baulogistik ................................... 32 RFID-Anwendungen in der Wertschöpfungskette ............................................................ 36 Lebenszyklus eines Bauwerks mit verschiedenen Nutzungszyklen (eigene Darstellung) ....................................................................................................................... 39 Weg der ID vom RFID-Tag über die Erfassung zum Warenwirtschaftssystem ................ 57 Schnittstellen für EDI entlang der unternehmensinternen „RFID-Kette“........................... 58 Beispiele für EDI an unternehmensübergreifenden Schnittstellen ................................... 59 Beispiel für unternehmensübergreifenden EDI i. V. m. ebenfalls über EDI nutzbaren Such- bzw. Vermittlungsdiensten...................................................................................... 59 Was ist e-Commerce? ...................................................................................................... 60 Kreislauf der elektronischen Geschäftsprozesse nach GS1 Germany............................. 61 Die EPC IS-Datenabfrage neben dem herkömmlichen EDI /EANCOM, GS1 XML etc.) zwischen Unternehmen .................................................................................................... 61 Zusammenhänge zw. Warenwirtschaftssystemen, Vermittlungsdiensten, EDI, RFID-Systemen und e-Commerce.................................................................................... 62 Klassifizierung von Identifizierungstechnologien .............................................................. 65 Beispiel für dem Objekt auf separaten Datenträger beigefügte Farbmarkierung: Zuordnung einer Palette Kalksandsteine (Schnittware) u. a. zur Baustelle ..................... 68 Beispiel für unmittelbar auf dem Objekt aufgebrachte Farbmarkierung: Markierung des Eigentümers (rosa = Wolff & Müller (linke Abb.), blaugrün = Peri (rechte Abb.)) ............. 68 Beispiele für Kennzeichnung in Klarschrift i. V. m. dem Objekt hinzugefügten Datenträgern: Typenschild mit Hersteller- und Eigenschaftsangaben, Eigentümerangaben inkl. Inventarisierungsnummer, Prüfangaben etc. ............................................. 69 Beispiele für die Kennzeichnung mittels Klarschrift auf einem dem Objekt hinzugefügten Datenträger (Prüfsiegel) sowie mittels unmittelbar auf dem Objekt aufgebrachten Informationen (z. B. Seriennummer eingeprägt, Typbezeichnung aufgedruckt, Eigentümerinventarnummer und -namenskürzel mit Stift aufgeschrieben) .......... 70 Beispiele für die Kennzeichnung in Klarschrift i. V. m. dem Objekt hinzugefügten Datenträgern: Hersteller-, Liefer- und Qualitätskontrolldaten als Datenanhänger an Betonkernaktivierung ........................................................................................................ 70 Beispiel für Kennzeichnung in Klarschrift i. V. m. einem der Objektverpackung hinzugefügten Datenträger: Hersteller- und Verpackungsinhaltsdaten (zusätzlich ein Barcode mir der EAN, vgl. hierzu die nachfolgenden Abschnitte) .................................... 71 Beispiel für dauerhafte Kennzeichnung eines Metallobjektes mit Klarschrift und/ oder Barcode durch Prägetechnik............................................................................................. 71 Beispiel für mobiles Nadelprägegerät zur Kennzeichnung von Metall mit Klarschrift (und Barcode) ................................................................................................................... 72 System Micro Dot .............................................................................................................. 72 Abbildungen zum iButton .................................................................................................. 74 Medikamentenschachtel mit Hidden Image und „Entkodierfolie“ ..................................... 75 Links Datasound-Leser und Strip auf Verpackung und rechts ein Strip mit 16 Sekunden aus Beethovens 9. ...................................................................................... 76 Veränderung der Mikrostruktur der Materialoberfläche als Datenspeicher ...................... 77 Gesinterte Zahnriemenscheibe aus Metallpulver als GI-Teil mit eingepressten Fremdpartikeln .................................................................................................................. 78

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Abb. 4-24: Abb. 4-25: Abb. 4-26: Abb. 4-27: Abb. 4-28: Abb. 4-29: Abb. 4-30: Abb. 4-31: Abb. 4-32:

Abb. 4-33: Abb. 4-34:

Abb. 4-35: Abb. 4-36: Abb. 4-37: Abb. 4-38: Abb. 4-39: Abb. 4-40: Abb. 4-41: Abb. 4-42: Abb. 4-43: Abb. 4-44: Abb. 4-45: Abb. 4-46: Abb. 4-47: Abb. 4-48: Abb. 4-49: Abb. 4-50: Abb. 4-51: Abb. 4-52: Abb. 4-53: Abb. 4-54: Abb. 4-55: Abb. 4-56: Abb. 4-57: Abb. 4-58: Abb. 4-59: Abb. 4-60: Abb. 4-61: Abb. 4-62: Abb. 4-63: Abb. 4-64: Abb. 4-65: Abb. 4-66:

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Das Nurbsmark-Prinzip ..................................................................................................... 79 Beispiel für Kennzeichnung in Klarschrift im Baustoffhandel ........................................... 81 Beispiel für Preisauszeichnung mittels Barcode (EAN) im Baustoffhandel ...................... 81 Beispiel für Preisauszeichnung in Klarschrift (ohne Barcode/ EAN, jedoch mit Warengruppen- und Kalkulationsreihennummer) im Baustoffhandel ............................... 82 Das Barcode-basierte Bestellsystem der Fa. Würth ......................................................... 82 Weitere Beispiele zur Kennzeichnung des Eigentümers: Farbcode und Firmenkürzel.... 83 Beispiele der Kennzeichnung durch Zulieferer (auf der Baustelle) .................................. 84 Beispiele der Kennzeichnung einer Dämmstoffpalette durch Zulieferer (auf dem Hof der Fa. Alho) ..................................................................................................................... 85 Beispiel für Inventarisierungsnummer der Fa. Streif Baulogistik in Klarschrift auf Metallplakette neben dem Metalletikett des Herstellers Alho, das u. a. die Seriennummer (Fabr.-Nr.) enthält und zudem als Träger für ein Prüfsiegel der Fa. Streif dient (eigene Aufnahme)................................................................................................... 86 Beispiel für Inventarisierungsnummer in Klarschrift auf Metallplakette, ergänzt um ein Barcode-Etikett (eigene Aufnahme) .................................................................................. 87 Weiteres Beispiel zur Kennzeichnung durch den Eigentümer eines Objektes in Klarschrift: Inventarisierungsnummer, die mittels geprägtem Metallschild (Kreissäge oder Materialcontainer) oder Aufkleber (Laptop) an ein Objekt genietet bzw. geklebt wird ..... 88 Beispiel für ein Prüfsiegel ................................................................................................. 89 Das magische Dreieck des eCommerce beim Einsatz des Barcodes, ergänzt um die RFID-basierten Felder „EPC Information Services“ und „EPC/RFID“ .............................. 91 Das magische Quadrat des eCommerce beim Einsatz von RFID: Datenabfrage/ -verarbeitung als eigenständiger Punkt ............................................................................ 92 Der EPC als Schlüssel zu Datenbanken .......................................................................... 92 Der EPC als Schlüssel zu einem Netz von über einen Vermittlungsdienst verknüpften Datenbanken ..................................................................................................................... 93 Struktur und Beispiel des Gen2-EPC im 96 bit General-Identifier-Format (GID) ............. 99 Beispiel für ein Suchergebnis mittels Internetsuchmaschine ......................................... 108 Beispiel für ein branchenunabhängiges Portal zum Auffinden von Unternehmen ......... 109 Beispiel für ein Portal zum Auffinden von Unternehmen im Internet: Elektriker in Wuppertal ........................................................................................................................ 110 Beispiel für ein Portal zum Auffinden von Bauunternehmen und Handwerkern ............. 111 Das Stille-Post-Prinzip bei der Recherche von Baumaterial .......................................... 113 Startseite „Search the code“ zur manuellen Suche nach ID-Codes im UNSPSC-System ............................................................................................................ 117 Ergebnisse der Suche nach dem Begriff „dozer“ im UNSPSC-System.......................... 117 Ergebnisse der Suche nach dem Begriff „Wheel bulldozer“ im UNSPSC-System......... 118 Struktur des GPC unter Einbindung des UNSPSC......................................................... 119 GPC-Klassifikationsstruktur ............................................................................................ 120 Spektrum der GPC-Klassen............................................................................................ 121 Zeitplan Weiterentwicklung eCl@ss ............................................................................... 123 Suche in eCl@ss: Auswahl des Sachgebietes und der Hauptgruppe ............................ 128 Suche in eCl@ss: Auswahl der Gruppe und Untergruppe ............................................. 128 Suche in eCl@ss: Ansicht der Standardmerkmalleiste Bohrhammer ............................ 129 Suche in eCl@ss: Ergebnis der Schlagwortsuche nach dem Begriff „Bohrhammer“..... 129 Suche in eCl@ss: Ergebnis der Suche nach der Klassifikationsnr. 21-05-03-01........... 130 ETIM Klassenbrowser: ETIM-Gruppen der ersten Ebene .............................................. 132 ETIM Klassenbrowser: Merkmale in der Klasse EC001576 „Netzanschlussleitung“ ..... 133 ETIM Klassenbrowser: mögliche alphanumerische Werte für das Merkmal „MantelMaterial“ der Klasse EF001625 ...................................................................................... 133 Proficl@ss: Startseite des Klassenbrowsers .................................................................. 137 Proficl@ss: Unterklasse „Arbeitssicherheit, Unfallschutz“, ID AAA446h001 .................. 137 Proficl@ss: Unterklasse „Arbeitsbekleidung“, ID AAA450h002...................................... 138 Proficl@ss: Unterklasse „Kopfschutz“, ID AAB775h001 ................................................ 139 Proficl@ss: Merkmale der Unterklasse „Schutzhelm“, ID AAB801c002, Muss-Felder, Datentyp, Schlagworte .................................................................................................... 139 Proficl@ss: mögliche alphanumerische Merkmale „Farbe“, ID: AAA358f001 ................ 140

Verzeichnisse

Abb. 4-67: Abb. 4-68: Abb. 4-69: Abb. 4-70: Abb. 4-71: Abb. 4-72: Abb. 4-73: Abb. 4-74: Abb. 4-75: Abb. 4-76: Abb. 4-77: Abb. 4-78: Abb. 4-79: Abb. 4-80: Abb. 4-81: Abb. 4-82: Abb. 4-83: Abb. 4-84: Abb. 4-85: Abb. 4-86: Abb. 5-1: Abb. 5-2: Abb. 5-3: Abb. 5-4: Abb. 5-5: Abb. 5-6: Abb. 5-7: Abb. 5-8: Abb. 5-9: Abb. 5-10: Abb. 5-11: Abb. 5-12: Abb. 5-13: Abb. 5-14: Abb. 5-15: Abb. 5-16: Abb. 5-17: Abb. 5-18: Abb. 5-19:

Abb. 6-1: Abb. 6-2: Abb. 6-3: Abb. 6-4: Abb. 6-5: Abb. 6-6: Abb. 6-7: Abb. 6-8:

XXVII

Proficl@ss: mögliche alphanumerische Merkmale „Norm“, ID: AAA702f001 ................. 140 baustoffkatalog.com: Startseite erste Hierarchieebene .................................................. 146 baustoffkatalog.com: Suche nach „Steinzeug“ ............................................................... 148 baustoffkatalog.com: Zweite Hierarchieebene nach der Auswahl „Rohre, Rohrzubehör und Schläuche“ (Ausschnitt) ..................................................................... 149 baustoffkatalog.com: Dritte Hierarchieebene nach der Auswahl „Steinzeugformstücke“ ..................................................................................................................... 149 baustoffkatalog.com: Produktebene ............................................................................... 150 baustoffkatalog.com: Anmeldung zum Zugang in den Merkmalbereich ......................... 150 baustoffkatalog.com: Merkmalleiste: Auswahlmöglichkeiten .......................................... 151 baustoffkatalog.com: Merkmalleiste mit getroffener Auswahl ........................................ 151 baustoffkatalog.com: Herstellerwahl ............................................................................... 152 baustoffkatalog.com: Kontaktformular ............................................................................ 152 baustoffkatalog.com: Produktgruppen der Firma Steinzeug Abwassersysteme GmbH. 153 Komplexität des Datentransfers mit und ohne zentrale Stammdatenbank..................... 156 SINFOS: Prozess Schema ............................................................................................. 158 SINFOS: Bilateraler Stammdatenaustausch .................................................................. 160 SINFOS: Suche............................................................................................................... 162 HeinzeBauOffice: Vorschläge bei der Sucheingabe „gi“................................................. 165 HeinzeBauOffice: Merkmalleiste ..................................................................................... 165 HeinzeBauOffice: Merkmalausprägungen ...................................................................... 166 HeinzeBauOffice: Warengruppenschlüssel am Bsp. Befestigungsmittel ....................... 171 Rubrik und Unternehmensgröße der Teilnehmer ........................................................... 184 Rubrik und Unternehmensgröße der Teilnehmer ........................................................... 184 Position und Tätigkeitsbereich der Teilnehmer............................................................... 185 Bisherige Erfahrungen mit Zutritts- und Zufahrtskontrollsystemen mit und ohne Pförtner. .......................................................................................................................... 185 Einschätzung des Potenzials eines Zutrittssystems ....................................................... 186 Einschätzung des Potenzials eines Zufahrtssystems ..................................................... 187 Mindestabmessungen für Baustellenzufahrten (Durchfahrtshöhe) ................................ 187 Mindestabmessungen für Baustellenzufahrten (Durchfahrtsbreite) ............................... 188 Bisherige Erfahrungen mit Dokumentationssystemen .................................................... 188 Bisherige Erfahrungen mit Auto-ID-Systemen in anderen Branchen ............................. 189 Bisherige Erfahrungen mit Auto-ID-Systemen in der Bauwirtschaft ............................... 189 Bisherige Erfahrungen mit Sensorsystemen in der Bauwirtschaft.................................. 190 Dokumentationserfordernisse auf Baustellen ................................................................. 191 Einschätzung zur Einführung von umfriedeten Baustellen ohne Einsatz von Auto-IDSystemen in Abhängigkeit von der Baustellengröße ...................................................... 191 Einschätzung zur Einführung von umfriedeten Baustellen ohne Einsatz von Auto-IDSystemen in Abhängigkeit von der zeitlichen und realistischen Umsetzbarkeit ............. 192 Einschätzung zur Einführung von umfriedeten Baustellen unter Einsatz von Auto-IDSystemen in Abhängigkeit von der Baustellengröße ...................................................... 192 Einschätzung zur Einführung von umfriedeten Baustellen unter Einsatz von Auto-IDSystemen in Abhängigkeit von der zeitlichen und realistischen Umsetzbarkeit ............. 192 Auszug aus der Studie “RFID-Report 2008“: „Welche Objekte werden in Ihrem Unternehmen mit RFID-Transpondern versehen?“ (in absoluten Zahlen) ..................... 196 Auszug aus der Studie “RFID-Report 2008“: oberes Bild: „Wenn Ihr Unternehmen RFID-Transponder einsetzt, welche Frequenzbereiche werden genutzt?“ (in absoluten Zahlen), unteres Bild: „Halten Sie für den RFID-Einsatz in Ihrem Unternehmen eine zentrale oder eine dezentrale Datenhaltung für geeignet?“ (n = 128) ...... 197 Übersicht der wichtigsten Auto-ID-Systeme ................................................................... 199 Fingerabdruckscanner (links) und digitaler Fingerabdruck mit Merkmalen (rechts)....... 202 Handgeometrie-Scanner ................................................................................................. 202 Venen-Scanner ............................................................................................................... 203 Iris-Scan mit einem Handscanner ................................................................................... 203 Gesichtsscanner ............................................................................................................. 204 Beurteilung biometrischer Charakteristika ...................................................................... 205 Übersicht 1D, 2D, 3D und 4D Barcode ........................................................................... 206

XXVIII

Abb. 6-9: Abb. 6-10: Abb. 6-11: Abb. 6-12: Abb. 6-13: Abb. 6-14: Abb. 6-15: Abb. 6-16: Abb. 6-17: Abb. 6-18: Abb. 7-1: Abb. 7-2: Abb. 7-3: Abb. 7-4: Abb. 7-5: Abb. 7-6: Abb. 7-7: Abb. 7-8: Abb. 7-9: Abb. 7-10: Abb. 7-11: Abb. 7-12: Abb. 7-13: Abb. 7-14: Abb. 7-15: Abb. 7-16: Abb. 7-17: Abb. 7-18: Abb. 7-19: Abb. 7-20: Abb. 7-21: Abb. 7-22: Abb. 7-23: Abb. 7-24: Abb. 7-25: Abb. 7-26: Abb. 7-27: Abb. 7-28: Abb. 7-29: Abb. 7-30: Abb. 7-31: Abb. 7-32: Abb. 7-33: Abb. 7-34: Abb. 7-35: Abb. 7-36: Abb. 7-37: Abb. 7-38: Abb. 7-39: Abb. 7-40: Abb. 7-41: Abb. 7-42:

Verzeichnisse

Typische eindimensionale Strichcodes ........................................................................... 207 Typische Zweidimensionale Barcodes ........................................................................... 207 Dreidimensionaler Barcode (farbig) ................................................................................ 208 Vierdimensionaler Barcode (zeitlich veränderlicher, farbiger 3D-Code)......................... 208 Thermobarcodedrucker ................................................................................................... 209 Barcodescanner .............................................................................................................. 209 Magnet-Karte .................................................................................................................. 210 Chip-Karten ..................................................................................................................... 211 Chip-Karten-Leser ........................................................................................................... 212 iButton ............................................................................................................................. 212 RFID-System – Grundprinzip .......................................................................................... 223 Grundgedanke eines RFID-Systems: Von der Datenerfassung bis zur Datenverarbeitung .................................................................................................................... 224 Standardisierung – Ist ein Domino-Effekt zu erwarten? ................................................. 225 Elektromagnetisches Spektrum und Anwendungen ....................................................... 228 Weltweite Übertragungsfrequenzen von UHF-RFID....................................................... 229 Zusammenspiel in der AutoID-Normung ........................................................................ 234 EPC-Kommunikation ....................................................................................................... 235 Bestandteile eines RFID-Systems und darauf Einfluss nehmende Faktoren ................. 240 Elektromagnetische Welle an einem Dipol ..................................................................... 243 Ermittlung von Nah- und Fernfeld einer Richtantenne ................................................... 245 Reflexion und Transmission von elektromagnetischen Wellen an Grenzflächen (eigene Darstellung) ........................................................................................................ 249 UHF-Transmissionsdämpfung einer vertikal polarisieren Welle ..................................... 250 Vereinfachte Darstellung der Leistungsübertragung zwischen Leser- und Transponderantenne (eigene Darstellung) ..................................................................... 252 a) lineare Polarisation, b) zirkulare Polarisation ............................................................. 254 Vereinfachte Darstellung einer zirkular polarisierten Antenne und mögliche Positionierungen der Transponder relativ zur Antenne .................................................. 255 Definition von Verkehrsangebot G und Durchsatz S ...................................................... 257 Binärer Suchbaum – mit der sukzessiven Verkleinerung des Suchbereiches kann schließlich ein einzelner Transponder selektiert werden ................................................ 258 Verschiedene Transponder ............................................................................................. 264 SAW-Transponder .......................................................................................................... 266 Aufbau eines UHF-Transponders mit Trägerelement (Inlay) .......................................... 266 Bauformen von Dipolantennen ....................................................................................... 267 Sonderbauformen: Tripol-Antenne, Doppeldipol-Antenne .............................................. 269 Sonderbauform: Schlitz-Antenne .................................................................................... 270 Sonderbauform: Patch-Antenne ..................................................................................... 271 Sonderbauform: Streifenleiter-Antenne .......................................................................... 271 Sonderbauform: Loop-Antenne....................................................................................... 272 Planar asymmetrically field folder antenna ..................................................................... 272 Antennen-Abstrahlrichtung einer Dipol- und einer PAFFA-Antenne .............................. 274 Transponder für Metall: UPM Raflatec – Dogbone – Smart-Label-Inlay ........................ 276 Smart-Label-Transponder für die Anbringung auf Metall: Dogbone – Smart Label auf Paxar-Schaumstoff ......................................................................................................... 277 Gekapselte-Transponder a) Hard-Tags b) „weich“ gekapselte Transponder (Karte) ... 277 Kombi-Karte (LF/HF) ....................................................................................................... 278 HF-Antennen-Bauformen ................................................................................................ 279 UHF-Antennen-Bauformen ............................................................................................. 279 Blockschaltbild der Steuerung eines Lesegerätes .......................................................... 282 Formen von RFID-Lesern ............................................................................................... 283 UHF-Leseeinrichtung am Rollband ................................................................................. 285 Prinzipskizze UHF-Portal von Deister electronic GmbH ................................................. 285 Lesegerät von Deister electronic GmbH mit integrierter Antenne .................................. 286 Einsatz der Lesegeräte der Deister electronic GmbH in einem Anlieferungsportal ....... 286 Stationäres UHF-Lesegerät OBID ID ISC.LRU2000 der Firma Feig .............................. 286 Pulkerfassung ................................................................................................................. 287

Verzeichnisse

Abb. 7-43: Abb. 7-44: Abb. 8-1: Abb. 8-2: Abb. 8-3: Abb. 8-4: Abb. 8-5: Abb. 8-6: Abb. 8-7: Abb. 8-8: Abb. 8-9: Abb. 9-1: Abb. 9-2: Abb. 9-3: Abb. 9-4: Abb. 9-5: Abb. 9-6: Abb. 9-7: Abb. 9-8: Abb. 9-9: Abb. 9-10: Abb. 9-11: Abb. 9-12: Abb. 9-13: Abb. 9-14: Abb. 9-15: Abb. 9-16:

Abb. 9-17: Abb. 9-18: Abb. 9-19: Abb. 9-20: Abb. 9-21: Abb. 9-22: Abb. 9-23: Abb. 9-24: Abb. 9-25: Abb. 9-26: Abb. 9-27: Abb. 9-28:

XXIX

Verlauf der reflektierten Signal-Stärke ............................................................................ 288 LKW-Portal ...................................................................................................................... 288 Das „Unschärfeproblem“ beim Einsatz von Weitbereichs-RFID an Lagerplatzgrenzen. 296 Unterschiede bzgl. der Zielgerichtetheit von Barcode- und RFID-Lesesystemen .......... 297 Stand im Hype-Cycle der RFID-Technik pauschalisiert: Einschätzung im Buch „RFID für Dummies“, Stand 2006 ................................................................................... 299 Stand im Hype-Cycle bzgl. einzelner Einsatzfelder von RFID-Technik: Einschätzung im Rahmen des BRIDGE-Projektes 2007 ....................................................................... 299 Einschätzung des BSI 2008 ............................................................................................ 300 Eigene Einschätzung: Stand in der Bauwirtschaft .......................................................... 301 Eigene Einschätzung: Aufgabe der Forschung liegt u. a. in der Dämpfung der Kurve .. 301 Einschätzung zur Transponder-Preisentwicklung der passiven UHF-Technik ............... 303 Entwicklung der möglichen Größe von RFID-Chips ....................................................... 304 Mögliche Kategorisierung von RFID-Projekten im Bereich der Bau- und Immobilienwirtschaft nach Anwendungsfeldern.............................................................. 314 Abbildung aus dem US-Patent Nr. PCT/US2004/004957 .............................................. 316 Modell 1 eines mit RFID-Reader ausgestatteten Bauroboters, der Bauteile anhand ihrer RFID-Tags erkennt, aufnimmt und zu einem Bauwerk zusammensetzt ................ 318 Modell 2 eines mit RFID-Reader ausgestatteten Bauroboters, der Bauteile anhand ihrer RFID-Tags erkennt, aufnimmt und zu einem Bauwerk zusammensetzt ................ 318 Modell 3 eines mit RFID-Reader ausgestatteten Bauroboters, der Bauteile anhand ihrer RFID-Tags erkennt, aufnimmt und zu einem Bauwerk zusammensetzt ................ 319 Automated Guided Vehicle im Hamburger Containerhafen Altenwerder, das sich an RFID-Transpondern im Boden orientiert ......................................................................... 319 Haltbarkeit analoger und digitaler Datenträger ............................................................... 322 Lesbarkeit von UHF-Transpondern innerhalb von Bewehrungskörben.......................... 323 Einsatz von Sensortranspondern in Vakuumisolierpaneel auf der inHaus2-Baustelle... 325 Vortests mit UHF-RFID-LKW-Portal auf dem Parkplatz des Fraunhofer IML in Dortmund (links) und auf der inHaus2-Baustelle in Duisburg (rechts) ........................... 326 „Construction Processes supported by RFID Technology”-Konzept mit zentraler Projektdatenbank und verteilten (lokalen) RFID-Ereignisdatenbanken .......................... 328 Konzept zur RFID-basierten Sammlung von Daten in einer zentralen Datenbank entlang des Lebenszyklus eines Betonfertigteils ............................................................ 329 Versuchsaufbau in Cork zum Testen der Beeinflussung passiver UHF-RFID-Technik durch Leitungen hinter Wandbauplatten bzw. hinter Ziegel ........................................... 330 Nutzung der RFID-Transponder verschiedener Bauteile zur Kontrolle der richtigen Zuordnung von Anschlusspunkten.................................................................................. 331 RFID-Leser am Kranhaken ............................................................................................. 331 Transponder mit angebundener Sensorik im Betonbauteil und zusätzlicher Tag zur Identifizierung: dauerhaft verbauter ID-Tag und abnehmbarer aktiver Sensor-Tag im Paralleleinsatz ................................................................................................................. 332 System zum Monitoring der Betonaushärtung mittels aktiver RFID-Sensortags ........... 332 Monitoring der Betonaushärtung mittels aktiver RFID-Sensortags beim Bau des Sandbergtunnels ............................................................................................................. 333 Einbau und Auslesen von RFID-Sensortags in Beton auf der inHaus2-Baustelle ......... 334 UHF-Tag (Paxar-Space-Tag) eingebracht in Touchscreen der Telefonsäule ................ 335 Beispiel für eine Lebenszyklusdarstellung für einen Monitor einer Telefonsäule ........... 335 Im Projekt des BIBA genutzter linear polarisierter UHF-Handleser der Nordic ID GmbH und Screenshot einer Benutzeroberfläche .......................................... 336 Darstellung der EPC IS-Struktur des BIBA ..................................................................... 336 Beispiel für eine Datensatzstruktur: Aggregation-Event (TSS = „Master-Tag“ = parentID; zugeordnete Tags der Komponenten (BT) = childEPC) ................................. 337 Ergebnisse der „Nutzenbewertung von RFID“ durch die Befragten in der Studie „Einsatz von RFID in der Baulogistik“ der TFH Berlin..................................................... 338 Modellskizze eines mobilen RFID-Gates für den Baustelleneinsatz .............................. 339 Material- und Informationsfluss ....................................................................................... 340 Struktur im Forschungsverbund ForBAU ........................................................................ 342

XXX

Abb. 9-29: Abb. 9-30: Abb. 9-31:

Abb. 9-32: Abb. 9-33: Abb. 9-34: Abb. 9-35: Abb. 9-36: Abb. 9-37: Abb. 9-38: Abb. 9-39: Abb. 9-40: Abb. 9-41: Abb. 9-42: Abb. 9-43: Abb. 9-44: Abb. 9-45: Abb. 9-46: Abb. 9-47: Abb. 9-48: Abb. 9-49: Abb. 9-50: Abb. 9-51: Abb. 9-52:

Abb. 9-53:

Abb. 9-54: Abb. 9-55:

Abb. 9-56: Abb. 9-57: Abb. 9-58: Abb. 9-59: Abb. 9-60:

Verzeichnisse

Abbildungen zu den baubezogenen RFID-Projekten des Fraunhofer IFF: mit induktiv arbeitenden Transpondern markierte Stahlbauteile, Handleser und Gesamtkonzept.... 343 Abbildungen zu einem RFID-Projekt an der Iowa State University im Jahr 1998 .......... 344 Abbildungen zu den wartungs- und instandhaltungsbezogenen RFID-Projekten des bzw. unter Beteiligung des Fraunhofer IFF und weiteren Institutionen: getaggte 'Objekte, mobile RFID-Handleser u. a. für der Montage von Bauwerken (oben rechts) ................................................................................................................... 345 Nutzenpotenzial von RFID im Facility Management nach Prozesskategorien: Ergebnis einer Studie des fir der RWTH Aachen ........................................................... 347 Struktur der Projekts im BRIDGE-Programm ................................................................. 352 Vorgehen innerhalb der einzelnen Arbeitspakete im BRIDGE-Programm ..................... 353 Systemkonfiguration im Projekt PROMISE ..................................................................... 356 Struktur der Schwerpunkte der ECTP: „Processes and ICT (PICT)“ als Querschnittsthema .............................................................................................................................. 357 Überblick über einen Teil der europäischen Bauforschungslandschaft (u. a. ohne ZukunftBau)..................................................................................................................... 358 „Roadmap“ für die Forschung im industriellen Bereich .................................................. 359 „Roadmap“ für die Forschung im Bereich „Intelligent Constructions“ ............................. 360 ERABUILD „Roadmap for Construction RFID Applications” .......................................... 362 Ansatz im dänischen Projekt „SensoByg“ ....................................................................... 363 Abbildungen zu Versuchen u. a. zum Feuchtigkeitsmonitoring in Brückenbauwerken im Projekt „SensoByg“ .................................................................................................... 364 Armband mit RFID-Technik im Demonstrator des Projektes u-2010 für die Abwicklung von Unfällen in Tunneln ............................................................................... 365 Logo der Organisation COMIT ........................................................................................ 366 Erfassen von RFID-Transpondern im Beton (Eisenbahnschwellen) im Projekt „RFID Tagging Technology“ des bre ......................................................................................... 367 Vom bre zusammen mit Microsoft entwickelte Softwarearchitektur zum Einsatz von ' RFID im Bauwesen unter Berücksichtigung des EPCglobal-Netzwerks ........................ 368 Prinzip der Versuche zur Beurteilung der Lesbarkeit von RFID-Tags im Erdreich ........ 369 Abbildung eines möglichen Einsatzkonzeptes für RFID-Technik auf Baustellen (Gate, Handleser, Leser am Kran, Positionierungssystem etc.)..................................... 370 Versuchsfeld und Formelwerk ........................................................................................ 373 Prinzip der Lokalisierung über RFID-Lesungen von verschiedenen Standpunkten aus und Schnittmengenbildung....................................................................................... 374 Abbildungen zum Test eines aktiven RFID-Portals zur Erfassung metallischer Ladung auf offenen Ladeflächen .................................................................................... 375 Prinzip der Untersuchungen zum kombinierten Einsatz von RFID am Beispiel eines zu wartenden Ventils: Navigation zum Zielort und dortige Identifizierung von Objekten .......................................................................................................................... 376 Abbildungen zum Test mit einem mit RFID- und GPS-Technik ausgestatteten Krans und Betonfertigteilen: Über RFID-Technik erkennt der Kran seine Ladung und über GPS den Ort des Abladens............................................................................................. 377 Abbildungen zum Test zur Erfassung von Werkzeugen in einer Kiste ........................... 378 Abbildungen zum Test zur Erfassung von Werkzeugen durch ein Portal im Vorbeigehen zum Vergleich zu der Erfassung von Werkzeugen unter Einsatz von Barcodes an einem Terminal................................................................................................ 379 Untersuchung des Erfassungbereichs von mit aktiven RFID-Transpondern ausgestatteten, in offenen Metallschränken in Räumen lagernden Werkzeugen .......... 380 Konzept zur Zusammenführung von Bauprozessdaten des RTLS mit weiteren Bauprojektdaten über eine Datenbank sortiert nach RFID-Tag-ID................................. 382 Konzept des NIST zur Zusammenführung von Baudaten unter Berücksichtigung der RFID-Technik, Zweig mit RFID-Bezug durch die Verfasser markiert ............................. 383 Modellkran des NIST für das u. a. mit RFID und LADAR unterstützte, autonome Bauen .............................................................................................................................. 384 Visualisierung eines Konzepts zur Nutzung der RFID-Technik zur Kontrolle und Dokumentation des Baufortschritts für das Beispiel des Stahlbaus ............................... 386

Verzeichnisse

Abb. 9-61: Abb. 9-62: Abb. 9-63: Abb. 9-64: Abb. 9-65:

Abb. 9-66: Abb. 9-67: Abb. 9-68: Abb. 9-69: Abb. 9-70: Abb. 9-71: Abb. 9-72: Abb. 9-73: Abb. 9-74: Abb. 9-75: Abb. 9-76: Abb. 9-1: Abb. 9-2: Abb. 9-3: Abb. 9-4:

Abb. 9-5: Abb. 9-6: Abb. 9-7: Abb. 9-8: Abb. 9-9: Abb. 9-10: Abb. 9-11: Abb. 9-12: Abb. 9-13: Abb. 9-14: Abb. 9-15: Abb. 9-16: Abb. 9-17: Abb. 9-18: Abb. 9-19: Abb. 9-20: Abb. 9-21:

XXXI

Modell zur Entwicklung einer RFID-Anwendung zur Kontrolle und Dokumentation des Baufortschritts .......................................................................................................... 387 System- und Informationsflussskizze zur Nutzung von RFID-Handlesern i. V. m. Baustellenkränen ............................................................................................................ 388 Systemübersicht zum Projekt „Development of Construction Logistics System using Radio Frequency Identification” ...................................................................................... 390 Screenshots zur Baulogistikkontrollsoftware im Projekt „Development of Construction Logistics System using Radio Frequency Identification“ ................................................ 390 Screenshots zum Baulogistikkontrollsystem im Projekt „Development of Construction Logistics System using Radio Frequency Identification“: RFID-Erfassung mit UHFPalettengate beim Verladen (links), Ladung (mitte), RFID-Erfassung auf dem LKW mit HF-Handleser (rechts)............................................................................................... 391 Vision im „Cyber Concrete“-Projekt ................................................................................ 392 Übersicht über das „On-Site Inspection Support System“ (links) und möglicher Screenshot bei Dokumentation der Beurteilung eines Risses im Beton (rechts) ........... 393 Möglicher Screenshot für eine Arbeitsanweisung (links) und Übersicht über das Informationsflusssystem (rechts) .................................................................................... 394 System im Einsatz bei der Staudamminspektion des Haneji Dams in Okinawa ............ 394 Verbindung der realen und der virtuellen Welt („zentraler Modellserver“) über verschiedene Techniken ................................................................................................. 395 Vision 1: „Bridge Maintenance Support“ mit RFID .......................................................... 396 Vision 2: „Life-cycle management of construction materials“ ......................................... 396 Vision 3: „Life-cycle management for temporary materials“ ........................................... 397 Vision 4: „Management of facilities and land by utilization of information stakes“.......... 397 Systemübersicht zum Projekt der Universitäten National Taipei und Feng Chia in Taiwan zum RFID-basierten SCM in der Bauwirtschaft ................................................. 398 Einsatz von PDA mit RFID auf der Baustelle im Projekt der Universitäten National Taipei und Feng Chia in Taiwan zum RFID-basierten SCM in der Bauwirtschaft .......... 399 Mögliche Bauformen digitaler RFID-Schlüssel ............................................................... 401 RFID-Leser für Zutrittskontrollsystem der Cichon + Stolberg Elektroanlagenbau GmbH (C+S) in Aufputzgehäusen .................................................................................. 402 RFID-Leser für Zutrittskontrolle neben einer Fahrzeugtür .............................................. 402 RFID-Leser-Terminal mit zusätzlicher Tastatur der C+S GmbH, RFID-Leser in Kombination mit Fingerabdruckscanner „FOD 500V“ der Jerra Soft GmbH, Prototyp einer Kombination aus Fingerabdruckscanner und RFID-Leser der Fa. Repac (für Baustellen in Italien) ........................................................................................................ 403 RFID-Schließzylinder der dom Sicherheitstechnik GmbH .............................................. 403 RFID-Möbelschloss der Lehmann Vertriebsgesellschaft mbH & Co. KG ....................... 404 Mobiles Zutrittskontrollsystem......................................................................................... 405 „InSite“-Container der Streif Baulogistik GmbH .............................................................. 407 RFID-Leser in Kombination mit Fingerabdruckscanner „FOD 500V“ der Jerra Soft GmbH und dort eingebauter Fingerabdruckleser einzeln .............................. 408 Prototyp einer Kombination aus Fingerabdruckscanner und RFID-Lesersystem Repac (für Baustellen in Italien) ...................................................................................... 408 Mobiler Kombileser mit u. a. RFID (induktiv), Barcode und Fingerabdruck.................... 409 Nutzung eines UHF-RFID-Tags auf dem Helm zur Zutrittskontrolle in einer finnischen Werft der Akar Yards ASA .............................................................................................. 410 Abbildungen zum TPS-System der Fa. Hilti ................................................................... 412 Abbildungen zur mit RFID-Startmechanismus geschützten Motorsäge des „Innovation Lab“ in Dänemark......................................................................................... 412 Bau- und Mietstation der Gradwohl GmbH ..................................................................... 414 Das System „SafeTool“ der SafeTool AB ....................................................................... 415 Das System „SafeTank“ der SafeTool AB ...................................................................... 416 Das System „Area Security“ der SafeTool AB ................................................................ 416 Schlüsselkasten „proxSafe maxx 32 Kabinett“ aus dem „proxSafe“-Programm der Deister Electronic GmbH ................................................................................................ 417 Mit RFID-Lesern ausgestattete Kabelsteckplätze: HP 2007 .......................................... 418 Mit RFID-Lesern ausgestattete Kabelsteckplätze: data-complex 2008 .......................... 418

XXXII

Abb. 9-22: Abb. 9-23: Abb. 9-24: Abb. 9-25: Abb. 9-26: Abb. 9-27: Abb. 9-28: Abb. 9-29: Abb. 9-30: Abb. 9-31: Abb. 9-32: Abb. 9-33: Abb. 9-34: Abb. 9-35: Abb. 9-36: Abb. 9-37: Abb. 9-38: Abb. 9-39: Abb. 9-40:

Abb. 9-41: Abb. 9-42: Abb. 9-43: Abb. 9-44: Abb. 9-45: Abb. 9-46: Abb. 9-47: Abb. 9-48: Abb. 9-49: Abb. 9-50: Abb. 9-51: Abb. 9-52: Abb. 9-53: Abb. 9-54: Abb. 9-55:

Verzeichnisse

Beispiel für einen Tischleser als „intelligente Schreibtischablage“ ................................. 419 Prototyp der „Smart-Box“ des Fraunhofer IFF und Modell des „intelligenten Containers“ des BIBA ..................................................................................................... 419 Visionen zum „intelligenten Kühlschrank“ ....................................................................... 420 „Intelligente Regale“ als Teil der „Metro Future Store“-Initiative ..................................... 420 „Intelligente Schließfächer“ der ecos systems GmbH mit optional eingebauten RFIDLesern zur Detektion von Gegenständen in den Schließfächern ................................... 420 Screenshot Raumplan mit eingetragenen RFID-Lesestandorten und der markierten gesuchten Akte (links) und Arbeitsplatzansicht (rechts) ................................................. 421 RFID-System „Tool Link“ zur Erfassung von Werkzeugmaschinen auf Ladeflächen von Fahrzeugen als Teilsystem der „Ford Work Solution“ ............................................. 422 Die „intelligente Handtasche” „Ladybag” ........................................................................ 423 Abbildungen zum aktiven RFID-System bei der Internorm Fenster GmbH .................... 424 Aktiver Einzel-RFID-Transponder auf Baumaschinen bei einem Praxistest auf Baustellen in Großbritannien ................................................................................................. 425 Aktive RFID-Transponder zur Pulkerfassung von Stahlrohren bei einem Praxistest in den USA .......................................................................................................................... 425 Zufahrt der Fa. Al Jaber mit Gate zur Erfassung von mit aktiven RFID-Transpondern versehenen Fahrzeugen ................................................................................................. 426 Aktive Transponder der Identec Solutions AG an Wechselbrücken der Deutschen Post AG bzw. der DHL Vertriebs GmbH & Co. OHG ................................... 427 Maut-System in Singapur................................................................................................ 427 Aktive RFID-Transponder im „e-Plate“ der Identec Solutions AG .................................. 428 Skizze für ein System zur Erfassung der An- und Abfahrtszeiten mittels RFID-Tag am Betonfahrzeug ........................................................................................................... 428 Beispiel zum Einsatz semi-aktiver RFID-Technik im MW-Bereich zur Fahrzeugerfassung und Schrankensteuerung ............................................................................... 430 Systemskizze zum System „PaveTag“ der Minds Inc..................................................... 430 Abbildungen zum Einsatz semi-aktiver RFID-Transponder zur Verfolgung von Straßenbaufahrzeugen (Lieferung heißen Asphalts) im System „PaveTag“ der Minds Inc. ....................................................................................................................... 431 Versuchsgate der Microplex Printware AG bei der Rehm Logistik GmbH zur LKWErfassung mittels passiver UHF-Technik und Skizze aus der Produktbeschreibung..... 432 Nutzung passiver Tags zur Erfassung im LKW-Portal (links) und durch mit Lesern ausgestatteten Stapler (rechts) im System der Laudis Systems LLC ............................ 433 Passiver UHF-Tag der Intermec Technologies Corp. auf einem Container der Schenker AG ................................................................................................................... 433 Workflow im Projekt „Smart Box“ der Schenker AG ....................................................... 434 Verschiedene Techniken zur Containeridentifizierung und Verfolgung, Darstellung aus dem Projekt „Smart Box“ der Schenker AG ............................................................. 435 Batteriebetriebenes, baustellentaugliches System der Gera Ident GmbH zur Dokumentation von Ankunfts- und Abfahrzeiten für Betonlieferfahrzeuge in Dubai ...... 436 Mobile RFID-Datensammler mit und ohne Zusatzfunktionen der Deister Electronic GmbH ................................................................................................ 437 Möglichkeiten der Mitführung von Ereignis-ID-Transpondern in Form von SmartCards (links) bzw. als Alternativsystem in Form von iButtons (mitte und rechts)...................... 438 RFID-System zur RFID-basierten Kennzeichnung und Identifikation von Brandschutzklappen ....................................................................................................... 440 Abbildungen zum RFID-unterstützten Wartungssystem der Entsorgungsbetriebe Warendorf ....................................................................................................................... 441 Abbildungen zum RFID-unterstützten Asset-Management-System der Berliner Wasserbetriebe ............................................................................................................... 442 Einsatz von RFID-Transpondern an Toi-Toi-Toilettenhäuschen .................................... 443 Abb. zum RFID-System „LifeCheck“ der Dehn + Söhne GmbH & Co. KG .................... 444 Abbildungen zum Werkzeug- und Materialverwaltungssystem „WoDaBau“ der Assion Electronic GmbH ................................................................................................. 446 Abbildung zum Pilotprojekt eines Werkzeug- und Materialverwaltungssystems „Safe & Sound“ bei Bosch............................................................................................... 447

Verzeichnisse

Abb. 9-56: Abb. 9-57: Abb. 9-58: Abb. 9-59: Abb. 9-60: Abb. 9-61: Abb. 9-62: Abb. 9-63: Abb. 9-64: Abb. 9-65: Abb. 9-66: Abb. 9-67: Abb. 9-68: Abb. 9-69: Abb. 9-70: Abb. 9-71: Abb. 9-72: Abb. 9-73: Abb. 9-74: Abb. 9-75: Abb. 9-76: Abb. 9-77: Abb. 9-78: Abb. 9-79: Abb. 9-80: Abb. 9-81: Abb. 9-82: Abb. 9-83:

Abb. 9-84: Abb. 9-85: Abb. 9-86: Abb. 9-87:

Abb. 9-88: Abb. 9-89: Abb. 9-90: Abb. 9-91: Abb. 9-92: Abb. 9-93:

XXXIII

Abbildungen zum Werkzeugverwaltungs- und Asset-Management-Produkt „PlantTagz“von Ascendent Technologies ....................................................................... 448 Abbildungen von mit RFID-Transpondern gekennzeichneten Bohrrohren ..................... 449 Abbildungen von mit SAW-Transpondern gekennzeichneten Bohrrohren ..................... 449 Schalungskennzeichnung und Identifizierung mit dem System „Paschal Ident“ ............ 450 Bilder zum Pilotprojekt mit einem Turmdrehkran ............................................................ 451 Systemübersicht über das Produkt „AssetGather“ ......................................................... 451 Systemübersicht zum Produkt „QuickTraQ“ am Beispiel der Kennzeichnung von Betonproben.................................................................................................................... 452 Systemunterkonfigurationen zum System „icantrack“ .................................................... 453 Systemübersicht zum System „icantrack“ ....................................................................... 453 Abbildung zum System der Byzak Ltd.: RFID-Hardware ................................................ 454 Abbildung zum System der Byzak Ltd.: RFID-basierter Prozessablauf ......................... 454 Abbildung zum System „iTAG“ im Einsatz auf einer Baustelle der Bovis Lend Lease AG in Stratford ..................................................................................................... 455 Abbildungen zum Einsatz passiver RFID-Technik zur Kennzeichnung im System „Field ID“ der N4 Systems Inc. ........................................................................................ 456 Abbildungen zum Einsatz passiver RFID-Technik zur Kennzeichnung im System „Field ID“ der N4 Systems Inc. ........................................................................................ 456 RFID-System „EPIS” der SpanSet GmbH & Co. KG ...................................................... 457 RFID-System „iSafe” von Capital Safety ........................................................................ 458 Prototyp 1 des PSA-Portals des LuF B&B ...................................................................... 459 Abbildungen aus dem US-Patent Nr. 6853303 B2 ......................................................... 460 Systemübersicht zu den Entwicklungen von Hitachi ...................................................... 461 Abbildung zu den Entwicklungen von Hitachi ................................................................. 461 Abbildung zu den Entwicklungen von Hitachi ................................................................. 462 Kennzeichnung von Wischmopps mit RFID-Transpondern der der Paul Schulten GmbH & Co. KG.............................................................................................................. 463 Testaufbau zur Verfolgung von Teppichrollen in der Produktion.................................... 465 Abbildung zum Projekt der Dalton Betonelementer A/S ................................................. 466 „Intelligente Betonrohre“ mit Transpondern der Fa. Schreiner LogiData........................ 467 Abb. zum Einsatz von RFID in Stahlbetonfertigteilen in Projekten der bre (links: Einbau; mitte: möglicher Handleser; rechts: Nutzung im Lager) .......................... 468 RFID-Transponder außen am Betonfertigteil der Ruentex Corp. ................................... 468 Konzept der Anbindung der RFID-Technik an ein Gebäudeinformationsmodell für das Beispiel von Betonfertigteilen der Taskinen Oy und Fenstern der Fenestra Oy, umgesetzt von der der finnischen Skanska AB in Zusammenarbeit mit der Fa. Enterprixe ... 469 Konzept der Anbindung der RFID-Technik an ein Gebäudeinformationsmodell für das Beispiel von Betonfertigteilen der Taskinen Oy, Abb. der TeliaSonera Finland Oy ....... 470 RFID-Label zur Demonstration auf einem Fenster der Fenestra Oy .............................. 470 Abbildung zum System „QTRAC“ der MTR Corp.: Verknüpfung der Kontroll- bzw. Servicedaten mit der Tag-ID mittels RFID ...................................................................... 471 Abbildung zum System „QTRAC“ der MTR Corp.: Systemübersicht: Eine zentrale Datenbank verbindet die RFID-Anwendungen und ermöglicht die Anknüpfung eines 3D-Modells ...................................................................................................................... 472 Abb. zum „RFID-Marking-System“ der 3M Company: Systemüberblick zum Markieren und Detektieren von Leitungen ....................................................................................... 473 Abb. zum „RFID-Marking-System“ der 3M Company: Fotos des RFID-Lesegerätes mit GPS-Modul und einiger möglicher RFID-Transponderformen.................................. 473 Abb. zum „RFID-Marking-System“ der 3M Company: Systemübersicht bzgl. der Verknüpfung mit Planunterlagen und Google Earth mittels GPS ................................... 474 Abb. zum „RFID-Marking-System“ der 3M Company: Beispiel für das Mapping unter Einsatz von Google Earth ............................................................................................... 474 Abb. zum „RFID-Marking-System“ der 3M Company: Markierung der Transponder mit Barcode zur manuellen Verknüpfung mit Planunterlagen .............................................. 475 Kennzeichnen und Auslesen der mit RFID-Transpondern gekennzeichneten Betonprobewürfel bzw. -zylinder mit dem System „LYNX“ der QTRAC Ltd. .................. 477

XXXIV

Abb. 9-94: Abb. 9-95: Abb. 9-96: Abb. 9-97:

Abb. 9-98: Abb. 9-99: Abb. 9-100: Abb. 9-101: Abb. 9-102: Abb. 9-103: Abb. 9-104: Abb. 9-105: Abb. 9-106: Abb. 9-107: Abb. 9-108: Abb. 9-109: Abb. 9-110: Abb. 9-111: Abb. 9-112: Abb. 9-113:

Abb. 9-114: Abb. 10-1: Abb. 10-2: Abb. 10-3: Abb. 10-4: Abb. 10-5: Abb. 10-6: Abb. 10-7: Abb. 10-8: Abb. 10-9: Abb. 10-10: Abb. 10-11: Abb. 10-12: Abb. 10-13: Abb. 10-14: Abb. 10-15:

Verzeichnisse

Einbringen und Auslesen eines RFID-Transponders in Betonproben in einem Projekt der Courtesy of National Taipei Technology University .................................................. 477 Abbildung aus dem US-Patent 7278341 B1: RFID-Leser im Drehmomentschlüssel und RFID-Tags in Bolzen bzw. Muttern .......................................................................... 478 Beispiele zum möglichen Einsatz von RFID-Lesern im Lager: Abbildung auf Basis einer Vorlage von Symbol Motorola (Handleser ohne Pfeil( ........................................... 479 Beispiel zum möglichen Einsatz von RFID-Lesern im Lager: Verfolgen des Staplerstandorts über RFID-Transpondernetz im Boden im System „Track & Race“ der Indyon GmbH ............................................................................................................ 480 RFID-Transponder zur Kennzeichnung von Hausmülltonnen ........................................ 481 RFID-Transponder zur Kennzeichnung von Metallfässern: Transponder links im Schraubverschluss und rechts im sog. „Chipnest“ ......................................................... 482 Auslesen der Transponder: manuell (links) und automatisiert in der Förderstrecke (rechts) ............................................................................................................................ 482 Kennzeichnung von Schrottcontainern bei der Scholz Recycling GmbH mittels RFID .. 483 Kennzeichnung von Containern und Boxen bei der Chemion Logistik GmbH mittels RFID ................................................................................................................................ 484 Prototyp eines RFID-Reinigungsroboter der Ulmer Inmach Intelligente Maschinen GmbH und des mit RFID-Tags versehenen „Smart Carpet“ von Vorwerk ..................... 486 Raster aus RFID-Tags unter dem Bodenbelag in einem Projekt der Fraunhofer .......... 487 RFID-Tags zur Führung sehbehinderter Menschen eingebettet in Bodenbelagselemente ......................................................................................................................... 487 RFID-Tags zur Führung sehbehinderter Menschen eingebettet im Pflaster in einer Testanwendung in Italien ................................................................................................ 488 RFID-Tag am Krankenhausbett steuert Aufzugsanlage (Vision Schreiner LogiData).... 488 Abb. zur digitalen Katzenklappe, die die Bewegungen von Haustieren erfasst und z. B. signalisiert, ob eine Katze im Haus ist bzw. wann sie dieses verlassen hat .......... 489 RFID-Leser an neuralgischen Punkten von Rohrpostanlagen ....................................... 490 Abb. zu SAW-Sensoren in einem System zur Überwachung der Temperatur von Freileitungen ................................................................................................................... 491 Prinzip der Lokalisierung durch Abgrenzung von Zonen durch Portale/Gates und Erfassung des Zonenübergangs/Bereichswechsels ....................................................... 492 Prinzip der Lokalisierung unter Schaffung zahlreicher Referenzpunkte und Einsatz passiver Nahbereichs-RFID-Technik (Einfache Zuordnung der „Cell of Origin“) ........... 492 Prinzip der Lokalisierung unter Schaffung weniger Referenzpunkte und Einsatz passiver Weitbereichs-RFID-Technik (Messung von Signalstärken und Schnittmengenbestimmung) oder aktiver Technik (nicht dargestellt, da v ergleichbares Prinzip) ..................................................................................................... 492 Prinzip zur Standortbestimmung über RFID-Technik im Schuh und Berechnung des Fußstandorts „Schritt für Schritt“ ..................................................................................... 493 EPCglobal Standards Overview...................................................................................... 499 Aufbau des EPCglobal-Netzwerkes ................................................................................ 500 EPC IS-Ereignistypen ..................................................................................................... 502 Funktionsweise des EPCglobal-Netzwerkes .................................................................. 508 Das EPCglobal-Netzwerk als Grundlage für das „InWeMo“ ........................................... 510 Baustellencontainer der Fa. Alho Systembau GmbH nach der Verladung..................... 511 „InWeMo“- Erläuterung an der Schnittstelle Zulieferer/Baustelle ................................... 511 Kennzeichnung eines Objektes (hier Container) mit Transponder ................................. 512 Speicherung von Objektinformationen (ON-Daten) auf dezentralen Servern (EPC IS) . 513 Meldung der Auskünfte bzgl. Objektdaten (Produktinformationen oder Eigenschaftsdaten) an zentralen RFID-Bauserver .............................................................................. 514 Warenausgang Werksgelände: Erfassen und Speichern von Ereignisdaten ................. 515 Transport zur Baustelle ................................................................................................... 516 Wareneingang Baustelle: Erfassen und Speichern von Ereignisdaten .......................... 517 Informationsaustausch Zulieferer/Baustelle .................................................................... 518 Anbindung ausgewählter vorstellbarer Applikationen der im Lebenszyklus Beteiligten, die mittels RFID erzeugte/ erfasste Daten nutzen (aus Projekten der ARGE RFIDimBau sowie außerhalb der Projekte der ARGE RFIDimBau) ............................... 519

Verzeichnisse

XXXV

Abb. 10-16: Beispielhafte Darstellung der Nutzung eines zentralen Netzwerks durch verschiedene Applikationen sowie Darstellung einer Gliederung der Möglichkeiten zum Einsatz von Auto-ID-Technik und Angabe der im Projekt „InWeMo“ genutzten Systeme ................. 520 Abb. 11-1: Übersicht der im Forschungsprojekt ausgewählten Demonstratoren ............................. 528 Abb. 11-2: Beispiel für Kennzeichnung in Klarschrift i. V. m. dem Objekt hinzugefügten Datenträgern: Typenschild mit Hersteller- und Eigenschaftsangaben, Eigentümerangaben inkl. Inventarisierungsnummer, Prüfangaben etc. .......................................................... 529 Abb. 11-3: Palette mit geschachtelter Kennzeichnung auf mehreren Ebenen................................. 530 Abb. 11-4: Struktur in LKW-Ladung – Erfassung der auf Item-Ebene mit RFID gekennzeichneten Ladung durch LKW-Portal vorstellbar (Quellangabe siehe Anlage 11.1) ....................... 532 Abb. 11-5: Struktur in LKW-Ladung – Erfassung der Ladung durch LKW-Portal bei Kennzeichnung der Ladungsträger mit RFID vorstellbar (Quellangabe siehe Anlage 11.1) .. 532 Abb. 11-6: Struktur in LKW-Ladung – Erfassung der nicht in Versandeinheiten gegliederten Ladung durch LKW-Portal nur bei Referenzierung zum „Master-Tag“ des LKW vorstellbar (Quellangabe siehe Anlage 11.1).................................................................. 532 Abb. 11-7: Eignung von RFID-Lesertypen in Abhängigkeit der Kennzeichnungsebene (Item-Tagging auf Produktebene, Taggen von Versandeinheiten oder Einsatz von Mastertags ...................................................................................................................... 533 Abb. 11-8: Zusammenfassung der Funktionalitäten der Demonstratoren Nr. 2 und Nr. 3 für die Materiallogistik ................................................................................................................ 536 Abb. 11-9: Technische Eignungsprüfung der Frequenzbereiche nach Einsatzbereich für Portalbzw. Terminallösung ....................................................................................................... 538 Abb. 11-10: Modulares Konzept zum Einsatz der RFID-Technik in der Personallogistik .................. 540 Abb. 11-11: Logo FoeBuD e. V., STOP RFID .................................................................................... 541 Abb. 11-12: Beschaffte stationäre Leser/Handleser für Praxistests (Fotos tlw. von den Internetseiten der Hersteller) ....................................................................................................... 543 Abb. 11-13: Gate aus Einzelreadern mit integrierter Antenne (Deister) vs. Gate aus einem Leser mit externen Antennen (z. B. Feig und Intermec) ........................................................... 544 Abb. 11-14: Auswahl von Antennen für stationäre Leser für Praxistests (Fotos tlw. von den Internetseiten der Hersteller) .......................................................................................... 545 Abb. 11-15: Auswahl von UHF-Transpondern für auf Metall („on Metal“-Transponder) .................... 546 Abb. 11-16: Versuchsaufbau zur ersten Reichweitenuntersuchung .................................................. 548 Abb. 11-17: Messgerät zur Resonanzfrequenzmessung ................................................................... 550 Abb. 11-18: Skizze zur Anordnung im Messraum am Fraunhofer IMS .............................................. 551 Abb. 11-19: Versuchsaufbau zur Ausmessung der Feig-Antenne ..................................................... 552 Abb. 11-20: Feig-Antenne: Strahlungscharakteristik .......................................................................... 553 Abb. 11-21: Achsendefinition .............................................................................................................. 554 Abb. 11-22: Versuchsaufbau zur Messung von Symmetrieeigenschaften von ausgewählten Transpondern (Messung um die y-Achse) ...................................................................... 554 Abb. 11-23: Ansprechverhalten von RFID-Tags a) „Raflatac ‚Dogbone‘" b) „Raflatac ‚Frog‘" ........... 555 Abb. 11-24: Versuchsaufbau zur Messung von Symmetrieeigenschaften von ausgewählten Transpondern (Messung um die X-Achse) ..................................................................... 556 Abb. 11-25: Ansprechverhalten von RFID-Tag mit a) Dipol-Antenne (CAEN) b) PAFFA-Antenne (Wisteq) (ohne Metall im Hintergrund) ............................................................................ 556 Abb. 11-26: Versuchsaufbau zur Messung von Symmetrieeigenschaften von ausgewählten Transpondern (Messung um die Z-Achse) ..................................................................... 557 Abb. 11-27: Versuchsaufbau zur Messung zum Einfluss von Metall im Hintergrund......................... 558 Abb. 11-28: Ansprechverhalten des RFID-Tags CAEN 918 a) ohne Metall in Hintergrund b) mit Metall im Hintergrund (X-Achse) ..................................................................................... 558 Abb. 11-29: Ansprechverhalten des RFID-Tags Wisteq 132 a) ohne Metall in Hintergrund b) mit Metall im Hintergrund (X-Achse) ..................................................................................... 559 Abb. 11-30: Versuchsaufbau zur Messung der Durchdringungsfähigkeit des Feldes durch ein Hindernis ......................................................................................................................... 559 Abb. 11-31: Versuchsaufbau bzgl. der Richtmöglichkeiten eines Antennenfeldes (Abschirmung) ... 561 Abb. 11-32: Systemaufbau und Gesamtkonzept inklusive Datenerfassung, Systemsteuerung und Datenverarbeitung .......................................................................................................... 562 Abb. 11-33: Gesamtkonzept für Controller Software .......................................................................... 565 Abb. 11-34: Schichten-Konzept der RFID-Leser-Anbindung ............................................................. 566

XXXVI

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Abb. 11-35: Werksein- und -ausfahrt der Fa. Alho: Visualisierung der Bilanzierungsrichtungen (Warenein- und -ausgang), siehe auch Ziff. 11.6 (Praxistest Demonstrator Nr. 2) ........ 572 Abb. 11-36: Screenshot des Testprogramms und zugehöriger CAI-Module (Reiter „Steuerung“) .... 573 Abb. 11-37: Auszug aus Testprogramm (Reiter „Schnittstelle“) ......................................................... 577 Abb. 11-38: Auszug aus Testprogramm (Reiter „Datenbank“) ........................................................... 579 Abb. 11-39: Auszug aus Testprogramm (Reiter „Tags Schreiben“) ................................................... 581 Abb. 11-40: EPCglobal Standards Overview...................................................................................... 584 Abb. 11-41: Demonstration des „RFID-Bauservers“ unter http://bauserver.cryptin.de/ (Startseite)... 585 Abb. 11-42: Demonstration des „RFID-Bauservers“ unter http://bauserver.cryptin.de/ (Seite des ONS) ............................................................................................................................... 586 Abb. 11-43: Demonstration des „RFID-Bauservers“ unter http://bauserver.cryptin.de/ (Muster Eigenschaftsdaten eines Containers) ............................................................................. 586 Abb. 11-44: Demonstration des „RFID-Bauservers“ unter http://bauserver.cryptin.de/ (Seite der EPC Event Registry, Containerein- und -ausgangsereignisse über EPC Event Registry aufgerufen) ....................................................................................................... 587 Abb. 11-45: Auszug aus Programm zur Datenerfassung für Demonstrator Nr. 2 „InwemoProjekt.exe“ (Reiter „Leser 1“) .......................................................................... 589 Abb. 11-46: Auszug aus Programm zur Datenerfassung für Demonstrator Nr. 2 „InwemoProjekt.exe“ (Reiter „Steuerung“) ...................................................................... 592 Abb. 11-47: Auszug aus Programm zur Datenerfassung für Demonstrator Nr. 2 „InwemoProjekt.exe“ (Reiter „Datenbank“) ..................................................................... 593 Abb. 11-48: Systemaufbau und Gesamtkonzept inklusive Datenerfassung, Systemsteuerung, Datenverarbeitung und Informationsaustausch über den „RFID-Bauserver“ ................. 594 Abb. 11-49: Funktionen der Software zur Containerverwaltung ARFA.exe (Bildschirmausdruck) .... 595 Abb. 11-50: Hauptbildschirm der Applikation des Demonstrators Nr. 3 „Inventarerfassung im Container“ (Bildschirmausdruck)..................................................................................... 599 Abb. 11-51: Ermittlung der Zustandsdaten (Bildschirmausdruck) ...................................................... 600 Abb. 11-52: Vergeben der EPC-Nr. (Bildschirmausdruck) ................................................................. 601 Abb. 11-53: Vergeben der EPC-Nr. (Bildschirmausdruck) ................................................................. 602 Abb. 11-54: Soll/Ist-Vergleich Inventur – Einlesen der Container-EPC oder Typenschildnummer zum Aufruf der Sollliste (Bildschirmausdruck) ................................................................ 603 Abb. 11-55: Soll/Ist-Vergleich Inventur – Ist-Erfassung starten (Bildschirmausdruck) ....................... 604 Abb. 11-56: Programm beenden (Bildschirmausdruck) ..................................................................... 605 Abb. 11-57: Fotos Demonstrator PSA, Version 1.0 ........................................................................... 609 Abb. 11-58: Fotos der Zustände des Diodenfeldes, Version 1.0 (von links nach rechts: blaue, rote, grüne Hintergrund-Beleuchtung) ............................................................................ 609 Abb. 11-59: Hauptwerksein- bzw. -ausfahrt der Fa. Alho in Morsbach (links: schematische Darstellung im Grundriss, rechts: Foto) .......................................................................... 611 Abb. 11-60: Schwerlast-Pritsche mit Autokran und zweiachsigem Anhänger ................................... 612 Abb. 11-61: Ergebnisse der Reichweitenuntersuchungen von Transpondern am stehenden Container bei der Fa. Alho und Transpondern auf Blech in der Halle in Langenfeld ..... 614 Abb. 11-62: Randbedingungen für den Ort des Anbringens des Transponders am Container ......... 615 Abb. 11-63: Randbedingungen für den Ort des Anbringens des Transponders auf dem vertikalen Stahlrahmen an der Stirnseite des Containers ............................................................... 616 Abb. 11-64: Versuchsaufbau für Praxistest Nr. 1 (Antenne 1 und 2 (Intermec), Antenne 3 (Feig))... 619 Abb. 11-65: Versuchsaufbau für Praxistest Nr. 2 (im Bild Transponder der Fa. CAEN, Antenne von Feig, beides in oberer Position) ............................................................................... 621 Abb. 11-66: Versuchsaufbau für Praxistest Nr. 5 (im Bild links: 2 Antennen von Feig mit Richtungserkennnung, im Bild rechts: Warenausfahrt) .................................................. 626 Abb. 11-67: Versuchsaufbau Praxistest Nr. 6: Intermec-Portal.......................................................... 629 Abb. 11-68: Versuchsaufbau Praxistest Nr. 6: Deister-Portal (im Hintergrund zu erkennen: Intermec-Portal) .............................................................................................................. 629 Abb. 11-69: Bild links: Lage der Transponder am Container, Bild rechts: Energieübertragung zwischen Transponder und Leseantenne ....................................................................... 630 Abb. 11-70: Handlesegerät Skeye Integral 2 der Fa. Höft & Wessel ................................................. 633 Abb. 11-71: Handlesegerät IP4 Intellitec der Fa. Intermec ................................................................ 634 Abb. 11-72: Handlesegerät MPX MR-UHF 01 der Fa. Microplex....................................................... 634 Abb. 11-73: Handlesegerät 7515 G2 der Fa. Psion Teklogix ............................................................. 635

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XXXVII

Abb. 11-74: Stationäres Lesegerät OBID ID ISC.LRU2000 (bereits für Praxistest für Demonstratoren Nr. 2 und Nr. 4 am LuF B&B vorhanden) ............................................. 635 Abb. 11-75: Versuchsaufbau Container Typ A (die Lagen der Transponder an den jeweiligen Inventargegenständen sind markiert und nummeriert) ................................................... 636 Abb. 11-76: Bild1: leerer Bürocontainer mit vorinstalliertem Inventar (Lampen, E-Box und Heizung); Bild 2 und 3: Bürocontainer bestückt.............................................................. 637 Abb. 11-77: Inventargegenstände mit den jeweiligen Transpondern ................................................. 637 Abb. 11-78: Inventargegenstände mit den jeweiligen Transpondern ................................................. 638 Abb. 11-79: Skizze des Versuchsaufbaus im Container Typ A (die Messpunkte Mp1, Mp 2 und Mp3 sind eingezeichnet) ................................................................................................. 638 Abb. 11-80: Positionierung der Leserantenne und Ausrichtungswinkel ............................................. 641 Abb. 11-81: Versuchsaufbau Container Typ B (die Transponder an den jeweiligen Inventargegenständen sind markiert und nummeriert) ................................................... 643 Abb. 11-82: Versuchscontainer B mit Metallspinden (links); Spind von unten mit befestigtem Transponder (rechts) ...................................................................................................... 644 Abb. 11-83: Messaufbau der zwei durchgeführten Messreihen B.1 und B.2 mit eingezeichneten Messpunkten Mp1 und Mp2............................................................................................ 645 Abb. 11-84: 5 Stapelstühle für einen Readervergleich im Container ................................................. 648 Abb. 11-85: Testtransponder .............................................................................................................. 652 Abb. 11-86: Versuchsaufbau für Praxistest Demonstrator Nr. 4 (Diebstahlschutzportal) .................. 652 Abb. 11-87: Durch menschlichen Körper verdeckte Transponder ..................................................... 654 Abb. 11-88: Visualisierung der InHaus2-Forschungsanlage (links); Test-Container „InSite“ der Fa. Streif Baulogistik GmbH auf der InHaus2-Baustelle (rechts).......................................... 655 Abb. 11-89: Versehen der Transponder mit Klassifikationsnummern ................................................ 657 Abb. 11-90: InSite-Container der Streif Baulogistik (eigenes Foto).................................................... 658 Abb. 11-91: Anbindung des PSA-Portals an eine Zutrittskontrolle ..................................................... 659 Abb. 11-92: Ablauf der Erkennungsvorgänge bei modularer Konzeption .......................................... 659 Abb. 12-1: Übersicht über dier im Forschungsprojekt ausgewählten Demonstratoren .................... 665 Abb. 12-2: „RFID-Baulogistikleitstand“- Weitere Forschungsaktivitäten des LuF B&B der BU Wuppertal ........................................................................................................................ 667

XXXVIII

Verzeichnisse

Tabellenverzeichnis Tab. 3-1: Tab. 3-2: Tab. 3-3: Tab. 3-4: Tab. 3-5: Tab. 3-6: Tab. 3-7: Tab. 4-1: Tab. 4-2: Tab. 4-3: Tab. 4-4: Tab. 4-5: Tab. 4-6: Tab. 4-7: Tab. 4-8: Tab. 4-9: Tab. 7-1: Tab. 7-2: Tab. 7-3: Tab. 7-4: Tab. 7-5: Tab. 7-6: Tab. 7-7: Tab. 7-8: Tab. 7-9: Tab. 7-10: Tab. 7-11: Tab. 7-12: Tab. 7-13: Tab. 7-14: Tab. 8-1: Tab. 8-2: Tab. 8-3: Tab. 8-4: Tab. 10-1: Tab. 10-2: Tab. 10-3: Tab. 10-4: Tab. 11-1: Tab. 11-2: Tab. 11-3: Tab. 11-4: Tab. 11-5: Tab. 11-6: Tab. 11-7:

Ausgewählte Objekte der Baulogistik in Anlehnung an Krauß ......................................... 28 Ansätze einer koordinationsorientierten Definition der Baubetriebslogistik von Engel nach Krauß........................................................................................................................ 29 Ansätze einer koordinationsorientierten Definition der Baubetriebslogistik von Portatius nach Krauß ........................................................................................................ 30 Ansätze einer koordinationsorientierten Definition der Logistik der Bauwirtschaft von Schmidt nach Krauß ......................................................................................................... 30 Ansätze einer koordinationsorientierten Definition der Logistikplanung von Girmscheidt nach Krauß ................................................................................................... 31 Verbesserungs- und Optimierungspotenzial in der Versorgungslogistik für den Bereich Material ................................................................................................................ 44 Verbesserungs- bzw. Optimierungspotenzial in der Personallogistik ............................... 50 Auszug aus der Liste bisher verabschiedeter Datenbezeichner (DB) für den EAN 128 .. 96 Beispiel für ein EAN 128-Transportetikett ......................................................................... 97 Mehrweg-Transportverpackungsnummer ......................................................................... 98 Struktur und Beispiel des Gen2-EPC im 96 bit SGTIN-96-Format ................................. 100 eCl@ss-Klassifikationsdateien........................................................................................ 124 ETIM – Klassifikationsdateien ......................................................................................... 134 Proficl@ss: Ordnungszahl .............................................................................................. 136 Proficl@ss: Klassifikationsdateien .................................................................................. 141 Aufbau eines XML-Dokumentes ..................................................................................... 174 Frequenzbereiche ........................................................................................................... 229 UHF-Frequenzen ............................................................................................................ 230 Nahfeld ............................................................................................................................ 231 Nahfeld im HF-Bereich .................................................................................................... 231 Umgebungseinflüsse und Eigenschaften nach Frequenzbereichen .............................. 232 Freiraumdämpfung zwischen Sender-Antenne mit 6 dBi und Transponder mit Dipolantenne (2,2 dBi) (eigene Darstellung) ................................................................... 247 Einfluss verschiedener Materialen auf UHF-Felder ........................................................ 248 Einfluss unterschiedlicher Polarisationen zwischen Antenne und Feld ......................... 255 Reichweitenermittlung unter Berücksichtigung der Sende-/Empfangsantenne ............. 259 Reichweitenberechnung unter Berücksichtigung der Ansprechempfindlichkeit des Transponders .................................................................................................................. 260 Berechnung der im Lesegerät einzustellenden Leistung unter Berücksichtigung des Antennengewinns sowie der Dämpfung des Antennenkabels ....................................... 280 Formen von RFID-Lesern ............................................................................................... 283 Data-on-Tag und Data-on-Network im Vergleich............................................................ 291 Möglichkeit der Datenverwaltung bezogen auf verschiedene Transpondergruppen ..... 292 Auto-ID-Techniken im Vergleich, Teil 1 .......................................................................... 306 Auto-ID-Techniken im Vergleich, Teil 2 .......................................................................... 307 Auto-ID-Techniken im Vergleich, Teil 3 .......................................................................... 308 Auto-ID-Techniken im Vergleich, Teil 4 .......................................................................... 309 Elektronischer Produktcode im General-Identifier-Format (GID) in der 96 bit Version .. 501 Auszug aus dem Vortrag „Supply Chain Lösungen mit GS1 Standards EAN 128, GS1 Databar und EPC/RFID“ (ergänzt durch eigene Anmerkungen) ............................ 504 Schlüsseldimensionen .................................................................................................... 505 Gebührentabelle für Mitgliedschaft GS1/EPCglobal ....................................................... 512 Bezeichnung und Definition der geschachtelten Kennzeichnung auf mehreren Ebenen (teilweise durch eigene Bemerkungen ergänzt) ................................................ 531 Modulübersicht ................................................................................................................ 571 Praxistest Nr. 1 (Testdurchfahrt Nr. 1) ............................................................................ 619 Praxistest Nr. 2 (Ergebnisse) .......................................................................................... 622 Praxistest Nr. 3 (Ergebnisse) .......................................................................................... 624 Praxistest Nr. 5 (Ergebnisse) .......................................................................................... 627 Versuchsergebnisse aus dem Versuchsaufbau des Container Typ A mit dem Handlesegerät von Höft und Wessel (Anmerkung: „x“ = erfasste Transponder) .................... 640

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Tab. 11-8:

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Versuchsergebnisse aus dem Versuchsaufbau A mit dem stationären Leser von Feig ................................................................................................................................. 642 Tab. 11-9: Versuchsergebnisse der Messung im Container Typ B ................................................. 647 Tab. 11-10: Reichweitenvergleich der vier Handlesegeräte .............................................................. 648 Tab. 11-11: Ergebnisse Praxistest Diebstahlschutzportal .................................................................. 653 Tab. 11-12: Bauspezifische PSA-Profile ............................................................................................ 656

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Abkürzungsverzeichnis °C Grad Celsius 1D, 2D, 3D, 4D, 5D ein-, zwei-, drei-, vierdimensional, fünfdimensional Abb. Abbildung AFIS Automatisiertes Fingerabdruckidentifizierungssystem AG Aktiengesellschaft AGB Allgemeine Geschäftsbedingungen AGV Automated Guided Vehicle AIM Automatic Identification Manufactures AIM-D e. V. Verband für Automatische Identifikation, Datenerfassung und Mobile Datenkommunikation APS Advanced Planning System ARGE Arbeitsgemeinschaft ASIC All-purpose Symbolic Instruction Code ASP Application Service Providing ATL Arbeitsgruppe für Technologien der LogistikDienstleistungswirtschaft (des Fraunhofer IIS) AUS Australien AVA Ausschreibung, Vergabe, Abrechnung B.I.P. Business Integration Platform B2B Business to Business B2C Business to Consumer BAL Baustellenausstattungs- und Werkzeugliste ban Bundeseinheitliche Artikelnummer BauPG Bauproduktengesetz bbn Bundeseinheitliche Betriebsnummer BBR Bundesamt für Bauwesen und Raumordnung BERR Department for Business Enterprise and Regulatory Reform BG Bau Berufsgenossenschaft der Bauwirtschaft BGL Baugeräteliste BIBA Bremer Institut für Produktion & Logistik GmbH BISS Bilateraler Stammdatenservice BMBF Bundesministerium für Bildung und Forschung BME Bundesverband Materialwirtschaft, Einkauf und Logistik e. V. BML Basismerkmalleisten BMVBS Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung BMWi Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie BNAG Bundesnetzagentur BOL Beginning of Life BRD Bundesrepublik Deutschland BRE Building Research Establishment Ltd. BSI Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik bspw. beispielsweise BU Bergische Universität BUW Bergische Universität Wuppertal BVBS Bundesverband Bausoftware e. V. bzgl. bezüglich

XLI

XLII

bzw. C+S CAD CCG CD CDMA CE CEPT CH CII CLM CML COMIT CSCMP d.h. DB DB dB dBm DBD DCM DFA DFE DFG DFM DFS DFU DGUV DIBT DIN DIYGA DNA DNS DoD DS DTD DTI dti DVD EAN EAS E-Box ECR ECTP EDI EDV EECC EIDIE

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beziehungsweise Cichon + Stolberg - Elektroanlagenbau GmbH Computer Aided Design Centrale für Coorganisation GmbH Compact Disc Code division multiple access Conformité Européenne Conférence Européenne des Administrations des Postes et des Télécommunications Schweiz Construction Industry Institute Council of Logistic Management Chemical Markup Language Construction Opportunities for Mobile IT Council of Supply Chain Management Professionals das heißt Datenbank Datenbezeichner Dezibel Dezibel Milliwatt Dynamische BauDaten Demand Chain Management Design for Assembly Design for Environment Deutsche Forschungsgemeinschaft Design for Manufacturing Design for Service Design for Use Deutsche Gesetzliche Unfallversicherung Deutsches Institut für Bautechnik Deutsches Institut für Normung Do It Yourself, Gardening and AGRO Desoxyribonukleinsäure Domain Name Server Department of Defence (US-Verteidigungsministerium) Discovery Service Document Type Definition Department of Trade and Industry danish technological institute Digital Video Disc European Article Number (International Article Number) Elektronisches Artikelsicherungssystem Elektrobox Efficient Consumer Response European Construction Technology Platform Electronic Data Interchange Elektronische Datenverarbeitung European EPC Competence Centre Einkaufsbüro Deutscher Eisenhändler GmbH

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EIRP EOL EPC EPC DS EPC IS ERABUILD

Equivalent Isotropic Radiated Power End of Life Electronic Product Code EPC Discovery Service EPC Information Service European Research Area on sustainable construction and operation of buildings Enterprise Resource Management System Equivalent Radiated Power et cetera Elektrotechnisches Informationsmodell European Telecommunication Standards Institute Europäische Union Eingetragener Verein Federal Communications Commission Frequency Division Multiple Access Funktionale Einheiten Fraunhofergesellschaft Fully Integrated and Automated Technology Forschungsinstitut für Rationalisierung Facility Management Verein zur Förderung des öffentlichen bewegten und unbewegten Datenverkehrs e. V. funkabfragbare Oberflächenwellen-Sensoren Forschungsprogramm Forschungsrahmenprogramm File Transfer Protocol Gemeinsamer Ausschuss Elektronik im Bauwesen Großbritannien Global Data Synchronisation Network Gigahertz General Identifier Geoinformationssystem Global Location Number Gesellschaft mit beschränkter Haftung Global Product Classification Global Positioning System Global Returnable Asset Identifier Global Standards One Global Trade Item Number Generalunternehmer Hersteller Artikelnummer HeinzeBauOffice Hauptverband der Deutschen Bauindustrie e. V. High Frequency / Hoch-Frequenz High Impact Polystyrene Honorarordnung für Architekten und Ingenieure Hypertext Markup Language Hertz

ERP ERP etc. ETIM ETSI EU e. V. FCC FDMA FE FhG FIATECH fir FM FoeBuD FOFW-Sensoren FP FRP FTP GAEB GB GDSN GHz GID GIS GLN GmbH GPC GPS GRAI GS1 GTIN GU HAN HBO HDB HF HIPS HOAI HTML Hz

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IAO IBP ICT ID–Number IEC IFF IFT IHK IIS ILN IMG IML IMS InWeMo IP IR IRB IS ISARC ISBN ISO ISST IT JIS JIT JP k. A. kBit kg KG kHz KICT KMU KNF kW LAN LB LF LIDAR Lit. LKW LuF LV m mAh MathML max. MDOT

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Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation Institut für Bauphysik Information und Communication Technology Identification-Number Internationale Elektrotechnische Kommission Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung Institut für Fenstertechnik e. V. Rosenheim Industrie- und Handelskammer Institut für integrierte Schaltungen Internationale Lokationsnummer Information Management Group Institut für Materialfluss und Logistik Institut für mikroelektronische Schaltungen und Systeme Integriertes Wertschöpfungsmodell International Protection Infrarot Informationszentrum Raum und Bau Informations-Server / Informations-Service International Symposium on Automation and Robotics in Construction Internationale Standardbuchnummer Internationale Organisation für Standardisierung Institut für Software- und Systemtechnik Informationstechnologie Just in Sequence Just in Time Japan keine Angabe Kilobit Kilogramm Kommanditgesellschaft Kilohertz Korea Institute for Construction Technology Kleine und mittelständische Unternehmen Knauf Gips KG Kilowatt Local Area Network Leistungsbeschreibung Low Frequency Light Detection and Ranging Literatur / litera Lastkraftwagen Lehr- und Forschungsgebiet Leistungsverzeichnis Meter Milliamperestunde Mathematical Markup Language maximal Michigan Department of Transportation

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MHz MIT mm MMBG MOL MoU MTV mW n. e. NFC Nr. NRW NU NURBS NVE o. a. OG OID ONS PAFFA PAS PDA PEID PICT PIFA PIN PLM PM POS PPE PRICAT PROMISE PS PSA RAL RFID RS RTLS RWTH RX SAW SBi SCM SDK SDMA sek. SGML SGTIN SHK

XLV

Megahertz Massachusetts Institute of Technologie Millimeter Maschinenbau- und Metall-Berufsgenossenschaft Middle of Life Memorandum of Understanding Mehrwegtransportverpackung Milliwatt nicht erforderlich Near Field Communication Nummer Nordrhein-Westfalen Nachunternehmer Non-Uniform Rational B-Spline Nummer der Versandeinheit oben angegeben Obergeschoss Objektidentität Object Name Server/Object Name Service Planar asymmetrically field folded antenna Publicly Available Specification Personal Digital Assistant Product Embedded Information Device Processes and ICT Planar invented field antenna Persönliche Identifikationsnummer Product Lifecycle Management Projektmanagement Point Of Sale Polyphenylenether Price Catalogue Pre-Operational Modelling In the Seas of Europe Projektsteuerung Persönliche Schutzausrüstung Deutsches Institut für Gütesicherung und Kennzeichnung e. V. Radio Frequency Identification / Radiofrequenz-Identifikation Recommended Standard Real Time Location Systems Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Empfänger (Empfangsantenne) Surface Acoustic Waves Danish Building Research Institute Supply Chain Management Software Development Kit Space Division Multiple Access Sekunde Generalized Markup Language Serialized Global Trade Item Number Sanitär Heizung Klima

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SiGeKo SML SN SOLE SRD SSCC STLB(au) STLB-Bau Tab. TDMA TGA TID TPS TRX TU TX u. a. UCC UCI UHF UN/CEFACT UNO UNSPSC UPC USA USB UV VDE VDI VDMA VEBA vgl. VOB VOB VSGK VSWR VTT W W3C W-LAN WORM WWS XML XSD XSL z. B.

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Sicherheits- und Gesundheitsschutz-Koordinator Standardmerkmalleisten Seriennummer Society of Logistic Engineers Short Range Device Serial Shipping Container Code Standardleistungsbuch Bau Standardleistungsbuch Bau Tabelle Time Division Multiple Access Technische Gebäudeausrüstung Tagidentität Theft Protection System Sende- und Empfangsantenne Technische Universität Transmitter (Sendeantenne) unter anderem Uniform Code Council Uniting Construction Information Ultra High Frequency/ Ultra Hochfrequenz-Technik United Nations Centre for Trade Facilitation and Electronic Business United Nations Organization United Nations Standard Products and Services Code Universal Product Code United States of America Universal Serial Bus Ultra Violet Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik e. V. Verein Deutscher Ingenieure Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau e. V. Vereinigte Elektrizitäts- und Bergwerks AG vergleiche Verdingungsordnung für Bauleistungen Vergabe- und Vertragsordnung für Bauleistungen Verband der Sicherheits- und Gesundheitsschutzkoordinatoren Deutschlands e. V. Voltage Standing Wave Ratio Valtion teknillinen tutkimuskeskus (Staatliches Technisches Forschungszentrum) – Finnland Watt World Wide Web Consortium Wireless Local Area Network Write-Once-Read-Many-Times Warenwirtschaftssystem eXtensible Markup Language XML-Schema Definition eXtensible Stylesheet Language zum Beispiel

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z. T. ZDB ZHW ZVSHK ȝP

XLVII

zum Teil Zeitschriftendatenbank Zürcher Hochschule Winterthur Zentralverband Sanitär Heizung Klima Mikroprozessor

1 Einleitung und Zielstellung

1

1 Einleitung und Zielstellung Um die Ziele eines Bauprojekts hinsichtlich Terminen, Kosten und Qualitäten erreichen zu können, muss u. a. die Versorgung mit sowie die Entsorgung von den richtigen Objekten, zum richtigen Zeitpunkt, in der richtigen Qualität und Quantität, am richtigen Ort und zu den richtigen Kosten erfolgen. Hierzu ist zum einen ein funktionierender Informationsaustausch und zum anderen eine Erfassung, Steuerung, Kontrolle und Dokumentation der angelieferten Materialien sowie der die Baustelle betretenden Personen in Echtzeit hilfreich. Zusätzlich wird die Betrachtung des Lebenszyklus eines Bauwerks infolge immer kürzerer Nutzungszyklen für die Bau- und Immobilienwirtschaft zur Optimierung der Wertschöpfung immer wichtiger. Auch hierbei gewinnt die Dokumentation der eingesetzten Baustoffe, der Bauteile und deren Eigenschaften über die einzelnen ZyklusPhasen zunehmend an Bedeutung. Eine Technik, mit der sich diese Anforderungen ggf. umsetzen lassen, heißt Radio Frequency Identification (RFID). Infolge von Automatisierungspotenzialen ermöglicht RFID eine neue Qualität der Erfassung, Steuerung, Dokumentation und Kontrolle der Material-, Personal- und Informationsströme auch in der Bau- und Immobilienwirtschaft. Aufgrund einer Vielzahl bereits bestehender RFID-Insellösungen in verschiedenen Branchen, welche die Folge fehlender Standards und Einzelbetrachtungen sind, besteht Forschungsbedarf hinsichtlich einer ganzheitlichen Betrachtung und der Klärung der Frage, was die bestehende RFID-Technik in Verbindung mit bestehenden Datenverarbeitungssystemen in der Bau- und Immobilienwirtschaft leisten kann und wie Standards genutzt oder etabliert werden können. Mit diesem Thema beschäftigt sich die im Rahmen der Forschungsinitiative „ZukunftBAU“ vom Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (BMVBS) i. V. m. dem Bundesamt für Bauwesen und Raumordnung (BBR) geförderte ARGE RFIDimBau. Innerhalb der ARGE RFIDimBau bearbeitete das Lehr- und Forschungsgebiet Baubetrieb und Bauwirtschaft (kurz: LuF B&B) der Bergischen Universität (BU) Wuppertal im Zeitraum 10/2006 bis 02/2008 das Forschungsprojekt „InWeMo - Integriertes Wertschöpfungsmodell mit RFID in der Bau- und Immobilienwirtschaft“ mit Fokus „Material- & Personallogistik“. Das Ziel des Forschungsvorhabens lag in der Entwicklung eines anwendungsorientierten Wertschöpfungsmodells zum Einsatz der RFID-Technik in der Bau- und Immobilienwirtschaft über den gesamten Lebenszyklus eines Bauwerks, von der Baustoffproduktion über die Bauwerkserstellung und Nutzungsphase bis hin zum Rückbau einer Immobilie. Dieses Modell soll einen durchgängigen transparenten Informationsfluss über die Wertschöpfungsstufen gewährleisten können.

2

1 Einleitung und Zielstellung

Hierfür wurde von den Verfassern zunächst eine ausführliche Literatur- und Internetrecherche bzgl. bisheriger Anwendungen der RFID-Technik in und außerhalb der Baubranche durchgeführt. Außerdem wurden diverse Grundlagenuntersuchungen sowohl in Bezug auf Übertragungspotenzial bestehender Anwendungen aus der stationären Industrie für die Bauwirtschaft als auch der individuelle Einsatz von RFID in der Bauwirtschaft, in Abstimmung mit den ARGE RFIDimBau-Partnern speziell für die Baulogistik (Material- und Personallogistik), durchgeführt. Im Anschluss wurde ein Konzept entwickelt, wie dieses Potenzial durch ein integriertes Modell „InWeMo“ zum Datenaustausch der durch RFID-Systeme erfassten Daten zwischen allen am Bau Beteiligten wertschöpfend freigesetzt werden kann. Die Verifizierung und exemplarische Anwendung des entwickelten und auf die Bedürfnisse der Bauwirtschaft ausgerichteten Modells fand anhand von RFIDDemonstratoren für die Material- und Personallogistik statt. Es wurden unterschiedliche Anwendungen getestet, die die speziellen Randbedingungen der Bauwirtschaft berücksichtigten. Besonderes Augenmerk wurde auf die starke Diskrepanz zwischen in zahlreichen Veröffentlichungen skizzierten, teilweise „oberflächlichen“ Visionen und der technischen Machbarkeit gerichtet; denn die RFID-Technik hat klare physikalische Grenzen, die auch durch technische Weiterentwicklung der RFID-Hardware nicht umgangen werden können, wie auch in der Aussage „Solange nach Produkten gesucht wird, die es nicht gibt, oder eine Physik gewünscht wird, die es nie geben wird, gibt es auch keine Lösung.“1 deutlich wird. Denn infolge übersteigerter Erwartungen, geweckt u. a. durch nicht haltbare Versprechungen „… werden [ansonsten] viele Interessenten weiter auf das große Wunder warten, dass die Ökonomie die Physik besiegt.“2 Ziel dabei war es, die innerhalb der physikalischen und rechtlichen Grenzen der RFID-Technik liegenden immensen Potenziale realisierbarer Anwendungsszenarien der RFID-Technik in der Baulogistik von unrealistischen Visionen zu separieren, die oft insbesondere zu Marketingzwecken publiziert3 und selten kritisch hinterfragt werden: „Man sollte [auch in der praxisnahen Forschung] auf dem Boden der Tatsachen verbleiben und realisieren, dass elektronische Datenträger für bestimmte Anwendungen geeignet sind … und bedingt durch die Technologie eben doch stark einer Gegenrechnung bedürfen. Sie werden den Barcode nie ersetzen. Daran ändert auch eine neue Frequenz, eine Internationalisierung der Standardisierung nichts. Möchte man die Technik in eine breite Anwendung bringen, muss man sich auf klar strukturierte Anwendungsgebiete konzentrieren.“4

1

Sweeney [Hrsg.] (2006), S. 176 Sweeney [Hrsg.] (2006), S. 63 3 Vgl. z. B. Krämer (2007), S. 29 4 Krämer (2007), S. 29 2

1 Einleitung und Zielstellung

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Das Modell „InWeMo“ berücksichtigt über konzeptionell vorgesehene Schnittstellen, u. a. auch zu den Partnern in der ARGE RFIDimBau, die Erfordernisse der Informations- und Prozesssteuerung in Planungs-, Bau-, Instandhaltungs- und Rückbaumaßnahmen. Vorliegender Bericht soll sowohl das entwickelte Modell als auch dessen Anwendung beschreiben und somit als Leitfaden für die eine realisierbare Integration der RFIDTechnik in der Bauwirtschaft, speziell in der Material- und Personallogistik, genutzt werden können.

4

1 Einleitung und Zielstellung

1.1 Vorarbeiten am LuF B&B der BU Wuppertal 1.1.1 Forschung zum Thema Wertschöpfungspartnerschaften Forschungsprojekt „Wertschöpfungspartnerschaften“ Mit dem Thema Wertschöpfung in der Bauwirtschaft beschäftigte sich das LuF B&B bereits im Zeitraum 2001 bis 2003. Innerhalb des Forschungsprojekts mit dem Titel „Wertschöpfungspartnerschaften durch vertikale Kooperation zwischen General- und Nachunternehmer im Schlüsselfertigbau“, gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF), wurden verschiedene Optimierungsansätze in dem Wertschöpfungsnetzwerk der Bauwirtschaft, speziell zwischen General- und Nachunternehmer, aufgezeigt um Bauvorhaben wirtschaftlich, qualitäts- und termingerecht abwickeln zu können. Eines der Ergebnisse war, dass bisher die notwendigen administrativen Werkzeuge fehlten; insbesondere verhinderten bislang fehlende effektive Instrumente zur Erfassung und Steuerung der Informations-, Material- und Personalströme innerhalb der Versorgungsnetzwerke die Umsetzung moderner, effizienter Managementkonzepte – wie das der vertikalen Wertschöpfungspartnerschaften – in der Bauwirtschaft.

1.1.2 Forschung zum Thema RFID Vorstudie „Kontrollsystem des Tragens der persönlichen Schutzausrüstung“ Erste anwendungsorientierte Versuche mit der Radio Frequency Identification (RFID)-Technik wurden vom LuF B&B 2005 im Verbund mit der Berufsgenossenschaft der Bauwirtschaft (BG Bau), Fachausschuss PSA, sowie der Fa. Cichon + Stolberg Elektroanlagenbau GmbH, Köln (kurz: C+S) im Bereich Arbeits- und Gesundheitsschutz umgesetzt. Im Rahmen dieser Vorstudie mit dem Titel „Kontrollsystem des Tragens der persönlichen Schutzausrüstung“ wurde ein Versuchsportal aufgebaut, mit dem die Ausstattung einer Versuchsperson mit persönlicher Schutzausrüstung (PSA) unter Laborbedingungen auf Vollständigkeit kontrolliert werden konnte. Der Versuchsablauf gestaltete sich wie folgt: Eine Person mit markierter, vollständiger PSA geht durch ein Kontrollportal. Das RFID-System erkennt die Schutzausrüstung, und die Person kann passieren. Wird das Portal hingegen von jemandem durchschritten, dessen PSA unvollständig ist, so wird von dem System ein Warnsignal ausgegeben, das auf die fehlende Schutzausrüstung hinweist.

1 Einleitung und Zielstellung

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Abb. 1-1: RFID-Portal in der Vorstudie

Forschungsprojekt „Sicherheitstechnik mit RFID“ Vor dem Hintergrund der Ergebnisse dieser Vorstudie sind die beteiligten Projektpartner zu dem Ergebnis gekommen, dass die RFID-Technik neue Möglichkeiten zur Verbesserung von Sicherheit und Gesundheitsschutz am Arbeitsplatz bietet und darüber hinaus branchenübergreifend, auch für andere Anwendungsbereiche, einsetzbar ist. Aufbauend auf dieser Vorstudie folgte ein Forschungsprojekt mit dem Titel „Sicherheitstechnik mit RFID“, welches innerhalb einer Projektlaufzeit von Juni 2006 bis voraussichtlich März 2009 gemeinsam mit C+S abgewickelt wird. Dieses Projekt wird von der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung (DGUV) gefördert. Ziel dieses Projektes ist es, die Qualität der Arbeitsbedingungen sowie die Sicherheit und den Gesundheitsschutz am Arbeitsplatz nachhaltig zu verbessern. Hierbei wurden zunächst Grundlagenuntersuchungen zum Einsatz der RFID-Technik mit besonderer berufsgenossenschaftlicher Relevanz durchgeführt. Auf Basis der Projektergebnisse zur Grundlagenuntersuchung wurde im weiteren Verlauf des Gesamtprojektes ein RFID-Portal zur automatischen Kontrolle der PSA zum Einsatz in verschiedenen Branchen entwickelt und im Anschluss in Form von Praxistests während unterschiedlicher Szenarien getestet. Ziel ist derzeit die Erreichung einer weitestgehend marktreifen Lösung. Auf die bisherigen Ergebnisse wird im Laufe vorliegenden Berichtes detailliert eingegangen.

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1 Einleitung und Zielstellung

Forschungsprojekt „Methodenentwicklung zur Erfassung von Bauprozessdaten zur zeitnahen Steuerung von Bauproduktionsprozessen“ Eine automatische Erfassung und Dokumentation von Bauprozessen ist bisher nur eingeschränkt möglich. Die Gründe dafür liegen zum einen in der besonderen Produktionssituation der Bauwirtschaft, zum anderen fehlen technische Instrumente zur automatisierten Protokollierung von Bauprozessen. Als Folge verbleibt eine statische Form der Prozesssteuerung. Unter Einbeziehung der technischen Möglichkeiten von RFID werden im Rahmen des von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderten Projektes „Methodenentwicklung zur Erfassung von Bauprozessdaten zur zeitnahen Steuerung von Bauproduktionsprozessen“ neue Konzepte und Modelle der dynamischen Baustellensteuerung und Baustellenorganisation untersucht. Das Ziel ist es, eine neue Methode zur automatisierten Erfassung von Bauprozessdaten zu entwickeln und zu untersuchen, inwieweit die RFID-Technik als Instrument zur Erfüllung dieser Aufgabe geeignet ist. Ausgewählte Objekte der Bauproduktionsfaktoren Arbeitskraft, Arbeitsgegenstand und Arbeitsmittel sollen dabei mit RFID-Transpondern ausgestattet werden. Mit Hilfe von RFID-Lesegeräten sollen so automatisch Ereignisdaten gemessen und dokumentiert werden. Auf der Grundlage der ausgewerteten Messereignisse sollen Bauprozessdaten generiert werden können, die dann beispielsweise als Fertigungs-, Steuerungs- und Finanzinformationen weiterverwendbar sind. Das Forschungsprojekt läuft bis voraussichtlich März 2009. Ergebnisse, wie die RFID-Technik bspw. zur Protokollierung von Bauprozessdaten genutzt werden könnte, liegen zur Berücksichtigung im vorliegenden Bericht bisher noch nicht vor.

1 Einleitung und Zielstellung

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1.2 Vermeidung von Doppelforschung und Nutzung von Synergien 1.2.1 Auflagen und Hinweise des Fördermittelgebers Der Fördermittelgeber, das BMVBS i. V. m. dem BBR, legt zu Recht großen Wert darauf, dass aus den Fördermitteln keine Themen erforscht werden, die bereits an anderer Stelle hinreichend untersucht wurden bzw. derzeit aus anderen Finanzierungsquellen erforscht werden. Zudem solle auf Praxisrelevanz und Demonstrationsfähigkeit geachtet werden. Schließlich solle nicht aus den begrenzten Mitteln des BMVBS das Rad der RFID-Technik neu erfunden oder hochwissenschaftliche abstrakte Forschung finanziert werden, sondern es soll durch praxisrelevante Ergebnisse aus der Forschung eine Stärkung der deutschen Bauwirtschaft ermöglicht werden. Nachfolgend wird dargestellt, wie dieser Anforderung einerseits durch Bildung der ARGE RFIDimBau Rechnung getragen wurde (vgl. Ziff. 1.2.2), andererseits durch intensive Recherche durch das LuF B&B bzgl. abgeschlossener und parallel laufender Forschungsprojekte zu den Themen RFID im Bauwesen, in der Immobilienwirtschaft, in der Logistik sowie in der Haustechnik (vgl. Kap. 9). Hierzu wurden im Rahmen einer Internetrecherche sowie zahlreicher persönlicher Gespräche diverse Projekte ausfindig gemacht und zu den zur Bearbeitung des Kernthemas Baulogistik relevantesten Kontakt aufgenommen. Ferner wurde auch intensiv nach Anwendungen der RFID-Technik in vorgenannten Bereichen recherchiert und die Auswirkungen auf die Baulogistik untersucht. Schließlich wurden im Rahmen zahlreicher Informations- und Expertengespräche (RFID-)Fachleute und (Bau(Logistik)-)Praktiker interviewt und Vorträge sowie Messen besucht, um die Forschungsarbeit an den Bedürfnissen der Praxis und dem Stand der Technik orientiert leisten zu können (vgl. u. a. Anl. 2.1 und Kap. 2).

1.2.2 Projekte im Rahmen der Forschungsinitiative ZukunftBau des BMVB/BBR: Die ARGE RFIDimBau Zunächst soll ein kurzer Überblick über die RFID-Projekte innerhalb der Forschungsinitiative „ZukunftBAU“ gegeben werden. Der Fördermittelgeber, das BMVBS i. V. m. dem BBR, bündelte die verschiedenen beantragten Forschungsprojekte zum Einsatz der RFID-Technik im Bauwesen in einem Cluster RFID und forderte die zugehörigen Institutionen auf, sich in der sog. ARGE RFIDimBau zusammen zu schließen. Der ARGE RFIDimBau wurde sodann auferlegt, die Projekte untereinander so abzustimmen, dass einerseits keine Doppelforschung betrieben wird und andererseits Kompatibilität an den Schnittstellen gewährleistet bleibt.

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1 Einleitung und Zielstellung

Eine Übersicht bietet folgende Abbildung; ein Konzept zur Vernetzung an den Schnittstellen wird in Kap. 10 dargestellt:

Abb. 1-2: Gliederung der ARGE RFIDimBau

Die Inhalte der Projekte der ARGE RFIDimBau-Partner der BU Wuppertal werden in Kap. 9 kurz dargestellt. Die Koordination der ARGE RFIDimBau wurde einem der ARGE RFIDimBau-Partner bei gleichzeitigem Einräumen eines Koordinationsbudgets auferlegt. Ein aus Fachleuten und Praxisvertretern zusammengesetzter Lenkungskreis gab wertvolle Anregungen und hatte die Aufgabe, die Forschung in die richtigen, d. h. praxisrelevanten und unerforschten Bahnen zu leiten. Regelmäßige ARGE RFIDimBau- sowie Lenkungskreissitzungen boten Raum für diese Abstimmungen. Die Ergebnisse der Abstimmung innerhalb der ARGE RFIDimBau sowie die Zusammenhänge und inhaltlichen Abgrenzungen der einzelnen Forschungsprojekte innerhalb der ARGE sind einem Koordinationsbericht, auch Manteldokument genannt, zu entnehmen bzw. der Internetseite www.RFIDimBau.de, auf der sich die ARGE RFIDimBau vorstellt.

2 Vorgehensbeschreibung

9

2 Vorgehensbeschreibung Im Rahmen des Forschungsprojektes „InWeMo“ untersucht das LuF B&B Einsatzmöglichkeiten der RFID-Technik in der Bau- und Immobilienwirtschaft, insbesondere in der Material- und Personallogistik im Bauwesen. Im Folgenden wird eine kurze Übersicht zu den Inhalten der Kapitel 3 bis 12 gegeben. Kapitel 3 bildet die Grundlage zum Verständnis der Logistik in der stationären Industrie sowie in der Baubranche. Es wird die Rolle der Material- und Personallogistik in der Wertschöpfungskette der Bau- und Immobilienwirtschaft über den Lebenszyklus eines Bauwerks aufgezeigt. In Kapitel 4 setzen sich die Verfasser mit herkömmlichen Kennzeichnungs- und Identifizierungstechniken und -systemen, Klassifizierungssystemen, Stammdatenbanken und Datenaustauschformaten auseinander. Kap. 4 greift bzgl. der Grundlagen u. a. auf Elemente der von den Verfassern betreuten Diplomarbeit von Lammert zurück. Die Verfasser stellen anschließend die Techniken, Systeme, Instrumente bzw. Formate aus Sicht der Bauwirtschaft dar und beurteilen potenzielle Auswirkungen. Die Standardisierungsbemühungen von EPCglobal werden dargestellt und ihre potenziellen Auswirkungen bzw. die möglichen Potenziale auf bzw. für die Bauwirtschaft werden erörtert. Die vom LuF B&B im Rahmen des Forschungsvorhabens durchgeführte Umfrage zum Thema Zutritts- und Zufahrtskontrollsysteme auf Baustellen wird in Kapitel 5 veranschaulicht und die Resultate werden in Bezug auf das Forschungsvorhaben bewertet. In Kapitel 6 werden kurz die Funktionsweisen verschiedener Auto-ID-Techniken neben der RFID-Technik dargelegt und ihre Anwendungen, die sich teilweise noch in Entwicklung befinden, weitestgehend aber auch schon in der Praxis eingesetzt werden, innerhalb und außerhalb des Bauwesens vorgestellt. Die theoretischen Grundlagen für das Verständnis der Funktionsweise eines RFIDbasierten Übertragungssystems werden in Kapitel 7 ausführlich erläutert. In diesem Zusammenhang werden die Potenziale, aber auch die Grenzen, der RFID-Technik verdeutlicht. Einzelne Elemente wurden auf Grundlage der Bachelor-Thesis von Pilger erstellt. Kapitel 8 befasst sich mit der elementaren Frage, inwiefern die RFID-Technik Vorteile aber auch Nachteile gegenüber anderen Auto-ID-Techniken, insbesondere der bereits weit verbreiteten Barcode-Technik, mit sich bringt. Ferner werden Einschätzungen zum Stand im Hype-Cycle und zur Preisentwicklung gemacht.

10

2 Vorgehensbeschreibung

Als Grundlage für die Vorüberlegungen und die spätere Entwicklung der Demonstratoren wurde vorweg eine umfassende Literaturrecherche bezüglich vorhandener und in der Forschung befindlicher RFID-Anwendungen durchgeführt. Eine Darstellung der Rechercheergebnisse findet sich in Kapitel 9. In Kapitel 10 wird die Entwicklung des integrierten Wertschöpfungsmodells mit RFID in der Bau- und Immobilienwirtschaft („InWeMo“) vorgestellt. Schließlich wird in Kapitel 11 dargestellt, wie das „InWeMo“ anhand von verschiedenen Demonstratoren aus der Material- und Personallogistik erprobt wurde. Zur Erprobung wurden nach diversen Vorüberlegungen geeignete Demonstratoren ausgewählt, die Technik beschafft, die Software programmiert und diverse Grundlagenund Praxistests durchgeführt. Dabei wurden auch studentische, von den Autoren betreute Arbeiten einbezogen. Die Praxisvortests gehen tlw. zurück auf studentische Arbeiten von Fromm (BU Wuppertal, LuF B&B) / Schürtz (FH Düsseldorf, Fachrichtung Elektrotechnik) und Hundhausen / Mendel (je FH Köln, IEIE). Die Ergebnisse zu Demonstrator Nr. 3 gehen tlw. auf die Bachelor-Thesis von Pilger (BU Wuppertal, LFA/GDS) zurück. Die Ausführungen zu den Softwarekonzepten zu den Demonstratoren Nrn. 1, 2 und 4 basieren auf einer Ausarbeitung des Praxispartners Cichon + Stolberg Elektroanlagenbau GmbH, Herrn Michael Hartz, die zur Software des Demonstrators Nr. 3 tlw. auf die Unterlagen des Programmierers, der Fa. PCO Personal Computer Organisation GmbH & Co. KG. Abschließend wird in Kapitel 12 aus allen Vorüberlegungen und neu gewonnenen Erkenntnissen durch das Forschungsvorhaben ein Resümee und Fazit bezüglich des Einsatzes der RFID-Technik in der Bauwirtschaft gezogen. Der Bericht schließt mit einem Appell zum strukturierten Vorgehen bei der Implementierung von RFIDSystemen sowie einer Handlungsempfehlung ab. Als Anlage 2.1 beigefügt ist eine Übersicht der im Rahmen des Projektes und mit Verweis auf die Förderung geführten Informationsgespräche sowie die über das Projekt gehaltenen Vorträge. Die ausführliche Literaturrecherche führte zu einem umfangreichen Literaturverzeichnis, das auch einige interessante Quellen beinhaltet, die nicht explizit im Bericht aufgeführt wurden. Die zu Beginn des Projektes durch das Fraunhofer IRB durchgeführte Literaturrecherche (Auflage des Fördermittelgebers) ist als Anlage 2.2 dem Bericht beigefügt. Der Bericht schließt mit den Angaben zur forschenden Stelle ab.

3 Baulogistik

11

3 Logistik entlang der Wertschöpfungskette der Bau- und Immobilienwirtschaft In Abstimmung mit den Partnern der ARGE RFIDimBau untersuchte das LuF B&B den Einsatz der RFID-Technik in der Material- und Personallogistik im Bauwesen. Das Ziel dieses Kapitels ist, die Begriffe und das Verständnis der Material- und Personallogistik innerhalb dieses Forschungsprojektes zu erläutern. Hierzu werden zunächst die Grundlagen der Logistik der stationären Industrie (Ziff. 3.1) und im Anschluss die der Baulogistik (Ziff. 3.2) erläutert sowie abschließend die Rolle der Material- und Personallogistik in der Wertschöpfungskette der Bau- und Immobilienwirtschaft über den Lebenszyklus eines Bauwerks aufgezeigt (Ziff. 3.3 bis 3.5). Es wird u. a. folgende Definition entwickelt: Die Material- und Personallogistik zielt auf die Ver- und Entsorgung mit bzw. von den richtigen Objekten, zum richtigen Zeitpunkt, in der richtigen Qualität und Quantität, am richtigen Ort und zu den richtigen Kosten ab, um die Ziele eines Bauprojekts hinsichtlich Terminen, Kosten und Qualität zu erreichen.

12

3 Baulogistik

3.1 Logistik allgemein Mittlerweile gehört der über Jahre eher wenig beachtete Wirtschaftsbereich Logistik zu den Sektoren mit dem höchsten Wertschöpfungsanteil, weit vor den viel diskutierten und beachteten klassischen „Hi-Tech-Feldern“, wie z. B. der Mikroelektronik, der Biotechnologie oder der Luft- und Raumfahrtindustrie.5 Um die Rolle der Material- und Personallogistik für Wertschöpfungsketten in der Bauund Immobilienwirtschaft beschreiben zu können, ist zunächst das Begriffsverständnis von Material- und Personallogistik zu klären. Dies insbesondere deshalb, da über die Bedeutung des Begriffs „Logistik“ eine Vielzahl von Auffassungen existieren, die von der reinen Transportorganisation über die Arbeitsvorbereitung bis hin zu strategischen Unternehmenskonzeptionen reichen, und die sich in den verschiedenen Logistikkonzeptionen widerspiegeln.

3.1.1 Der Logistikbegriff: Ursprung, Entwicklung und Definitionsansätze 3.1.1.1 Ursprung Das Wort „Logistik“ geht sowohl auf den griechischen Wortstamm „logos“ (Verstand, Vernunft) als auch auf den germanisch-französischen Wortstamm „loger“ (versorgen, unterstützen) zurück.6 Später wurde der Begriff der Logistik durch das Militär aufgegriffen als Sammelbegriff für die Aufgaben: Transport, Quartierung und Versorgung von Truppen sowie Transport, Lagerung und Wartung militärischer Güter. Man spricht hierbei von MilitärLogistik.7 Der Logistikbegriff nach diesem Verständnis mit Blick auf den Bereich der Güter fand später in der wirtschaftswissenschaftlichen Literatur Eingang.8 In der Literatur und im Internet finden sich mittlerweile auch in Deutschland eine Vielzahl an Definitionen und Begriffsbestimmungen für die Logistik. Diese unterscheiden sich im Wesentlichen dadurch, ob man Logistik als einen Sammelbegriff für verschiedene Tätigkeiten in Verbindung mit Transport- und Lagervorgängen (operatives Logistikverständnis) oder als betriebswirtschaftliche Konzeption zum Management von Unternehmensnetzwerken (strategisches Logistikverständnis) versteht. Diese Auffassungen können als Ergebnis einer Evolution der Logistik gesehen werden, die zum einen durch den technischen Fortschritt und zum anderen durch veränderte Marktbedingungen angestoßen wird, denen sich die Unternehmer anpassen müssen, um wettbewerbsfähig zu bleiben. Hinzu kommen noch die rein wissenschaftlich, d. h. theoretischen Abhandlungen zum Logistikbegriff.

5

Vgl. z. B. Fraunhofer ISS (2005), S. 6 Vgl. z. B. Krauß (2005), S. 9 Vgl. z. B. Pfohl (2003), S. 11 8 Vgl. z. B. Pfohl (2003), S. 11 6 7

3 Baulogistik

13

3.1.1.2 Entwicklung und Definitionsansätze

2000 (5)

Optimierung globaler Netzwerke

(4)

Optimierung von Wertschöpfungsketten

Kunde

Optimierung von Prozessketten

Kunde

Es existieren Definitionen für den Logistikbegriff nach verschiedenen Ansätzen, z. B. flussorientierte, lebenszyklusorientierte und dienstleistungsorientierte.9 Die Entwicklung des Logistikverständnisses wird in der Literatur in verschiedenen Phasen beschrieben, die den Zeitraum von Beginn der 1970er Jahre bis zur Gegenwart umfassen. Hierbei nimmt Baumgarten eine Unterteilung in fünf Entwicklungsphasen vor.10

Logistik integriert Wertschöpfungsketten zu globalen Netzwerken

Produzent

Handel

Kunde

Logistikdienstleister Lieferant

Konsument

1970 (1)

1980 (2)

Optimierung funktionsübergreifender Prozesse

Optimierung abgegrenzter Funktionen

Auftragsabwicklung Entwicklung

Versorgung

Produktion

Distribution

Entsorgung

Kunde

(3)

1990

Logistik integriert Unternehmen zu Wertschöpfungsketten

Logistik integriert Funktionen zu Prozessketten

Beschaffung

Klassische Logistik

Produktion

Klassische Logistik

Absatz

Logistik als Querschnittsfunktionen

Beschaffung

Transport Umschlag Lagerung

Produktion

Transport Umschlag Lagerung

Absatz

„Klassische Logistik“

Abb. 3-1: Entwicklungsphasen der Logistik (eigene Darstellung nach Krauß11 & Baumgarten, Darkow, Zadek12)

9

Vgl. z. B. Pfohl (2003), S. 12-13 Vgl. Baumgarten (2001), S. 11 Vgl. Krauß (2005), S. 10 12 Vgl. Baumgarten, Darkow, Zadek (2004), S. 3 10 11

14

3 Baulogistik

Phase 1 - Klassische Logistik Beginnend im Jahr 1970 beschäftigte sich die sog. „klassische“ Logistik vorwiegend mit Fragen des Transports, des Umschlags und der Lagerung sowie mit Verpackungen und der Kommissionierung. In den siebziger Jahren erhielt die Sicherstellung der Verfügbarkeit von Materialien und Waren innerhalb des Produktionsprozesses einen höheren Stellenwert. Zu diesem Zeitpunkt war der Entwicklungsstand auf dem Gebiet der Materialfluss- und Informationstechnik noch relativ gering. Die Logistik war funktional – z. B. nach Transport- und Lagerwirtschaft, Materialwirtschaft oder Disposition – organisiert und in die Unternehmen eingebunden. Zu den Folgen der Zersplittung der Leistungsbereiche gehörten teilweise redundante Arbeitsstrukturen, unwirtschaftliche Teilprozesse und lange Auftragsbearbeitungszeiten.13 Phase 2 - Logistik als Querschnittsfunktion In der nächsten Phase vollzog sich innerhalb der Logistik ein Wandel von der funktionsorientierten zu einer flussorientierten Betrachtungsweise. Die früher getrennt voneinander betrachteten Bereiche Beschaffung, Produktion und Vertrieb/Absatz wurden nun integriert betrachtet. Aufgrund dieser Prozessorientierung sollten die funktionalen Schnittstellen zwischen den Bereichen Beschaffung, Produktion und Vertrieb/Absatz optimiert werden.14 Nach Pfohl ergab sich folgende für dieses Verständnis charakteristische Definition: „Zur Logistik gehören alle Tätigkeiten, durch die die raum-zeitliche Gütertransformation und die damit zusammenhängenden Transformationen (…) geplant, gesteuert, realisiert oder kontrolliert werden. Durch das Zusammenwirken dieser Tätigkeiten soll ein Güterfluss in Gang gesetzt werden, der einen Lieferpunkt mit einem Empfangspunkt möglichst effizient verbindet.“15 Der damalige Council of Logistic Management (CLM)16 kam zu folgender Definition: „Logistik ist der Prozess der Planung, Realisierung und Kontrolle des effizienten, kosteneffektiven Fließens und Lagerns von Rohstoffen, Halbfabrikaten und Fertigfabrikaten und der damit zusammenhängenden Informationen vom Liefer- zum Empfangspunkt entsprechend den Anforderungen des Kunden.“17

13

Vgl. Baumgarten, Darkow, Zadek (2004), S. 3 Vgl. Baumgarten, Darkow, Zadek (2004), S. 3-4 Pfohl (2003), S. 12 16 Der Council of Logistics Management (CLM) nennt sich mittlerweile Council of Supply Chain Management Professionals (CSCMP) (vgl. http://www.cscmp.org/). Diese Umbenennung macht die Bedeutung des Supply Chain Managements deutlich. 17 Übersetzung aus Pfohl (2004), S. 12 14 15

3 Baulogistik

15

Phase 3 - Funktionale Integration In der dritten Entwicklungsstufe lag der Fokus auf der wachsenden Bedeutung der Koordination von Informationsflüssen. Ein wesentlicher Bestandteil der Logistik widmete sich somit dem Abbau von Informationsdefiziten zwischen und innerhalb von Prozessketten, so dass an jedem Ort des Warenflusses Informationen über den physischen Prozesszustand jederzeit verfügbar und abrufbar sind. Zusätzlich zu den Hauptprozessen Beschaffung, Produktion und Distribution wurden die Bereiche Entwicklung und Entsorgung in die Planung und Koordination von Güter-, Material- und Informationsströmen einbezogen und somit wurde der Trend der funktionalen Integration fortgesetzt und vertieft.18 Phase 4 - Unternehmensübergreifende Integration Nachdem zunächst nur Prozessketten innerhalb von Unternehmen betrachtet wurden, rückten in der folgenden Entwicklungsphase zunehmend unternehmensübergreifende Prozessketten in den Vordergrund. Die Planung, Steuerung und Kontrolle von Güter- und Informationsflüssen fand nicht mehr nur zwischen den Funktionsbereichen innerhalb eines Unternehmens sondern auch über die Unternehmensgrenzen hinweg statt. Lieferanten und Kunden wurden verstärkt in den elektronischen Informationsfluss eingebunden.19 Phase 5 - Integration von Wertschöpfungsketten zu globalen Netzwerken In der fünften Phase wird die Logistik zunehmend ganzheitlich, systematisch und integrativ betrachtet und ist somit prädestiniert für die Steuerung und das Management von Unternehmensnetzwerken und Kooperationen. Die Logistik verändert sich zu einem Managementkonzept, gemäß dem alle Prozessabläufe in arbeitsteiligen Wirtschaftssystemen unter dem Blickwinkel einer flussorientierten, logistischen Sichtweise betrachtet werden können.20 Klaus definiert diese neue Sichtweise der Logistik als „eine spezifische Sichtweise, die wirtschaftliche Phänomene und Zusammenhänge als Flüsse von Objekten durch Ketten und Netze von Aktivitäten und Prozessen interpretiert (bzw. als „Flusssysteme“), um diese nach Gesichtspunkten der Kostensenkung und der Wertsteigerung zu optimieren sowie deren Anpassungsfähigkeit an Bedarfs- und Umfeldveränderungen zu verbessern“.21 In Anlehnung an die Sichtweisen der Phase 4 und 5 entstand Mitte der 1990er Jahre der Begriff des „Supply Chain Management“ (SCM) und „Supply Chain“. Das Wort „Supply Chain“ kann mit dem Begriff „Versorgungskette“ übersetzt werden und steht in engem Zusammenhang mit Begriffen wie Wertschöpfungskette und Logistikkette. Die Versorgungskette hat als Ziel die effiziente und effektive Versorgung von Kunden bzw. Märkten. Um dieses Ziel erreichen zu können, d. h. eine erfolgreiche integrative

18

Vgl. Baumgarten, Darkow, Zadek (2004), S. 4 Vgl. Baumgarten, Darkow, Zadek (2004), S. 5 Vgl. Krauß (2005), S. 12 21 Krauß (2005), S. 12 19 20

16

3 Baulogistik

Planung, Steuerung und Kontrolle der Versorgungskette im Sinne des Supply Chain Managements durchführen zu können wird eine partnerschaftliche und kooperative Zusammenarbeit aller beteiligten Unternehmen als besonders wichtig angesehen.22 Die Versorgungskette unterscheidet sich von der Logistikkette, da sie neben den Logistikaktivitäten auch Produktions- und Auftragsabwicklungsaktivitäten prozessorientiert berücksichtigt. Von der Wertschöpfungskette unterscheidet sich die Versorgungskette, da diese die Aspekte der Versorgung und Verfügbarkeit in den Vordergrund stellt, während die Wertschöpfungskette im Wesentlichen die Aktivitäten der Nutzen- und Wertsteigerung im Bereich der ergänzenden Dienstleistungen betont.23 Nach Baumgarten orientiert sich die aktuelle Entwicklungsphase der Logistik an dem Prinzip des Flusssystems und stellt die weltweite Integration der Wertschöpfungsketten zu globalen Unternehmensnetzwerken in den Mittelpunkt.24 Im Rahmen des vorliegenden Berichts ist neben dem flussorientierten Definitionsansatz insbesondere auch die lebenszyklusorientierte Definition der Logistik von Interesse. „Dem Begriff des Lebenszyklus liegt der Gedanke zu Grunde, dass ein … System … durch Maßnahmen der Planung, des Entwurfs und der Entwicklung entsteht und nach einer Periode des Betriebs schließlich stillgelegt oder verschrottet wird. Als Lebenszyklusphasen werden z. B. die Initiierungs-, Planungs-, Realisierungs-, Betriebs- und Stilllegungsphase unterschieden. Logistische Aktivitäten beziehen sich dann auf die Unterstützung der Transformationsaktivitäten in den verschiedenen Lebenszyklusphasen. Die international tätige Logistikgesellschaft ‚Society of Logistics Engineers’ (SOLE) definiert entsprechend: Logistik ist das unterstützende Management, das während des Lebens eines Produkts eine effizientere Nutzung von Ressourcen und die adäquate Leistung logistischer Elemente während aller Phasen des Lebenszyklus sicherstellt, so dass durch rechtzeitiges Eingreifen in das System eine effektive Steuerung des Ressourcenverbrauchs gewährleistet wird.“25 Die dienstleistungsorientierte Definition der Logistik, nach der Logistik „der Prozess zur Koordination aller immateriellen Aktivitäten, die zur Erfüllung einer Dienstleistung in einer kosten- und kundeneffektiven Weise vollzogen werden müssen“26, soll im Rahmen des vorliegenden Berichtes nicht weiter verfolgt werden. Nachfolgend soll das flussorientierte in Kombination mit dem lebenszyklusorientierten Logistikverständnis zu Grunde gelegt werden, da im Rahmen der Materialund Personallogistik in der Bau- und Immobilienwirtschaft Objektflüsse in und über alle(n) Lebenszyklusphasen betrachtet werden sollen.

22

Vgl. Krauß (2005), S. 12-13 Vgl. Krauß (2005), S. 12 Vgl. Baumgarten, Darkow, Zadek (2004), S. 6-7 25 Pfohl (2003), S. 13 26 Pfohl (2004), S. 13 23 24

3 Baulogistik

17

3.1.2 Aufgabenfelder und Ziele der Logistik Entsprechend der Vielfalt an Logistikdefinitionen (vgl. vorangehende Ziff. 3.1.1) existieren auch bzgl. der Logistikziele und der zur Erreichung dieser Ziele anfallenden Aufgaben verschiedene Auffassungen. Wie in oben aufgeführten Definitionen bereits ersichtlich, umfasst die Logistik i. d. R. neben Planungs- auch Kontroll- bzw. Überwachungs-, Durchführungs- und Steuerungsaufgaben. Werden Prozesse verschiedener Unternehmen im Rahmen einer Logistikplanung bzw. -steuerung zusammengefasst, so werden zudem Koordinationsaufgaben zu bewältigen sein. Damit lassen sich folgende Aufgabenbereiche der Logistik unterscheiden: x x x x x

Logistikplanung, Logistikdurchführung, Logistiküberwachung/Logistikkontrolle, Logistiksteuerung und Logistikkoordination.

Hinzu kommt ggf. die Dokumentation. Flussorientiert werden die klassischen Ziele der Logistik häufig mit den so genannten vier bis sieben „r’s“ beschrieben:27 Das in der in der zum zu den am für den

richtige richtigen richtigen richtigen richtigen richtigen richtigen

Objekt Menge, Qualität, Zeitpunkt, Kosten, Ort Kunden

(z. B. Material oder Personal) muss

und verfügbar sein.

Objekte der Logistik sind nach Jünemann Güter, Personen, Informationen und Energie. Sie werden durch Arbeitsmittel (Güter- und Personentransportmittel, Produktionsmittel, Informationsflussmittel) zusammen mit der notwendigen Infrastruktur (Gebäude, Flächen, Wege) verändert, wobei sich diese Veränderung oder Transformation auf Zeit, Ort, Menge, Sorte oder Gebrauchseigenschaft des Objekts beziehen kann.28

27 28

Vgl. z. B. Pfohl (2003), S. 19 Vgl. Krauß (2005), S. 11

18

3 Baulogistik

3.1.3 Logistiksysteme: Klassifikationen und Abgrenzungen „Charakteristisch für ein Logistiksystem ist ein Ineinandergreifen von Bewegungsund Lagerprozessen.“29 Dem Netzwerkgedanken folgend können Logistiksysteme als Netzwerke aus Knoten (Lagerungs- bzw. Speicherprozesse zur Zeitüberbrückung) sowie Verbindungen (Bewegungsprozesse zur Raumüberbrückung) beschrieben werden, so dass z. B. Logistiksysteme für Güterflüsse aus folgenden Grundstrukturen bestehen:

Auflösungspunkt („Break-bulk point“)

Lieferpunkt (Güterbereitstellung)

Empfangspunkt (Güterverwendung)

direkter Güterfluss

einstufiges System

Lieferpunkt

Empfangspunkte

Konzentrationspunkt („Consolidation point“)

Lieferpunkte Lieferpunkt

Empfangspunkte

direkter und indirekter Güterfluss

indirekter Güterfluss

kombinierte Systeme

mehrstufiges System

Abb. 3-2: Grundstrukturen von Logistiksystemen30

29 30

Empfangspunkt

Pfohl (2003), S. 6 Vgl. Pfohl (2003), S. 6

3 Baulogistik

19

Dabei können an den Netzwerkknoten auch Veränderungen an den Gütern vorgenommen werden oder Konzentrations- bzw. Auflösungsprozesse stattfinden, z. B. wenn Güter neu verpackt bzw. kommissioniert werden. Bei Funktionen der Mengenund Sortenänderung spricht man auch von Ordnungsfunktionen.31 Wie alle Netzwerksysteme lassen sich auch logistische Systeme nach institutionellen sowie nach funktionellen Gesichtspunkten unterscheiden. Aus institutioneller Sicht werden Logistiksysteme z. B. in Makro-Logistik (Systeme gesamtwirtschaftlicher Art, z. B. Güterverkehrssystem einer Volkswirtschaft), MikroLogistik (Systeme einzelner öffentlicher oder privater Organisationen, z. B. Fuhrpark eines Unternehmens) und Meta-Logistik (Systeme zwischen Makro- und Mikroebene, z. B. organisationsübergreifender Güterverkehr) unterschieden, wie nachfolgende Abbildung verdeutlichen soll:32 Logistik

Makro-Logistik

KrankenhausLogistik

IndustrieLogistik

HandelsLogistik

innerbetriebliche Logistik

zwischenbetriebliche Logistik

Mikro-Logistik

Militär-Logistik

UnternehmensLogistik

Logistik sonstiger Organisationen

DienstleistungsLogistik

Kooperation verladene Wirtschaft

Kooperation LogistikUnternehemen

innerbetriebliche Logistik

zwischenbetriebliche Logistik

Abb. 3-3: Institutionelle Abgrenzung von Logistiksystemen33

31 32 33

Vgl. Pfohl (2003), S. 8 Vgl. Pfohl (2003), S. 15 Vgl. Pfohl (2003), S. 15

Meta-Logistik

Logistikunternehmen

Kooperation Logistikunternehmen und verladene Wirtschaft

Logistik sonstiger Dienstleistungsunternehmen

20

3 Baulogistik

Im Rahmen dieses Forschungsprojektes wurde die Mikro-Logistik, dort speziell die Unternehmenslogistik, sowie die Meta-Logistik, dort speziell Kooperationen zwischen Unternehmen innerhalb und außerhalb der Logistikbranche behandelt, so dass die Logistik über unternehmensübergreifende Wertschöpfungsketten betrachtet wurde (vgl. auch Ziff. 3.1.4). Bei Unternehmen wird unterschieden in Unternehmen außerhalb der Logistikbranche, bei denen die Logistik „nur Mittel zum Zweck“ also eine Sekundärleistung ist, und Unternehmen der Logistikbranche, zu der z. B. Speditionen zählen, und bei der „die logistische Leistungserfüllung Hauptzweck ist“ also eine Primärleistung ist.34 Im Rahmen dieses Forschungsprojektes interessierten erstgenannte Unternehmen. Funktionell können zwei Sichtweisen unterschieden werden. Einerseits können die verrichtungsorientierten Inhalte der Aufgaben, die im Logistiksystem zu erfüllen sind betrachtet werden (verrichtungsspezifische Subsysteme der Logistik).35 Andererseits können die verschiedenen Phasen eines Güterflusses betrachtet werden (phasenspezifischen Subsysteme der Logistik)36 Dabei werden auf horizontaler Ebene unterschieden x x x x x

die Beschaffungs- bzw. Versorgungslogistik, die Produktionslogistik, die Distributionslogistik, die Entsorgungslogistik und die Ersatzteillogistik,

wie z. B. folgende Abbildung zeigt.

34 35 36

Vgl. Pfohl (2003), S. 16 Vgl. Pfohl (2003), S. 19 Vgl. Pfohl (2003), S. 17

3 Baulogistik

21

Abb. 3-4: Funktionelle Abgrenzung von Logistiksystemen nach Phasen des Güterflusses am Beispiel eines Industrieunternehmens37

Die Phasen des Güterflusses werden in Anlehnung an Pfohl38 erläutert. Beschaffungslogistik: Die Beschaffungslogistik, teilweise auch als Versorgungslogistik oder physisches Versorgungssystem bezeichnet, beschreibt die erste Phase des Güterflusses (bestehend aus Roh-, Hilfs- und Betriebsstoffen, Kaufteilen sowie möglicherweise Handelsware und gelieferten Ersatzteilen) vom Lieferanten am Beschaffungsmarkt ggf. über ein Zulieferungslager bis zum Beschaffungs- oder Eingangslager eines Industrieunternehmens. Produktionslogistik: In der zweiten Phase fließen die Güter vom Beschaffungslager in den Produktionsprozess, in welchem Halbfertigfabrikate zwischengelagert werden können. Aus der Produktion fließen Fertig- und Halbfertigfabrikate sowie für den Kunden bestellte Ersatzteile zum Absatzlager.

37 38

Vgl. Pfohl (2003), S. 18 Vgl. Pfohl (2003), S. 17f.

22

3 Baulogistik

Beschaffungs- und Produktionslogistik werden häufig gemeinsam auch als Materiallogistik bezeichnet. Distributionslogistik: In der dritten Phase besteht der Güterfluss aus Fertig- und Halbfertigfabrikaten und eventuell Handelswaren. Hierbei geht der Güterfluss in der Regel vom Absatzlager bei der Produktionsstätte über regionale Auslieferungslager an die Kunden im Absatzmarkt. Auch eine direkte Belieferung des Kunden ist möglich. Entsorgungslogistik: In der vierten Phase fließt der Güterstrom in umgekehrter Richtung. Die Güter bestehen hier aus Rückständen, wie beispielsweise beschädigter oder falsch ausgelieferter Ware, zurückzuführendem Leergut, gebrauchten Behältern und Verpackungen, Sekundärrohstoffen oder Abfällen. Für Wartung bzw. Reparaturen während der Nutzungsphase eines Produktes etablierte sich zudem der Begriff der Ersatzteillogistik.

3.1.4 Zuordnung der Unternehmenslogistik zur Mikro- und MetaLogistik Zur Unternehmenslogistik gehören neben der unternehmensinternen Logistik (MikroLogistik) auch unternehmensübergreifende Aspekte. So ist ein Unternehmen i. d. R. in zahlreiche Wertschöpfungsketten eingebunden, und für jede einzelne dieser Ketten fallen logistische Leistungen auch an den Schnittstellen zu den Wertschöpfungspartnern an. In diesem Zusammenhang spricht man von metalogistischen Aufgaben (Meta-Logistik). Die Unternehmenslogistik wird unternehmensintern nach deren horizontalen Aufbau (Phasen des Güterflusses vom Beschaffungs- zum Absatz- bzw. zum Entsorgungsmarkt) und vertikalen Aufbau (Entscheidungsebenen Management / Logistik / Materialfluss) gegliedert.39

39

Vgl. Blömeke (2001), S. 44ff.

3 Baulogistik

23

Die Unternehmenslogistik, gegliedert nach horizontalem und vertikalem Aufbau, kann z. B. wie folgt dargestellt werden:

Abb. 3-5: Gliederung der Unternehmenslogistik40

3.1.5 Logistikprozesse und Arten der Gütertransformation Innerhalb der Logistiksysteme laufen Logistikprozesse ab. Bevor die Fokussierung auf die Baulogistik erfolgt, soll ganz allgemein beschrieben werden, welche Logistikprozesse unterschieden werden können. Als Kernprozesse des Güterflusses werden Transport-, Umschlags- und Lagerprozesse, als Unterstützungsprozesse Verpackungs- und Signierungsprozesse unterschieden.41 Bzgl. des Informationsflusses, der dem Güterfluss vorauseilen, ihn begleiten, erläutern oder bestätigen kann, spricht man von Auftragsübermittlungs- und Auftragsbearbeitungsprozessen.42 Eine Zuordnung von Logistikprozessen zu den Arten der Gütertransformation zeigt die nachfolgende Darstellung:

40 41 42

Vgl. Blömeke (2001), S. 46 Vgl. Pfohl (2003), S. 8f. Vgl. Pfohl (2003), S. 8

24

3 Baulogistik

Logistikprozesse

Gütertransformation

Lagern

Transportieren, Umschlagen (Handhaben)

Umschlagen (Zusammenfassen, Auflösen)

Umschlagen (Sortieren)

Verpacken, Signieren

Aufträge übermitteln, bearbeiten

Zeitänderung

Raumänderung

Mengenänderung

Sortenänderung

Änderung in den Transport-, Umschlagsund Lagereigenschaften Änderung in der logistischen Determiniertheit des Gutes Güterfluss

Informationsfluss

Abb. 3-6: Logistikprozesse und die durch sie bewirkte Gütertransformation43

„Durch die Übermittlung und Bearbeitung von Aufträgen … wird ein Gut vom logistisch indeterminierten zum logistisch determinierten Gut. Ein Gut ist umso mehr logistisch determiniert, je umfangreichere und genauere Informationen bezüglich der Art des Güterflusses gemacht werden.“44

3.1.6 Logistikkosten und Wertschöpfung: Nutzen/Kosten-Verhältnis für Logistiksysteme „Der bewertete Einsatz an Produktionsfaktoren in Logistiksystemen stellt die Logistikkosten dar. Kosten sind als Systeminput betriebswirtschaftlich immer nur dann gerechtfertigt, wenn ihnen entsprechende Leistungen als Systemoutput gegenüberstehen.“45 Um Logistikkosten zu ermitteln, muss also der durch Logistikleistungen gestiftete Nutzen monetär ausgedruckt werden. Hierzu besteht die Möglichkeit, folgende Nutzenarten zu unterscheiden: „Gestaltnutzen, Nutzen aus dem Recht am Gut, Informationsnutzen, Ortnutzen und Zeitnutzen. … Der Ort- und Zeitnutzen sowie teilweise 43 44 45

Vgl. Pfohl (2003), S. 9 Pfohl (2003), S. 8 Pfohl (2003), S. 19

3 Baulogistik

25

auch der Informationsnutzen … werden im Logistiksystem erzeugt. Das Erkenntnisinteresse der Wirtschaftswissenschaften ist … [u. a.] auf die Schöpfung der Werteigenschaften von Gütern [gerichtet], jenen Eigenschaften also, die Nutzen stiften. Der Zweck von Unternehmen besteht damit in der Wertschöpfung, indem Güter erzeugt werden, die eine Befriedigung der Bedürfnisse (Lösung der Probleme) beim Kunden bewirken.“46 „Für die Wertschöpfung ist der in nachfolgender Abb. 3-7 dargestellte Unterschied von Eignungs- und Gebrauchswert eines Gutes von Bedeutung.“47

faktische Verfügbarkeit gegeben

faktische Verfügbarkeit nicht gegeben

rechtliche Verfügbarkeit gegeben

Gebrauchswert

Zugesicherter Gebrauchswert

rechtliche Verfügbarkeit nicht gegeben

Eignungswert

Eignungswert

Abb. 3-7: Verfügbarkeit als konstituierende Eigenschaft des Gebrauchswertes48

„Um Wert im System der Güterverwendung zu bekommen, muss ein Gut also über zwei Eigenschaften verfügen: Erstens muss es die im System der Güterbereitstellung erzeugte Eignung zur Bedürfnisbefriedigung (Problemlösung) beim Kunden haben. Zweitens muss die Verfügbarkeit beim Kunden gewährleistet sein.“49 Bei der Verfügbarkeit wird weiterhin unterschieden in die faktische und die rechtliche Verfügbarkeit.50 „Die Ausführungen zum Wertschöpfungsdenken zeigen, dass Logistikaktivitäten zur Erzeugung des Gebrauchswertes eines Gutes notwendig sind.“51 Bei der Erfüllung von Aufgaben der Logistik handelt es sich somit ggf. um eine wertschöpfende Aktivität.

46

Pfohl (2003), S. 21f. Pfohl (2003), S. 22 Vgl. Pfohl (2003), S. 22 49 Pfohl (2003), S. 22 50 Vgl. Pfohl (2003), S. 22 51 Pfohl (2003), S. 23 47 48

26

3 Baulogistik

3.2 Grundlagen der Baulogistik Die branchenspezifische Ausprägung der Logistik für die Bauwirtschaft wird mit dem Begriff „Baulogistik“ bezeichnet, die u. a. auch die Baustellenlogistik umfasst und Schnittmengen mit der Arbeitsvorbereitung besitzt. Auch wenn in den letzten Jahren vermehrt Veröffentlichungen zur Baulogistik erscheinen, kann festgestellt werden, dass, anders als in der stationären Industrie, die Logistikprozesse im Bauwesen bisher vergleichsweise „vernachlässigt“ worden sind, was in der Literatur oftmals damit begründet wird, dass es sich bei der Bauwerksherstellung i. d. R. um eine „Prototypenfertigung“ bzw. „Einzelanfertigung“ an wechselndem Ort und unter Beteiligung immer anderer Konstellationen von Planern, Behörden, Bauunternehmern und Handwerkern handelt, weshalb Prozesse nicht zu optimieren seien. Diverse Studien52 belegen zugleich, dass enormes Einsparungs- bzw. ProduktivitätssteigerungsPotenzial durch die Einführung einer koordinierten bzw. die stärkere Beachtung der baulogistischen unternehmensinternen sowie unternehmensübergreifenden Logistik erreicht werden kann. In den letzten Jahren wurden daher einige wissenschaftliche Arbeiten mit Blick auf die Baulogistik veröffentlicht (z. B. Krauß, Koch etc.)53 deren Inhalte hier nicht vollständig wiedergegeben werden können. Darüber hinaus finden sich zum Teil interessante Informationen in zu diesem Thema verfassten Diplomarbeiten.54 Inzwischen haben einige Firmen das Leistungsfeld Baulogistik erkannt und bieten spezielle, der Baulogistik zuordenbare Dienstleistungen an (z. B. Streif Baulogistik GmbH, bauserve GmbH, Klebl Baulogistik GmbH, CCL GmbH etc.). Auch Objektplaner und Projektsteuerer bieten inzwischen Leistungen an, die sie der Baulogistik zuordnen. Auch auf politischer Ebene wird die Bedeutung der Baulogistik seit geraumer Zeit immer wieder betont. Der AHO richtete inzwischen einen Arbeitskreis Baulogistik zur Entwicklung eines Leistungsbildes für die Baulogistik ein, der sich damit beschäftigt, welche Leistungen insbesondere in der Planung der Baulogistik zuzuordnen sind.

3.2.1 Besondere Rahmenbedingungen der Baulogistik Die Baubranche, und somit auch die Baulogistik, unterliegt einer Vielzahl von branchenspezifischen Randbedingungen, welche eine Übertragbarkeit konventioneller Logistikkonzepte erheblich erschweren. Die nachfolgend dargestellten Besonderheiten der Baulogistik zeigen einige Beispiele und wurden einem Forschungsbericht der

52 53 54

Vgl. z. B. Krauß (2005), Günthner, Kessler, Sanladerer (2006) Vgl. z. B. Krauß (2005), Koch (2003) Vgl. z. B. Blömeke (2001)

3 Baulogistik

27

TU München von Günther et al (Lehrstuhl für Fördertechnik, Materialfluss, Logistik) mit dem Titel „Transportlogistik am Bau“ entnommen:55 x

x

x

x x x

55

Einzigartigkeit der Projekte: Jedes Bauvorhaben ist mit seinen speziellen Anforderungen ein einzigartiges und individuelles Projekt, was eine jeweils an die entsprechende Baustelle angepasste Planung erfordert. Auch die Logistikkette ist mit jedem neuen Bauvorhaben meist neu zu formieren, nur einzelne Prozesse sind direkt auf ein neues Projekt übertragbar. Begrenzte Abkopplung der Gewerke: Die Entkopplung der Gewerke von der Baustelle durch z. B Vorfertigung ist nur begrenzt möglich. Die Folge ist eine starke Abhängigkeit der Materialflussplanung aufgrund von bautechnisch bedingten Wartezeiten (z. B. Trocknung und Aushärtung der Baustoffe), die nicht beeinflusst werden kann. Begrenzte Lagerhaltung: Auf Baustellen sind die Platzkapazitäten häufig sehr gering. Folglich ist eine Lagerhaltung auf den Baustellen nur in begrenztem Umfang möglich. Der Großteil der Güter wird direkt nach Annahme verbaut und sollte möglichst „Just in Time“56 angeliefert werden. Begrenztes Frachtsplitting: Im Schüttgutbereich ist bei Fahrzeugen mit nur einer Ladefläche ein Splitting der Fracht nicht möglich. Daraus resultiert eine bedingte Einsatzmöglichkeit von Systemen zur Tourenoptimierung. Sehr große Objektvielfalt: Auf einer Baustelle wird eine große Vielzahl an unterschiedlichen Materialien häufig nur einmalig benötigt. Es ergeben sich bei der Transportplanung sehr unterschiedliche Anforderungen an diese. Starke Abhängigkeit vom Wetter: Da die Produktionsstätten unter freiem Himmel liegen können negative Witterungseinflüsse zu erheblichen Beeinträchtigungen bis hin zu Produktionsausfällen führen. Während der Sommermonate bzw. Schönwetterperioden können z. B. große Belastungsspitzen entstehen. Automatisierte Planungssysteme mit starren Planungsvorgehensweisen können hier an ihre Leistungsgrenze stoßen.

Vgl. Günthner, Kessler, Sanladerer (2006), S. 25-26 Das Just in Time (JIT) Konzept der Logistik ist ein wesentliches Konzept innerhalb der Logistik & das dominierende Logistikkonzept in der Baubranche. Es postuliert in seiner theoretischen Umsetzung, dass alle Teile zur richtigen Zeit am richtigen Ort in der richtigen Menge angeliefert werden und damit die Lagerhaltung entfällt [Goldenberg (2005), S. 33]. Neuerdings wird häufig auch von „Just in Sequence“ (JIS) gesprochen. JIS „ist ein Konzept aus der Beschaffungslogistik. Es ist eine Weiterentwicklung der Just-in-time-Produktion (JIT). Bei der Bereitstellung nach dem JIS-Verfahren sorgt der Zulieferer nicht nur dafür, dass die benötigten Module rechtzeitig in der notwendigen Menge angeliefert werden, sondern auch, dass die Reihenfolge (Sequence) der benötigten Module stimmt“ [Wikipedia [Hrsg.] (2008f)]. 56

28

3 Baulogistik

3.2.2 Objekte der Baulogistik Zu den Objekten der Baulogistik gehören Personen, Material (Verbrauchsstoffe, Materialflussmittel, Produktionsmittel) Informationen und Energie. Folgende Tabelle bietet eine Übersicht der wesentlichen Objekte der Baulogistik.

Personen

Objekte

Material

Informationen

Die am Bau Beteiligten: • Auftraggeber (Bauherr) • Planer (Architekt, Bauingenieur) • Personal der ausführenden Unternehmen • Baustoffhändler, Lieferanten etc. • Behördenvertreter • Besucher Verbrauchsstoffe: • Baustoffe • Bauelemente • Bauhilfsstoffe • Betriebsstoffe (Druckluft, Treib- & Schmierstoffe) • Medien (Wasser, Gas etc.) • Energie Materialflussmittel (Transport): • Baumaschinen (z. B. LKW, Bagger) • Baugeräte (z. B. Turmdrehkran, Bauaufzug) • Kleingeräte (z. B. Schubkarre) Produktionsmittel (Verarbeitung): • Baumaschinen (z. B. Bagger) • Baugeräte (z. B. Betonmischanlage) • Rüst-, Schal- und Verbaustoffe • Kleingeräte (z. B. Kreissäge) • auditiv: Gespräch • visuell: Text, Formular, Diagramm, Zeichnung

Tab. 3-1: Ausgewählte Objekte der Baulogistik in Anlehnung an Krauß57

Im Rahmen dieses Forschungsberichtes wird nachfolgend von der Materiallogistik gesprochen werden, wenn es sich bei den Objekten um Material handelt. Handelt es sich bei den Objekten um Personen, so wird nachfolgend von der Personallogistik gesprochen. Die „Informationslogistik“ wird jeweils mit untersucht, eine explizite Auseinandersetzung mit der „Energie- und Medienlogistik“ erfolgt nicht.

57

Vgl. Krauß (2005), S. 18

3 Baulogistik

29

3.2.3 Definition der Baulogistik In den bisherigen Veröffentlichungen werden der Baulogistik unterschiedliche Sichtweisen zu Grunde gelegt. In Anlehnung an Krauß58 wird die Grundauffassung von der bauspezifischen Logistik in chronologischer Reihenfolge dargestellt. In den ersten Veröffentlichungen über die Logistik im Zusammenhang mit Bauwerken beschreibt Kulick59 die Logistik für Auslandsbaustellen als „Versorgung der Baustelle mit den zur Leistungserbringung benötigten Produktionsmitteln (Material, Gerät, Ersatzteile, Personal und Know-how) in der geforderten Qualität, in ausreichender Menge und zur rechten Zeit“. Hierbei beschränkt sich die Logistik auf Transport, Lager- und Umschlagvorgänge. Diese Auffassung der Logistik wird in der Folgezeit von verschiedenen Autoren übernommen, die die Definition auf diverse Inlandsbaustellen übertragen.60 Andere Publikationen zeigen ein Logistikverständnis, welches sich gegenüber der Logistik als Versorgungsfunktion verändert hat. Die folgenden Tabellen beinhalten einige Ansätze einer koordinationsorientierten Definition der Baubetriebslogistik, der Logistik der Bauwirtschaft bzw. der Logistikplanung in Anlehnung an Krauß.61

Engel

„Baubetriebslogistik [sollte] als die Planung, Steuerung, Durchführung und Kontrolle effizienter und wirtschaftlicher Baumaterialflüsse für die in ein Bauwerk eingehenden Materialien mit den … Informationen im Einflussbereich des Bauunternehmens sowie die Entsorgung der Baustelle von Aushub- und Recyclingmaterial verstanden werden.“ Logistikfunktionen:

Räumliche und zeitliche Transformation

Logistikobjekte:

Baumaterial, Informationen

Logistikziele:

Versorgung oder Entsorgung mit den richtigen Objekten, zum richtigen Zeitpunkt, in der richtigen Qualität und Quantität, am richtigen Ort und zu den richtigen Kosten, um das Bauvorhaben gemäß Auftraggeberwunsch zu realisieren

Logistikaufgaben:

Planung, Steuerung, Durchführung und Kontrolle

Bezugsebene:

Bauunternehmen

Logistikbereiche:

Entsorgungslogistik: Erdstoff- und Abbruchmassen, Rückführung von Ladehilfsmitteln

Tab. 3-2: Ansätze einer koordinationsorientierten Definition der Baubetriebslogistik von Engel nach Krauß62

58

Vgl. Krauß (2005), S. 15-17 Vgl. Krauß (2005), S. 15 Vgl. Krauß (2005), S. 15 61 Vgl. Krauß (2005), S. 16-17 62 Vgl. Krauß (2005), S. 16 59 60

30

3 Baulogistik

Portatius

„Baubetriebslogistik umfasst die Koordination und Steuerung sämtlicher Materialzu- und -abflüsse von einer der mehrerer (benachbarten) Baustellen als eigenständige Funktion …. In der prozessorientierten Sicht umfasst sie die vollständige Kette logistischer Leistungen von der Beschaffung über die Produktion bis zur Entsorgung.“ Logistikfunktionen:

Räumliche und zeitliche Transformation

Logistikobjekte:

Material, Informationen

Logistikziele:

Versorgung oder Entsorgung mit den richtigen Objekten, zum richtigen Zeitpunkt, in der richtigen Qualität und Quantität und am richtigen Ort; planmäßiger Bauablauf

Logistikaufgaben:

Koordination und Steuerung

Bezugsebene:

Baustelle(n)

Logistikbereiche:

Beschaffungslogistik: Versorgung der Baustelle Produktionslogistik: logistische Aufgaben auf dem Baustellengelände Entsorgungslogistik: Verbringung, Entsorgung, Wiederverwertung von Abfällen

Tab. 3-3: Ansätze einer koordinationsorientierten Definition der Baubetriebslogistik von Portatius nach Krauß63

Schmidt

„Die Logistik der Bauwirtschaft zieht auf die Befriedigung von räumlichen (Transport), zeitlichen (Lagerung) und ordnungsverändernden (Umschlag, Kommissionierung) Transferbedarfen ab, die mit der Errichtung, Erhaltung und Anpassung von Bauwerken verbunden sind. In der Bauwirtschaft wird vor allem der koordinierende, integrierende Aspekt der Logistikfunktionen genannt. … Darüber hinaus wird … die Notwendigkeit einer … prozessorientierten Sichtweise der Logistik erkannt, die logistische Leistungen … unternehmensübergreifend … koordiniert.“ Logistikfunktionen:

Räumliche und zeitliche Transformation

Logistikobjekte:

Material, Personal, Gerät

Logistikziele:

Versorgung mit den richtigen Objekten, zum richtigen Zeitpunkt, in der richtigen Qualität und Quantität und am richtigen Ort; übergreifende Koordination und Integration

Logistikaufgaben:

Planung, Steuerung, Kontrolle

Bezugsebene:

Bauvorhaben

Logistikbereiche:

Versorgungslogistik: Baustellenlogistik: Entsorgungslogistik: Informationslogistik:

Versorgung der Baustelle Baustelleneinrichtung, Disposition Entsorgung der Baustelle Querschnittsfunktion zur Realisierung der Informationseinflüsse

Tab. 3-4: Ansätze einer koordinationsorientierten Definition der Logistik der Bauwirtschaft von Schmidt nach Krauß64

63 64

Vgl. Krauß (2005), S. 16 Vgl. Krauß (2005), S. 16

3 Baulogistik

31

Girmscheid

„Die Logistikplanung beschäftigt sich im Rahmen der Arbeitsvorbereitung mit den Versorgungs-, Entsorgungs-, Transport-, Lager und Umschlagvorgängen auf der Baustelle …. Die Logistik verknüpft und versorgt die Beteiligten auf der Baustelle mit einem störungsfreien Informations-, Material-, Energie- und Leistungserstellungsfluss. … Die Logistikplanung … ist ein baubegleitender Prozess, der aufgrund der situativen Verhältnisse auf der Baustelle auch dort geplant und angepasst werden sollte.“ Logistikfunktionen:

Räumliche und zeitliche Transformation

Logistikobjekte:

Information, Material, Energie und Nachunternehmerleistungen

Logistikziele:

Versorgung mit den richtigen Objekten, zum richtigen Zeitpunkt, in der richtigen Qualität und Quantität und am richtigen Ort; Einsparung von Ressourcen und Optimierung der Kosten

Logistikaufgaben:

Planung, Steuerung, Kontrolle

Bezugsebene:

Bauvorhaben

Logistikbereiche:

Transportslogistik:

baubetrieblich abgestimmte Versorgung der Baustelle Anliefer-, Lager- und Umschlaglogistik: Lagerflächenmanagement und Baustellentransporte Entsorgungslogistik: umweltgerechte Entsorgung der Baustelle

Tab. 3-5: Ansätze einer koordinationsorientierten Definition der Logistikplanung von Girmscheidt nach Krauß65

Innerhalb dieser Veröffentlichungen wurden erstmalig Begriffe wie „Baubetriebslogistik“, „Logistik der Bauwirtschaft“ oder „Baulogistik“ verwendet, wobei sich letzterer mittlerweile etabliert hat. Es ist zu erkennen, dass die Logistik sich nach diesen Verständnissen weiterhin mit den Prozessen der räumlichen und zeitlichen Transformation beschäftigt, allerdings der Prozessgedanke zunehmend in den Vordergrund gestellt wird. Die Baulogistik wird weniger auf ein Unternehmen, sondern auf die Erstellung eines Bauwerks bezogen, an der viele verschiedene Akteure beteiligt sind. Die Leistungserstellungsprozesse der verschiedenen Akteure müssen durch die Baulogistik unterstützt werden.66 In Krauß67 werden die Ziele der Baulogistik wie folgt zusammengefasst: „Ziel der Baulogistik ist – gemäß der auf die Transformation fokussierenden Funktion – die Versorgung mit sowie die Entsorgung von den richtigen Objekten, zum richtigen Zeitpunkt, in der richtigen Qualität und Quantität, am richtigen Ort und zu den richtigen

65 66 67

Vgl. Krauß (2005), S. 16 Vgl. Krauß (2005), S. 17 Krauß (2005), S. 17

32

3 Baulogistik

Kosten, um die Ziele eines Bauprojekts hinsichtlich Terminen, Kosten und Qualität zu erreichen.“ In Anlehnung an diese Begriffsdefinition der Baulogistik wird im Rahmen des Forschungsprojektes folgende Definition für die Material- und Personallogistik verwendet: Die Material- und Personallogistik zielt auf die Ver- und Entsorgung mit bzw. von den richtigen Objekten, zum richtigen Zeitpunkt, in der richtigen Qualität und Quantität, am richtigen Ort und zu den richtigen Kosten ab, um die Ziele eines Bauprojekts hinsichtlich Terminen, Kosten und Qualität zu erreichen.

3.2.4 Bereiche der Baulogistik In Anlehnung an die Phasen des Güterflusses der allgemeinen Logistik in die Bereiche Beschaffungs-, Produktions-, Distributions- und Entsorgungslogistik (vgl. Ziff. 3.1.3) wird die Baulogistik im Rahmen dieses Forschungsberichtes in eine externe und eine interne Baulogistik unterteilt. Unter der externen Baulogistik werden unternehmensübergreifende Logistikprozesse zwischen beispielsweise Zulieferer/Baustelle und unter der internen Baulogistik die Logistikprozesse innerhalb eines Unternehmens, z. B. der Objektfluss auf einer Baustelle, verstanden. Die Bereiche Versorgungslogistik, Baustellenlogistik und Entsorgungslogistik werden im Folgenden kurz erläutert. Der Bereich der Distributionslogistik entfällt, da die Bauwerkserstellung vor Ort erfolgt und das Endprodukt „Bauwerk“ nicht verteilt bzw. zum Kunden transportiert werden muss. Das Bauwerk wird an der Stelle seiner Fertigung abgenommen und dem Bauherrn übergeben.

Abb. 3-8: Eigene Darstellung der funktionellen Abgrenzung der Baulogistik

3 Baulogistik

33

Beschaffungs-/Versorgungslogistik: Die Versorgungslogistik umfasst alle Aktivitäten der Realisierung und Steuerung, die eine termingerechte und kostenoptimale Versorgung der Baustelle mit den erforderlichen Objekten (z. B. Material und Personal) gewährleisten.68 Der Bereich der Versorgungslogistik endet mit dem Eintreffen der Objekte auf der Baustelle und deren Lagerung. Baustellenlogistik: Die Baustellen- oder Produktionslogistik schließt sich unmittelbar an die Versorgungslogistik an und befasst sich mit den unmittelbar auf der Baustelle stattfindenden Prozessen, also dem Transport, dem Umschlag und der Lagerung von Baustoffen sowie Bauhilfsstoffen auf dem Baustellengelände.69 Entsorgungslogistik: Die Entsorgungslogistik befasst sich mit der Entsorgung von Bauabfällen. Diese Logistik beginnt entweder sobald die Abfälle vom Ort ihrer Entstehung zu einem Sammelplatz gebracht werden, oder sobald die Abfälle den Sammelplatz erreicht haben. Neben der Entsorgung von Abfällen beschäftigt sich die Entsorgungslogistik auch mit dem Abtransport von Arbeitsmitteln und wird somit häufig in diesem Bereich als Rückführlogistik bezeichnet.70 Informationslogistik: Die Informationslogistik stellt einen weiteren Bereich der Baulogistik dar. Neben den bisher physisch im Sinne eines Material- und Personalflusses relevanten Logistikabläufen von der Versorgung einer Baustelle über die Produktion eines Bauwerks und der Entsorgung einer Baustelle ist vor allem der begleitende Informationsfluss Akteur-übergreifend zu organisieren. Die Transferbewegung von Objekten – wie Güter oder Personen – findet nicht von allein statt sondern ist stets an die vorauseilende, begleitende oder nachfolgende Übermittlung von Informationen gebunden. Daher gehören zu den Logistikprozessen nicht nur solche Prozesse, die den Güterfluss, sondern auch solche, die den Informationsfluss betreffen.

3.2.5 Baulogistik als Supply Chain Management (SCM) In der Arbeit von Schmidt71 wird die Baulogistik in Zusammenhang mit dem Ansatz des SCM gebracht. Schmidt definiert hierbei die Baulogistik als „eine branchenspezifische Interpretation der fließsystemorientierten Logistikkonzeption, die den Auftragsabwicklungsprozess eines Bauprojekts als überbetriebliche Versorgungskette (Projekt Supply Chain als Logistiksystem) zwischen den an einem Bauprojekt beteiligten Lieferanten für Baustoffe, Baugeräte, Baukonstruktions-, Bauausführungs- sowie Entsorgungsleistungen interpretiert, um ihn aus systemwirtschaftlicher Perspektive hinsichtlich eines gesteigerten Systemdurchsatzes, einer Verringerung zeitlicher und sachlicher Systembestände sowie einer Senkung der Systemkosten zu gestalten. Hierzu orientiert sich das Management der Baulogistik an den potenziellen physischen und organisatorischen Engpässen der Projekt Supply Chain, um durch ihre Identifikation, Ausnutzung und Beseitigung den gesamten Fluss der Auftragsabwick-

68

Vgl. Schmidt (2003), S. 131 Vgl. Fraunhofer IML [Hrsg.] (2008a) Vgl. Krauß (2005), S. 20 71 Vgl. Schmidt (2003), S. 131 69 70

34

3 Baulogistik

lung eines Bauprojektes in Konfiguration, Programmierung und Mobilisierung kontinuierlich im Sinne eines Wertschöpfungsnetzwerks anzupassen.“72 Um eine optimale Ver- und Entsorgung mit den richtigen Objekten, zum richtigen Zeitpunkt, in der richtigen Qualität und Quantität, am richtigen Ort und den richtigen Kosten zu gewährleisten (siehe eigene Definition Material- und Personallogistik, Ziff. 3.2.3) sollten ebenfalls potenzielle physische und organisatorische Engpässe entlang der Ver- und Entsorgungskette (Projekt Supply Chain) identifiziert, ausgenutzt und beseitigt werden. Die Erreichung der Ziele eines Bauprojekts hinsichtlich Terminen, Kosten und Qualität (siehe eigene Definition Material- und Personallogistik, Ziff. 3.2.3) können nur erreicht werden, wenn der gesamte Fluss der Auftragsabwicklung kontinuierlich im Sinne eines Wertschöpfungsnetzwerks angepasst wird. Auf dem Weg dorthin sind jedoch zunächst eine Vielzahl von Einzelprozessen so umzugestalten, dass sie später zu diesem Prozessnetzwerk zusammengesetzt werden können. Unabhängig hiervon stellt sich die Frage, ob infolge der Einzigartigkeit eines Bauwerks und der Initiierung der Nachfrage durch den Auftraggeber im Bereich des Bauwesens die Nutzung des Begriffes „Demand Chain Management“ (DCM) angebracht wäre.

72

Schmidt (2003), S. 182

3 Baulogistik

35

3.3 Wertschöpfungskette der Bau- und Immobilienwirtschaft Um ein anwendungsorientiertes Wertschöpfungsmodell zum Einsatz der RFIDTechnik entlang der Wertschöpfungskette der Bau- und Immobilienwirtschaft entwickeln zu können, müssen zunächst in Form einer kurzen Grundlagenbetrachtung Begriffe wie Wertschöpfung und Wertschöpfungskette erläutert werden.

3.3.1 Definition Wertschöpfung Unter dem Begriff der Wertschöpfung im Allgemeinen versteht man „einzelwirtschaftlich die Summe der in einem Unternehmen während einer Periode geschaffenen wirtschaftlichen Werte. Die Höhe der Wertschöpfung ergibt sich als Wert der Nettoproduktion aus dem Produktionswert abzüglich sämtlicher Vorleistungen, Abschreibungen und indirekter Steuern, zuzüglich der staatlichen Subventionen. Der zusammengefasste Wert aller Wertschöpfungsbeiträge der inländischen Wirtschaftsbereiche ergibt die Wertschöpfung der Volkswirtschaft, die dem Nettoinlandsprodukt zu Faktorkosten entspricht“.73 Vereinfacht gesagt definiert sich der Begriff Wertschöpfung somit als Summe der Werte aller Prozesse im Unternehmen, die Wert im Sinne des Kunden schaffen (Produkt oder Leistung). Hierzu zählen auch immaterielle Werte (z. B. Befriedigung der Bedürfnisse des Kunden, Herstellen der Verfügbarkeit (vgl. Ziff. 3.1.6)).

3.3.2 Definition Wertschöpfungskette Nach Porter wird die Wertschöpfungskette wie folgt definiert: „Die Wertschöpfungskette bezeichnet den Weg des Rohstoffes von seiner Lagerstätte bis zum Verbraucher mitsamt der in jeder Stufe erfolgten Wertsteigerung. Die Betrachtung der Wertschöpfungskette kann sich dabei auf verschiedene Unternehmen erstrecken. Die Kenntnis von Wertschöpfungsketten ist von besonderer Wichtigkeit, da nur so Wirkungen von Rohstoff- und/oder Nachfrageänderungen abgeschätzt werden können.“74 Die Wertschöpfungskette ist die Kette der wertschöpfenden Prozesse aller Unternehmen, die bezogen auf ein Produkt oder eine Dienstleistung etc. Wert im Sinne des Kunden schaffen (Produkt oder Leistung).

73 74

Bibliographisches Institut & F. A. Brockhaus [Hrsg.] (2008) Porter (1985)

36

3 Baulogistik

3.3.3 Wertschöpfungsketten in der Bau- und Immobilienwirtschaft In der Baubranche sind zahlreiche „Partner“ an der Wertschöpfungskette des Bauens beteiligt. Hierzu gehören im Einzelnen: Öffentliche, gewerbliche oder private Bauherren, Kreditgeber, Objektplaner (Architekten etc.), Statiker und andere Fachplaner, die bauausführenden Unternehmen des Bauhaupt-, Bauneben- und Ausbaugewerbes, Baustoffhersteller- und -zulieferer, Behörden, Prüfinstitutionen sowie Bauwerksnutzer/ -verbraucher, Projektsteuerer, Projektentwickler etc.

3.3.4 Wertschöpfungsketten mit RFID außerhalb der Bau- und Immobilienwirtschaft In der Literatur werden Wertschöpfungsketten in den unterschiedlichsten Branchen besonders für kleine und mittelständische Unternehmen (KMU) als optimales Anwendungsfeld für den Einsatz von RFID-Systemen dargestellt. Als Schwerpunkte des Einsatzes der RFID-Technik innerhalb der Wertschöpfungskette werden der Herstellungsprozess sowie die Verfolgung von Investitionsgütern (Assets), Containern und Produkten angesehen.75

Abb. 3-9: RFID-Anwendungen in der Wertschöpfungskette76

75 76

Vgl. Hessisches Ministerium für Wirtschaft, Verkehr und Landesentwicklung [Hrsg.] (2008) Hessisches Ministerium für Wirtschaft, Verkehr und Landesentwicklung [Hrsg.] (2008)

3 Baulogistik

37

Bezüglich der Verfolgung von Objekten wird vielfach zwischen dem Tracking und dem Tracing unterschieden, wobei Tracking dafür steht, jederzeit den Aufenthaltsort eines Objektes abfragen zu können und Tracing dafür, jederzeit den Weg eines Objektes zurück verfolgen zu können. Viele Visionen zum Einsatz der RFID-Technik entlang von Wertschöpfungsketten sind ansatzweise, wenn man den Medien Glauben schenken möchte, bereits über die Pilotprojektphase hinaus und befinden sich schon in Anwendung. In der Pilotprojektphase befinden sich derzeit (Stand Winter 2007/2008) z. B. entlang einer Kette Gerry Weber AG als Produzent, Meyer & Meyer GmbH & Co. KG als Logistiker und die Kaufhof Warenhaus AG. Zu den Praxisanwendungen gehören z. B. Systeme bei der METRO Group, Wal Mart Store Inc. oder Tesco.77 Im Folgenden werden einige der Visionen bzgl. Einsatzmöglichkeiten der RFIDTechnik entlang von Wertschöpfungsketten außerhalb der Bau- und Immobilienwirtschaft in Zusammenhang mit dem entstehenden Nutzen genannt, von denen sich einige allerdings durchaus auf die Bau- und Immobilienwirtschaft übertragen lassen (weitere Anwendungen sind Kap. 9 zu entnehmen).

77

x

Warenlieferung im Markt: Die angelieferten Waren in Märkten können automatisch schnell durch Pulkerfassung registriert und identifiziert werden. Somit entfallen händisch durchgeführte Zähl-, Such- und Sortierprozesse. Entlang der Wertschöpfungskette erfolgt ebenfalls automatisch ein sofortiger Abgleich mit Bestell- und Lieferavisdaten, eine Warenempfangsbestätigung an den Hersteller sowie eine artikelgenaue Wareneingangsbuchung.

x

Lagermanagement: Im Lager- und Warenflusssystem können mit Hilfe der RFID-Technik stets der aktuelle Lagerort und die Anzahl der Produkte im Lager bekannt sein. Es entfallen lange Suchzeiten, Produktengpässe werden rechtzeitig erkannt und eine bedarfsgerechte Nachbestellung kann erfolgen. Unnötig hohe Lagerbestände können andererseits abgebaut und somit Lagerkosten reduziert werden. Auch Lagerein- und -ausgänge können durch das RFID-System erfasst werden, die Produktpaletten können durch Pulkerfassung automatisch registriert werden. Die Folge sind Zeiteinsparungen und ein geringerer personeller Aufwand mit entsprechender Senkung der Personalkosten.

x

Intelligente Regale: Im Regal befindliche Lesegeräte erfassen permanent automatisch den Empfang, die Entnahme oder die Überschreitung des Mindesthaltbarkeits- bzw. des Verfallsdatums von Produkten. Die Folge ist eine Verbesserung der Qualitätssicherung bei leicht verderblichen Waren. Die Out-ofStock-Rate lässt sich deutlich reduzieren, die Produkttemperatur lässt sich von der Produktion bis ins Regal verfolgen (Anwendung im Frischebereich), der Abgleich mit den Daten des Warenwirtschaftssystems zum Aussortieren oder Nachfüllen der Produkte wird effizienter möglich.

Vgl. z. B. IHK Region Stuttgart [Hrsg.] (2006), S. 14

38

78

3 Baulogistik

x

Lückenlose Rückverfolgung: Jede Station entlang der Wertschöpfungskette hinterlegt in Datenbanken zur Transponder-ID relevante Daten und Informationen. Die Folge ist eine Erleichterung der gesetzlich verankerten Rückverfolgbarkeit und Organisation des Rückrufs von Lebensmitteln und deren Inhaltsstoffen entsprechend den gesetzlichen Vorgaben (z. B. in der EUVerordnung 178/2002 Art. 18 und 19, Verordnung 1935/2004).

x

Kundenfreundlichkeit: Durch die Rückverfolgbarkeit kann der Endkunde beim Auslesen eines Produktes genau dessen Herkunft erfahren und wird somit besser vor Plagiaten geschützt. Weitere Nutzenpotenziale sind in einem vereinfachten Reklamationsprozess als Folge eindeutiger Identifizierung des Produktes, der vereinfachten Reklamation oder Warenrückgabe, sowie der schnellen und kundenfreundlichen Geltendmachung von Garantieansprüchen zu sehen.

x

Mehrwegsysteme: Ein weiterer Anwendernutzen kann beim Einsatz der RFID-Technik auf Mehrwegsystemen (z. B. Getränkemehrwegkisten) gesehen werden. Insbesondere die ständig zunehmende Anzahl von unterschiedlichen Pfandsystemen sowie Arten von Pfandflaschen und -kisten machen eine fehlerfreie Sortierung im Groß- und Einzelhandel immer schwieriger. Mit Hilfe der automatischen und unverwechselbaren Identifizierung können auch hier Kosten eingespart werden.78

Vgl. z. B. Logistiknetz Berlin-Brandenburg [Hrsg.] (2008)

3 Baulogistik

39

3.4 Lebenszyklus und Nutzenzyklen eines Bauwerks Bauwerke werden geplant, umgesetzt und über lange Zeiträume betrieben. Unterschiedliche Anforderungen, die an das Bauwerk während der Nutzungsdauer gestellt werden, führen zu Umbau- und Restaurierungsmaßnahmen unterschiedlichen Ausmaßes. Die Standzeiten der Bauwerke variieren zwischen wenigen Wochen (z. B. Messegebäude, Alho-Modulbauten) und einigen Jahrtausenden (z. B. Pyramiden). Am Ende der Lebensdauer folgt der Rückbau und letztendlich der Entsorgungsprozess.

3.4.1 Definition Lebenszyklus eines Bauwerks Der Grundgedanke des Begriffes Lebenszyklus ist die Entstehung eines Systems durch Maßnahmen der Planung, des Entwurfs, der Entwicklung und Herstellung, die Nutzung, Stilllegung und Verschrottung als voneinander abhängig zu betrachten.

3.4.2 Definition Nutzungszyklen eines Bauwerks Innerhalb des Lebenszyklus eines Bauwerks können verschiedene Nutzungszyklen stattfinden. Infolge immer kürzerer Nutzungszyklen wird die Betrachtung des mehrere Nutzungszyklen beinhaltenden Lebenszyklus eines Bauwerks für die Bau- und Immobilienwirtschaft zur Optimierung der Wertschöpfung immer wichtiger. Die Dokumentation der eingesetzten bzw. ausgetauschten Baustoffe, der Bauteile und deren Eigenschaften ist hierbei umso wichtiger.

Abb. 3-10: Lebenszyklus eines Bauwerks mit verschiedenen Nutzungszyklen (eigene Darstellung)

40

3 Baulogistik

3.5 Die Rolle der Material- und Personallogistik in der Wertschöpfungskette der Bau- und Immobilienwirtschaft über den Lebenszyklus eines Bauwerks Wie bereits in Ziff. 3.2.3 erläutert, wird die Material- und Personallogistik im Rahmen dieses Forschungsprojektes als eine Ver- bzw. Entsorgung von bzw. mit den richtigen Objekten, zum richtigen Zeitpunkt, in der richtigen Qualität, am richtigen Ort und zu den richtigen Kosten verstanden, um die Ziele eines Bauprojekts hinsichtlich Terminen, Kosten und Qualität zu erreichen. Insbesondere die Versorgungslogistik hat die Aufgabe, durch eine prozessorientierte Gestaltung der Strukturen die termin-, mengen- und qualitätsgerechte Objektversorgung der Produktionsstätte zu sichern. Das LuF B&B betrachtet entlang des Lebenszyklus eines Bauwerks im Projekt „InWeMo“ im Wesentlichen die Phase der Erstellung eines Bauwerks, da innerhalb dieser Phase die Ver- und Entsorgung der Baustelle von bzw. mit Material und Personal in ihrem größten Umfang stattfindet. Die Untersuchungen zur eventuellen weiteren Verwendung der bereits während der Versorgungslogistik eingesetzten RFIDTransponder an verschiedenen im Bauwerk integrierten bzw. eingebauten Materialien werden von den ARGE RFIDimBau-Partnern, insbesondere für die Bauphase ab Erreichung des letzten Standortes eines Bauteils, dem Institut für Baubetriebswesen der TU Dresden sowie in Bezug auf funktionale Einheiten (FE) den Fraunhofer Instituten für Bauphysik (IBP) und für Mikroelektronische Schaltungen (IMS), übernommen.

3.5.1 Bedeutung der Klassifizierung, Kennzeichnung und Identifizierung in logistischen Prozessen Zu den logistischen Prozessen bzgl. eines Güterflusses gehören Lagern, Transportieren, Umschlagen, Verpacken und Signieren.79 Das Signieren wird u. a. zur Kennzeichnung ansonsten nicht unterscheidbarer Objekte genutzt und dient dazu die signierten bzw. gekennzeichneten Objekte zu einem späteren Zeitpunkt eindeutig identifizieren zu können. Auf die Systeme zur Kennzeichnung, Klassifizierung und Identifizierung von Bauprodukten sowie auf Stammdatenbanken und Datenaustauschformate wird in Kap. 4 näher eingegangen.

3.5.2 Materialfluss innerhalb der Versorgungslogistik Die Materialflussplanung kann als Kernaufgabe der Logistik, der Materialzufluss als Resultat der Versorgungslogistik angesehen werden. Sie spiegelt die physische Bewältigung der Warenbewegungen aller Art wider und ist für eine reibungslose Produktion des Bauwerks unabdingbar. Die hohe Materialintensität im Bauwesen, die sich in einem hohen Anteil der Materialkosten an den Gesamtkosten des Bauwerks ausdrückt, fordert einen gut funktionierenden Materialfluss. Nur bei einem optimierten

79

Vgl. Pfohl (2003), S. 9

3 Baulogistik

41

Materialfluss, kann der Personaleinsatz effizient erfolgen.80 Grundvoraussetzungen für eine effiziente Bauausführung ist eine umfassende Abstimmung des Materialflusses mit der laufenden Produktion81 und insbesondere dem zur Bewältigung des Materialflusses erforderlichen Personalfluss (vgl. Ziff. 3.5.3). Der Warentransport vom Hersteller/Lieferanten zur Baustelle wird als externer Materialfluss oder Zulieferung bezeichnet (Versorgungslogistik). Die Warenannahme und die Eingangsprüfung der Waren in Bezug auf z. B. Qualität, Termin und Vollzähligkeit bilden das Bindeglied zwischen Zulieferung und Lagerung auf der Baustelle. Die Materialbewegung auf der Baustelle und die baustelleninterne Materialdistribution bezeichnen den internen Materialfluss (Baustellenlogistik). Im Rahmen dieses Forschungsprojektes wurden mit Blick auf die vom Fördermittelgeber geforderten und vom LuF B&B ausgewählten RFID-Demonstratoren (vgl. Kap. 11) insbesondere der externe Materialfluss zur Baustelle hin sowie die Ein- und Ausgangskontrollen und deren Dokumentation beim Zulieferer bzw. auf der Baustelle betrachtet. Baustelleninterne Materialbewegungen vom Lagerort zur Einbaustelle wurden nur konzeptionell untersucht.

3.5.3 Personalfluss innerhalb der Versorgungslogistik Die Personalflussplanung kann als weitere wichtige Aufgabe der Logistik, der Personalzufluss ebenfalls als Resultat der Versorgungslogistik angesehen werden. Insbesondere im Hochbau ist die Fertigung sehr stark Personen orientiert. Viele wechselnde manuelle Tätigkeiten sind u. a. die Ursache für häufig wechselndes Personal. Nur wenn Material- und Personalfluss sinnvoll aufeinander abgestimmt werden, kann produktiv (ohne Wartezeiten etc.) gebaut werden.

80 In Abhängigkeit von Bauwerk und Bauweise könnend die Personalkosten immerhin zwei Drittel der Kosten eines Hochbauwerks ausmachen. 81 Vgl. Heiserich (2002), S. 273ff.

42

3 Baulogistik

3.5.4 Informationsfluss innerhalb der Versorgungslogistik Der Informationsfluss ist das Bindeglied zwischen den am Bau Beteiligten, speziell den Bau ausführenden Unternehmen, den Bauüberwachern, den Zulieferern und den Herstellern und initiiert und steuert den Material- und den Personalfluss. Ohne einen funktionierenden, geregelten Informationsaustausch kann es keinen optimalen Material- und Personalfluss geben. Ein gestörter oder fehlender bzw. unzureichender Informationsfluss kann zu Fehlentscheidungen und Missverständnissen führen und sich somit kontraproduktiv auf das Gesamtprojekt auswirken. Die Bereitstellung der richtigen Informationen zur richtigen Zeit, möglichst automatisiert, ist für einen reibungslosen Bauablauf unumgänglich und sorgt für einen zügigen und effizienten Arbeitsablauf, sowohl auf Seiten der Hersteller und Zulieferer, als auch auf Seiten der Bauausführenden. Die Bereitstellung der richtigen Informationen zur richtigen Zeit kann im Ansatz durch Objekt begleitende Informationen (z. B. in Form von Lieferscheinen, Handbüchern, Beipackzetteln etc.) gewährleistet werden und ist bereits Standard. Eine Auto-IDunterstützte Erfassung der die Waren begleitenden Informationen sowie eine Steuerung von Prozessen kann bereits durch Einsatz des Barcodes i. V. m. Datenbanken ermöglicht werden (vgl. u. a. Kap. 4 zum elektronischen Datenaustausch in Warenwirtschaftssystemen). Eine weitere (Teil)-Automatisierung kann ggf. durch Einsatz der RFID-Technik bewirkt werden.

3.5.5 Verbesserungs- und Optimierungspotenzial in der Materiallogistik Ziel dieses Abschnitts ist die Identifizierung von Verbesserungs- und Optimierungspotenzial im Bereich der Materiallogistik, speziell der externen Versorgungslogistik inklusive der Warenannahme auf der Baustelle, welche ggf. durch den Einsatz der RFID-Technik sowie der Anwendung eines integrierten Wertschöpfungsmodells ermöglicht bzw. unterstützt werden könnte (siehe Kap. 11). Zu den wesentlichen Kontrollaufgaben der Materiallogistik gehören die Warenein- und Warenausgangskontrollen in Form von Soll/Ist-Vergleichen beim Hersteller, Zulieferer und vor allem auf der Baustelle (vor dem Einbau).

3.5.5.1 Warenein- und Warenausgangskontrolle Bei der Warenein- und Warenausgangskontrolle können folgende Probleme auftreten. Einige der dargestellten Probleme sind der Schilderung im Forschungsbericht „Transportlogistik am Bau“ von Günthner et al82 entnommen. x Der Soll/Ist-Abgleich zwischen Lieferschein und an- bzw. ausgelieferter Ware, welche ggf. aus ähnlichen Teilen besteht, ist per Augenmaß nur schwer mög82

Vgl. Günthner u. a. (2006), S. 9ff.

3 Baulogistik

43

lich. Die Folge ist häufig ein Abzeichnen der Lieferscheine ohne tatsächliche Kontrolle, teilweise mit ungutem Gefühl, zum Teil routiniert ohne Bewusstsein, dabei fahrlässig zu handeln. Außerdem kommt es auf Baustellen gelegentlich vor, dass Lieferscheine nicht der eingegangenen Ware entsprechen oder dass Lieferscheine, falls sie nicht abgezeichnet wurden, doppelt verwendet werden. x Die Leistungen von LKW werden über einen sog. LKW-Tagesbericht erfasst, auf welchem die Fahrer Fahrt- und Standzeiten dokumentieren. Die Leistungen werden anschließend den zugehörigen Baustellen in Rechnung gestellt und es kommt sehr häufig zu Unstimmigkeiten, da z. B. behauptete Standzeiten des LKW selten nachgewiesen werden können. Zusätzlich trägt die Verwaltung des Fuhrparks relevante Daten, wie z. B. gefahrene Kilometer, getankte Kraftstoffmenge und Arbeitsstunden des Fahrers manuell in vorhandene Buchhaltungssysteme ein. Aufgrund der hohen Arbeitsbelastung der Mitarbeiter der Verwaltung z. B. durch händische Eingabe vorgenannter Daten sind zusätzliche detaillierte Leistungskontrollen durch dieses Personal oft nicht möglich. Die Folge können fehlerhafte Angaben sein, welche im Anschluss der zugehörigen Baustelle in Rechnung gestellt werden.83 x Für die Einplanung von Folgeaufträgen der Zulieferer sind einerseits der Status der aktuellen bereits angekündigten Transporte und andererseits die neuen Transportanforderungen seitens der Baustellen (Abrufe) wichtig. Da die Transportanforderungen seitens der Baustellen häufig sehr kurzfristig eintreffen und Informationen über den aktuellen Standort eines LKW nur über telefonische Auskünfte erfragt werden können, kommen Transporte häufig verspätet. Sobald die zu transportierenden Materialien (z. B. Maschinen, Schalung, Baustellencontainer etc.) eventuell auf verschiedene Bauhöfe verteilt sind, entstehen zusätzlich hohe Kosten, da eventuell mehrere LKW, die nicht voll ausgelastet sind, zur Baustelle fahren müssen.84 x Lieferfahrzeuge werden häufig nicht unmittelbar nach Ankunft auf der Baustelle entladen, da die Lieferungen von unterschiedlichen an der Bauausführung Beteiligten veranlasst werden und oft keine übergeordnete Koordination erfolgt. Der Fahrer hat so Schwierigkeiten, seinen Ansprechpartner auf der Baustelle zu finden. Die Folge sind lange Wartezeiten, Blockade des Baustellenverkehrs und Verzögerungen im Bauablauf.

83 84

Vgl. Günthner u. a. (2006), S. 12-13 Vgl. Günthner u. a. (2006), S. 13-14

44

3 Baulogistik

3.5.5.2 Zusammenfassung

Tab. 3-6: Verbesserungs- und Optimierungspotenzial in der Versorgungslogistik für den Bereich Material

Die aufgezeigten Probleme in der Materiallogistik können ggf. unter Einsatz der RFID-Technik gelöst werden. Der Vorteil der RFID-Technik liegt in der (teil)automatisierten, sichtkontaktlosen Erfassung von Objekten, in der eindeutigen Kennzeichnung jedes einzelnen Objektes und der damit verbundenen Rückverfolgbarkeit, der Kontrolle und Steuerung in Echtzeit sowie der medienbruchfreien Dokumentation. Als weitere Vorteile sind die Resistenz gegen Verschmutzung und Umgebungsbedingungen, sowie die mögliche Pulkerfassung und das Erfassen über höhere Reichweiten zu nennen (siehe hierzu Kap. 8).

3.5.6 Verbesserungs- und Optimierungspotenzial in der Personallogistik Die Personallogistik auf Baustellen während der Bauphase ist vielseitig und beinhaltet verschiedenste Bereiche. Nachfolgend werden kurz die Bereiche des Personalmanagements einer Baustelle, bei der es u. a. um die Versorgung einer Baustelle mit Arbeitskräften, die Gewährleistung der Sicherheitsvorschriften und das Einhalten der Arbeitsvorschriften sowie die leistungsgerechte und gesetzeskonforme Entlohnung

3 Baulogistik

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geht, vorgestellt, für die im Rahmen des Forschungsprojektes ein Konzept zur Integration der RFID-Technik entwickelt wurde (siehe Kap. 11).

3.5.6.1 Zeiterfassung Ein zentraler Punkt der Personallogistik ist die Erfassung der Arbeitszeiten der Mitarbeiter. Die Zeiterfassung wird aus mehreren Gründen durchgeführt. Einerseits ist ein Bauunternehmen verpflichtet je Baustelle ein Bautagebuch zu führen, in dem alle relevanten Ereignisse eines Tages zusammengefasst werden. Die Information, wann welche Personen auf der Baustelle tätig waren, ist ein Teil des Bautagebuchs. Die Zeiterfassung ist außerdem für die Lohnbuchhaltung ein zentrales Element. Für den Bauleiter ist die genaue Zeiterfassung der Mitarbeiter ferner für die Fertigungssteuerung wichtig. Nur wenn er die genauen Daten hat, kann er mit Soll/Ist-Vergleichen Abweichungen von dem in der Kalkulation ermittelten Werten feststellen. Dabei sollten die Daten der Zeiterfassung immer möglichst aktuell sein. Dies ist nötig, um Abweichungen möglichst frühzeitig festzustellen um gegebenenfalls zu reagieren. Bei der Zeiterfassung ergeben sich allerdings in der Praxis einige Probleme. In der herkömmlichen Weise werden die Zeiten ermittelt, indem der Bauleiter bzw. ein Polier in seinem Auftrag jeden Tag einen Stundenzettel ausfüllt, auf dem die Arbeitszeiten der einzelnen Mitarbeiter eingetragen werden. Die Stundenzettel werden dann der Lohnbuchhaltung übergeben, evtl. vorher zu einem Wochenstundenbericht zusammengefasst. Sowohl für die Lohnbuchhaltung, als auch für die Fertigungssteuerung müssen die Daten anschließend noch manuell in die EDV-Systeme eingepflegt werden. Dies führt zu einer Zeitverzögerung, was die Erstellung aktueller Soll/IstVergleiche und die pünktliche Lohnbuchhaltung erschwert. Außerdem können sowohl bei der erstmaligen Erfassung der Daten als auch bei der Übertragung in die EDV leicht Falscheintragungen entstehen. Ein weiteres Problem liegt in der Manipulierbarkeit der Zeiterfassungsdaten. (Wer kennt keine fingierten Stundenzettel?) Hieraus ergibt sich z. B. auch, dass Mindestlöhne unterschritten werden können und Arbeitszeitgesetze umgangen werden. Mittlerweile gibt es Systeme auf dem Markt, die die Zeiterfassung mit moderner Technik erleichtern sollen. Dabei wird die Zeiterfassung nicht mehr handschriftlich durchgeführt, sondern mittels PDA, elektrischen Stempeluhren oder Mobiltelefonen und entsprechender Software erfasst und in die EDV übermittelt. Dies macht zwar die manuelle Übertragung der Daten in die EDV unnötig, die erstmalige Erfassung der Daten bleibt allerdings manuell und ist dementsprechend mit einem Zeitaufwand verbunden und fehleranfällig. Es gibt bereits auch Systeme zur Zeiterfassung unter Einsatz der RFID-Technik, die auf Baustellen (z. B. im InSite-Container, Fa. Streif Baulogistik GmbH, vgl. auch Kap. 9) eingesetzt werden. Gründe für den seltenen Einsatz dieser Systeme können, nach Einschätzung des Verfassers, z. B. in dem bisher geringen Bekanntheitsgrad, sowie der fehlenden Gegenüberstellung von Investitionskosten, die zunächst als abschreckend empfunden werden, und dem Nutzen gefunden werden.

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3 Baulogistik

Ein System, dass sowohl der Personal- als auch der Materiallogistik zugeordnet werden kann, ist eine „RFID-basierte Stempeluhr“. Ein solches System zur Zeiterfassung unter Einsatz der RFID-Technik wird von der Fa. GiS Gera.ident-Systeme GmbH angeboten. Hierbei handelt es sich um ein stationäres, jedoch infolge des Batteriebetriebes mobil und autark einsetzbares System, welches auf Großbaustellen in Dubai zum Einsatz kam. Auf der Basis von SQL-Datenbanken konnte das System leicht in das Zeitmanagementsystem eines Transportbetonunternehmens integriert werden. In Echtzeit wurden die Ankunft des Fahrers sowie die Nutzungsdaten der Transportbetonfahrzeuge erfasst. Auf der Grundlage der so gewonnen Daten war neben der optimalen Fahrzeugdisposition eine Qualitätskontrolle des Transportbetons möglich, da die Dauer zwischen der Verladung und dem Einbau des Betons auf der Baustelle lückenlos dokumentiert werden konnte. Bei jedem Routenstopp dokumentierte der Fahrer an dem System GP-R 100 den Ort und die Zeit auf der IDENT-Fahrzeugkarte, die als Datenspeicher einen integrierten RFID-Transponder enthält. Die Informationen auf dem Transponder wurden nach Beenden der Route (bzw. der entsprechenden Logistikprozesse) von einer zentralen Station ausgelesen, gespeichert und ausgewertet (vgl. auch Kap. 9.3.6).

3.5.6.2 Zutrittskontrolle Eine weitere Aufgabe der Personallogistik auf Baustellen ist die Zutrittskontrolle. Auf Großbaustellen können mehrere hundert Arbeiter gleichzeitig tätig sein. Häufig kommt es vor, dass die Arbeiter nicht nur einem Unternehmen angehören, sondern als Nachunternehmer Auftragsarbeiten für den Hauptunternehmer durchführen. Zudem passieren auf manchen Baustellen mehrere hundert Besucher pro Tag den Baustellenzugang. Unbefugten Personen sollte der Zutritt zu Baustellen z. B. aus Sicherheitsgründen und aus Gründen des Diebstahlschutzes sowie zur Verhinderung von Schwarzarbeit verwehrt werden. Um das zu gewährleisten werden Baustellen häufig eingefriedet, z. B. mit einem Bauzaun. Ob der Zutritt zur Baustelle zusätzlich von Pförtnern oder einem Sicherheitsdienst überwacht wird, hängt von der Baustelle und dem ausführenden Bauunternehmen bzw. Bauherren ab. Auf Großbaustellen werden oft manuell zu kontrollierende Ausweise für die Arbeiter und Besucher ausgegeben, die am Eingang zur Baustelle überprüft werden. Dies ist personal- und zeitintensiv sowie fehleranfällig, da die Ausweise oft nur kurz im Vorbeigehen vorgezeigt werden. Auch für die Zutrittskontrolle gibt es bereits Systeme, die die RFID-Technik nutzen (z. B. der InSite-Container), die auf Baustellen jedoch nur selten eingesetzt werden. Gründe hierfür können, nach Einschätzung des Verfassers, z. B. in dem bisher geringen Bekanntheitsgrad, sowie der fehlenden Gegenüberstellung von Investitionskosten, die zunächst als abschreckend empfunden werden, und dem Nutzen gefunden werden.

3 Baulogistik

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3.5.6.3 Bereichswechselkontrolle Unter einer Bereichswechselkontrolle wird im Rahmen dieses Forschungsberichtes eine Zutrittskontrolle beim Wechsel zwischen verschiedenen Bereichen der Baustelle, wie sie beispielsweise bei Großbaustellen vorkommen, verstanden. Im Notfall (z. B. Brand) ist es wichtig ermitteln zu können, welche Personen sich zu welcher Uhrzeit in welchem Bereich befinden. Für die Bereichswechselkontrolle existieren ebenfalls RFID-Systeme, die eingesetzt werden können. Auch hier ist als Beispiel der InSite-Container zu nennen. Die mutmaßlichen Gründe für den seltenen Einsatz können Ziff. 3.5.6.1 und 3.5.6.2 entnommen werden. Wird versucht, die Zutritts- oder Bereichswechselkontrolle durch eine Schließanlage für die Baustelle zu ersetzen, z. B. um die Baustellenbereiche flächen- oder auch etagenweise weiter aufzuteilen, ergibt sich ein hoher Verwaltungsaufwand durch die Vergabe und Verwaltung der Schlüssel. Gehen Schlüssel verloren, kann außerdem ein kostenintensiver Austausch der Anlage nötig werden. Auch für die Verwaltung von Schlüsseln gibt es bereits Systeme, die die RFIDTechnik nutzen (z. B. Schlüsselkasten proxSafe flexx der Fa. Deister electronic GmbH). Diese Systeme werden in Krankenhäusern, im Facility Management etc., allerdings bisher, soweit dem Verfasser bekannt, noch nicht auf der Baustelle während der Bauphase eingesetzt (vgl. Kap. 9). Ferner gibt es RFID-basierte Verwaltungen von Schlüsseln, bei denen Transponder als Schlüssel dienen, die nach Verlust kostengünstig ersetzt werden können.

3.5.6.4 Diebstahlschutz und Werkzeugverbuchung/Werkzeugverwaltung Auf Baustellen werden eine große Anzahl teurer Maschinen und Werkzeuge eingesetzt und von vielen verschiedenen Personen genutzt. Dies führt sowohl für Mitarbeiter des Unternehmens als auch für Dritte zu der Versuchung, Maschinen und Werkzeuge unbemerkt von der Baustelle zu entwenden. Das Nutzen einer Maschine durch mehrere Personen fördert zudem nicht den sorgsamen Umgang, da für Schäden und Verschleiß niemand verantwortlich gemacht werden kann. Eine Sicherung der Gegenstände wie sie z. B. aus dem Handel bekannt ist, ist auf Baustellen im Allgemeinen nicht anzufinden. Auch fehlt es i. d. R. an eindeutigen Identifizierungsmöglichkeiten und insbesondere Eigentümerdatenbanken, um nachträglich Diebstahl nachweisen zu können. Auch hierfür existieren bereits erste RFID-Anwendungen. Als Beispiel ist die Mietoder Baustation der Fa. Gradwohl GmbH zu nennen (vgl. auch Ziff. 9.3.4). Die Baustationen „werden mit Verbrauchsmaterialien sowie Mietgeräten bestückt und dienen der Versorgung der vor Ort befindlichen Bauunternehmen wie zum Beispiel Strabag,

48

3 Baulogistik

Bilfinger Berger, Hochtief etc.85“ sowie deren Nachunternehmer. Vorteil ist, dass ein „sehr hoher Zeit- und damit verbundener finanzieller Aufwand für das jeweilige ausführende Unternehmen gespart werden. Bisher musste der betreffende Mitarbeiter sein Mietgerät oder Verbrauchsmaterial bei einem externen Unternehmen organisieren und verlor auf diesem Wege (Ausfahrt Unternehmen, Wegstrecke, Mietvorgang, Wegstrecke zurück und Einfahrt) wertvolle Zeit.“86 Für große Maschinen bietet das Unternehmen Rösler miniDat GmbH mit Obserwando87 – erstmalig vorgestellt auf der Bauma 2007 – ein System für Baumaschinen an, bei dem die Nutzung der Maschinen nur mit einem elektronischen Schlüssel (iButton) möglich ist (vgl. Ziff. 9.3.3). Dies verhindert, dass unbefugtes und ungeschultes Personal die Maschinen bedient. Die dazu benötigte Hardware wird von Rösler an interessierte Unternehmen vermietet. Die elektronischen Schlüssel sind individuell programmierbar. Somit ist auch eine Zuordnung möglich, welcher Mitarbeiter wann die Maschine genutzt hat. Zur Baumaschinenverfolgung ist ein GPS-System angebunden. Die Baumaschinen sind zudem über ein Funknetzwerk mit einem Server verbunden, der mindestens einmal täglich verschiedene Maschinendaten, wie Nutzer und Einsatzdauer ausliest. Ein Überblick über die webbasierte Benutzeroberfläche kann über den Gastzugang unter www.obserwando.de gewonnen werden (Stand: 24.04.2008).

3.5.6.5 Kontrolle der persönlichen Schutzausrüstung Auf einer Baustelle spielt Sicherheit eine große Rolle. Neben dem Bauherr bzw. seinem Vertreter (z. B. SiGeKo) sind u. a. die Bauleiter der ausführenden Unternehmen für die Sicherheit der anwesenden Personen verantwortlich. Die persönliche Schutzausrüstung (PSA) der Personen (Besucher, Arbeiter etc.), wie z. B. Helm oder Sicherheitsschuhe, soll helfen, Arbeitsunfälle zu verhindern bzw. ihre gesundheitlichen Folgen möglichst gering zu halten. In der herkömmlichen Arbeitsweise wird das Verwenden der PSA allein durch visuelle Kontrolle der Bauleiter bzw. der Vorgesetzten der Arbeiter sichergestellt bzw. sollte sichergestellt werden. Allzu oft wird aber in der Routine des Alltags die PSA vernachlässigt, sobald die Vorgesetzten außer Sichtweite sind. Dass Vorgesetzte selbst hier nachlässig sind anstatt als gutes Beispiel voran zu gehen, soll nicht behauptet werden. Als eine, sich bereits in der Umsetzung befindliche RFID-Anwendung in diesem Bereich ist die Kontrolle der Schutzkleidung vor dem Betreten von Reinräumen zu nennen. Ein System zur Kontrolle der PSA auf Baustellen wird innerhalb des Projekts „Sicherheitstechnik mit RFID“, gefördert vom DGUV, derzeit ebenfalls vom LuF Baubetrieb und Bauwirtschaft der BU Wuppertal bearbeitet (vgl. Kap. 1).

85 86 87

Gradwohl [Hrsg.] (2008b) Gradwohl [Hrsg.] (2008b) Vgl. Rösler miniDaT [Hrsg.] (2008a)

3 Baulogistik

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3.5.6.6 Maschinenberechtigung Ein weiteres Gefahrenpotenzial bzgl. der Sicherheit auf Baustellen verbirgt sich hinter der Bedienung verschiedenster Maschinen. Viele Maschinen sind Spezialgeräte, die eine besondere Ausbildung bzw. Einarbeitung erfordern. Bei unsachgemäßer Nutzung oder falscher Bedienung besitzen die Maschinen teilweise ein hohes Verletzungspotenzial. Daher sollten Maschinen nur von Personen bedient werden, die im Umgang mit der Maschine ausgebildet und geübt und über das Gefahrenpotenzial ausreichend informiert sind. In der Praxis ist oft allerdings das Gegenteil der Fall. Wie auch bei der PSA ist die Kontrolle hier häufig ebenfalls allein auf die visuellen Möglichkeiten des Bauleiters bzw. der Vorgesetzten der Arbeiter beschränkt. Auch für den Bereich der Maschinensteuerungsberechtigung existieren bereits Systeme zum Einsatz der RFID-Technik, wie z. B. das System TPS (Theft Protection System (TPS) der Fa. Hilti Deutschland GmbH oder das vorgenannte System Obserwando der Fa. Rösler. „Das TPS-System basiert auf einer im Gerät integrierten Elektronik. Diese wird zunächst mit einer speziell-codierten Karte (Company Card) aktiviert. Mit einem eigens dafür programmierten Schlüssel könne der Besitzer seine Maschine dann zur Benutzung frei schalten.“88 Auch solche Systeme kommen bisher auf Baustellen nur selten zum Einsatz. Ursache können auch hierfür, nach Einschätzung des Verfassers, z. B. in dem bisher geringen Bekanntheitsgrad, sowie der fehlenden Gegenüberstellung von Investitionskosten, die zunächst als abschreckend empfunden werden, und dem Nutzen gefunden werden.

88

Konradin Relations [Hrsg.] (2008)

50

3 Baulogistik

3.5.6.7 Zusammenfassung Zeiterfassung

manuelle Erfassung der Arbeitszeiten

• hoher Personal- und Zeitaufwand • Fehleranfälligkeit • Abrechnungsungenauigkeiten • Mindestlohnunterschreitung • Verstöße gegen Arbeitszeitgesetze

Zutrittskontrolle/ Bereichswechselkontrolle

Visuelle Prüfung eingesetzter Baustellenausweise als Kontrolle

• hoher Personal- und Zeitaufwand • Fehleranfälligkeit • Schwarzarbeit & illegale Beschäftigung • Diebstahl • mangelhafte Sicherheitssituation

Schließanlage oder „interne“ Zutrittskontrollen als Ersatz der Bereichswechselkontrolle

Vergabe und Verwaltung von Schlüsseln

• hoher Verwaltungsaufwand

Diebstahl von Schlüsseln

• kostenintensiv

Diebstahlschutz/ Werkzeugverbuchung/ Werkzeugverwaltung

Einsatz von teuren Maschinen und Werkzeugen ohne Sicherung von verschiedenen Personen

• Diebstahl • hoher Verschleiß

Kontrolle der persönlichen Schutzausrüstung

Visuelle Prüfung des Tragens der persönlichen Schutzausrüstung als Kontrolle

• hoher Personal- und Zeitaufwand • Fehleranfälligkeit • Nachlässigkeit

Maschinenberechtigung

Unsachgemäße bzw. falsche Nutzung von Maschinen

• hohes Verletzungspotenzial

Visuelle Kontrolle, ob Personen über die Berechtigung zur Maschinenbedienung verfügen

• Fehleranfälligkeit • Nachlässigkeit

Tab. 3-7: Verbesserungs- bzw. Optimierungspotenzial in der Personallogistik

Einige der aufgezeigten Bereiche der Personallogistik werden heute bereits auf Baustellen mit Hilfe des sog. Baustellenausweises umgesetzt. Es werden hierfür unterschiedliche Auto-ID-Techniken, wie z. B. Barcode, Magnetstreifen und auch im Ansatz, wie bereits erwähnt die RFID-Technik eingesetzt. Der Vorteil der RFID-Technik liegt in der (teil)-automatisierten, sichtkontaktlosen Erfassung von Objekten, in der eindeutigen Kennzeichnung jedes einzelnen Objektes und der damit verbundenen Rückverfolgbarkeit, der Kontrolle und Steuerung in Echtzeit sowie der medienbruchfreien Dokumentation. Als weitere Vorteile sind die Resistenz gegen Verschmutzung und Umgebungsbedingungen zu nennen (siehe hierzu Kap. 8).

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

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4 Grundlagen zum elektronischen Datenaustausch, zur Warenwirtschaft, zur Identifizierung und Kennzeichnung sowie zu Ordnungs- und Klassifizierungssystemen und (Stamm-)Datenbanken 4.1 Einführung zum EPC und zum EPCglobal-Netzwerk Beschäftigt man sich näher mit der RFID-Technik, so stößt man unweigerlich auf die Standardisierungsbemühungen der EPCglobal-Organisation. Die EPCglobal Inc. ist eine Non-Profit-Organisation, die Standards zur Nutzung der RFID-Technik entlang der gesamten Versorgungskette über Länder- und Branchengrenzen hinweg entwickelt. Die Gesellschaft wurde 2003 von GS1 und GS1 US (ehemals EAN International und Uniform Code Council, Inc.), also den für die Standardisierung im Bereich Barcode/Strichcode verantwortlichen Institutionen, gegründet. Das EPCglobal-Netzwerk basiert auf Forschungs- und Entwicklungsarbeiten, die vom Auto-ID-Center des Massachusetts Institute of Technology (MIT) 1999 initiiert wurden. Näheres zur Historie der Organisation GS1 Germany kann unter www.gs1germany.de89 gefunden werden. Voraussetzung der Konzepte von EPCglobal ist eine eindeutige, weltweit nur einmal vergebene Nummer, die auf einem RFID-Tag hinterlegt wird und als Schlüssel zur Abfrage bzw. zur Ablage von Daten in verteilten Datenbanken dient. Diese Nummer wird als Electronic Product Code (EPC) bezeichnet. In der Generation 2 der Standardisierung (Gen2) ist diese Nummer 96 bit lang. Der wesentliche Unterschied zum EAN (Barcode auf Produkten) ist, dass mit dem EPC nicht mehr nur jede Artikelklasse ihre Nummer bekommt, sondern dass zusätzlich jedes Produkt mit einer Seriennummer gekennzeichnet wird. Hierzu später mehr (vgl. Ziff. 4.4.4.8 zur Struktur des EPC selbst). Dieser EPC wird im EPCglobal-Netzwerk dann quasi als „Link“ bzw. „Schlüssel“ genutzt, über den auf speziell dafür eingerichtete, verteilte Datenbanken zugegriffen werden kann. In diesen Datenbanken können die gewünschten Stamm- oder Bewegungs- und Zustandsdaten, wie beispielsweise das Produktionsdatum oder der Produktionsort, die Chargennummern, das Haltbarkeitsdatum oder aber auch der derzeitige Aufenthaltsort in Echtzeit hinterlegt werden. EPC steht damit weiterhin für dieses internationale Informationsnetzwerk, welches im Sinne von Herstellern, Handel und Verbrauchern einen schnellen und sicheren Austausch von Produktdaten ermöglicht. Neben den Datenbanken sind Vermittlungs- bzw. Suchdienste Teil des EPCglobalKonzeptes.

89

Vgl. GS1 [Hrsg.] (2008a)

52

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

Ziel von EPCglobal ist es also, von der herkömmlichen Internationalen Lokationsnummer (ILN) i. V. m. der herkömmlichen Global Trade Item Number (GTIN) – in Deutschland bekannt als EAN – zum EPC und dem „Internet der Dinge“ mit einem nicht monopolisierten zentralen Such-/ Vermittlungsdienstnetzwerk, dem EPC Discovery Service (DS) und verteilten, Daten vorhaltenden EPC Information Servern (IS) (Ereignisdatenbanken) sowie Object Name Servern (ONS) (Eigenschaftsdatenbanken) zu gelangen. Hierzu wurde u. a. ein Electronic Product Code (EPC) und der Electronic Data Interchange (EDI)-Standard „Gen2“ von EPCglobal und GS1 entwickelt. Dieses EPCglobal-Netzwerk mit standardisierten Schnittstellen auf allen Ebenen des Netzwerkes soll Produktinformationen jederzeit abrufbar machen und wird auch als das „Internet der Dinge“ bezeichnet.90 Dieses Netzwerkkonzept wird in Kap. 10 näher beschrieben, in dem auch die Möglichkeit zur Nutzung der EPCglobal-Standards für die Bauwirtschaft im Modell „InWeMo“ diskutiert wird. Auf die verschiedenen technischen EPC-Standards wird zuvor in Kap. 7 eingegangen, die EPC-Nummer unter nachfolgender Ziff. 4.4.4.8 beschrieben. Zuvor sind jedoch einige Grundlagen zu klären.

90 Nähere Informationen im weiteren Verlauf des Berichts sowie unter http://www.epcglobal.de/ bzw. unter www.epcglobalinc.org.

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

53

4.2 Einführung zum Datenaustausch im digitalen Zeitalter 4.2.1 Zusammenhänge und Überblick über Kap. 4 Um die Bemühungen von EPCglobal verstehen zu können, bedarf es zunächst einer Auseinandersetzung auch mit herkömmlichen Kennzeichnungs- und Identifizierungstechniken und -systemen, Klassifizierungssystemen, Stammdatenbanken und Datenaustauschformaten. Diese Techniken, Systeme, Instrumente bzw. Formate werden daher nachfolgend aus Sicht der Bauwirtschaft dargestellt, um die potenziellen Auswirkungen bzw. die möglichen Potenziale der Standardisierungsbemühungen von EPCglobal auf bzw. für die Bauwirtschaft bewerten zu können. Die Zusammenhänge zuvor nochmals in einfachen Worten: Identifikationssysteme dienen dem Erkennen von Objekten auf Basis vorgelegter, eindeutig kennzeichnender Merkmale. Zur Identifikation können Objekte entweder nachträglich gekennzeichnet werden, oder es werden dem Objekt immanente Merkmale genutzt. Im Bereich der RFID-Technik z. B. erfolgt die Kennzeichnung mittels der im RFID-Transponder gespeicherten Identifikationsnummer (ID). Diese ID kann beispielsweise anhand eines Kennzeichnungsnummernsystems vergeben und mit entsprechenden klassifizierten Stammdatenbanken verknüpft werden, die über standardisierte Datenaustauschformate bedient bzw. befragt werden können. Der Datenaustausch zwischen Software zur (teil-)automatisierten Kommunikation zwischen Geschäftspartnern kann als Schlüssel zu einer effizienten Zusammenarbeit angesehen werden, bei der Informationsaustauschprozesse wiederholt stattfinden und somit standardisiert und anschließend teilweise automatisiert werden können. Aus diesem Grund wurde im Rahmen des Forschungsprojektes ein ausführlicher Exkurs in die gängigen und die sich in Entwicklung befindlichen oben erwähnten Systeme im Bauwesen durchgeführt. Dabei wurde wie folgt vorgegangen: Da im vorliegenden Bericht RFID als eine Auto-ID-Technik und somit als ein Identifizierungsinstrument behandelt wird, wird zunächst eine kurze Übersicht über die Möglichkeiten der Identifizierung gegeben (Ziff. 4.3), die im hier maßgeblichen Bereich eine systematisierte Markierung bzw. Kennzeichnung von Objekten erfordert (Ziff. 4.4.2). Sodann werden Nummernsysteme behandelt, die mit bestimmten Kennzeichnungstechniken verknüpft sind (Ziff. 4.4.4) und anschließend Klassifizierungssysteme, nach denen z. B. diese Nummern oder aber auch Objekte „gruppiert“ oder „geordnet“ werden können (Ziff. 4.5). Von besonderer Bedeutung sind die auf Klassifizierungssystemen basierenden Stammdatenbanken, in denen strukturiert und somit automatisiert auffindbar Informationen abgelegt werden (Ziff. 4.6). Schließlich sollen auch einige zum automatisierten Datenaustausch bzw. zur automatisierten Datenabfrage erforderliche Datenaustauschformate untersucht werden (Ziff. 4.7). Zuvor werden noch einige Begriffe zum Datenaustausch im digitalen Zeitalter geklärt (Ziff. 4.2.5 ff.). Die Ausführungen gehen tlw. zurück auf Lammert (2007).

54

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

Die Erkenntnisse aus diesen Untersuchungen sind in das in Kap. 10 beschriebene Integrierte Wertschöpfungsmodell (InWeMo) eingeflossen und in den in Kap. 11 beschriebenen Kerndemonstrator „RFID-Bauserver“, der als Hintergrundsystem für die weiteren Demonstratoren aus den Bereichen Personal- und Materiallogistik erforderlich ist. Das Potenzial, das in diesen Themen steckt, soll folgendes Beispiel nochmals verdeutlichen und somit das Interesse auch für diesen Abschnitt wecken, der sich nur indirekt mit der RFID-Technik auseinandersetzt und in Abhängigkeit des Hintergrundwissens des Lesers von diesem ggf. „übersprungen“ werden kann.

4.2.2 Beispiel zur Verdeutlichung der Relevanz eines elektronischen Datenaustausches für Effizienz und Produktivität in der Wertschöpfungskette Bau Ziel des elektronischen Datenaustausches ist es allgemein, Medienbrüche in Prozessen zu beseitigen; auch in Prozessen an den Schnittstellen zwischen Unternehmen bzw. Wertschöpfungspartnern. Folgendes Beispiel soll das Optimierungspotenzial anhand eines bekannten Falls im Bauprozess verdeutlichen: Wird ein im EDV-System des Ausschreibenden vorhandenes AusschreibungsLeistungsverzeichnis (LV) per Fax an einen Unternehmer verschickt, wird dieser es vermutlich handschriftlich ausfüllen und per Post oder gleichfalls per Fax als Angebots-LV zurücksenden. Der Empfänger muss nun die Angebotswerte in sein Kalkulationsprogramm vermutlich per Hand eintippen, auch wenn inzwischen ggf. Techniken der Schrifterkennung diesen Prozess durch Einscannen beschleunigen könnten oder die Eingabe mittels Ablesen und Spracherkennung i. V. m. Sprachsteuerung möglich wäre. Würde das LV hingegen als Datei per E-Mail an den Nachunternehmer versandt, könnte dieser es im Computer ausfüllen und ebenfalls als Datei zurücksenden. Die eingetragenen Zahlen könnten nun vom Kalkulator am Computer in den Angebotsspiegel übernommen werden. Es fände kein Medienbruch Computer/Fax, Fax/Computer mehr statt. Dies könnte zu einer enormen Zeitersparnis führen und darüber hinaus könnten Übertragungsfehler vermieden werden. Zur Überbrückung dieser Medienbrüche wurden z. B. die als bekannt vorausgesetzten GAEB-Schnittstellen entwickelt, die u. a. AVA-Software verschiedener Anbieter kombinierbar machen. Die RFID-Technik bietet nun die Möglichkeit, weitere Medienbrüche zu überbrücken. Einfaches Beispiel ist das händische Abhaken von Lieferscheinen bei der Wareneingangskontrolle und das spätere Übertragen bei der Rechnungsprüfung oder der Nachkalkulation, das bei RFID-Einsatz ggf. entfallen könnte. Hierauf wird u. a. im

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

55

Kap. 11 eingegangen, in dem die Entwicklung eines Demonstrators zur RFIDbasierten Warenein- bzw. -ausgangskontrolle beschrieben wird. Im engen Zusammenhang dazu stehen Begriffe wie Electronic Data Interchange (EDI), Efficient Consumer Response (ECR), e-Commerce etc., die nachfolgend erläutert werden. Eine Auseinandersetzung mit diesen Begriffen erscheint unabdingbar, wenn man die Standardisierungsbemühungen im Bereich RFID verstehen möchte.

4.2.3 Das Konzept der Efficient Consumer Response (ECR) ECR steht für Efficient Consumer Response (Effiziente Konsumentenresonanz). Das Konzept der ECR wurde Mitte der neunziger Jahre aus den USA nach Europa gebracht und ist auf die Handels- und Konsumgüterindustrie ausgerichtet. Dabei orientiert man sich zum einen stark an den Bedürfnissen der Konsumenten und zum anderen findet eine prozessorientierte, vor allem aber unternehmensübergreifende Optimierung der gesamten Wertschöpfungskette statt. So sollen Insellösungen, wie sie auch in der Baubranche zu finden sind, zu Partnerschaften entlang der Wertschöpfungskette umgestaltet werden. Die Summe der Einzelmaßnahmen der ECR wird in zwei Kooperationsfelder unterteilt: Marketing und Logistik. Das Marketing beschäftigt sich mit Dingen wie der Fehlentwicklung bei der Sortimentsgestaltung, bei der Produktentwicklung oder mit Verkaufsfördermaßnahmen. Die Logistik beschäftigt sich mit der Optimierung von Informations- und Warenflüssen. Dabei liegt das Augenmerk auf der gesamten Wertschöpfungskette, vom Rohstoff- und Verpackungsproduzenten über die Fertigungsfirma bis zur Verteilung der Produkte an den Groß- und Einzelhandel, z. B. durch den Spediteur. Liegezeiten und Sicherheitsbestände sollen bei gleichzeitiger Erhöhung der Reaktionsgeschwindigkeit und des Lieferservices reduziert werden.91 Da im Bauwesen „just in time“ Lieferungen auf der Baustelle enorm wichtig sind um Lagerflächen möglichst gering zu halten und der Bauhof eines Bauunternehmens möglichst klein gehalten werden sollte um teure Lagerfläche zu sparen, ist das Konzept der ECR auch für die Baubranche von großem Interesse. Hier ist jedoch ggf. abweichend von dem in der Konsumgüterwirtschaft angewandten Begriff „SupplyChain-Management“ (SCM) eher von einem „Demand-Chain-Management“ (DCM) zu sprechen, da die Initiierung eines Warenflusses anders erfolgt.

91

Vgl. Björn (2006)

56

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

4.2.4 Warenwirtschaftssysteme Zur Optimierung der Kommunikation werden immer häufiger elektronische Medien eingesetzt. So werden Warenaustauschprozesse in digitaler Form in Warenwirtschaftssystemen (WWS, englisch: Enterprise Ressource Planning (ERP)) abgebildet, um diese zu planen, zu steuern und zu dokumentieren. Beschäftigt man sich mit dem Bereich der Materiallogistik im Bauwesen, so sollte ein Grundverständnis darüber vorhanden sein, was WWS sind. Daher nachfolgende Begriffsdefinition: „ERP-Systeme sollten weitgehend alle Geschäftsprozesse abbilden. Eine durchgehende Integration und eine Abkehr von Insellösungen führen zu einem rezentralisierten System, in dem Ressourcen unternehmensweit verwaltet werden können. Typische Funktionsbereiche einer ERP-Software sind x x x x x x x x

Materialwirtschaft (Beschaffung, Lagerhaltung, Disposition, Bewertung), Produktion, Finanz- und Rechnungswesen, Controlling, Personalwirtschaft, Forschung und Entwicklung, Verkauf und Marketing, Stammdatenverwaltung.“92

Um die Vorstellung dafür zu schärfen, bei welchen Systemen es sich um ERPSysteme handelt, nachfolgendes Zitat zum ERP-Markt: „Einen großen Teil des weltweiten ERP Marktes teilen sich folgende Anbieter (in Klammern gesetzt die jeweiligen Produkte): SAP (R/3, mySAP, SAP ERP), Oracle (E-Business Suite), PeopleSoft (von Oracle gekauft), J.D. Edwards (von Oracle gekauft), Industrial and Financial Systems (IFS Applications), Sage (in Deutschland Office Line und Classic Line) und Microsoft (Microsoft Dynamics AX í ehemals Axapta, MS Dynamics NAV í ehemals Navision). … Seit einiger Zeit gibt es auch freie Software für ERP, zum Teil auch unter lizenzgebührenfreien Open Source Lizenzen. Freie ERP-Software wird von ERP-Anbietern angeboten, die auf Basis dieser Software kostenpflichtige Dienstleistungen erbringen. … Heute verwenden viele ERPSysteme Zusatzsysteme (sog. APS = Advanced Planning System), die z. B. Auftragszeitberechnung & -Planung (engl. Finite Scheduling) anstelle der fixen Laufzeiten in die ERP-Systeme einfüttern. Dies kollidiert aber mit der beschränkten Einsicht in die tatsächlich verfügbaren Kapazitäten und erhöht die Komplexität der Systeme erheblich.“93

92 93

Wikipedia Foundation [Hrsg.] (2008a) Wikipedia Foundation [Hrsg.] (2008a)

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

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Gerade die bisher fehlende Einsicht in die tatsächlich verfügbaren Kapazitäten erlaubt nun jedoch prinzipiell die RFID-Technik als Datenerfassungstechnik durch Synchronisation der realen Welt mit den Daten in EDV-Systemen in Echtzeit („Internet der Dinge“, Was ist gerade wo, welchen Weg hat es hinter sich und ist es verfügbar?). Die Anbindung von RFID-Systemen an ERP-Systeme erfolgt über eine RFIDMiddleware, auf die in Kap. 7.3.3 genauer eingegangen wird. Hier gibt es eine Vielzahl von RFID-Systemintegratoren, die die Anbindung der RFID-Technik an bestehende ERP-Infrastrukturen anbieten. Zwischen den Ebenen Middleware und Leserinfrastruktur wird in der Literatur teilweise noch die Ebene der Edgeware für die Datenvorverarbeitung in den Lesern selbst bzw. am Ort des Lesers eingefügt. Im Rahmen vorliegenden Berichtes soll die Edgeware als Teil der Middleware aufgefasst werden. Zwischen dem ERP-System und der RFID-Technik kann z. B. auch eine Produktions- bzw. Fertigungssteuerungssoftware sowie ein Lagerverwaltungssystem liegen. Prinzip zu Anbindung von RFID-Technik über eine Middleware und eine Datenbank auf einem Server an ein Warenwirtschaftssystem eines Unternehmens IT-Infrastruktur in einem Unternehmen „Applikation“ Warenwirtschaftssystem (IT- und Datennetz)

Server (EPC IS) „Dateninhalte“

Middleware (inkl. Edgeware)

RFID-Leserinfrastruktur

Objekt mit RFIDTag

Die Middleware befindet sich „zwischen“ den EPC IS und der RFID-Hardware der einzelnen Beteiligten. Angeboten werden soll sie zukünftig von diversen IT-Unternehmen. Das Warenwirtschaftssystem nutzt die RFID-Erfassungsdaten, die z.B. auf einem Server mit Datenbank (EPC IS) gesammelt werden.

Abb. 4-1: Weg der ID vom RFID-Tag über die Erfassung zum Warenwirtschaftssystem

Die Abb. 4-1 zeigt den Weg der ID vom RFID-Tag über die Erfassung durch eine Leserinfrastruktur, die Vorverarbeitung mittels Edge- und Middleware, die Datenablage in Informationsservern hin zu den die Eigenschafts- und Erfassungsdaten nutzenden Applikationen. Neben der RFID-Technik können selbstverständlich auch andere Datenerfassungssysteme (z. B. Barcode-Systeme) in die Systeme integriert werden, Kombinationen aus RFID und Barcode sind vorstellbar und oft sinnvoll.

58

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

4.2.5 Electronic Data Interchange (EDI) An den Schnittstellen zwischen Systemkomponenten innerhalb eines Unternehmens sowie zu externen Komponenten ist ein Datenaustausch erforderlich. Die Forderung, dass dieser automatisiert und digital erfolgen soll, muss nach Auffassung des Verfassers nicht weiter begründet werden. Beispiele für EDI-Schnittstellen (Datenaustausch zwischen Systemkomponenten)

IT-Infrastruktur in einem Unternehmen „Applikation“ EDI Warenwirtschaftssystem (IT- und Datennetz)

EDI Server (EPC IS)

Middle- EDI RFID-Leser- EDI infrastruktur ware

Objekt mit Tag

Abb. 4-2: Schnittstellen für EDI entlang der unternehmensinternen „RFID-Kette“

EDI steht für Electronic Data Interchange (Elektronischer Datenaustausch). EDI zielt auf die Gewährleistung eines verlustfreien Austauschs von Informationen zwischen unterschiedlichen Rechnersystemen ab, der einer vorab definierten Syntax und Semantik folgt. EDI erfolgt an zahlreichen Stellen von IT-Netzwerken und dient zur datenseitigen Verknüpfung von IT-Systemen, sowohl innerhalb eines Unternehmens, als auch über Unternehmensgrenzen hinweg. Vereinbarungen zum EDI können unternehmensübergreifend auf der untersten Ebene zwar bilateral erfolgen, jedoch entsteht ein größerer Nutzeffekt, wenn der elektronische Datenaustausch weitreichender standardisiert und so unternehmensübergreifend einsetzbar wird.

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

59

Beispiele für unternehmensinterne EDI-Schnittstellen „Applikation“ Internetverkaufsplattform EDI EDI

„Applikation“

EDI EDI

Middleware

EDI

RFID-Leserinfrastruktur

Server (EPC IS)

Warenwirtschaftssystem (IT- und Datennetz)

ED

EDI

I

Bsp. für unternehmensübergreifende EDI-Schnittstellen

„Applikation“

„Applikation“

Warenwirtschaftssystem (IT- und Datennetz) eines Wertschöpfungspartners

Elektronische Stammdatenbank, betrieben von Dienstleister

Abb. 4-3: Beispiele für EDI an unternehmensübergreifenden Schnittstellen

Zur Vermittlung bzw. Kontaktherstellung zweier Applikationen zweier Unternehmen kann ein Vermittlungs- bzw. Suchdienst „zwischengeschaltet“ werden, der dafür sorgt, dass der Kontakt für den EDI hergestellt wird – auch diese Vermittlung kann über EDI automatisiert erfolgen und standardisiert werden.

Unternehmen A „Applikation“ Warenwirtschaftssystem (IT- und Datennetz)

EDI

EDI

Middleware

EDI

RFID-Leserinfrastruktur

Server (EPC IS)

EDI

EDI

EDI

Vermittlungs- bzw. Suchdienste-Applikation bzw. –Netzwerk (liefert Kontaktinformationen für den direkten EDI)

EDI

EDI

Unternehmen B

„Applikation“ Warenwirtschaftssystem (IT- und Datennetz)

EDI

EDI

Middleware

EDI

RFID-Leserinfrastruktur

Server (EPC IS)

Abb. 4-4: Beispiel für unternehmensübergreifenden EDI i. V. m. ebenfalls über EDI nutzbaren Such- bzw. Vermittlungsdiensten

60

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

Auf ein solches Modell zum Datenfluss zwischen den am Wertschöpfungsprozess Beteiligten wird später im Kap. 10 eingegangen. Einzelne Datenaustauschformate für den EDI werden nachfolgend unter Ziff. 4.7 genauer beschrieben.

4.2.6 Die Entwicklung zum Electronic-Commerce (e-Commerce) Die Relevanz unternehmensübergreifender Datenschnittstellen zur Verknüpfung von IT-Systemen bzw. Applikationen zeigt sich z. B. auch in der stetigen Verbreitung des e-Commerce. Bei e-Commerce handelt es sich um die elektronische Abbildung von Geschäftsprozessen zwischen verschiedenen Unternehmen oder zwischen Unternehmen und Verbrauchern, man spricht auch von Business-to-Business (B2B) beziehungsweise Business-to-Consumer (B2C) Prozessen. Dazu gehört auch das effiziente Management der gesamten Geschäftsbeziehung zwischen den Beteiligten.94 Von der „Webagency“ wird e-Commerce folgendermaßen definiert: „Electronic Commerce ist ein Konzept zur Nutzung von bestimmten Informationsund Kommunikationstechnologien zur elektronischen Integration und Verzahnung unterschiedlicher Wertschöpfungsketten oder unternehmensübergreifender Geschäftsprozesse und zum Management von Geschäftsbeziehungen.“95

Kostenfokus

e-Commerce kann wie folgt in verschiedene Felder strukturiert werden:

Effiziente Abwicklung von Geschäftsprozessen über elektronische Medien

Digitales Management von Geschäftsbeziehungen Pre-Sales, Sales, After-Sales Vertrieb über das Internet Web-Marketing Werbung / PR über www Umsatzfokus

Abb. 4-5: Was ist e-Commerce?96

94

Vgl. WebAgency [Hrsg.] (2008) Vgl. WebAgency [Hrsg.] (2008) 96 Vgl. WebAgency [Hrsg.] (2008) 95

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

61

GS1 Germany definiert im e-Commerce die einzelnen EDI-Prozesse gem. nachfolgender Abbildung:

Abb. 4-6: Kreislauf der elektronischen Geschäftsprozesse nach GS1 Germany97

Dieser Kreislauf wird auch bei Einsatz der RFID-Technik weiter bestehen, die mit RFID-Technik erzeugten Daten können jedoch z. B. zur (teil-)automatisierten Kontrolle herangezogen werden, auf Basis derer z. B. der Versand der Wareneingangsbestätigung erfolgen kann. Die Nutzung der EPC IS wird daher neben dem „herkömmlichen“ Datenaustausch stehen.

Abb. 4-7: Die EPC IS-Datenabfrage neben dem herkömmlichen EDI /EANCOM, GS1 XML etc.) zwischen Unternehmen98

97 98

GS1 [Hrsg.] in: PCO [Hrsg.] (2008a) GS1 [Hrsg.] in: PCO [Hrsg.] (2008a)

62

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

Folgende Abbildung verdeutlicht noch mal die Zusammenhänge: Unternehmen A (z.B. Lieferant)

„Applikation“ Warenwirtschaftssystem (IT- und Datennetz) EDI EDI

„Applikation“

EDI EDI

Middleware

EDI

EDI

E-Commerce

Internetverkaufsplattform

EDI

EDI

Vermittlungs- bzw. Suchdienste-Netzwerk EDI EDI

„Applikation“

RFID-Leserinfrastruktur

Server (EPC IS)

Internetverkaufsplattform EDI EDI

„Applikation“

EDI EDI

Middleware

EDI

RFID-Leserinfrastruktur

Server (EPC IS)

Warenwirtschaftssystem (IT- und Datennetz)

Unternehmen B (z.B. Abnehmer)

Abb. 4-8: Zusammenhänge zw. Warenwirtschaftssystemen, Vermittlungsdiensten, EDI, RFIDSystemen und e-Commerce

e-Commerce-Systeme bieten auch der Bauwirtschaft ein hohes Potenzial zur Produktivitätssteigerung, z. B. in den Bereichen Ausschreibung, Kalkulation, Einkauf, Warenverfolgung, Abrechnung etc. Sie setzen eine Reihe von Standards voraus, die z. B. in folgende Bereiche gegliedert werden können, und mit denen sich auch die Bauwirtschaft intensiv auseinandersetzen sollte und es in Teilbereichen bereits tut:99 x x x x x x

Identifikationsstandards (z. B. EAN, EAN 128, EPC/RFID, ILN), Klassifikationsstandards (z. B. eCI@ss, ETIM, GPC, profiCI@ss, Standardwarenklassifikation, UNSPSC), Transaktionsstandards (z. B. EANCOM®, EDIFACT, GS1-XML, OAGIS, ODETTE, openTRANS, UBL) und Prozessstandards (z. B. Category Management, CPFR, ebXML, Joint Forecasting, OSA, RosettaNet, VMI) sowie Katalogaustauschformate (z. B. BMEcat, cXML, Datanorm/Eldanorm, etc.) RosettaNet, xCBL).

In diesem Zusammenhang ist auf das Projekt PROZEUS „Prozesse und Standards – e-Commerce für den Mittelstand“ hinzuweisen, das auch einige Projekte aus dem Baubereich umfasst.100 99

Prozeus [Hrsg.] (2008) Prozeus [Hrsg.] (2008)

100

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

63

4.3 Identifizierung Bei der RFID-Technik handelt es sich um eine Technik zur Identifizierung (ID = Identität bzw. Identifizieren).101 Exkurs: Identifizierung, Identifikation und Freund-Feind-Erkennung „Eine Identifizierung ist der Vorgang, der zum eindeutigen Erkennen einer Person oder eines Objektes dient. Identifizierung ist nicht zu verwechseln mit Identifikation, der Einfühlung in einen anderen Menschen, obwohl dieser Ausdruck (beispielsweise laut Duden) synonym dafür gebraucht werden kann. Die Identifizierung erfolgt anhand kennzeichnender Merkmale oder mit Hilfe eines Identifikators und beruht auf dem Identitätssatz. Es gibt drei Methodentypen um festzustellen, wer jemand ist. So kann danach gefragt werden, was jemand x x x

weiß (z. B. Passwort): Kognitive Identifikation hat (z. B. Zugangspass): Possesive Identifikation ist (z. B. Fingerabdruck): Existentielle Identifikation, auch Biometrie genannt.

Identifizierung in der Gerichtsmedizin ist die Feststellung der Identität des Opfers. … In der Chemie ist Identifizierung allgemein der Beweis für das Vorhandensein eines Stoffes durch eine Nachweisreaktion (Beispiele: Kationennachweise, Anionennachweise, vgl. Nachweis (Chemie). Im Militär ist die Ausgabe bzw. Nennung von Parolen üblich, um eine Freund-Feind-Erkennung vornehmen zu können.“102 Exkurs: Die Unterscheidung zwischen Authentifizierung und Authentisierung Verifikation „Authentifizierung (v. griech. authentikos für „Anführer“) ist der Vorgang der Überprüfung (Verifikation) einer behaupteten Identität, beispielsweise einer Person oder eines Objekts, wie beispielsweise eines Computersystems. Authentisierung hingegen ist der Vorgang des Nachweises der eigenen Identität. Im Englischen wird zwischen den beiden Begriffen nicht unterschieden: Das Wort authentication steht für beide Vorgänge. Dementsprechend werden die beiden Ausdrücke im Deutschen oft (ungenau) synonym verwendet. Weiterhin ist die Authentifizierung von Objekten, Dokumenten oder Daten die Feststellung, dass diese authentisch sind – es sich somit um ein unverändertes, nicht kopiertes Original handelt. Eine überprüfte Identität, also nach der erfolgreichen Authentifizierung, wird Authentizität genannt. … Bei einer Authentifizierung zwischen zwei Subjekten authentisiert sich das eine, während das andere das Erstere authentifiziert. Die Authentifizierung ist eine Verifizierung der Behauptung der Authentizität. Oft wird die Authentifizierung eines Gegenübers dabei als

101 Dies gilt es immer wieder zu betonen, da zunehmend auch andere Systeme diesem Begriff zugeordnet werden, bei denen die Identifizierung zum Nebenaspekt wird; so z. B. „Minicomputer“ mit Sensoren, die – ggf. sogar selbstvernetzend – in W-LAN-Netze eingebunden werden, Datenlogger, ZigBee-Systeme etc. 102 Wikipedia Foundation [Hrsg.] (2008b)

64

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

Identifizierung dessen verwendet und ist auch im Sinne einer Identitätsfeststellung denkbar. Authentifizierung ist somit im Prinzip die Überprüfung, ob es sich um das Original handelt, wobei sich eine Authentifizierung nicht nur auf Menschen, sondern auch auf Objekte wie Dokumente, Kunstgegenstände etc. beziehen kann. Im Beispiel eines Computerprogramms, welches Zugang zu einem gesicherten Bereich gewähren kann, behauptet der Benutzer zuerst seine Identität, indem er einen Benutzernamen eingibt. Zusätzlich authentisiert er sich, indem er sein Passwort angibt. Das Programm kann den Benutzer anhand dieser Angaben identifizieren und authentifiziert daraufhin dessen Identität: Das Passwort, welches nur der korrekte Benutzer eingegeben haben kann, beweist, dass es tatsächlich der Benutzer ist, der er behauptet zu sein. Damit steht für das Programm die Identität des Kommunikationspartners fest. Ob dem authentifizierten Benutzer der Zugang gewährt werden darf, entscheidet das Programm im Rahmen der Autorisierung. Ist auch dies erfolgreich, gewährt das Programm dem Benutzer Zugang zum gesicherten Bereich. … In der Regel liefert daher eine Identifizierung (typisches Beispiel: polizeiliche PersonenIdentifizierung) meist eine wesentlich belastbarere Aussage zur Identität eines Gegenübers als eine Authentifizierung.“103 Identifizieren bedeutet also, jemanden oder etwas (d. h. ein Objekt) genau wiedererkennen zu können und somit die Identität einer Person oder Sache festzustellen. Identität bedeutet dabei, dass eine vollkommene Gleichheit oder Übereinstimmung besteht, d. h. eine Wesensgleichheit. Gilt es eine behauptete Identität zu überprüfen, so spricht man von Authentifizierung bzw. Authentisierung. Identifikation wird nachfolgend dem Duden folgend synonym verwendet mit dem Begriff Identifizierung. Zudem wird nachfolgend eine Identifizierung bzgl. bestimmter Eigenschaften ebenfalls als Identifizierung verstanden (z. B. Erfassen einer Farbmarkierung zwecks Feststellens der Firmenzugehörigkeit). Eine Identifizierung setzt also stets den Vergleich von etwas Erfassten mit „Referenzen“ voraus. Man unterscheidet die Identifizierung durch den Menschen (oder aber auch durch Tiere), bei denen die Sinne eines Lebewesens die Erfassung vornehmen und mit im Gedächtnis vorhandenen Referenzen vergleichen (z. B. Wiedererkennen eines Gesichts auf einem Foto durch einen Menschen oder über den Geruch durch einen Hund) von der Identifizierung durch „Geräte“. Erfolgt die Identifizierung durch Geräte, so spricht man von Auto-ID-Techniken. Auf Auto-ID-Techniken wird in den Kap. 6 bis 8 eingegangen, mit dem Ziel, fundiert die Unterschiede verschiedener Auto-ID-Techniken darzustellen und die Alleinstellungsmerkmale der RFID-Technik herauszuarbeiten. Unabhängig von der Erfassungsmethode (Mensch oder Maschine), muss die zur Identifizierung eines Objekts erforderliche Information vom zu identifizierenden Objekt zum erfassenden Objekt gelangen. Hier sind verschiedene Wege möglich, nach denen sich für Identifizierungstechnologien z. B. folgende Klassifizierung ergibt:

103

Wikipedia Foundation [Hrsg.] (2008c)

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

65

Identification Technologies

Magneto-static

Acoustic Waves

magnetic Fibres

SAW (ultrasonic)

Radio Frequency

Light

inductive Coupling

visible Light

electr.-magn. Coupling

infrared Light

X-Ray

SAW (HF)

Abb. 4-9: Klassifizierung von Identifizierungstechnologien104

So können Signale z. B. über Licht (Sehsinn), Schall (Hörsinn), Magnetfelder, Radiowellen oder Röntgenstrahlen übertragen werden. Verschiedene Signalformen können von Menschen und Maschinen erfasst werden, einige nur vom Menschen, einige nur von Maschinen. Vom Menschen mit seinen fünf Sinnen (Tasten, Sehen, Hören, Schmecken, Riechen) wahrnehmbar sind neben Informationen, die über Licht und Schall übermittelt werden weiterhin solche, die über Druck, Düfte oder Geschmacksstoffe übertragen werden. Dahingegen können Röntgenstrahlen, Radarwellen, elektromagnetische Felder, elektrische Impulse etc. nur von Maschinen erfasst werden. Im Grenzbereich liegen Informationsträger, die sowohl von Maschinen als auch von Menschen gedeutet werden können, z. B. der Schall (Hörsinn und z. B. Spracherkennung) oder das Licht (Sehsinn und z. B. Barcodeerfassung durch Scanner). Beim Vergleich des Erfassten mit den Referenzen werden i. d. R. Merkmale eines Objektes genutzt, die auf einem der vorgenannten Übertragungswege als Signale den Erfassenden (Mensch oder Maschine) erreichen. Diese Merkmale können dem Objekt innewohnend sein (z. B. Fingerabdruck oder Produktfarbe) oder aber als Kennzeichnung dem Objekt mittelbar (z. B. als Gravur in das oder als Aufdruck auf das Produkt selber) oder unmittelbar (Datenträger auf bzw. im Produkt, z. B. als Barcodeetikett-Aufkleber) zugefügt werden. Auf verschiedene Markierungs- und Kennzeichnungsmöglichkeiten soll nachfolgend eingegangen werden, um sie später mit der Kennzeichnungsmöglichkeit durch RFIDTransponder vergleichen zu können.

104

Vgl. vom Bögel (2005a)

66

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

4.4 Markierungs- und Kennzeichnungsverfahren 4.4.1 Allgemeine Kennzeichnung, Markierung und Identifizierung Die Kennzeichnung oder auch Markierung von Objekten dient also der späteren Identifizierung und Zuordenbarkeit, d. h. dem Erkennen. Durch Kennzeichnung/Markierung wird ein Objekt um ein weiteres Merkmal ergänzt. Zu unterscheiden sind Kennzeichnungsmittel bzw. -instrumente (z. B. Schrift, Barcode, Farbgebung, Prägung, Druck, Ritzen, Aufkleber etc.) von Kennzeichnungsnummernsystemen (z. B. EAN-Nummer-System). Nachfolgend sollen zuerst verschiedene Kennzeichnungs- bzw. Markierungstechniken beschrieben werden (Ziff. 4.4.2), bevor anschließend auf Nummernsysteme eingegangen wird (Ziff.4.4.4), auf deren Basis z. B. eine Kennzeichnung mittels der dann als bekannt vorausgesetzten Kennzeichnungsinstrumente erfolgen kann. Auf Objekten immanente Merkmale, die zur Identifizierung genutzt werden können, wird in diesem Bericht nicht eingegangen, da der Bereich der Kennzeichnung hierbei verlassen würde, die zu behandelnde RFID-Technik jedoch stets eine kennzeichnende Technik ist – dies auch, wenn ein RFID-Transponder unsichtbar in ein Objekt eingearbeitet wird. Auto-ID-Systeme, die sich solche dem Objekt innewohnenden Merkmale zu Nutze machen, werden kurz in Kap. 6 aufgeführt (z. B. Fingerabdruckerfassung als biometrisches System).

4.4.2 Kennzeichnungsmethoden Es gibt unterschiedliche Möglichkeiten, eine Markierung bzw. eine Kennzeichnung eines Objekts vorzunehmen, die einem Objekt durch die mit der Markierung verbundene Datenstruktur eine Identität, zumindest jedoch eine Eigenschaft verleiht. Zu unterscheiden ist dabei, ob das zu kennzeichnende Objekt selbst Datenträger wird (z. B. Beschreiben eines Kalksandsteins mit Bleistift, Eintätowieren der Sozialversicherungsnummer beim Menschen105) oder ob ein Datenträger mit dem Objekt verbunden wird (z. B. Barcodeaufkleber auf einer Palette Fertigstürze, Anclipsen eines Ausweises an die Kleidung eines Menschen, RFID-Tag implantiert in Tiere oder eingegossen in Betonbauteile). Hieraus und aus der Art der Markierung selbst ergeben sich Unterschiede z. B. in der Dauerhaftigkeit der Kennzeichnung und insbesondere bzgl. der Möglichkeit, Auto-ID-Systeme anzubinden.

105

Ob es jemals so weit kommt?

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

4.4.2.1

67

Farbmarkierung

Eine einfache Form der Markierung von Objekten ist die Farbmarkierung. Hierbei werden z. B. Objekte gleicher Art oder Eigenschaft gleichfarbig gekennzeichnet. Diese Farbmarkierung kann auf unterschiedliche Weise angebracht werden, z. B. mit einem Stift, als Aufkleber, durch farbige Verpackung oder mit einer Sprühdose auf das zu markierende Objekt etc. Außerdem kann das Objekt selbst zum Zwecke der einfacheren Zuordenbarkeit (insbesondere bei sicherheitsrelevanten Objekten) eingefärbt sein, so z. B. bei Schalungsstützen, deren Farbe Rückschlüsse auf den Durchmesser und somit die Tragfähigkeit erlaubt oder im medizinischen Bereich, wo die Farbgebung von Arzneien Verwechselungen ausschließen soll. Bei der Farbmarkierung wird der Farbe also eine Bedeutung zugeordnet, wie z. B. „zerbrechlich“, Firmenzugehörigkeit oder Ausführungsvariante. Im Prinzip kann jeder Farbe jede Information zugeordnet werden. Es gibt nahezu unendlich viele Farbvarianten, das menschliche Auge kann aber nicht alle fehlerfrei und eindeutig unterscheiden/identifizieren. Es ist daher ratsam, sich auf deutlich zu unterscheidende Farben zu beschränken, wenn Menschen die Identifizierung anhand der Farbe vornehmen sollen. Maschinen hingegen sind in der Lage eine Fülle an Farben zu unterscheiden. Allerdings kann es zu Farbabweichungen bei der Ausgabe (Markierung) der Farbe kommen. Zudem sollte beachtet werden, dass Abweichungen in der Produktion, d. h. der Markierung, möglich sind sowie spätere Farbveränderungen nicht auszuschließen sind (z. B. Farbtoleranzen in Druckerpatronen, Verunreinigungen, Ausbleichen durch UV-Licht etc.). Der Einsatz unterschiedlicher Farben erfolgt z. B. auch in Kombination mit anderen Markierungstechniken, wie z. B. bei farbigen 3D- (= 2D zzgl. Farbe) oder 4D-Barcodes (= 3D zzgl. Zeit, vgl. Kap. 6).

68

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

Abb. 4-10: Beispiel für dem Objekt auf separaten Datenträger beigefügte Farbmarkierung: Zuordnung einer Palette Kalksandsteine (Schnittware) u. a. zur Baustelle

Abb. 4-11: Beispiel für unmittelbar auf dem Objekt aufgebrachte Farbmarkierung: Markierung des Eigentümers (rosa = Wolff & Müller (linke Abb.), blaugrün = Peri (rechte Abb.))

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

4.4.2.2

69

Klarschrift und durch Menschen lesbare Symbole

Eine weitere Art der Kennzeichnung ist die mittels Klarschrift. Dabei werden Informationen in von Menschen lesbarer Form direkt auf das zu markierende Objekt oder einen mit dem Objekt (oder der Verpackung des Objektes) verbundenen Datenträger aufgebracht. Dies kann zum Beispiel mit einer Sprühdose, einem Stift, einer Prägemaschine oder einem beschrifteten Etikett bewerkstelligt werden. Klarschrift ist universell einsetzbar und wird in ihrem Informationsgehalt nur durch den Platz auf dem zu markierenden Objekt bzw. ihre Lesbarkeit begrenzt. Informationen in Klartext können grundsätzlich auch von Auto-ID-Systemen erfasst werden (z. B. Texterkennung), haben aber den großen Vorteil, dass auch der Mensch sie deuten kann. Dies ist in vielen Standardprozessen erforderlich, wird aber insbesondere in Ausnahmesituationen oft bedeutend (denn ein RFID-Tag z. B. nützt niemandem, ohne dass er das passende Lesegerät und die zugehörige Datenbank besitzt). Es können codierte Informationen (z. B. über Identifikationsnummern) oder uncodierte Informationen (z. B. die Position oder Lage im Bauwerk („3. Etage“ oder „hier ist oben“), Koordinaten, Abmessungen, Firmennamen, Haltbarkeitsdaten, Jahreszahlen etc.) aufgebracht werden. Uncodierte Informationen verstehen sich ohne weitere hinzuzuziehende Informationen, codierte Informationen müssen hingegen erst über Zusatzinformationen über die Decodierung mit einer Bedeutung verknüpft werden. Dies kann in einfachster Form tabellarisch geschehen, z. B.: 3=gelb, d. h. die Objekte mit der Nummer 3 haben die Farbe gelb. Auf komplexere standardisierte Nummernsysteme wird nachfolgend unter Ziff. 4.4.4 noch eingegangen.

Abb. 4-12: Beispiele für Kennzeichnung in Klarschrift i. V. m. dem Objekt hinzugefügten Datenträgern: Typenschild mit Hersteller- und Eigenschaftsangaben, Eigentümerangaben inkl. Inventarisierungsnummer, Prüfangaben etc.

70

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

Abb. 4-13: Beispiele für die Kennzeichnung mittels Klarschrift auf einem dem Objekt hinzugefügten Datenträger (Prüfsiegel) sowie mittels unmittelbar auf dem Objekt aufgebrachten Informationen (z. B. Seriennummer eingeprägt, Typbezeichnung aufgedruckt, Eigentümerinventarnummer und -namenskürzel mit Stift aufgeschrieben)

Abb. 4-14: Beispiele für die Kennzeichnung in Klarschrift i. V. m. dem Objekt hinzugefügten Datenträgern: Hersteller-, Liefer- und Qualitätskontrolldaten als Datenanhänger an Betonkernaktivierung

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

71

Abb. 4-15: Beispiel für Kennzeichnung in Klarschrift i. V. m. einem der Objektverpackung hinzugefügten Datenträger: Hersteller- und Verpackungsinhaltsdaten (zusätzlich ein Barcode mir der EAN, vgl. hierzu die nachfolgenden Abschnitte)

Festzuhalten bleibt, dass inzwischen zahlreiche Verfahren vorhanden sind, Informationen in Klartext dauerhaft lesbar unmittelbar auf ein Objekt („Direct Part Marking“) aufzubringen oder aber auch dauerhaft lesbare Datenträger mit Informationen in Klartext fest mit dem Objekt zu verbinden. Genannt werden können z. B. verschiedene Prägetechniken, Lasertechniken oder aber auch Drucktechniken (z. B. ThermoTransferdruck auf Kunststoffen, Prägung in Metall, Laserbeschriftung, Ritzmarkieren, Nadelprägen oder Rollieren von Metallobjekten bzw. Metalletiketten, Aufpressen von Metallstaub als dauerhafte Erhöhungen, Stanzen oder Bohren, Farbmarkierung oder Brandzeichen auf organischem bzw. „saugendem“ Material etc.). Hier ist auf die Kompetenz der Anbieter von Kennzeichnungssystemen zu verweisen.

Abb. 4-16: Beispiel für dauerhafte Kennzeichnung eines Metallobjektes mit Klarschrift und/ oder Barcode durch Prägetechnik106

106

SITEL MK3 [Hrsg.] (2008a)

72

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

Inzwischen sind zudem mobile Drucker und Prägemaschinen erhältlich, mit denen ein Objekt unmittelbar (also ohne Einsatz von Etiketten, Schildern, Aufkleber etc.) markiert werden kann. Auf „mobil einsetzbare“ Stempel oder mobile Etikettendrucker etc. soll nicht eingegangen werden.

Abb. 4-17: Beispiel für mobiles Nadelprägegerät zur Kennzeichnung von Metall mit Klarschrift (und Barcode)107

4.4.2.3

Mikroschrift

Ebenfalls mit Klartext, jedoch in Form winzig kleiner Mikrofilmpartikel, die in Verbindung mit farbloser Farbe auf Objekte gesprüht werden können, arbeitet das System „Micro Dot“ der finnischen Fa. Eurodot Data Systems, unter anderem angeboten als „Construction Kit“. Es findet im Baubereich Verwendung, z. B. zur Kennzeichnung von Gerüstteilen mit Eigentümerdaten, damit diese (ggf. nach Diebstahl) dem Eigentümer stets zuordenbar bleiben. Die Lesung durch das menschliche Auge ist nur in Verbindung mit einem Vergrößerungsgerät („Lupe“) möglich, die markierte Stelle nur bei genauem Hinsehen zu erkennen, was ein Entfernen schwieriger macht.

Abb. 4-18: System Micro Dot108

107

SITEL MK3 [Hrsg.] (2008b)

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

4.4.2.4

73

Barcodes

Auf die Kennzeichnung mit Barcodes wird unter Ziff 4.4.4 bzgl. standardisierter Nummernsysteme und in Kap. 6 bzgl. der Lesetechnik in Auto-ID-Systemen noch genauer eingegangen. An dieser Stelle soll nur festgehalten werden, dass ein Barcode nicht nur in Form eines Papieraufklebers auf ein Objekt bzw. dessen Verpackung aufgebracht werden kann, sondern auch andere Trägerformen üblich sind, die bzgl. Dauerhaftigkeit dem Papieretikett weit überlegen sind. Hier gilt grundsätzlich, dass alle Trägerformen für Klartextinformationen auch Trägerformen für in Barcodes verschlüsselte Nummern seien können. So gibt es z. B. auch geprägte 2D-Barcodes, die tlw. auch nach Überlackierung lesbar bleiben. Ferner gibt es gestanzte Barcodes oder die Möglichkeit, diese per Laser z. B. auf Edelstahl zu übertragen (s.o.). Genau wie bei der Klarschrift ist es möglich, einerseits das zu kennzeichnende Objekt selbst als Datenträger zu nutzen (z. B. Prägen eines 2D-Barcodes direkt in ein Metallobjekt), andererseits einen Datenträger mit Barcode dem Objekt hinzuzufügen (z. B. Plastiketikett mit Barcode an einen Holzbalken geheftet).

4.4.2.5

Digitaler Datenspeicher

Heute werden zunehmend auch digitale Medien zur Kennzeichnung eingesetzt, so z. B. zur Kennzeichnung von Ausweisen oder Ausweis- bzw. Kredit-, Kunden- und Geldkarten etc. in Form von Magnet- oder Chipkarten (berührungslos lesbare Chipkarte = RFID-Transponderkarte). Eine im Vergleich mit RFID-Transpondern interessante Entwicklung ist auch die sogenannter iButtons (auch Touch-Buttons genannt). Bei einem iButton handelt es sich um einen digitalen Informationsträger (Chip) in einem knopfzellenartigen Gehäuse, der i. d. R. eine eindeutige ID enthält, die durch ein Lesegerät ausgelesen werden kann (vgl. auch Kap. 6). Für das Lesen ist allerdings ein Kontakt erforderlich. iButtons werden auch als Sensor-Buttons, Sensor-Data-Logger (Temperatur, Feuchtigkeit etc.) sowie mit integrierter Uhr angeboten, je in verschiedenen Sicherheitsstufen (Passwortschutz etc.).109 Für iButtons existieren bereits einige Anwendungen in der Bauwirtschaft, z. B. als digitaler Schlüssel zu Baumaschinen oder Containern (vgl. z. B. Angebot der Fa. Rösler), als Markierungspunkte, die für Zeitwirtschaftssysteme genutzt werden (vgl. z. B. die Firma B Solutions Systems Management GmbH), zur Kennzeichnung von Leitungen und in Verbindung mit Sensoren – hier als Pilotprojekt – zur Sensorik innerhalb von Betonbauteilen.

108 109

Vgl. Eurodot [Hrsg.] (2008) Vgl. z. B. MAXIM Integrated Products [Hrsg.] (2008a)

74

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

Abb. 4-19: Abbildungen zum iButton110

4.4.2.6

Ausblick

Derzeit in der Forschung und Entwicklung befinden sich einige weitere Kennzeichnungssysteme, die sehr kleine Kennzeichnungsmethoden ermöglichen werden. Einige werden nachfolgend aufgeführt (nicht aufgeführt sind z. B. hologramm-ähnliche Flüssigkristall-Systeme, (fluoreszierende) Nanopartikel-Systeme), etc. Das Prinzip der Hidden Images / Concealed Image Technology Bei einem „von Heidelberg zusammen mit Saueressig Security International (SSI) verbesserten Verfahren der Concealed Image Technology (CIT), das versteckte Bilder druckt[, werden mit] … einer speziellen Software … gezielt Moiré-Effekte auf der Cyan- oder Magenta-Platte erzeugt. Auf einer bedruckten Faltschachtel bleiben diese für das menschliche Auge gänzlich unsichtbar. … Sichtbar werden die versteckten Bilder erst durch Verwendung eines in der Frequenz angepassten Decoders, beispielsweise in Form und Größe einer Scheckkarte. Diese Plastikkarte ist eine optische Linse, die unter dem richtigen Winkel und mit der richtigen Rasteranzahl das Bild sichtbar macht und damit den Moiré-Effekt positiv nutzt.“111

110 MAXIM Integrated Products [Hrsg.] (2008b), MAXIM Integrated Products [Hrsg.] (2008c) und MAXIM Integrated Products [Hrsg.] (2008d) 111 Vogel Industrie Medien [Hrsg.] (2008), Heidelberg Druckmaschinen [Hrsg.] (2008)

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

75

Abb. 4-20: Medikamentenschachtel mit Hidden Image und „Entkodierfolie“112

Coin Reactive Ink (CRI), Pen Reactive Ink (PRI), Visible Infrared Inks (VII), Optically Variable Ink (OVI), lumineszierende Farben, metamerische Farben, thermoaktive Farben etc. Mit verschiedenen Komponenten können heute Farben hergestellt und aufgebracht werden, die erst in Abhängigkeit der Lesebedingungen (Lichteinfall, Temperatur, Druck etc.) erkennbar werden. Das Datasound-System: Wandlung sehr kleiner Matrixcodes in Ton „Mit dem Datasound-System können akustische Informationen auf der Verpackung gespeichert und abgespielt werden. Es besteht aus einem gedruckten Datenstrip auf der Faltschachtel, einem Lesegerät und zugehöriger Software. Ein Strip kann bis zu 25 s Ton speichern; eine Bündelung von bis zu drei Strips erhöht die Spielzeit auf über 1 min. Das Prinzip ist einfach: Die Software wandelt die Audio-Daten in ein Punktmuster um, das im Offsetdruck auf die Packung gedruckt wird. Das Lesegerät liest dann den gedruckten Code, entschlüsselt ihn und ermöglicht das Abspielen der

112

Heidelberg Druckmaschinen [Hrsg.] (2008)

76

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

Botschaft über einen eingebauten Lautsprecher oder das Lesen über eine Schnittstelle am Computer.“113 „Ein DATASOUND Strip ist ein 18 x 55 mm kleiner zweidimensionaler Punktmustercode, der aus Millionen von Druckpunkten besteht, mit deren Hilfe beliebige Daten (Sprache, Musik, Texte, Bilder etc.) kodiert werden können.“114

Abb. 4-21: Links Datasound-Leser und Strip auf Verpackung und rechts ein Strip mit 16 Sekunden aus Beethovens 9.115

DNA-Markierungsmoleküle Inzwischen sind Systeme verfügbar, bei den in Farbe DNA-Moleküle integriert werden, die eine spätere eindeutige Zuordenbarkeit gewährleisten können: „Das brandprotection System kombiniert die Fälschungssicherheit biotechnologischer Markierungen (synthetische DNA dient als biotechnologischer Code) mit der Einfachheit und Auslesbarkeit konventioneller Etiketten. Zusammen mit Siemens A&D hat die november AG für die Auslesung vor Ort einen einfach zu bedienenden Handscanner entwickelt. Dadurch wird Produktsicherheit auf bisher nicht bekanntem Niveau erreicht.“116 Materialstrukturveränderung in Objekten Im DFG-Sonderforschungsbereich Nr. 653 „Gentelligente Bauteile im Lebenszyklus Nutzung vererbbarer, bauteilinhärenter Informationen in der Produktionstechnik“ wird u. a. untersucht, wie Materialstrukturveränderungen (z. B. Fräsen oder Prägen im „Miniaturbereich“) oder das Einbringen von Partikeln als Informationsträger genutzt werden können.

113

Hüthig [Hrsg.] (2008) DataSound [Hrsg.] (2008a) 115 DataSound [Hrsg.] (2008b) 116 November [Hrsg.] (2008), vgl. auch identif [Hrsg.] (2008) oder PhotoSecure [Hrsg.] (2008) 114

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

77

„Das Teilprojekt E1 hebt die Trennung zwischen Bauteil und Informationsträger auf, indem Randzoneneigenschaften, wie Oberflächenausprägung und Eigenspannungszustand, zur Informationsspeicherung genutzt werden. Während der Bearbeitung werden Informationen in dreidimensionaler Ausprägung abgelegt. Dazu werden gezielt Mikrostrukturen in die Oberfläche eingebracht, außerdem wird die Information ausgelesen, die das Bauteil im Lebenszyklus durch Änderung des Randzonenzustands über sich selbst gesammelt hat. Durch optische und mikromagnetische Ausleseverfahren sind diese Informationen permanent abrufbar. Das Einbringen der Oberflächeninformationen geschieht im ersten Antragszeitraum durch Drehbearbeitung mit einem piezoaktorisch in Zustellrichtung angetriebenen Werkzeug, welches durch Variation seiner Anregungsfrequenz und weiterer Prozessparameter unterschiedliche Oberflächenstrukturen erzeugt, die optisch ausgelesen werden. Aus der Bandbreite der erzeugbaren und mit der entwickelten Auslesetechnologie differenzierbaren Muster wird ein Kanalmodell erstellt, auf dessen Basis eine maximal nutzbare Informationsdichte erreicht werden soll. Auf diese Weise lassen sich beliebige Daten robust mit dem Bauteil verbinden. Der Einfluss von Bauteilbelastungen auf Randzoneneigenschaften wie z. B. den Eigenspannungszustand soll genutzt werden, um Rückschlüsse auf bereits erfahrene Belastungen zu ziehen und so eine Vorhersage der Restlebensdauer zu ermöglichen. Um dies schnell und zerstörungsfrei realisieren zu können, kommen mikromagnetische Verfahren zum Einsatz. In Dauerbelastungsversuchen wird die Änderung unterschiedlicher mikromagnetischer Parameter über die Bauteillebensdauer dokumentiert, um schließlich die Parameter zu isolieren, die besonders zur Restlebensdauervorhersage geeignet sind. Somit dienen die äußeren 0 – 100 μm eines Bauteils als Datenspeicher und Datensammler, ohne dass bei der Herstellung zusätzliche Bearbeitungsschritte oder Bauteilkomponenten notwendig werden.“117

Abb. 4-22: Veränderung der Mikrostruktur der Materialoberfläche als Datenspeicher118

117 118

Vgl. Leibniz Universität Hannover [Hrsg.] (2008) Leibniz Universität Hannover [Hrsg.] (2008)

78

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

„Der Einsatz von Bauteilen aus gesinterten Leichtbau-werkstoffen, wie z. B. Magnesium oder Aluminium, führt in der Automobilindustrie zu einer Reduzierung des Fahrzeuggewichtes und damit des Treibstoffverbrauches. Weiterhin fördert die Sintertechnik die Reduzierung der Produktionskosten durch hohe Materialausnutzung sowie die Herstellung von einbaufertigen Komponenten mit höherer Maß- und Formgenauigkeit. Die Ausführung dieser Komponenten als gentelligente Bauteile ermöglicht eine Erweiterung des Anwendungsspektrums besonders bei sicherheitsrelevanten Systemen. Im Rahmen des Forschungsvorhabens „Herstellung gentelligenter Sinterbauteile aus Aluminium- und Magnesiumpulver“ wird die Problemstellung des Einbringens von Informationsdaten in Sinterbauteile während des Pressprozesses aufgegriffen. Gesamtziel ist es, mit Hilfe definiert im Pulver eingelagerter Fremdpartikel in Kugel- oder Plättchenform eine kodierte Information in das Bauteil während des Herstellungsprozesses einzubringen. Hierzu stellt die Anordnung der Fremdpartikel, die sich im Sinterbauteil befinden, eine definierte binär kodierte Informationsmatrix dar (siehe Bild). Die Inforationsmatrix soll die im Inneren des Werkstückes abgelegten Daten wie z. B. die Werkstückidentifikationsnummer wiedergeben. Die in das Bauteil gepressten Fremdpartikeln werden nach dem Sintern fest mit Grundwerkstoff verbunden. … Da sich die Fremdpartikel in Bezug auf die Materialeigenschaften vom Grundwerkstoff unterscheiden, kann diese Matrix mit Hilfe von z. B. Röntgenstrahlen oder Ultraschalltechnik ausgelesen werden. Die im Bauteil abgelegten Informationen können nachträglich nicht mehr entfernt oder manipuliert werden und führen somit zur eindeutigen und sicheren Identifikation des Bauteils.“119

Abb. 4-23: Gesinterte Zahnriemenscheibe aus Metallpulver als GI-Teil mit eingepressten Fremdpartikeln120

119 120

Leibniz Universität Hannover [Hrsg.] (2008) Leibniz Universität Hannover [Hrsg.] (2008)

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

79

Nurbsmark / Digitale Wasserzeichen Beim sehr kleine „Nurbsmark-Prinzip“ geht es darum, Objekte durch 3D-Verformung/ Formgebungsabweichungen mittels CAD an speziellen Stellen von Objekten (vgl. auch Kap. 6) diese wiedererkennbar zu machen.

Abb. 4-24: Das Nurbsmark-Prinzip121

DNA-Veränderung Ferner wird zukünftig im Bereich Pflanzen und Lebewesen die Identifizierung über Veränderungen der DNA zunehmen – auch in Verbindung mit Patentfragen. Der Einfluss auf die Bauwirtschaft wird hier vermutlich jedoch noch auf sich warten lassen.122

4.4.3 Kennzeichnung in der Wertschöpfungskette Bau Nachfolgend sollen einige Beispiele der Kennzeichnung bei den am Bau Beteiligten aufgeführt werden, um später hierauf aufbauend die Prozessoptimierungspotenziale, die sich bei Einsatz von RFID-Systemen ergeben könnten, aufzeigen zu können. Hierbei soll entlang der Wertschöpfungskette vorgegangen werden, also beginnend beim Baustoffproduzenten.

121

Funk (2007) Ob Baustoffe aus natürlichem Material zukünftig auch gentechnisch veränderte Basisstoffe beinhalten, die patentiert oder patentierbar sind? Im Bereich Saatgut und zukünftig ggf. auch im Bereich der Viehwirtschaft versuchen augenscheinlich Konzerne bereits heute, weltweite Lebensmittelketten transparent zu machen, was erst durch die Identifizierung der genveränderten DNA (DNAVeränderung als Markierung des Saatguts) möglich wird (vgl. zahlreiche Berichte über den MonsantoKonzern). 122

80

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

4.4.3.1

Kennzeichnung beim Baustoffhandel

Eine stichprobenartige Telefonumfrage bei Baustoffhändlern ergab, dass nur 2 von 17 die Kennzeichnung mit Barcodes in ihren Prozessen nutzen. Als Beispielunternehmen für die Kennzeichnung im Baustoffhandel dient nachfolgend die Kipp & Grünhoff GmbH & Co. KG, Niederlassung Küppersteg, welche zur Hagebau Handelsgesellschaft für Baustoffe mbH & Co. KG gehört. In der Hagebau Handelsgesellschaft werden grundsätzlich drei Typen von Verkaufsmärkten unterschieden: x x x

Baustoffhandel, Profihandel und Baumärkte.

Alle nachfolgend wiedergegebenen Bilder und Informationen beziehen sich auf einen Ortstermin im Juni 2007.123 Die Hagebau ist an das HeinzeBauOffice (HBO)-Netzwerk angeschlossen und nutzt zur Kundenberatung die in das Warenwirtschaftssystem integrierte „Heinze Suche“ des „HeinzeBauOffice“, die unter nachfolgender Ziff. 4.6.3 beschrieben wird. Insbesondere von älteren Mitarbeitern, aber auch von Teilen der Kundschaft, werden jedoch weiterhin Prospekte in Papierform bevorzugt, weshalb zusätzlich ein großer Bestand an gedruckten Katalogen vorgehalten wird. Der Baustoffhandel/Profihandel „Kipp & Grünhoff GmbH & Co. KG Baustoffe, die sich im Freien bzw. in Lagerhallen befinden, werden nicht mit Barcode gekennzeichnet. Hier findet eine vom Menschen lesbare Beschriftung statt, die der näheren Beschreibung dient. Bei Rohren wird z. B. der Durchmesser aufgesprüht, Steine werden in einem Sack gelagert, der mit Bezeichnung und Gewichtsangabe des Inhalts beschriftet ist.

123 Herr Harnau beim Ortstermin bei der Baustoffhandel Kipp & Grünhoff GmbH & Co. KG, Niederlassung Leverkusen-Küppersteg am 12.06.2007

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

81

Abb. 4-25: Beispiel für Kennzeichnung in Klarschrift im Baustoffhandel

Preise werden an diesen Produkten bzw. den Lagerplätzen/ Regalen nicht angebracht, da man im „business to business“-Handel nicht dazu verpflichtet ist, Waren auszuzeichnen. Der Verkauf findet im Verkaufsraum statt, in dem Produkte vom Kunden geordert und bezahlt werden. Mit der Rechnung geht der Kunde anschließend zu einem der Staplerfahrer und lässt sich die bezahlte Ware aushändigen bzw. verladen. Im Verkaufsraum ist ein Profiladen integriert, in dem kleinere Gegenstände angeboten werden. Hier findet schon eine Auszeichnung mit Barcode, genauer EAN, statt. Rechtlich ist so ein Geschäft eine kleine Einzelhandelsfläche, in der eine Preisauszeichnung verpflichtend ist. Auf den Rückseiten der Preisschilder an Regalen sind Barcodes angebracht, die mit einem Funkscanner eingelesen werden können.

Abb. 4-26: Beispiel für Preisauszeichnung mittels Barcode (EAN) im Baustoffhandel

82

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

Bei Objekten, die keine EAN besitzen, findet eine andere Form der Preisauszeichnung statt. Dabei wird auf einem Etikett der Preis (hier unkenntlich gemacht), eine drei- bis vierstellige Warengruppennummer und eine durch einen Schrägstrich von der Warengruppenummer getrennte Kalkulationsreihe angebracht. Aus der Kalkulationsreihe kann der Verkäufer ersehen, wie knapp der Wiederverkaufspreis kalkuliert wurde und somit erkennen, ob Spielraum für Rabatte vorhanden ist.

Abb. 4-27: Beispiel für Preisauszeichnung in Klarschrift (ohne Barcode/ EAN, jedoch mit Warengruppen- und Kalkulationsreihennummer) im Baustoffhandel

Einige Zulieferer liefern zu Ihren Produkten bzw. Produktkatalogen die Barcodeleser direkt mit als „Feature“ für ein integriertes Bestellsystem:

Abb. 4-28: Das Barcode-basierte Bestellsystem der Fa. Würth124

Baumärkte In den Baumärkten sind ein Großteil der Produkte bzw. deren Verpackungen mit Barcode (EAN) gekennzeichnet und bei der Preisermittlung, der Lagerhaltung etc. wird stets diese EAN als Zugriffsschlüssel auf Datenbanken mit weitergehenden Informationen genutzt. Dies ist vergleichbar mit den bereits sehr stark organisierten Systemen in Supermärkten und es muss hierauf nicht näher eingegangen werden.

124

Würth [Hrsg.] (2008)

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

4.4.3.2

83

Kennzeichnungen auf der Baustelle

Als Grundlage für dieses Kapitel dient eine Befragung der Mitarbeiter der Wolff & Müller GmbH & Co. KG sowie ein Ortstermin auf einer Baustelle. Kennzeichnung durch den Eigentümer: Markierung der Firmenzugehörigkeit Auf der Baustelle werden nahezu alle Gegenstände mittels Aufkleber, Stiften oder Farbsprays mit dem Firmenkürzel versehen oder es wird zumindest über den Farbcode gekennzeichnet, dass ein Objekt der Fa. Wolff & Müller gehört (Abb. siehe ebenfalls Ziff. 4.4.2.1 f.). Die einfachste Art der Markierung findet bei Rüst- und Schalzeug statt, welches auf dem Bauhof vor der Inbetriebnahme mittels braunem Farbspray markiert wird. Auf diese Weise kann es von Materialien anderer Firmen unterschieden werden.

Abb. 4-29: Weitere Beispiele zur Kennzeichnung des Eigentümers: Farbcode und Firmenkürzel

Diese Unterscheidung kann z. B. bei der Abrechnung von Mietmaterialien bedeutsam werden, dient prinzipiell aber auch dem Diebstahlschutz und der Beschleunigung von Transport- und Ladeprozessen. Beispielsweise kommt es auch häufig vor, dass die Schaltafeln eines Bauunternehmens nicht ausreichen und zusätzlich Schaltafeln fremd angemietet werden. Kommt es bei der Rücklieferung zu einer Verwechselung die nicht aufgedeckt wird, führt das i. d. R. zu einem Vermögensschaden - entweder beim Vermieter oder beim Mieter. Wird die Verwechslung aufgedeckt, kommt es ggf. zu Kosten für etwaige zusätzliche Transporte. Die Kennzeichnung von Objekten mit Firmenfarbcode oder anderem Firmenkennzeichen bewirkt ferner einen Diebstahlschutz. So wird z. B. ein Handwerker der Firma A

84

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

auffällig, der einen Bohrhammer mit Plakette der Firma B benutzt. Auf diesem Weg führt jedoch nur eine weit sichtbare Kennzeichnung zu einem gewissen Diebstahlschutz. Unternehmensübergreifend wirken hier eher andere Kennzeichnungssysteme. Kennzeichnung durch Zulieferer und Hersteller: Produkt und Lieferinformatioenen Von Bedeutung auf der Baustelle sind jedoch nicht allein die eigenen nachträglichen Kennzeichnungen, sondern insbesondere auch die bei Anlieferung bereits vorhandenen Kennzeichnungen der angelieferten Objekte bzw. deren Verpackungen. Diese erfolgt meist in Klarschrift oder mittels Farbcodes, jedoch findet sich auch auf der Baustelle eine Vielzahl von Barcodes, die allerdings bisher dort nicht genutzt werden.

Abb. 4-30: Beispiele der Kennzeichnung durch Zulieferer (auf der Baustelle)

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

85

Abb. 4-31: Beispiele der Kennzeichnung einer Dämmstoffpalette durch Zulieferer (auf dem Hof der Fa. Alho)

Ein Nutzen der durch Zulieferer für die Baustelle liegt darin, dass Transport-, Montage- und Bauprozesse unterstützt werden. Es können Gebrauchshinweise, wie maximale Tragfähigkeit, Eigengewicht, höchstes zulässiges Gesamtgewicht, Fassungsvermögen etc. oder Einbauinformationen (z. B. Positionsnummer oder unmittelbare Angaben wie „3. OG, rechts“ etc.) angegeben werden. Fertigteile z. B. bekommen Liefernummern und Positionsnummern aus den Ausführungsplänen, Einbauobjekte erhalten Liefernummern. Zudem gibt es zahlreiche gesetzliche Kennzeichnungspflichten, die einzuhalten sind (z. B. Ü-Zeichen, CE-Zeichen etc.) und Rückschlüsse erlauben. Ferner sei auf Güte-Siegel (z. B. RAL) etc. hingewiesen sowie auf Kennzeichnungssysteme für die Entsorgung von Verpackungen. Kennzeichnung durch den Hersteller: Seriennummern Heute wird die Seriennummer i. d. R. in Klartext aufgebracht, zum Teil findet sich eine Ergänzung um einen Barcode. So sind auch auf der Baustelle zahlreiche Objekte mit Seriennummer des jeweiligen Herstellers gekennzeichnet. Die Fa. Hilti Deutschland GmbH z. B. kennzeichnet ihre Geräte z. B. mit einer eingeprägten Seriennummer (vgl. Abb. unter Ziff. 4.4.2.2), die u. a. dazu dient, Wartungsverträge zuzuordnen, da diese seriennummernbezogen abgeschlossen werden. Zusätzlich ist der Käufer in einer Datenbank bei Hilti registriert, an den das Gerät von Hilti verkauft worden ist. Werden nun Reparaturen von jemandem in Auftrag gegeben, der nicht unter der Seriennummer registriert ist, dann wird zunächst beim ursprünglichen Käufer nachgefragt, ob dies seine Richtigkeit hat. (Eine weitere, jedoch von der Kennzeichnung der Maschine selbst zunächst unabhängige Art des Diebstahlschutzes für das Beispiel einer Hilti-Maschine ist die Maschinenfreigabe über einen RFID-„Schlüssel“. Weitere Informationen zu diesem Diebstahlschutzsystem der Fa. Hilti können dem Kap. 9 entnommen werden.)

86

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

Geräte unter 400 € Anschaffungswert werden bei Wolff & Müller durch die Niederlassungen unter der Seriennummer des Herstellers erfasst. Eine Kennzeichnung mit einer eigenen Inventarisierungsnummer erfolgt nicht. Die Seriennummern der Hersteller sind zudem nicht in Baustellenbestandslisten zu finden, wohl aber in der SAPDatenbank der Arbeitsvorbereitung, um Reparatur-, Garantie- oder Wartungsarbeiten einfach koordinieren zu können. Kennzeichnung durch das Bauunternehmen: Inventarisierungsnummern Eine weitere Form der Kennzeichnung auf der Baustelle ist die handschriftliche, z. B. mit wasserfestem Stift auf einem Bohrhammer (Abb. s. o.). Ferner werden mit Klarschrift versehene Schilder genutzt, die auf das jeweilige Objekt aufgenietet bzw. aufgeklebt werden (vgl. z. B. nachfolgende Abb.), oft i. V. m. Nummern. Die Nummern sind bei Klebeetiketten aufgedruckt und bei vernieteten Marken eingestanzt (vgl. z. B. nachfolgende Abbildungen). Ein Beispiel für eine Nummer, die i. d. R. mittels Etikett bzw. Schild auf ein Objekt aufgebracht wird, ist die Inventarisierungsnummer des Eigentümers. Sie tritt oft neben die Seriennummer des Herstellers.

Abb. 4-32: Beispiel für Inventarisierungsnummer der Fa. Streif Baulogistik in Klarschrift auf Metallplakette neben dem Metalletikett des Herstellers Alho, das u. a. die Seriennummer (Fabr.Nr.) enthält und zudem als Träger für ein Prüfsiegel der Fa. Streif dient (eigene Aufnahme)

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

87

Abb. 4-33: Beispiel für Inventarisierungsnummer in Klarschrift auf Metallplakette, ergänzt um ein Barcode-Etikett (eigene Aufnahme)

Auch die Wolff & Müller GmbH & Co. KG inventarisiert alle Gegenstände, die unter die Aktivierungs- und Inventarisierungspflicht fallen (d. h. Geräte mit einem Wert von über 400 €) und kennzeichnet sie mit einer eigenen Inventarisierungsnummer. Dabei wird grundsätzlich zwischen Baustellengeräten (z. B. Bohrhammer), Material (z. B. Schalung) und Bürogeräten (z. B. Computer) unterschieden (vgl. Abb. unter Ziff. 4.4.2.1 f.). Die Geräte müssen über die zentrale Logistik der Firma bezogen werden. Von dieser werden die angeschafften Objekte mit laufenden Nummern versehen, wobei es jedoch Ausnahmen gibt (z. B. werden Schalungselemente gleichen Typs auch mit der gleichen Inventarisierungsnummer, also einer Objektklassennummer versehen, d. h. sie sind später nicht mehr unterscheidbar). Die Inventarisierungsnummer wird bei Wollf & Müller auch als Equipment-Nummer bezeichnet. In Baustellenbestandslisten sind die Inventarisierungsnummern aufgeführt. Ein weiterer Grund zur Kennzeichnung mit einer Inventarisierungsnummer liegt darin, dass Anlagegüter einsatzbezogen verbucht werden sollen, was Auswirkungen auf die Abschreibung etc. haben kann. Bei Baustellengeräten und Material besteht die Inventarisierungsnummer aus sechs Stellen und kann wieder verwendet werden. Die erste Stelle gibt an, ob es sich um ein Gerät oder um Material handelt. Die erste Stelle dient somit als Datenbezeichner. So beginnen Inventarnummern für Geräte mit einer 5 und identifizieren das einzelne Gerät (z. B. Hilti Bohrhammer Nr. 513535). Inventarnummern von Schalungselementen beginnen mit einer 7 und bezeichnen Objekte gleicher Art (709730 = Schaltafel Typ TR 270x240). Auf Baustellenbestandslisten findet man zu solchen Objekten immer eine Stückzahlangabe (TR 270x240: 4 Stück). Bei eindeutigen Nummern steht an dieser Stelle in der Bestandliste immer die Ziffer 1 (1 Stück).

88

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

Bürogeräte (Laptop, Kopierer, Faxgeräte etc.) sind mit einer siebenstelligen Inventarnummer versehen, die eindeutig ist. Leihgerätenummern sind wiederum sechsstellig und beginnen auf der Baustellenbestandsliste mit einer 9. Bei Leih-Schalung hingegen wird die Nummer siebenstellig, indem der sechsstelligen Equipment-Nummer für Rüst- und Schalzeug eine 9 vorangestellt wird. Diese Nummern werden jedoch i. d. R. nicht auf das geliehene Objekt geschrieben.

Abb. 4-34: Weiteres Beispiel zur Kennzeichnung durch den Eigentümer eines Objektes in Klarschrift: Inventarisierungsnummer, die mittels geprägtem Metallschild (Kreissäge oder Materialcontainer) oder Aufkleber (Laptop) an ein Objekt genietet bzw. geklebt wird

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

89

Prüfsiegel Einige Geräte auf der Baustelle erhalten zudem Prüfsiegel, z. B. mit der Information, wann die nächste Sachkundigenprüfung fällig ist (vgl. z. B. nachfolgende Abb. 4-35 Und Abb. 4-12, 4-13, 4-32). Prüfsiegel sollten manuell lesbar sein und werden daher in Klarschrift ausgeführt.

Abb. 4-35: Beispiel für ein Prüfsiegel

4.4.4 Systeme der Nummernvergabe z. B. zur Identifizierung von Herstellern und Produkten durch Kennzeichnung von Produkten bzw. Verpackungen 4.4.4.1

Bedeutung von Kennzeichnungsnummernsystemen

Die Identifizierung über eine Nummer findet heute vielfältige Anwendung. x

Eine der bekanntesten Identifikationsnummern ist die ISBN (International Standard Book Number; deutsch: Internationale Standard-Buchnummer), die einen Buchtitel weltweit eindeutig identifiziert. Sucht man ein Buch über den Titel oder den Autor, bekommt man i. d. R. mehrere Auswahlmöglichkeiten von Büchern, die Worte des Titels beziehungsweise Autors beinhalten, worunter auch das gesuchte Exemplar zu finden sein sollte. Die Suche über die ISBN hingegen liefert nur ein Ergebnis. Jedes Buch ist mit einer ISBNNummer gekennzeichnet, in zentralen Datenbanken werden die Bücher geführt und eine standardisierte Nummernvergabe sorgt für Eindeutigkeit bei der Vergabe.

90

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

x

x

x x

x x x x

Im Supermarkt wird der Preis heute nicht mehr auf die Produkte aufgebracht, sondern eine auf dem Produkt bzw. der Produktverpackung aufgedruckte Artikelnummer wird für den Verweis auf eine Datenbank genutzt, die die Preisinformationen beinhaltet. Die Nummer wird i. d. R. zudem als Barcode aufgebracht und kann so an der Kasse durch Kassierer oder Kunden bzw. an Informationspunkten im Supermarkt durch den Kunden durch einen Scanner oder manuell durch die Eingabe über ein Tastenfeld registriert werden. Aus der Datenbank wird dann der Preis abgerufen, aber auch das Abrufen beliebig anderer Informationen, die in Datenbanken an diese Nummer gekoppelt sind, ist vorstellbar (z. B. Produktinformationen). Preise befinden sich heute in Supermärkten meist noch an den Regalen und müssen dort manuell aktualisiert werden. Um auch hier den Vorteil der Datenbank nutzen zu können, sind heute elektronische Preisauszeichnungssysteme vorhanden, so z. B. in den „Metro Cash & Carry“-Großhandelsmärkten, in denen die Preisschilder an den Regalen als Display ausgeführt sind. Dort können die Preise mit dem Computer von einer zentralen Stelle aus geändert werden, ohne dass das Display selbst ausgetauscht werden muss. In der Pharmaindustrie werden Medikamente über eine Chargennummer gekennzeichnet. Die Chargennummer identifiziert Produkte, die in einem Produktionsablauf gefertigt wurden, was bei Rückrufaktionen eine wichtige Information darstellt. Die Lagerhaltung verwendet z. B. zur Inventur und für Bestellvorgänge Identifikationsnummern. Im Versandhandel gibt es eine Bestellnummer und eine Auftragsnummer über die der Versand abgewickelt wird. Mittels dieser wird ein Tracking & Tracing ermöglicht (bekannt aus dem privaten Bereich durch die im Internet tlw. mögliche Paketverfolgung). In jeder Firma gibt es Personalnummern, die z. B. bei der Lohnabrechnung den einzelnen Mitarbeiter identifiziert. In der Bauindustrie finden Identifizierungsnummern meist als Inventarnummer für Objekte ab einem bestimmten Wert Verwendung. Ab einem bestimmten Alter bzw. mit Eintritt in die Arbeitswelt erhalten Bürger eine Ausweis- bzw. Sozialversicherungsnummer. Die SOKA-Bau vergibt für Arbeitnehmer Arbeitnehmernummern und für Arbeitgeber Arbeitgebernummern.

Diese Liste wäre beliebig fortsetzbar. Es sollen jedoch nun einige bedeutsame Identifikations- bzw. Kennzeichnungsnummernsysteme etwas ausführlicher beschrieben werden, da sie Auswirkungen auf Nummernsysteme haben, die bei der Einführung der RFID-Technik voraussichtlich genutzt werden. Ferner wird bei intensiver Beschäftigung mit Identifizierungsnummernsystemen einerseits und den zugehörigen verschiedenen Datenbanken andererseits sowie etwaig dahinter liegenden Klassifizierungssystemen das Verständnis für das Konzept des RFID-basierten „Internets der Dinge“ und somit auch für das in Kap. 10 beschriebene Integrierte Wertschöpfungsmodell mit RFID in der Bau- und Immobilienwirtschaft „InWeMo“ geschärft.

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

4.4.4.2

91

Die Organisation GS1

Eine wichtige Organisation für die Entwicklung, Förderung und Verbreitung von internationalen Standards in der Konsumgüterwirtschaft sowie ihren angrenzenden Wirtschaftsbereichen ist global GS1, in Deutschland die GS1 Germany GmbH (Global Standards One). Die Hauptaufgabe der GS1 Germany GmbH besteht darin, internationale Standards wie z. B. das EAN-Artikelnummernsystem mit zu entwickeln, zu fördern und zu verbreiten. Ziel dieser Standardisierung ist es, Geschäftsprozesse entlang der gesamten Wertschöpfungskette sowie den Waren- und Datenverkehr selbst möglichst effektiv und effizient zu gestalten. Die Gesellschaft GS1 Germany gliedert sich in die fünf Geschäftsbereiche x x x x x

EAN (Europäische Artikel Nummer, heute internationale Artikelnummer), EPCglobal (Elektronischer Produktcode), ECR (Efficient Consumer Response), Event und Consult.

Die Bereiche EAN und EPCglobal dienen der Vergabe, Verbreitung, Pflege und Förderung der jeweiligen Standards, auf die später genauer eingegangen wird.125 Im Zeitalter des Barcodes wurden die Zusammenhänge oftmals am „Magischen Dereieck“ des eCommerce verdeutlicht, mit Blick auf die RFID-Technik und die EPCglobal-Aktivitäten spricht man inzwischen jedoch oft auch vom „Magischen Quadrat“, wie nachfolgende Abbildungen verdeutlichen:

Abb. 4-36: Das magische Dreieck des eCommerce beim Einsatz des Barcodes, ergänzt um die RFID-basierten Felder „EPC Information Services“ und „EPC/RFID“126

125

Vgl. GS1 [Hrsg.] (2007a) und GS1 [Hrsg.] (2007b)

92

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

Abb. 4-37: Das magische Quadrat des eCommerce beim Einsatz von RFID: Datenabfrage /-verarbeitung als eigenständiger Punkt127

Der wesentliche Unterschied beim Übergang von Barcode- hin zu RFID-Systemen ist darin zu sehen, dass neben den Komponenten Identifikation (ID-Nummernsysteme, z. B. EAN oder EPC), Datenträger (Barcode bzw. RFID-Transponder) und Datenaustausch (EDI) die Komponente Datenabfrage und -verarbeitung tritt, da diese nun seriennummerbezogen möglich wird. Viel stärker als in Barcode-Systemen soll bei RFID-Systemen das Prinzip genutzt werden, dass eine ID ein Schlüssel zu Daten im Netzwerk ist, und die ID eines RFID-Transponders (z. B. der EPC) nicht mehr selbst „sprechend“ sein soll:

Abb. 4-38: Der EPC als Schlüssel zu Datenbanken128 126

GS1 [Hrsg.] (2007c) Kuhlmann (2006) 128 Kuhlmann (2006) 127

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

93

Diese Darstellung ist noch stark vereinfacht, denn in Wirklichkeit ist es nicht eine Datenbank, auf die mittels des Schlüssels EPC zugegriffen werden soll, sondern ein Netzwerk aus Datenbanken, deren Informationsinhalte über eine Such- und Vermittlungsfunktion bei Bedarf und Berechtigung „aufgespürt“ und auch nur bei Bedarf und Berechtigung miteinander verknüpft werden. Hierauf wird jedoch in Kap. 10 noch detaillierter eingegangen.

EPC + Berechtigung je Datenbank

Daten bank

Daten bank

Daten bank

Daten bank

Vermittlungsbzw. SuchdiensteNetzwerk

Daten bank

Daten bank

Schnittstelle zum Datenabfragenetzwerk

Daten bank

Abb. 4-39: Der EPC als Schlüssel zu einem Netz von über einen Vermittlungsdienst verknüpften Datenbanken

4.4.4.3

Internationale Lokationsnummer (ILN)

Die „Internationale Lokationsnummer“ (ILN), im Sprachgebrauch auch als „Global Location Nummer“ (GLN) bezeichnet, dient der Identifizierung von Unternehmen, deren Tochtergesellschaften, Niederlassungen und relevanten Unternehmensteilen wie z. B. der Lagerrampen.129 Mit ihr können „Orte“ bis zur „Gliederungstiefe Regalplatz“ beschrieben werden.130 Sie ersetzt seit 1996 die bbn (Bundeseinheitliche Betriebnummer). Die Sender und Empfänger von Produkten können durch die ILN eindeutig und schnell maschinell identifiziert werden. Die ILN ersetzt bisherige interne Lieferanten- und Kundennummern, wodurch die elektronische Datenverwaltung stark vereinfacht wird, das Arbeiten mit individuellen Kundennummern kann somit entfallen.131 129

Vgl. GS1 [Hrsg.] (2007g) Kuhlmann (2008) 131 Vgl. GS1 [Hrsg.] (2007g) 130

94

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

Den Nummern werden in einer Datenbank die jeweilige Firmenadresse und ggf. auch Zusatzinformationen zugeordnet. Ein Unternehmensteil hat bei allen seinen Kunden dieselbe ILN und kann sich durch diese z. B. auf Briefbögen, Formularen, in E-Mails etc. identifizieren. Die ILN wird von der GS1 Germany GmbH vergeben und ist entgeltpflichtig. Die ILN gibt es als Typ 1 und als Typ 2. Der Unterschied besteht darin, dass die ILN Typ 1 unveränderlich ist und ausschließlich der Unternehmensidentifikation dient. Bei der ILN Typ 2 können zudem z. B. zusätzliche Lokationsnummern vergeben werden. Außerdem wird eine Teilnahme anderer Nummerierungssysteme wie z. B. EAN oder NVE erst durch die ILN Typ 2 möglich. Durch die ILN Typ 2 ergeben sich somit Anwendungsmöglichkeiten, die über die Identifikation mittels ILN Typ 1 hinausgehen.132

4.4.4.4

Nummer der Versandeinheit (NVE)

Die „Nummer der Versandeinheit“ (NVE) wird im internationalen Sprachgebrauch auch mit „Serial Shipping Container Code“ (SSCC) bezeichnet. Sie dient der eindeutigen Kennzeichnung und Identifikation von Versandeinheiten wie Containern, Paletten, Paketen oder auch Gebinden und Stückgut. Die NVE wurde von der GS1Gemeinschaft entwickelt und Anfang der neunziger Jahre eingeführt. Auf dem Weg vom Absender zum Empfänger kann die NVE von allen an der Transportkette Beteiligten genutzt werden. Es fängt z. B. mit der Sendungsübergabe an der Verladerampe des Versenders an den Spediteur an und endet an der Warenannahme des Empfängers. So wird eine lückenlose Sendungsverfolgung, das sogenannte „Tracking & Tracing“ auf Ebene von Versandeinheiten möglich.133 Die NVE dient, wie die anderen Identifikationsnummern auch, als Zugriffsschlüssel auf Datenbanken, in denen die der jeweiligen Versandeinheit zugehörigen Informationen abgelegt sind.

4.4.4.5

Internationale Artikelnummer (EAN)

Die „Internationale Artikelnummer“ hieß vormals „europäische Artikelnummer“ (EAN). Sie löste in Deutschland die ban (Bundeseinheitliche Artikelnummerierung) ab.134 International wird sie als „Global Trade Item Number“ (GTIN) bezeichnet. Der EAN dient zur Identifizierung eines Artikels. Auch die EAN ist eine ausschließlich identifizierende Nummer, also von klassifizierenden Merkmalen, die eine Aussage ohne Einsicht in eine zugehörige Datenbank erlauben würden, freigehalten.135 Der EAN wird im Supermarkt und Baumärkten in Verbindung mit Barcodes genutzt und daher im Grundprinzip als bekannt vorausgesetzt.

132

Vgl. GS1 [Hrsg.] (2007g) Vgl. GS1 [Hrsg.] (2007h) (Die Definitionen von „Tracking“ & „Tracing“ wurden in Kap. 3 erläutert.) 134 Centrale für Coorganisation [Hrsg.] (1986) 135 GS1 [Hrsg.] (2007i) 133

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

95

Bestrebungen, den EAN auch im Baubereich verstärkt zu nutzen, existieren z. B. beim Zentralverband Sanitär Heizung Klima: „Der Zentralverband Sanitär Heizung Klima (ZVSHK) hat eine repräsentative Umfrage bei 5.000 seiner Mitgliedsbetrieben des SHK-Handwerks hinsichtlich der EAN durchgeführt. Das Ergebnis ist erfreulich: Ca. 83 % der befragten Handwerksbetriebe äußerten den Wunsch, dass der Großhandel die EAN-Artikelnummern in seine Kataloge aufnehmen soll. Derzeit arbeitet ein Handwerksbetrieb im Schnitt mit fünf Großhändlern zusammen, die alle ihre eigenen Artikelnummern für ein und dieselben Produkte verwenden. Die Folge: Das Verwirrspiel für die Handwerker ist groß, Fehlbestellungen sind an der Tagesordnung. Deshalb sind über 80 % der Betriebe der Ansicht, dass ihr Bestellwesen schneller funktionieren würde, wenn mit einer einheitlichen Artikelnummer wie der EAN aus den Großhandels- und Herstellerkatalogen bestellt werden könnte.“136

4.4.4.6

EAN 128- Standard

Bei dem EAN 128-Standard handelt es sich um ein Konzept zur Ergänzung der internationalen Artikelnummerierung, das Anfang der neunziger Jahre entwickelt wurde. Es besteht aus einer Kombination von Datenbezeichnerkonzept und Strichcodesymbolik. Mit ihm werden logistisch relevante Einheiten gekennzeichnet, was die Grundlage für Warenverfolgung und Warensteuerung durch die Scannertechnologie ist. Daher ist das Kernelement des EAN 128-Standards die Nummer der Versandeinheit, die auf jedem EAN-128-Etikett zu finden ist. Das besondere am EAN 128-Standard ist, dass Daten wie Verfallsdatum oder Chargennummer (Menge an Produkten, die in einem Produktionsprozess unter definierten Bedingungen hergestellt oder in einer gemeinsamen Bestellung eingekauft wurden), die nicht ohne weiteres hinter „klassischen“ Artikelnummern angehängt werden können und die über die reine Identifikation hinausgehen, mit diesem abgebildet werden können.137 Hierdurch trägt er zur lückenlosen Produktverfolgung auf „Seriennummernebene“ bei und kann von allen beteiligten Unternehmen der Transportkette für „Tracking & Tracing“, Sendungsübergabe und Sendungsverfolgung, sowie für eventuell erforderliche Rückrufaktionen genutzt werden.138 Das alles wird durch das Datenbezeichnerkonzept ermöglicht. Es besteht aus drei Teilen: dem zuweisenden Datenbezeichner (DB), den Dateninhalten (auch als Datenelemente bezeichnet) und dem Datenformat, welches beispielsweise die zur Verfügung stehenden Zeichen oder die Feldlänge angibt. Mit DB ist eine der jeweiligen Nummer voran gestellte Zahl gemeint, die aussagt, um welchen Inhalt es sich bei der folgenden Nummer handelt. Dies können z. B. sein: die NVE, die EAN, aber auch die Stückzahl, das Nettogewicht, das Mindesthaltbarkeitsdatum, die Seriennummer oder

136

GS1 [Hrsg.] (2008i) Vgl. GS1 [Hrsg.] (2008p) 138 Vgl. GS1 [Hrsg.] (2008p) 137

96

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

ein sonstiges Datum. Es folgt ein Auszug aus einer Liste mit möglichen Datenbezeichnern. Eine vollständige und aktuelle Liste der Datenbezeichner, in der festgelegt ist, welche Ziffernkombination für welchen Dateninhalt steht, findet man auf der Internetseite von GS1-Germany.

Datenbezeichner

Codierter Dateninhalt

Kurz

Format

00

Nummer der Versandeinheit

NVE

n2+n18

01

Nummer der Handelseinheit

EAN

n2+n14

10

Chargennummer/Chargenbezeichnung

15

Mindesthaltbarkeitsdatum (JJMMTT)

-

n2+n6

17

Verfallsdatum (JJMMTT)

-

n2+n6

21

Seriennummer

30

Menge (enthaltene Stückzahl)

n2+n…8

310x

Nettogewicht in Kilogramm

n4+n6

400

Bestellnummer des Warenempfängers

n3+an…30

410

„Lieferung an“, ILN des Warenempfängers

n3+n13

421

„Lieferung an“, Postleitzahl mit vorangestelltem

n3+n3+an…9

Ch.-B.

S/N

n2+an…20

n2+an…20

Tab. 4-1: Auszug aus der Liste bisher verabschiedeter Datenbezeichner (DB) für den EAN 128

In der Spalte Format wird die Anzahl der Ziffern beschrieben, welche sich aus dem DB und den codierten Inhalten zusammensetzt. Die beiden Nummern werden mit einem „+“-Zeichen verbunden. Die NVE wird z. B. durch einen zwei Ziffern langen DB (n2) angekündigt. Es folgt die 18-stellige NVE (n18). Der Buchstabe „a“ in der Spalte Format (DB 10, 21, 400) wird verwendet, wenn es sich um alphanumerische Nummern handelt, was bedeutet dass diese sowohl Zahlen als auch Buchstaben und Sonderzeichen enthalten können. Der Buchstabe „n“ in der Spalte Format steht für Nummer; die darauf folgende Zahl für die Anzahl der Stellen, die die codierte Nummer aufweist. Auf dem EAN 128-Transportetikett, werden die DB den codierten Nummern in Klammern vorangestellt. Das Konzept der Datenbezeichner wird auch in der „RFID-Welt“ beim EPC aufgegriffen; ein EPC kann durch einen integrierten DB für verschiedene Dinge eingesetzt werden, hierzu später mehr.

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

97

EAN-128-Informationen werden auf einem standardisiert und übersichtlich aufgebauten EAN 128-Transportetikett sowohl in einer vom Menschen lesbaren, als auch in maschinenlesbarer Form abgebildet. Es folgt die Abbildung eines solchen Etiketts als Beispiel für eine Anwendung im Baubereich; die Firmenadressen und EAN sind authentisch, die Warenbestellnummer des Empfängers, die Chargennummer und die NVE sind frei erfunden.139 Absender

Empfänger

ATIKA GmbH & Co.KG Schinkelstr. 97 59227 Ahlen

hagebau Handelsgesellschaft für Baustoffe mbh & Co.KG Celler Str. 47 29614 Soltau

NVE: 3 40042650 12345678 4 EAN: 400426500832 6 Warenbestellnr. des Empfängers:

Charge:

12345678

67891

(01)04004265008326(400)12345678(10)67891

N V E (00)340042650123456784

Tab. 4-2: Beispiel für ein EAN 128-Transportetikett

4.4.4.7

EAN-Identnummer für Mehrweg Transportverpackung (MTV)

Die EAN-Identnummer für Mehrweg Transportverpackung (MTV) wird international mit „Global Returnable Asset Identifier“ (GRAI) bezeichnet. Hierbei handelt es sich z. B. um Transportmittel wie Paletten oder Fässer. Beim unternehmens- bzw. standortübergreifenden Einsatz von wieder verwendbaren Transportverpackungen wird auch eine unternehmens- bzw. standortübergreifende Verfolgung und Verwaltung der Transporthilfen erforderlich. Hierfür wurde ein Identifikationssystem ähnlich der EAN-Identnummer geschaffen.

139

GS1 [Hrsg.] (2008p)

98

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

„Die EAN-Identnummer für MTV beinhaltet an erster Stelle die so genannte EANNummer der Verpackungsausführung. Diese basiert auf einer Herstellernummer, in Deutschland auf der so genannten ILN vom Typ 2. Mit Hilfe der in der ILN vom Typ 2 integrierten Basisnummer können Hersteller eigenständig EAN-Identnummern generieren. Um Verwechslungen zwischen Ladungsträger und darin befindlichen Artikeln auszuschließen, darf die EAN-Identnummer nicht im konventionellen EANStrichcode, sondern nur im EAN 128-Strichcode mit dazugehörigem Datenbezeichner "8003" aufgebracht werden. … [Zusätzlich beinhaltet die EAN-Identnummer für MTV eine Seriennummer.] Die Seriennummer der MTV ist alphanumerisch mit bis zu 16 Stellen definiert. In Verbindung mit der EAN identifiziert sie jeden einzelnen Behälter eindeutig und überschneidungsfrei.“140

Tab. 4-3: Mehrweg-Transportverpackungsnummer141

Die Vorraussetzungen für den effektiven Einsatz von MTV ist eine möglichst geringe Vielfalt an Transportverpackungsvarianten und deren Kompatibilität untereinander, so dass eine gebündelte Rückführung von Verpackungen stattfinden kann.142 Der Einsatz von MTV kann einerseits aus umweltpolitischer Sicht begrüßt werden, da auf diese Weise Abfälle vermieden werden.143 Andererseits aber müssen die leeren Verpackungen rückgeführt werden, wofür eventuell mehr Energie benötigt wird und wodurch mehr Schadstoffe produziert werden als durch ökologisch vernünftigere Einwegbehälter. Paletten werden normalerweise bei der Lieferung neuer Waren wieder mitgenommen, wodurch eine Leerfahrt vermieden wird. MTV werden auch im Baubereich für eine Vielzahl von Produkten genutzt. So finden sich auf jeder Baustelle Mehrwegpaletten aus Holz, Fenster werden auf Trägersystemen angeliefert, ebenso Beton- oder großformatige Kalksandsteinfertigteile etc. Auf die verschiedenen Verpackungseinheiten im Bau wird jedoch später noch detaillierter eingegangen in Zusammenhang mit der Frage, auf welcher Produkt- bzw. Verpackungsebene das Kennzeichnen von Bauprodukten mit RFID-Transpondern überhaupt für welchen Prozess sinnvoll bzw. technisch machbar ist (vgl. Kap. 11).

140

GS1 [Hrsg.] (2008j) GS1 [Hrsg.] (2008j) 142 GS1 [Hrsg.] (2007j) 143 GS1 [Hrsg.] (2007j) 141

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

4.4.4.8

99

Der Elektronische Produkt Code (EPC)

Der „Elektronische Produkt Code“ (EPC) ist – wie beschrieben wurde – mit der RFIDTechnik eng verknüpf. Der EPC kennzeichnet einzelne Objekte. Im Gegensatz zur EAN, die Produkte gleicher Art kennzeichnet, kann mit dem EPC das einzelne Objekt bis zur Seriennummer gekennzeichnet werden, also z. B. der „Atika-Betonmischer Comet 130 mit Handrad“, mit der Seriennummer 36759. Der EPC ist weltweit eindeutig und besteht aus den international standardisierten Komponenten Datenkopf (Header), EPC-Manager, Objektklasse und der Seriennummer.144 Er existiert in verschiedenen Standard-Generationen. In der Generation 2 (Gen2) ist er 96 bit lang und ist in der ursprünglichen General-Identifier-Version (GID) wie folgt aufgebaut. EPC Gen2 (96 bit) - GID Header (Datenkopf)

EPC-Manager ("Unternehmen")

Objektklasse

Seriennummer

8 bit (binär)

28 bit

24 bit

36 bit

0011 0101

4290032

123456

78910111

Damit gibt es 256 verschiedene Datenköpfe/ Header von 0 bis 255, 268.435.456 verschiedene Manager von 0 bis 268.435.455, 16.777.216 verschiedene Klassen von 0 bis 16.777.215 und 68.719.476.736 verschiedene Seriennummern von 0 bis 68.719.476.735 und damit 79.228.162.514.264.337.593.543.950.336 verschiedene Kombinationsmöglichkeiten.

Abb. 4-40: Struktur und Beispiel des Gen2-EPC im 96 bit General-Identifier-Format (GID)

Der Datenkopf klassifiziert, welches Nummernsystem im EPC verschlüsselt ist, vergleichbar mit dem Datenbezeichner des EAN-128. Der EPC-Manager identifiziert den Hersteller eines Produktes bzw. das Unternehmen, das den EPC-enthaltenden RFID-Transponder mit einem Objekt verbindet und entspricht der Basisnummer einer ILN. Für die weltweit eindeutige Vergabe sorgt GS1. Die Objektklasse beschreibt die Objektnummer, also eine Artikelgruppe (z. B. eine einheitliche Nummer für alle Betonmischer des Typs 1200 in der Farbe gelb). Dies kann z. B. eine Artikelnummer wie beim EAN sein. Die Vergabe dieser Nummer erfolgt durch den Hersteller. Die Seriennummer dient der Identifikation des einzelnen Objektes und stellt eine Durchnummerierung der gefertigten Produkte dar. Hierdurch wird es möglich, diesen einen Betonmischer von allen anderen des gleichen Typs zu unterscheiden145 (vgl.

144 145

GS1 [Hrsg.] (2007k) GS1 [Hrsg.] (2008e)

100

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

auch EAN 128-Datenbezeichner mit Datenkopf „21“).146 Auch die Vergabe der Seriennummer erfolgt durch den Hersteller. Als Ergänzung zur GID-Version des 96 bit langen EPC wurde die Serialised Global Trade Item Number (SGTIN = serialisierte EAN) in der SGTIN-96-Version geschaffen. Es können vorhandene Kennzeichnungsnummernsysteme wie z. B. der „Universal Product Code“ (UPC), die „European Article Number“ (EAN), der „Serialised Shipping Container Code“ (SSCC) und die „Global Location Number“ (GLN) in das Konzept integriert werden. Die SGTIN-96-Version ist in der Version für die „General Trade Item Number“ (GTIN), entwickelt für den UPC und die EAN, wie folgt aufgebaut:147

EPC Gen2 (96 bit) - SGTIN-96 Header

Filter Value

Partition

Company Prefix

Item Reference

Serial Number

8 bit

8 bit

3 bit

20 bis 40 bit

4 bis 24 bit

38 bit

48

1

5

652642

800031

400

Tab. 4-4: Struktur und Beispiel des Gen2-EPC im 96 bit SGTIN-96-Format

„Da der UPC und die EAN-Nummer über keine Produktseriennummer verfügen, wurden die in diesen Codes typischen Felder für den Herstellercode und den Produkttyp in diesen EPC-Typ übernommen und durch eine Produktseriennummer ergänzt. Weiterhin kann man bereits durch ein Feld für den Objekttyp erkennen, ob es sich um eine Palette, eine Kiste oder einen Einzelartikel handelt. Dieser „Filter Value“ ermöglicht beispielsweise, dass Lesegeräte lediglich Paletten, aber keine Einzelartikel erfassen. Der EPC-Typ für die Nummern des EAN-UCC-Systems umfasst zusätzlich noch EPC-Formate für SSCC und GLN. In Zukunft sollen auch für andere Branchen, wie z. B. die Automobilindustrie und das Militär, domänenspezifische Typen des EPC folgen.“148 Derzeit (Stand Mai 2008) sind nach Aussagen von GS1 Germany neben einem EPC für Dokumente (GDTI-Global Document Typ Identifier) die folgenden EPC im Einsatz, wobei die vier letztgenannten kompatibel sind zu Nummernsystemen im Barcodebereich und der erstgenannte GID ausschließlich für den RFID-Bereich genutzt wird: GID, SGTIN (Produkte), SSCC (Versandeinheiten), GRAI (Mehrwegbehälter) und GIAI (Identifikation serieller/individueller Objekte, z. B. für Inventarisierungsanwendungen). In den nächsten Monaten wird die GSRN (Global Service Relation Number) hinzukommen.

146

GS1 [Hrsg.] (2007k) Vgl. Flörkemeier (2004), S. 3f. 148 Flörkemeier (2004), S. 4. 147

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

101

4.5 Klassifizierungs- und Ordnungsnummernsysteme 4.5.1 Abgrenzung Kennzeichnung und Klassifizierung bzw. Identifizierung und Ordnung In diesem Abschnitt 4.5 werden einige Systeme erläutert, die es erlauben, Objekte nach Merkmalen oder Eigenschaften etc. zu klassifizieren, also zu ordnen. Auch für solche Klassifizierungssysteme werden häufig Nummernsysteme verwendet (Ordnungsnummernsysteme). Im Duden wird Klassifikation wie folgt definiert: „(Klassifizierung), die systemat. Einteilung oder Einordnung von ähnl. Begriffen, Gegenständen, Erscheinungen u. a. in Klassen (Gruppen) [und Unterklassen (Untergruppen) etc.].“149 Im Gegenteil zu den Kennzeichnungs- und Identifizierungsnummernsystemen sind Klassifizierungs- bzw. Ordnungsnummernsysteme jedoch durch die systematische Struktur der Nummer „bis zur letzten Ziffer sprechend“ und geben quasi einen „Raum“ vor, in den die zu ordnenden bzw. zu klassifizierenden Objekte oder Informationen etc. „eingestellt“ werden können. Anhand der Ordnungsnummer weiß der Nutzer genau, was für eine „Art“ Objekt bzw. Information in diesem Raum vorzufinden ist. Bei Kennzeichnungsnummernsystemen hingegen erlauben die Nummern, z. B. die willkürlich zur Kennzeichnung vergebene Seriennummer und auch die willkürlich vergebene Objektklassennummer, keinen unmittelbaren Rückschluss auf eine Eigenschaft oder ein Merkmal; sie sind nicht „sprechend“. Der Zusammenhang zwischen Klassifizierungs- bzw. Ordnungsnummernsystemen auf der einen Seite und Kennzeichnungs- bzw. Identifizierungsnummernsystemen auf der anderen Seite besteht darin, dass Kennzeichnungsnummern bzw. die mit ihnen versehenen Objekte (also z. B. mit EAN versehene Produkte) in den durch ein Ordnungsnummernsystem zur Verfügung gestellten „Raum“ (z. B. einen Raum Nr. 1111 für Bauprodukte, der sich z. B. neben dem „Raum“ Nr. 1112 für Lebensmittel befindet) „eingestellt“ werden können.

149

Weiß, Anders, Astor (1996)

102

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

Für das Verständnis der übergeordneten Zusammenhänge ist es wichtig, sich folgendes bewusst zu machen: Anhand einer Kennzeichnungsnummer lässt sich nicht feststellen, in welchen mit einer Klassifizierungsnummer versehenen Teil eines „klassifizierten Ordnungsraum“ diese Kennzeichnungsnummer einzuordnen ist. Anhand einer Ordnungsnummer/ Klassifizierungsnummer lässt sich nicht feststellen, welche Kennzeichnungsnummern dieser zuzuordnen sind. Aber Ordnungs- bzw. Klassifizierungsnummernsystem auf der einen Seite und Kennzeichnungs- bzw. Identifizierungsnummernsysteme auf der anderen Seite sind miteinander kombinierbar, jedoch in der Regel nicht eindeutig! Beispiel: Einerseits wird die Kenntnis eines EPC ohne die zugehörigen Datensätze nie ausreichend sein, um das mit dem EPC gekennzeichnete Objekt in das Ordnungsnummernsystem ecl@ss einzuordnen. Andererseits wird auch die Kenntnis einer Ordnungsnummer der ecl@ss-Klassifizierung nie ausreichend sein, um Aussagen darüber zu treffen, welche mit einem EPC gekennzeichneten Objekte unter diese Ordnungsnummer fallen. Allerdings wird es möglich, ein mit einem EPC gekennzeichnetes Objekt den durch ecl@ss-Nummern beschriebenen Teilen des nach ecl@ss klassifizierten Ordnungsraums zuzuordnen. Hier liegt jedoch keine Eindeutigkeit vor, d. h. ein und dasselbe Produkt kann verschiedenen Teilen des Ordnungsraumes zugeordnet werden!

Auf diese Zusammenhänge wird später noch eingegangen, z. B. um den Zusammenhang der Ordnungsnummernsysteme bau:class und eCl@ss zum Kennzeichnungsnummernsystem EPC darzustellen.

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

103

4.5.2 Etablierte Ordnungs- bzw. Klassifizierungssysteme in der Bauwirtschaft Produktdaten müssen für eine effiziente Nutzung strukturiert abgelegt werden. Dafür werden sie häufig nach Produktfamilien bzw. Produktklassen geordnet. In der Praxis werden durch diese Strukturierung im Idealfall z. B. Produkt- und Katalogdaten automatisiert auffindbar. Durch die Schaffung unternehmensübergreifend geltender – im Idealfall weltweit einheitlicher – Klassifikationssysteme kann erreicht werden, dass der Datenaustausch bzgl. Produktdaten immer weiter automatisiert werden kann. Erst durch Klassifizierung bzw. strukturierte Ordnung werden Inhalte umfangreicher Artikelstammdatenbanken (Ziff. 4.6) auffindbar. Es gibt in der Baubranche bereits zahlreiche nummernbasierte Gliederungsstrukturen, welche grundsätzlich für das Aufstellen eines Klassifikationssystems Anhaltspunkte liefern könnten. Nachfolgend aufgeführt werden zunächst einige altbekannte Systeme, auf die im Rahmen vorliegenden Berichtes nicht näher eingegangen werden soll, bevor anschließend einige interessant erscheinende Klassifikationssysteme genauer beschrieben werden, deren Kenntnis nach Auffassung des Verfassers nicht vorausgesetzt werden kann (Ziff. 4.5.3ff.).

4.5.2.1

Gliederungsstruktur der Kostenarten nach DIN 276

Die aktuelle Ausgabe der DIN 276 „Kosten im Bauwesen – Teil 1: Hochbau“ ist im November 2006 erschienen und beschäftigt sich mit der Kostenplanung im Hochbau (Stand Mai 2007). Dabei wird erhöhtes Augenmerk auf die Kostenermittlung und die Kostengliederung gelegt. Es werden Merkmale zur Unterscheidung von Kosten festgelegt, was Vorrausetzung für die Vergleichbarkeit der Ergebnisse der Kostenermittlung ist (z. B. bei der Erstellung eines Angebotspiegels für die Auswahl des in einer Ausschreibung zu begünstigenden Unternehmens). Die DIN 276 beschäftigt sich in ihrer Ermittlung und Gliederung der Kosten mit den Aufwendungen, die für Güter, Leistungen, Steuern und Abgaben während der Vorbereitung, Planung und Ausführung von Bauprojekten erforderlich werden. Die Gliederung von Gütern und Leistungen ist im Rahmen des Forschungsprojektes bzgl. der Bildung von Klassen und Unterklassen der Klassifikationssysteme von Interesse. Sie erfolgt über eine Ordnungsstruktur, bei der die Gesamtkosten eines Bauprojektes in Kostengruppen unterteilt werden. Die Kostengruppen fassen ihrerseits Kosten zusammen, die nach den Kriterien der Planung oder des Projektablaufes zusammengehören.

104

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

Es existieren drei Ebenen der Gliederung, die durch eine dreistellige Ordnungszahl gekennzeichnet werden.150 Die Basisgliederung erfolgt in der ersten Ebene nach Kostengruppen und wird bei Bedarf nach „Tabelle 1“ der DIN 276 in die Grobelemente der zweiten und in detaillierte Funktionselemente der dritten Ebene unterteilt. Die erste Ziffer der Ordnungszahl, die Hunderterstelle, identifiziert die erste Gliederungsebene und somit die Kostengruppen, die Zehnerstelle die zweite Ebene mit den Grobelementen und die letzte Ziffer die dritte Ebene der Funktionselemente.151 In der ersten Ebene werden die Gesamtkosten in die folgenden sieben Kostengruppen unterteilt. Die Reihenfolge der Gliederung entspricht etwa dem zeitlichen Ablauf, in dem die Kosten bei Errichtung eines Bauwerks anfallen.152 x x x x x x x

100 Grundstück 200 Herrichten und Erschließen 300 Bauwerk - Baukonstruktionen 400 Bauwerk - Technische Anlagen 500 Außenanlagen 600 Ausstattung und Kunstwerke 700 Baunebenkosten

Abweichend von dieser Kostengliederung wird in der DIN 276-1:2006-11 auf die Möglichkeit verwiesen, die Kosten nach technischen Merkmalen (differenzierte Kostenplanung), unter herstellungstechnischen Aspekten (Vergabe, Ausführung) oder der Lage im Bauwerk bzw. auf dem Grundstück (Termin- oder Finanzplanung) zu gliedern. Zudem wird empfohlen, die Kostengruppen ab dem Zeitpunkt des Kostenanschlages projektbezogen in Vergabeeinheiten zu ordnen. Auf diese Weise können Angebote, Aufträge, sowie Abrechnungen inklusive Nachträge zusammengestellt und kontrolliert werden. Hierdurch soll u. a. die bei herkömmlichem Verfahren oftmals mühselige nachträgliche Zuordnung von LVPositionen zu Kostengruppen vereinfacht werden. Unter bestimmten Umständen und wenn es die Gegebenheiten des Einzelfalls zulassen (z. B. im Wohnungsbau), kann eine ausführungsorientierte Gliederung zugelassen werden. Hierbei werden die Kostengruppen der ersten Ebene nach ausführungsoder gewerkeorientierten Aspekten unterteilt, entsprechend der zweiten Gliederungsebene. Es wird empfohlen die Kostengliederung nach Standardleistungsbuch Bau (STLB-Bau) vorzunehmen. Die Kosten einer ausführungsorientierten Gliederung sind in der dritten Ebene weiter zu unterteilen. Dies kann z. B. in Teilleistungen sein, um so eine Beschreibung der Leistungen nach Inhalt, Eigenschaften und Mengen vornehmen zu können. Die ausführungsorientierte Gliederung soll ebenfalls in Vergabeeinheiten geordnet werden.153

150

Vgl. DIN 276-1 (2006) Vgl. Zimmermann (2006) 152 Vgl. DIN 276-1 (2006) 153 Vgl. DIN 276-1 (2006) 151

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

4.5.2.2

105

Gliederung von LV nach Positionsnummern

Ein LV sollte nach VOB/A1 § 9 (9) „Beschreibung der Leistung“ nach einen Nummernsystem geordnet werden: „Im Leistungsverzeichnis ist die Leistung derart aufzugliedern, dass unter einer Ordnungszahl (Position)154 nur solche Leistungen aufgenommen werden, die nach ihrer technischen Beschaffenheit und für die Preisbildung als in sich gleichartig anzusehen sind“. (Die Gliederung eines LV entspricht i. d. R. nicht der Gliederung der DIN 276; allerdings bestünde hier vermutlich enormes Effizienzsteigerungspotenzial bei Vereinheitlichung der Gliederungsstrukturen (s. o.).)

4.5.2.3

Ordnungsnummernsysteme von Standardleistungstexten

Bauleistungen können heutzutage in vielen Bereichen unter Nutzung klassifizierter sogenannter Standardleistungstexte ausgeschrieben werden, z. B. auf Basis des Standardleistungsbuchs Bau (STLB-Bau) oder Texte weiterer Anbieter für die neutrale Ausschreibung von Bauleistungen (z. B. Sirados, Berufsgenossenschaften etc.). Diesen Werken liegen Ordnungsnummernsysteme zu Grunde, so dass zur Ausschreibung in der Kurzfassung die Angabe einer ID-Nummer für den Leistungstext ausreicht; diese Nummer kann zur automatisierten Weiterverarbeitung auch in Barcode hinterlegt werden (vgl. z. B. sirados).

4.5.2.4

Gliederung und Ordnungsnummersystem der Bauregellisten

In den Bauregellisten für Bauprodukte und Bauarten, die gegliedert sind in die nachfolgend aufgeführten Rubriken A, B, C, werden vom Deutschen Institut für Bautechnik (DIBt) Bauprodukte gelistet. x

A Teil I:

x x

A Teil II: A Teil III:

x x

B Teil I: B Teil II:

x

C Teil:

nach den Landesbauordnungen geregelte Bauprodukte und Bauarten. nicht geregelte Bauprodukte mit Zulassungsprüfung nicht geregelte Bauprodukte, bei nicht erheblichen Anforderungen an die Sicherheit der baulichen Anlage, ohne allgemein anerkannte Regeln der Technik. Bauprodukte nach Bauproduktenrichtlinie der EU Bauprodukte nach anderen Richtlinien, mit CE Kennung, bei denen ein zusätzlicher Verwendbarkeitsnachweis erforderlich ist. nicht geregelte Bauprodukte, ohne technische Baubestimmungen, für die es keine anerkannten Regeln der Technik gibt und die zur Erfüllung der baurechtlichen Anforderungen von untergeordneter Bedeutung sind.155

154 Die Positionsnummern eines LV sind ein weiteres Beispiel für ein Ordnungs- bzw. Klassifizierungsnummernsystem, auch wenn hier auf den untersten Ebenen i. d. R. einfach eine „Durchnummerierung“ ohne Ordnungsstruktur erfolgt. 155 DIBt [Hrsg.] (2008)

106

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

So finden sich z. B. in der Bauregelliste A Teil 1 2000/2001 unter der Ordnungsnummer 12.1.12 folgende Bauprodukte: x x x

12 12.1 12.1.12

Bauprodukte der Grundstücksentwässerung Rohre, Formstücke und Dichtmittel für Leitungen und Kanäle Rohre und Formstücke aus glasfaserverstärktem Polyesterharz (UP-GF) für erdverlegte Abwasserkanäle und -leitungen, die der DIN 19 565-1 (1989-03) entsprechen

Auf die mit den Regelungen der Bauproduktenrichtlinie, des Bauproduktengesetz (BauPG) und der Bauordnungen der Länder und damit den Bauregellisten in Verbindung stehenden Kennzeichnungen des Ü- sowie des CE-Kennzeichens wurde bereits eingegangen.

4.5.2.5

Ordnungsnummersystem der Baugerätelisten (BGL)

Die deutsche Baugeräteliste (BGL) enthält nummerierte und in 24 GeräteHauptgruppen gegliederte Angaben zu Baumaschinen, die innerhalb der Gruppen wiederum alphabetisch geordnet sind. Sie baut auf der europäischen Euroliste auf, heißt seit der Ausgabe 2007 auch „Euroliste BGL 2007“ und enthält nun auch einen Verschleißteilekatalog. Neu ist, dass alle Daten in einer zentralen Datenbank liegen und neben der Nutzung der herkömmlichen Printausgaben auch ein online-Zugriff auf kontinuierlich aktualisierte Daten möglich ist. In der BGL 2001 und der BGL 2007 findet sich z. B. unter der Nummer D.1.22.0054 folgendes Gerät: x x x x x

D D.1 D.1.2 D.1.22 D.1.22.0054

Geräte für Erdbewegung und Bodenverdichtung Hydraulikbagger und Zubehör Sonstige Hydraulikbagger Hydraulikbagger mit Schreitwerk mit Leistung 54 kW und Tieflöffelinhalt 0,30 m³

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

4.5.2.6

107

Ordnungsnummersystem der Baustellenausstattungs- und Werkzeugliste (BAL)

Ergänzend zur BGL existiert eine Baustellenausstattungs- und Werkzeugliste (BAL). In dieser werden unter einer sechsstelligen Klassifizierungsnummer, bei der die erste Stelle für eine der 9 Hauptgruppen steht, Baustellenausstattungsgegenstände und Werkzeuge geführt. So findet sich z. B. in der BAL 2001 unter den Nummer 6 05 420 folgendes Objekt: x

6

x x

6 05 6 05 420

4.5.2.7

Werkzeuge für Beton-, Holz-, Maurer-, Schal- & Stahlarbeiten, Bockgerüste, Leitern Bohrwerkzeug (Holzarbeiten) Schalungsbohrer mit SDS Einsteckende in der Kenngröße 20/400 – 600 mm

Sonstige Gliederungssysteme

Auf Nummern- und Klassifizierungssysteme verschiedener Anbieter von Gütesiegeln etc. sei nur am Rande verwiesen.

4.5.3 Das Suchen im Zeitalter des e-Commerce 4.5.3.1

Suchen von Unternehmen im Zeitalter des e-Commerce

Die Bauprodukte sind in Form von Stoff- und Gerätekosten in den Bauleistungen enthalten. Möchte man eine Bauleistung beauftragen, so ist u. a. einerseits das die Leistung ausführende Unternehmen und andererseits das zur Ausführung einzusetzende Bauprodukt zu bestimmen. Systeme zur neutralen Ausschreibung von Bauprodukten sind weniger verbreitet, allerdings wird derzeit in diese Richtung viel geforscht, entwickelt und programmiert, so dass auf eine mittelfristige Verbreitung solcher Systeme zu hoffen ist. So befinden sich auch für die Baubranche inzwischen bereits mehrere Klassifizierungssysteme für Bauprodukte in der Entwicklung bzw. Erprobung, wie bau:class, eCl@ss, Proficl@ss, UNSPSC (United Nations Standard Products and Services Code), ETIM (ElektroTechnisches Informations Modell), auf die nachfolgend noch näher eingegangen wird (vgl. Ziff. 4.5.3.2). Sie haben das Ziel, die „… etwa 6.000 Hersteller und 1.500 Händler für insgesamt 6 Millionen Bauprodukte“156 zu „ordnen“. Wie aber findet man nun aber das für die Ausschreibung oder Angebotserstellung passende Produkt, einen Hersteller bzw. eine ausführende Firma?

156

Schilling, Entzian (2007)

108

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

Grundsätzlich existieren zum Auffinden von Unternehmen heute zahlreiche Möglichkeiten, viele davon setzen auf das Internet (vgl. die exemplarische Auswahl unter Ziff. 4.5.3). Denn heutzutage bieten viele Firmen ihre Produkte und Dienstleistungen ergänzend oder auch ausschließlich über das Internet an. Dazu bedienen sie sich unterschiedlicher Möglichkeiten. Zum einen gibt es die firmeneigene Internetseite, welche in der Regel nur dann sinnvoll ist, wenn die Firma einen hohen Bekanntheitsgrad hat. Dann kann in Suchmaschinen gezielt nach dem Firmennamen gesucht werden. Die Suche wird erleichtert, wenn sich die Internetadresse aus dem Firmennamen einfach ableiten lässt (zum Beispiel: http://www.wolff-mueller.de/ für die „Wolff & Müller GmbH & Co. KG“ oder „http://www.bayer.de“ für die „Bayer AG“). Die allgemeinen Suchmaschinen im Internet sind allerdings zum Auffinden von speziellen Waren oder Leistungen nur begrenzt geeignet. Meist kann aufgrund der enormen Datenflut nur eine grobe Vorauswahl getroffen werden. Gibt man z. B. unter www.google.de am 07.02.2008 die beiden Begriffe „Elektriker“ und „Wuppertal“ ein, so erhält man mit ca. 60.500 Treffern eine unüberschaubare Anzahl an Suchergebnissen, die zum Großteil nicht auf die eigentlich gesuchte Information verweisen:

Abb. 4-41: Beispiel für ein Suchergebnis mittels Internetsuchmaschine157

157

Google [Hrsg.] (2008)

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

109

Bessere Ergebnisse erzielt man bei der Suche im Internet, wenn spezielle Suchdienste genutzt werden, z. B. zum Auffinden von Firmen aus einem bestimmten Bereich. Bekannt ist u. a. „Wer liefert was?“ (http://www.wlw.de); sucht man dort Elektroinstallationsunternehmen aus Wuppertal, so ergeben sich lediglich noch 16 Treffer – zwar keine vollständige Liste aller Elektriker in Wuppertal, jedoch eine zielgerichtetere Suche als über den Suchdienst google:

Abb. 4-42: Beispiel für ein branchenunabhängiges Portal zum Auffinden von Unternehmen158

158

Wer liefert was? [Hrsg.] (2008)

110

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

Eine weitere Möglichkeit besteht für Unternehmen darin, sich in sogenannten Portalen zu gruppieren, in denen Produkte und/oder Dienstleistungen themenorientiert zusammengefasst werden. Ein Beispiel für ein solches Portal ist www.elektrikervz.de, das bei der Suche nach Elektrikern im Umkreis von 20 km von Wuppertal immerhin schon 28 Unternehmen auflistet:

Abb. 4-43: Beispiel für ein Portal zum Auffinden von Unternehmen im Internet: Elektriker in Wuppertal159

159

9Steps Limited Germany [Hrsg.] (2008)

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

111

In branchenspezifischen Portalen bietet sich zudem auch die Integration einer Bewertungsfunktion an, so dass sich der Suchende direkt einen Eindruck über das Unternehmen verschaffen kann, so z. B. bei der Unternehmenssuche unter www.architektenservice.com. Dort kann wie in folgender Maske veranschaulicht gesucht werden:

Abb. 4-44: Beispiel für ein Portal zum Auffinden von Bauunternehmen und Handwerkern160

160

Architektenservice [Hrsg.] (2008)

112

4.5.3.2

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

Suchen von Produkten im Zeitalter des e-Commerce

Sucht man entsprechend „unscharf“ nach Produkten, so kann z. B. infolge der unterschiedlichen verbalen Bezeichnung von Produkten oft das gesuchte Produkt in Datenbanken nicht gefunden werden. Führt der Hersteller sein Erzeugnis beispielsweise unter dem Begriff „Gliedermaßstab“ oder „Schraubendreher“ und der Käufer gibt als Suchbegriff „Zollstock“ bzw. „Schraubenzieher“ ein, dann werden Verkäufer und Käufer nicht zusammen finden.

4.5.4 Vision für die Baubranche Um solchen Ungenauigkeiten in der verbalen Beschreibung beim Suchen zu „umgehen“, wäre eine möglichst weltweit geltende nonverbale Klassifikation wünschenswert, die jedes Produkt und jede Dienstleistung strukturiert einordnet und z. B. mit einer Ordnungs- oder Klassifikationsnummer versieht.161 Dabei haben Klassifikationssysteme nicht den Anspruch, ein Produkt eindeutig einer Nummer zuzuordnen, sondern vielmehr sollen unter einer Ordnungs- bzw. Klassifikationsnummer mehrere Produkte auffindbar sein, die den gleichen Klassifikationsanforderungen genügen. Auch kann ein Produkt unter verschiedenen Ordnungsnummern auffindbar sein. So kann z. B. ein Bleistift unter Bürobedarf, Werkstattbedarf, Künstlerbedarf etc. aufgeführt werden. Darüber hinaus wünschenswert wäre eine Ablage der klassifizierten Produkte in unternehmensübergreifend nutzbaren Artikelstammdatenbanken. Wunschdenken im Bau ist es also, dass eine Verknüpfung neutraler Leistungsverzeichnisse über neutrale und standardisierte Artikelkataloge mit den konkreten Produkten der verschiedenen Anbieter möglich wird bei gleichzeitigem Zugriff auf Produkt- und Preisinformationen über dynamische Produktstamm- und Preisdatenbanken etc. Die Datenübernahme soll im Idealfall bis in die Abrechnung weitergeführt werden mit entsprechenden, unternehmensindividuell standardisierten und automatisierbaren Kontrollen an den verschiedensten Stellen. Eine (teil-)automatisierte Weitergabe dieser „neutralen“ Ausschreibungsunterlagen an geeignete Firmen über entsprechende Anbieterdatenbanken erscheint vorstellbar, ebenso eine Teilautomatisation der Kalkulation etc. Eine Verknüpfung der Daten aus dem späteren Vertrags-LV mit Vertragsterminplänen zu einer 4D-Gebäudeplanung erscheint möglich. Zurzeit herrscht in der Baubranche jedoch oft noch das „Stille Post Prinzip“. D. h. Informationen werden immer nur von einer Stufe zu nächsten weitergegeben und bei jeder Weitergabe kommt es zu einer Interpretation der zuvor erhaltenen Informationen und ggf. zu Übergangsfehlern. Das Leistungsverzeichnis (LV) z. B. dient als Kommunikationsmittel für den Datenaustausch zwischen Auftraggeber (z. B. Bauherr), Planern und Auftragnehmer (z. B. Bauunternehmer). Die Forderung nach § 9 (1) VOB/A „Die Leistung ist eindeutig und so erschöpfend zu beschreiben, dass alle Bewerber die Beschreibung im gleichen Sinne verstehen müssen und ihre Preise sicher und ohne umfangreiche Vorarbeiten berechnen können.“ wird oftmals nur un-

161

Vgl. Palme (2000)

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

113

zureichend erfüllt, es sei denn, es werden Produkte nicht neutral sondern herstellerspezifisch (bzw. mit dem Zusatz „oder gleichwertig“) ausgeschrieben. Beispiel x x x

x

Im Ausschreibungs-LV des Bauherrn definiert der Objektplaner die Materialien und deren Qualität mit den ihm wichtig erscheinenden Merkmalen. Der Kalkulator im Bauunternehmen interpretiert die Definitionen des Objektplaners und formuliert aus den ihm vorliegenden Informationen seinerseits eine möglichst neutrale Anfrage an mehrere Baustoffhändler. Die Verkäufer der Baustoffhändler interpretieren wiederum die Definitionen der Materialien und deren Qualitäten mit dem Ziel, ein geeignetes Produkt zu finden zum günstigsten Preis. Dabei erfolgt oftmals eine Anfrage nach einem bestimmten Produkt und dem Zusatz „oder gleichwertig“. Die Außendienstmitarbeiter der Hersteller wählen aus den eigenen Lieferprogrammen nun Produkte mit den Eigenschaften aus, die vom Baustoffhändler angefragt wurden. Dabei finden erneut Interpretationen der Anfrage statt (Was fällt alles unter „oder gleichwertig“?), auf die sich der Baustoffhändler und die übergeordneten Ebenen verlassen müssen.

Falls Sub- oder Nachunternehmer beteiligt sind, erweitert sich der Prozess um jeweils eine Stufe. Im Idealfall findet bereits heute der Datenaustausch elektronisch statt, z. B. über GAEB-Schnittstellen, jedoch ist auch die Papierform mit Übermittlung per Post oder Fax noch weit verbreitet.

Abb. 4-45: Das Stille-Post-Prinzip bei der Recherche von Baumaterial162

162

Scharmann [Hrsg.] (2006)

114

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

Dieses Ausschreibungsprinzip führt dazu, dass ein Bauunternehmen bevor es einen Auftrag erhält, i. d. R. mehr als zehn Angebote ohne anschließende Auftragserteilung kalkulieren muss. Für jedes dieser Angebote benötigte es Artikeldaten, die derart beschrieben sein mussten, dass die Eignung des Artikels für die auszuführende Leistung eindeutig erkennbar war. Zusätzlich musste ein repräsentativer kalkulatorischer Preis ermittelt werden. Hier besteht durch weitere Standardisierung (neben z. B. Standardleistungstexten, GAEB- und Datanorm-Schnittstellen) ein hohes Potenzial sowohl zur Erhöhung der Effektivität als auch der Effizienz. Weiterhin bieten hier langfristige Wertschöpfungspartnerschaften hohes Verbesserungspotenzial. Auf Einzelkomponenten wie Artikelstammdatenbanken, Baupreiskataloge, Klassifizierungssysteme etc., die zusammengesetzt einen Weg zur Verwirklichung o. g. Vision führen können, wird in den nachfolgenden Abschnitten eingegangen. Nachfolgend werden einige Klassifizierungssysteme und anschließend einige Artikelstammdatenbanksysteme und die zugehörigen Datenaustauschformate näher beschrieben, um eine Basis zur Beurteilung der Verknüpfbarkeit von Klassifizierungsund Stammdatenbanksystemen mit den Kennzeichnungsnummernsystemen der „RFID-Welt“ besser beurteilen zu können.

4.5.5 Die deutsche Standardwarenklassifikation 4.5.5.1

Allgemein

Bei der Standardwarenklassifikation handelt es sich um ein dreistufiges hierarchisches Klassifikationssystem. Aufbauend auf der Binnenhandelsstatistik des statistischen Bundesamtes wird die Standardwarenklassifikation in Deutschland seit 1978 genutzt. Seitdem ist sie mehrmals aktualisiert worden, umfasst eine Fülle von unterschiedlichen Sektoren der Warenwirtschaft und ist daher branchenübergreifend einsetzbar. Ihre größte Verbreitung findet die Standardwarenklassifikation in der Konsumgüterwirtschaft, wodurch die Geschäftsbeziehung zwischen Industrie und Handel Unterstützung findet. Heute ist die Standardwarenklassifikation über GS1 Germany erhältlich. Die „Global Product Classification“ (GPC) (vgl. nachfolgende Ziff. 4.5.7) stellt eine Ergänzung zur Standardwarenklassifikation dar.

4.5.5.2

Klassifikationsaufbau

Bei der Standardwarenklassifikation werden die Waren hierarchisch aufgeteilt:163 1. Ebene: Warenbereich 2. Ebene: Warengruppe 3. Ebene: Artikelgruppe:

163

GS1 [Hrsg.] (2008l)

12 Kaffee, Tee, Kakao, Tabakwaren 120 Kaffee 1200 Röstkaffee, koffeinhaltig, ganze Bohnen

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

115

Die Waren erhalten bis zu den Artikelgruppen auf der dritten Ebene eine vierstellige Klassifikationsnummer. Die erste Ebene umfasst die Warenbereiche und erhält eine zweistellige Zahl. In der zweiten Ebene befinden sich die Warengruppen, welchen nur eine Stelle zur Verfügung steht. In der dritten Ebene wird den Artikelgruppen ebenfalls nur eine Ziffer zugeordnet.164 Eine Suchfunktion über Synonyme ist vorhanden. Merkmale gibt es in diesem Klassifikationssystem nicht.165

4.5.6 Der United Nations Standard Products and Services Code (UNSPSC) 4.5.6.1

Allgemein

Der United Nations Standard Products and Services Code (UNSPSC) basiert auf einem internationalen, branchenübergreifend hierarchisch geordneten Klassifizierungssystem. Er ist XML-kompatibel und umfasst alle Arten von Produktgruppen und Dienstleistungen.166 Das System ist in englischer Sprache verfasst.167 Der UNSPSC wurde 1998 von den Vereinten Nationen und dem Beratungsunternehmen Duns & Bradstreet entwickelt und stammt aus dem nordamerikanischen Raum. Seit 2003 wird der UNSPSC von GS1 US verwaltet.168 Es ist vorgesehen, das UNSPSCSystem mit dem unter nachfolgender Ziff. 4.5.7 beschriebenen GPC-System (bekannt durch das System der EAN) zu vereinigen. Dabei wird der UNSPSC als Überbau für den GPC dienen, wie nachfolgend noch beschrieben wird.

4.5.6.2

Ziele

Die Ziele liegen darin, den elektronischen Handel zu fördern und größere Kostentransparenz innerhalb von Unternehmen zu schaffen.169 Realisiert werden soll dies durch einen Standard für Kataloglösungen. Angestrebt wird eine weltweite Vereinheitlichung der Struktur von Artikeldaten, was eine eindeutige Kommunikation im Beschaffungswesen ermöglichen soll.170

164

GS1 [Hrsg.] (2008l) ZVEI [Hrsg.] (2007) Vgl. e-pro solutions [Hrsg.] (2007) 167 Übersetzungen der Klassifikationstabellen in zehn Sprachen finden sich auf der Internetseite http://www.unspsc.org/ zum Download. 168 Vgl. GS1 [Hrsg.] (2007m) 169 Vgl. e-pro solutions [Hrsg.] (2007) 170 Vgl. IFCC [Hrsg.] (2007) 165 166

116

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

4.5.6.3

Klassifikationsaufbau

Das UNSPSC Klassifizierungssystem gliedert sich in vier Ebenen zzgl. einer optionalen fünften Ebene, die die Klassifikation unternehmensspezifisch ergänzen kann. 1. 2. 3. 4. 5.

Segment (Produktsegment) Family (Produktfamilie) Class (Produktklasse) Commodity (Produktgruppe) Business-Type (Geschäftsfunktion)

Das System beinhaltet über 54 Industriezweige mit mehr als 20.000 Waren und Erzeugnissen. Jeder Hierarchiestufe werden zwei Ziffern zugeordnet, so dass sich am Ende eine achtstellige Zahl bis zur vierten bzw. eine zehnstellige Zahl bis zur fünften Ebene bildet. Diese Zahl wird auch als Identification Number (ID-Number) bezeichnet. Ist ein Objekt noch nicht bis zur vierten Ebene klassifiziert, wird das durch zwei Nullen signalisiert, wodurch auch dieses Objekt mit dem UNSPSC-Code dargestellt werden kann. Hierdurch ist der Code immer mindestens achtstellig. Die Codenummer soll die sprachübergreifende Kommunikation zwischen Unternehmen erleichtern, indem Bestellungen über diese Nummer aufgegeben werden. Der Wert der fünften Ebene ist ein lieferantenspezifischer Code, der den Code des Produkts ergänzt.171 Wird ein Code für ein bestimmtes Produkt gesucht, dann geschieht dies über die Suche „Search the code“ auf der Internetseite von UNSPSC (vgl. nachfolgende Abb. 4-46) oder man nutzt die Listen aus dem Downloadbereich. Ein Nachteil der Suche ist, dass keine Synonyme zur Erhöhung der Trefferquote berücksichtigt werden. Die Suche ist nach Produktgruppe (Titel) oder nach ID-Code möglich.172 In den folgenden Beispielen wird nach einem „dozer“ (deutsch: Radlader) gesucht.

171 172

IFCC [Hrsg.] (2007) UNSPSC [Hrsg.] (2008a)

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

117

Abb. 4-46: Startseite „Search the code“ zur manuellen Suche nach ID-Codes im UNSPSCSystem173

Abb. 4-47: Ergebnisse der Suche nach dem Begriff „dozer“ im UNSPSC-System174

173 174

UNSPSC [Hrsg.] (2008b) UNSPSC [Hrsg.] (2008b)

118

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

Abb. 4-48: Ergebnisse der Suche nach dem Begriff „Wheel bulldozer“ im UNSPSC-System175

Alternativ zur Suche über die Funktion „Search the code“ ist die Suche anhand der downloadbaren Kataloge möglich: Dies entspricht der folgenden Hierarchie176 1. 2. 3. 4.

Bau- & Errichtungsmaschinen Schwerbaumaschinen und Vorrichtung Erdhebungsmaschinen Radlader

ID: 22 00 00 00 (SQUID: 100988) ID: 22 10 00 00 (SQUID: 100989) ID: 22 10 15 00 (SQUID: 100990) ID: 22 10 15 23 (SQUID: 132738)

Eine Besonderheit des Systems ist eine sequentielle (fortlaufende) Nummer (SQUID) die jedem UNSPSC-Code folgt, so dass ein Code, auch wenn er durch eine Überarbeitung an eine andere Stelle der Gliederungsstruktur versetzt wird, leicht wieder aufgefunden werden kann. Über die SQUID kann die Historie eines jeden codierten Wirtschaftsgutes bis zum ersten Einstellen in das UNSPSC-Systems zurückverfolgt werden. Dies bringt besonders dann Vorteile, wenn Käufer und Verkäufer Daten vor der Änderung der Gliederungsstruktur ausgetauscht haben.177

4.5.6.4

Datenaustauschformat

UNSPSC ist eine Codetabelle, die mit XML vollständig dargestellt werden kann.

175

UNSPSC [Hrsg.] (2008b) Vgl. UNSPSC [Hrsg.] (2008c) 177 Vgl. IFCC [Hrsg.] (2007) 176

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

119

4.5.7 Die Global Product Classification (GPC) 4.5.7.1

Allgemein

Die Global Product Classification (GPC) ist das Klassifikationssystem von GS1. Es weist eine flache Struktur auf und ist zurzeit in englisch, französisch, japanisch und serbisch erhältlich. Seit 2003 steht der GPC den Anwendern als Standard zur Verfügung.178

4.5.7.2

Ziele

Ziel von GS1 ist es, die GPC als allgemeine globale Klassifikation durchzusetzen. Zu diesem Zwecke findet eine Harmonisierung mit dem UNSPSC-System auf globaler Ebene statt, um doppelte Arbeiten zu vermeiden.179 Auch die seit 1978 in Deutschland bekannte Standardwarenklassifikation (vgl. Ziff. 4.5.5) wird seitens GS1 integriert.180

4.5.7.3

Klassifikationsmodell

Die flache Struktur der GPC besteht aus einer Baustein-Ebene (Brick), die durch bis zu sieben Merkmale (Brick Attributes) und dazugehörige Werte (Brick Values) näher beschrieben werden kann.181 Bei Bedarf kann das System durch eine hierarchische Struktur erweitert werden. Die Erweiterung besteht aus drei Hierarchiestufen, die als Überbau auf das vorhandene System aufgesetzt werden. Der Überbau lehnt sich an die ersten drei Ebenen des UNSPSC an.

UNSPSC (optional)

Brick

Family

Attribute

Class

Value

Abb. 4-49: Struktur des GPC unter Einbindung des UNSPSC182

178

GS1 [Hrsg.] (2008k) GS1 [Hrsg.] (2008k) 180 GS1 [Hrsg.] (2008l) 181 GS1 [Hrsg.] (2008k) 182 GS1 [Hrsg.] (2008k) 179

GPC (Pflicht)

Segement

120

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

Die Brick Ebene ist alphabetisch geordnet. Zusätzlich weist die GPC eine Nummernstruktur auf, welche das Auffinden von Produkten erleichtert. Die einmal zugeteilte Nummer bleibt immer gleich, auch wenn sich die Beschreibung einer Ware ändert. In den Bereichen „Tools Equipment – Power“ (Werkzeuge, Ausrüstung – Strombetrieben) und „Building Products“ (Bauprodukte) sind die Segment- und die FamilyEbenen für jedes Produkt gleich, was in anderen Branchen nicht der Fall ist. Um einen Bezug zur Baubranche herzustellen, wird als Beispiel ein kabelloser Bohrhammer (Hammer Drill) betrachtet: An industry segmentation or vertical

Tools/Equipment – Power 82000000

A broad division of a segment

Tools/Equipment – Power 82010000

A group of like Categories

Power Tools – Hand-held Portable 82010400

Hammer Drills 10003659

Categories of Like products

Attribute: Power Source 20000787 Value: electric corded 30011232 Value: electric cordless 30011233 Value: gasoline/petrol 3001006 Value: pneumatic 30011326 Value: unclassified 30002515 Value: unidentified 30002518

Abb. 4-50: GPC-Klassifikationsstruktur183

Alle Brick-Nummern bestehen aus jeweils acht Stellen. Die Brick Number beginnt immer mit einer eins (Hammer Drills: 10003659), die Brick Attribute Number mit einer zwei (Power Source: 20000787) und die Value Number mit einer drei (electric cordless: 30011233). Der optionale Bereich wird durch insgesamt acht Stellen mit den Nummern der UNSPSC abgebildet. Die ersten beiden stehen für das „Segment“ (Tools/Equipment-Power: 82000000), die nächsten beiden für die „Family“ (Tools/Equipment-Power: 82010000) und die nächsten beiden für die „Class“ (Power Tools-Hand-held Portable: 82010400.

183

UNSPSC [Hrsg.] (2008b)

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

121

Die Warenbereiche der GPC sind nachfolgend aufgelistet, einige baurelevante Klassen sind markiert.

Abb. 4-51: Spektrum der GPC-Klassen184

184

GS1 [Hrsg.] (2008m)

122

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

4.5.8 Das Klassifizierungssystem eCl@ss 4.5.8.1

Hintergrund und Ziele

Bei eCl@ss handelt es sich um einen international ausgerichteten Standard zur Klassifizierung von Produkten, Materialien und Dienstleistungen. Dieser Standard ist branchenübergreifend und in mehreren Sprachen verfügbar. Ziel von eCl@ss ist die strukturierte Abbildung von Beschaffungsmärkten in vier Ebenen entlang der gesamten Wertschöpfungskette, welche die Berücksichtigung der wirtschaftlichen, technischen, sowie der kaufmännischen Anforderungen beinhaltet. Des Weiteren soll der elektronische Datenaustausch über Landes- und Sprachgrenzen hinweg durch die weltweite Verbreitung der standardisierten eCl@ssStruktur vereinfacht werden.185 Es soll eine gemeinsame Sprache geschaffen werden, die von allen Beteiligten (Mensch und Maschine) verstanden wird.186 Seit 2000 gibt es den eCl@ss e. V. mit Sitz in Köln, eine Non-Profit-Organisation. Durch sie wird dieser Standard über die Ländergrenzen hinweg definiert, verbreitet und weiterentwickelt.187 eCl@ss wurde von Beschaffungsfachleuten der Großindustrie erarbeitet und daher auch auf die Bedürfnisse und Mittel der Großindustrie ausgerichtet.188 Entwickelt wurde der Standard vom VEBA-Konzern (Vereinigte Elektrizitäts- und Bergwerks AG) für den Datenaustausch im eigenen Konzern und mit weltweiten Geschäftspartnern. Später entschloss sich das Unternehmen dazu, die Datenstruktur auch allen anderen Unternehmen kostenlos zur Verfügung zu stellen.189 eCl@ss ist jedoch auch Partner des „Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie“ (BMWi) im Rahmen des Projekts "eCl@ss für den Mittelstand", bei dem insbesondere auf die Bedürfnisse der „Kleinen und Mittelständischen Unternehmen“ (KMU) eingegangen werden soll.190 Durch das Projekt soll der Einsatz von Klassifizierungssystemen und „e-Business“ in KMU gefördert werden.191 Die Phase 2 des Projektes beinhaltet auch einen Punkt „Integration Baubranche“,192 über den offenbar eine Anbindung des weiteren Förderprojektes des BMWi „Integration von bau:class in eCl@ss“ erreicht werden soll.193 Hierauf wird unter Ziff. 4.5.11 detaillierter eingegangen.

185

eCl@ss [Hrsg.] (2007a) eCl@ss [Hrsg.] (2007b) eCl@ss [Hrsg.] (2007a) 188 bau:class [Hrsg.] (2008a) 189 Palme (2000) 190 eCl@ss [Hrsg.] (2007c) 191 eCl@ss [Hrsg.] (2007c) 192 eCl@ss [Hrsg.] (2007d) 193 eCl@ss [Hrsg.] (2007c) 186 187

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

123

eCl@ss wird in regelmäßigen Abständen kostenfrei aktualisiert. Aus den Releasenummern ist der Umfang der Änderungen erkennbar. Die einzelnen Ziffern werden durch einen Punkt in folgender Schreibweise voneinander getrennt:194 Mit dem aktuellen „Release 5.1 inkl. der ServicePacks 5.1.1 bis 5.1.3“ (Stand Mai 2007) hat sich die Anzahl der Untergruppen in eCl@ss auf 30.280 erhöht.195 Mit der Veröffentlichung des „Major Release 6.0“ ist im März 2008 zu rechnen.196 Das Thema „bau:class Harmonisierung“ sollte Bestandteil dieses Releases sein.197 Zwischenzeitlich wurde – für den Verfasser wenig überraschend – erkanntt, dass eine Integration von bau:class in eCl@ss nicht möglich sein wird.

Abb. 4-52: Zeitplan Weiterentwicklung eCl@ss198

Der eCl@ss e. V. wird von seinen Mitgliedern getragen. Änderungsvorschläge von Mitgliedern werden ggf. in neue Releases übernommen. Es werden drei unterschiedliche Mitgliedsformen angeboten, die „Fördernden“, die „Ordentlichen“ und die „Ordentlichen Mitglieder mit Sitz im Lenkungsausschuss“. Die unterschiedlichen Mitgliedsarten haben unterschiedliche Vorteile und führen zu unterschiedlichen Mitgliedsbeiträgen.

194

eCl@ss [Hrsg.] (2007e) eCl@ss [Hrsg.] (2007c) 196 eCl@ss [Hrsg.] (2008a) 197 eCl@ss [Hrsg.] (2008b) 198 eCl@ss [Hrsg.] (2008b) 195

124

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

Abgesehen von den Mitgliedern hat eCl@ss auch Partner, mit denen Kooperationsvereinbarungen bestehen. Dazu gehören z. B. das DIN, das CEN (Comité Européen de Normalisation), der BME (Bundesverband für Materialwirtschaft, Einkauf und Logistik e. V.) und der VDMA (Verband Deutscher Maschinen- Anlagenbau e. V.), sowie verschiedene ISO (Internationale Organisation für Normung) Gremien. Durch die enge Zusammenarbeit mit den Normungsinstituten soll eine Normenkonformität erreicht und gewährleistet werden. Es bestehen auch Kooperationsvereinbarungen mit anderen Klassifikationsinitiativen, wie dem Proficl@ss e. V., der f:data GmbH, welche bau:class entwickelt hat, und dem ETIM e. V., der durch seine Mitgliedschaft in eCl@ss den Verein unterstützt. Umgekehrt ist eCl@ss Mitglied bei ETIM.

4.5.8.2

Vorgehen zur Klassifikation von Produkten

Für eine Etablierung des Standards reicht es jedoch nicht aus, dass nur eCl@ss und andere Standardisierungsorganisationen Zuordnungen vornehmen. Vielmehr müssen möglichst alle Dienstleister, Hersteller, Lieferanten und Händler ihre Produkte in diese Waren- und Dienstleistungsgruppen einordnen und die eCl@ss-Nummern für Warenaustauschprozesse nutzen. Hierfür stellt eCl@ss im Downloadbereich kostenlos Tabellen zur Verfügung, mit deren Hilfe die eigenen Waren und Dienstleistungen eingeordnet werden können. Dokumentenname

Inhalt

1

eCl@ss5_1_de_SP3.csv

Klassifikation

2

eCl@ss5_1_sw_de_SP3.csv

Schlagworte

3

eCl@ss5_1_ml_de_SP3.csv

Merkmalleisten

4

eCl@ss5_1_mm_de_SP3.csv

Merkmalbibliothek

5

eCl@ss5_1_mm_we_de_SP3.csv

Wertelisten

6

eCl@ss5_1_WE_de_SP3.csv

Wertebibliothek

Tab. 4-5: eCl@ss-Klassifikationsdateien199

Die Produkte und Dienstleistungen können in diese Tabellen nach den Anweisungen in der „readme_de.txt“-Datei in die oben aufgeführten Tabellen eingetragen und so für die firmeninterne Verwaltung, den Datenaustausch mit Kunden und Zulieferern, sowie für elektronische Kataloge genutzt werden. Die Daten sind dann eCl@ss-konform, wenn die Produkte der vierten Hierarchieebene korrekt zugeordnet sind. Die Materialbeschreibungen sind eCl@ss konform, wenn die erforderlichen Merkmalsfelder ausgefüllt sind. Es brauchen nicht alle Merkmale bewertet zu werden. Es genügt die auftragsrelevanten Merkmale auszufüllen. Ist ein Produkt nicht genau einer Klasse in der vierten Ebene zuzuordnen, wird es einem Klassenschlüs-

199

eCl@ss [Hrsg.] (2007b)

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

125

sel 90 am Ende zugeordnet. Für das entsprechende Produkt sollte beim Änderungsdienst von eCl@ss eine Zuordnung beantragt werden.200 Des Weiteren gibt es Software (e-proCAT; e-proEDIT), die die Zuordnung, Konvertierung, sowie die Erstellung von elektronischen Katalogen unterstützt. E-proEDIT dient der Erstellung von elektronischen Katalogen und e-proCAT der Klassifizierung und Konvertierung von Daten. Die kostenpflichtigen Programme können über „www.epro.de“ bezogen werden und auch auf andere Klassifizierungsstandards wie ETIM, UNSPSC, Proficl@ss angewendet werden, auf die noch eingegangen wird, bzw. schon eingegangen worden ist.201

4.5.8.3

Klassifikationsaufbau

Es findet eine Klassifikation in vier hierarchischen Ebenen statt. 1. 2. 3. 4.

Sachgebiete Hauptgruppen Gruppen Untergruppen

An die vierte Ebene sind sogenannte Merkmalleisten angefügt, welche das Produkt oder die Dienstleistung einheitlich beschreiben. Die Leisten bestehen aus einzelnen Merkmalen, wie Farbe, Gewicht, Durchmesser etc., die für das jeweilige Produkt oder die jeweilige Dienstleistung sinnvoll zusammengestellt werden.202 Die Merkmale wurden dem DIN Merkmallexikon (DIN-sml) angepasst und basieren auf den Normenstrukturen DIN 4002, IEC 61360 und ISO 13584. So wird eine Integration in das DIN Merkmallexikon ermöglicht, wodurch Normenkonformität erreicht wird.203

4.5.8.4

Exkurs DIN Merkmallexikon

„Das DIN Merkmallexikon ist eine branchenübergreifende ProduktmerkmalDatenbank mit dem Ziel genormte Merkmale zur Verfügung zu stellen. Das DIN-Merkmallexikon: x Stellt genormte Merkmale für den Einsatz während des gesamten Produktlebenszyklus zur Verfügung x Basiert auf dem Datenmodell der ISO 13584 und IEC 61360 und ist konform zur Normenreihe DIN 4002 x Wurde entwickelt und wird betrieben durch die Paradine GmbH, Wien im Auftrag des Deutschen Instituts für Normung e. V. (DIN)“204 200

eCl@ss [Hrsg.] (2007c) eCl@ss [Hrsg.] (2007f) 202 eCl@ss [Hrsg.] (2007f) 203 eCl@ss [Hrsg.] (2007f) 204 DINsml [Hrsg.] (2008) 201

126

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

Die DIN 4002 „Merkmale und Geltungsbereiche zum Produktdatenaustausch“ befasst sich beispielsweise mit folgenden Themen:205 x x x

Teil 1: Teil 2: Teil 3:

x

Teil 4:

x x

Teil 5: Teil 6:

x x x x

Teil 7: Teil 8: Teil 100: Teil 101:

Grundlagen (zz. Entwurf) Begriffe und konzeptionelles Informationsmodell (zz. Entwurf) Inhaltliche und datentechnische Definition der Attribute für Strukturelemente (zz. Entwurf) Terminologieregeln für Merkmale, Objekte und Klassen (zz. Vornorm) Einheiten für quantitative Merkmale (zz. Vornorm) Inhaltliche und informationstechnische Definition der Struktur von Objektklassen (zz. Vornorm, Zurückziehung geplant) Regeln für die Bildung der Referenzhierarchie (zz. Vornorm) Regeln für den Aufbau von Merkmallisten (in Vorbereitung) Merkmale unter www.DINsml.net Merkmallisten unter www.DINsml.net. (zz. Entwurf).

Die DIN 32705 „Klassifikationssysteme“ beinhaltet die „Erstellung und Weiterentwicklung von Klassifikationssystemen“.206

4.5.8.5

Umsetzung der Ziele

Vorraussetzung für die Erfüllung der Ziele ist, dass alle am Markt verfügbaren Produkte und Dienstleistungen erfasst werden. Dabei findet eine Einordnung in Warengruppen statt. Hierdurch soll das Suchen/Finden und Verwalten von Produkten sowie der Informationsfluss mit geringst möglichem Aufwand automatisiert werden. Da es sehr viele Produkte und Dienstleistungen gibt und immer neue dazukommen, wird die Erfassung und Kategorisierung nie abgeschlossen sein. Eine Zuordnung soll eindeutig und sachlogisch sein. Bisher (Stand Mai 2007) besteht die Struktur aus: x x x x

25 Sachgebieten 514 Hauptgruppen 4.658 Gruppen 25.083 Untergruppen.

Hinzu kommen 51.638 Schlagwörter, die die Suche vereinfachen sollen. Momentan gibt es für etwa fünfzig Prozent der 25.083 Untergruppen Standardmerkmalleisten (SML); die übrigen Untergruppen besitzen zurzeit eine sogenannte Basismerkmalleiste (BML).207 Die Standardmerkmalleisten sind Merkmalleisten, die für jede Klasse

205

DIN 4002-3 [Entwurf] (2006) eCl@ss [Hrsg.] (2007a) 207 eCl@ss [Hrsg.] (2007c) 206

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

127

individuell entwickelt wurden. Die Basismerkmalleiste wird bei allen anderen verwendet und beinhaltet die folgenden fünf Merkmale:208 x x x x x

EAN-Code Hersteller-Name Artikelnummer Produkt-Name Produkt-Typenbezeichnung

Die Klassifizierung ist herstellerneutral, d. h. dass keine Markenbezeichnungen verwendet werden. Herstellerangaben werden bei Einsortierung als Merkmal hinterlegt (z. B. EAN). Des Weiteren ist sie branchen- und verwendungsneutral, was einerseits zu einer besseren Auffindbarkeit führen soll und wodurch andererseits Doppelklassifizierungen vermieden werden sollen. So kann eine Schraube z. B. als Holzschraube vom Schreiner auf der Baustelle verwendet werden, ebenso finden Schrauben in der Elektrobranche ihre Anwendung. Finden wird man sie branchenunabhängig unter Befestigungsmittel. Ein weiteres Kriterium sind die Klassennamen. Sie sollten möglichst keine Begriffe beinhalten, die auch als Merkmal dienen. Die Klassenvielfalt soll der Übersichtlichkeit halber möglichst gering gehalten werden.209 Das Auffinden der richtigen Klasse wird dem Nutzer durch eine Suchfunktion erleichtert, die bereits jetzt (Stand Mai 2007) schon 51.638 Schlagwörter umfasst. Jeder Ebene der Hierarchie wird eine zweistellige Nummer zugeordnet, die bis zur vierten Ebene eine achtstellige Klassifikationsnummer ergibt. Diese Nummer ersetzt eine verbale Beschreibung und schafft Klarheit bei der Beschaffung, indem sie das Problem der unterschiedlichen Bezeichnungen für identische Produkte und Dienstleistungen weitgehend beseitigt.210 Nutzer können entweder die hierarchische Suche benutzen, was eine gewisse Kenntnis der Hierarchieebenen voraussetzt oder aber gezielt nach Schlagworten, Klassifikationsnummern, Merkmalen oder Werten suchen.211 Eine Neuerung des letzten Releases ist, dass bei der Schlagwortsuche „and“- und „or“-Verknüpfungen für die Suche nach mehreren Schlagwörtern verwendet werden können. Diese Verknüpfung von Suchbegriffen ist bereits aus Internetsuchmaschinen bekannt.212

208 eCl@ss [Hrsg.] (2007g); aus dem ServicePack 5.1.3 (Ergänzungen gegenüber Release 5.1 inkl. SP 5.1.1 & 5.1.2) 209 eCl@ss [Hrsg.] (2007a) 210 IFCC [Hrsg.] (2007) 211 eCl@ss [Hrsg.] (2007c) 212 eCl@ss [Hrsg.] (2007c)

128

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

Die nachfolgenden Abbildungen zeigen die Suche nach einem elektrischen Bohrhammer, zunächst mittels Schlagworten, sodann über die Klassifikationsnummern.

Abb. 4-53: Suche in eCl@ss: Auswahl des Sachgebietes und der Hauptgruppe213

Abb. 4-54: Suche in eCl@ss: Auswahl der Gruppe und Untergruppe214

213 214

eCl@ss [Hrsg.] (2007h) eCl@ss [Hrsg.] (2007h)

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

129

Abb. 4-55: Suche in eCl@ss: Ansicht der Standardmerkmalleiste Bohrhammer215

Abb. 4-56: Suche in eCl@ss: Ergebnis der Schlagwortsuche nach dem Begriff „Bohrhammer“216

215

eCl@ss [Hrsg.] (2007h)

130

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

Abb. 4-57: Suche in eCl@ss: Ergebnis der Suche nach der Klassifikationsnr. 21-05-03-01217

4.5.9 ETIM-Klassifikationsmodell 4.5.9.1

Allgemein

Das „Elektro Technische Informations-Model“ ETIM ist eine Initiative zur Standardisierung des elektronischen Austausches von Katalog- und Marketingdaten, welches speziell auf die Bedürfnisse der Elektrobranche zugeschnitten ist. Das ETIM beinhaltet auch ein Klassifikationsmodell. Um den Ansprüchen der Elektrobranche, die einen hohen Detaillierungsgrad benötigt, gerecht zu werden, hat der ETIM e. V. ein hierarchisch flach gegliedertes Klassifikationssystem entwickelt, welches aus Artikelklassen und beschreibenden Merkmalen besteht. Die Klassifikation findet aufgrund der technischen Eigenschaften der Produkte statt. Es handelt sich also um ein Produktklassifikationssystem. Um Produkte leichter ausfindig zu machen, ist eine Schlagwortsuche mit Synonymen in das System integriert.218

216

eCl@ss [Hrsg.] (2007h) eCl@ss [Hrsg.] (2007h) 218 ETIM [Hrsg.] (2008a) 217

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

131

Gegründet wurde der ETIM e. V. 1999 von Elektrogroßhändlern und Einkaufsgemeinschaften. 2003 wurde der Verein auch für Mitglieder aus der Industrie geöffnet.219 Die Klassifikation kann unentgeltlich genutzt werden. Es gibt drei Mitgliedsformen, von denen der Verein getragen wird, „Ordentliche“, „Service-“ und „Fördernde“ Mitglieder, die unterschiedliche Rechte und Pflichten haben. ETIM hat zwei Standardisierungen hervorgebracht, das ETIM-Klassifikationsmodell und ein für ETIM erweitertes Katalogdatenaustauschformat auf Basis von BMEcat.

4.5.9.2

Ziele

Ziel des ETIM e. V. ist eine Optimierung der Prozesskosten im Datenaustausch, die durch die folgenden Punkte erreicht werden soll:220 x x x x x x x x x x x

„Einheitliches Austauschformat für Produktdaten Übergabe von strukturierten Artikelstammdaten Optimierung des Katalogerstellungsprozesses Reduzierung des Aufwands bei der Bearbeitung von Artikelstammdaten Artikel verkaufsfördernd in unterschiedlichen Medien abbilden Artikelsuche optimieren Ermöglichung eines „Mapping“ auf andere Klassifikationsmodelle Schaffung eines europäischen ETIM-Modells Abstimmung mit anderen Klassifikationsmodellen Abstimmung mit anderen europäischen Ländern Übergabe von strukturierten Artikelstammdaten“

Erreicht wurde bisher folgendes:221 x x x

x x x x

219

„Aktivitäten auf europäischer Ebene Gemeinsames Modell Deutschland - Niederlande Kooperation mit eCl@ss o Aktive Mitarbeit bei eCl@ss o Leitung des Sachgebietes 27 „Elektro-, Automatisierungs- und Prozessleittechnik“ bei eCl@ss o Gemeinsame Releaseplanung mit eCl@ss o Abgestimmter Workflow zwischen ETIM und eCl@ss Kooperation mit Proficl@ss Abstimmung mit bau:class Aktive Mitarbeit im DIN Einheitlicher Leitfaden zum Produktdatenaustausch“

ETIM [Hrsg.] (2008b) ETIM [Hrsg.] (2008d) 221 ETIM [Hrsg.] (2008c) 220

132

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

4.5.9.3

Klassifikationsaufbau

Das Klassifikationsmodell besteht aus 51 Artikelgruppen die ähnliche Artikelklassen zusammenfassen. Die Artikelgruppe stellt die erste Hierarchieebene der ETIMKlassifikation dar. Jede Artikelklasse (zweite Ebene) ist genau einer Artikelgruppe zugeordnet. Zu jeder Artikelklasse gehören Synonyme, die das Auffinden erleichtern. Die Artikelklassen werden durch Merkmale und Vorgabewerte näher beschrieben. Die Merkmale werden in vier unterschiedliche Typen unterschieden: x x x x

Alphanumerische Merkmale: Für diese Merkmale ist in jeder Artikelklasse eine Liste der möglichen Werte definiert (z. B. Material: Gummi). Logische Merkmale: Geben an ob Merkmale vorhanden sind oder nicht und können nur die Werte „ja“ oder „nein“ annehmen (z. B. ölbeständig: ja/nein). Numerische Merkmale: Geben Zahlenwerte an, deren Einheit für jede Klasse separat festgelegt wird (z. B. Länge in Metern). Range-Merkmale/Bereich: Sind numerische Merkmale, die einen Wertebereich wie Mindest- und Höchstwerte angeben (z. B. Temperaturbeständigkeit in °C).

Als Beispiel für die Darstellung der Klassifikation im ETIM-Klassenbrowser dient eine Netzanschlussleitung.222 Nachfolgende Abbildungen verdeutlichen für diese die Struktur der Klassen, Gruppen und Merkmale/Vorgabewerte.

Abb. 4-58: ETIM Klassenbrowser: ETIM-Gruppen der ersten Ebene223

222

ETIM [Hrsg.] (2008d)

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

133

Abb. 4-59: ETIM Klassenbrowser: Merkmale in der Klasse EC001576 „Netzanschlussleitung“224

Abb. 4-60: ETIM Klassenbrowser: mögliche alphanumerische Werte für das Merkmal „MantelMaterial“ der Klasse EF001625225 223 224

ETIM [Hrsg.] (2008d) ETIM [Hrsg.] (2008d)

134

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

4.5.9.4

Vorgehen zur Klassifikation von Produkten

Zur Klassifizierung der firmeneigenen Daten in ETIM gerechter Form steht dem Nutzer im Download-Bereich das Klassifikationsmodel als CSV-Datei und als Access Datenbank zur Verfügung (vgl. Tab. 4-6). Mithilfe dieser „blanko“-Tabellen können die eigenen Daten manuell klassifiziert werden.226

4.5.9.5

Datenaustauschformat

Als Datenaustauschformat dient im ETIM ein erweitertes BMEcat-Format. BMEcat ist in der Lage, drei verschiedene Transaktionen durchzuführen. Dies sind: x x x

das Übertragen eines kompletten Produktdatenkatalogs, das Übertragen von Produktaktualisierungen, das Übertragen von Preisaktualisierungen.

Von ETIM wird lediglich die Übertragung kompletter Kataloge genutzt.227 Dokumentenname

Inhalt

1

ETIMVALUE.csv

Beschreibung der Vorgabewerte von alphanumerischen Merkmalen

2

ETIMUNIT.csv

Beschreibung der Maßeinheiten

3

ETIMSYNONYM.csv

Beschreibung der Schlagworte

4

ETIMFEATURE.csv

Beschreibung der Merkmale

5

ETIMARTGROUP.csv

Beschreibung der Artikelgruppen

6

ETIMARTCLASSFEATUREVALUEMAP.csv

Beschreibung von Vorgabewerten/ Merkmalausprägungen für Merkmale mit alphanumerischem Datentyp

7

ETIMARTCLASSFEATUREMAP.csv

Zuordnung der Merkmale zu den Artikelklassen

8

ETIMARTCLASS.csv

Beschreibung der Artikelklassen

Tab. 4-6: ETIM – Klassifikationsdateien

225

ETIM [Hrsg.] (2008f) ETIM [Hrsg.] (2008e) 227 ETIM [Hrsg.] (2008g) 226

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

4.5.10

Das Klassifizierungssystem Proficl@ss

4.5.10.1

Allgemein

135

Proficl@ss ist ein Materialklassifizierungssystem, das sich auf die Bereiche Bauen, Gebäudetechnik, Industriebedarf und verwandte Branchen spezialisiert hat. Es besitzt eine detaillierte hierarchische Struktur, wodurch Produkte mittels des Klassenbrowsers leichter gefunden werden sollen. Dies wird durch die integrierte Suche mit 14.159 Synonymen unterstützt. Gegründet wurde der Proficl@ss e. V. im Jahr 2003 unter technischer Federführung des Fraunhofer Instituts für Arbeitswirtschaft und Organisation (IAO) von der Einkaufsbüro Deutscher Eisenhändler GmbH (E/D/E), der hagebau Handelsgesellschaft für Baustoffe mbh & Co. KG und der Profi Portal AG.228 Die Nutzung von Proficl@ss ist kostenlos. Der Verein wird von seinen „Ordentlichen“ und „Fördernden“ Mitgliedern getragen.229 Einmal im Jahr wird ein Update veröffentlich, in das Änderungen und Ergänzungen eingearbeitet sind.230

4.5.10.2

Ziele

Ziel ist es, ein branchenübergreifendes, internationales Datenmodell für den Austausch von strukturierten Produktdatenkatalogen zu schaffen. Es sollen die Artikeldaten aller Hersteller, Lieferanten und Händler durch eine einheitliche Klassifizierung strukturiert werden, um so das Erstellen von gedruckten und Onlinekatalogen, sowie deren elektronischen Austausch effizienter zu gestalten. Hierbei können die Kataloge optisch weiterhin individuell gestaltet werden, lediglich die Produktdaten sollen einer vorgegebenen Klassifizierung entsprechen, wodurch das aufeinander Abstimmen von Katalogdaten entfällt. Korrekturschleifen sollen verkürzt werden und Informationen schneller zur Verfügung stehen.231 Hierzu wurde u. a. ein Klassifizierungssystem geschaffen, um das es hier primär gehen soll.

4.5.10.3

Klassifikationsaufbau

Die Klassifikationsstruktur besteht aus der Ordnungshierarchie, in der einzelne Produktklassen zusammengefasst werden. Diesen Klassen sind Merkmale zugeordnet, die das jeweilige Produkt eindeutig und herstellerneutral in seinen technischen Eigenschaften beschreiben. Das Klassifikationsmodel besteht aus 4.296 Basisklassen, 14.159 Synonymen, 3.568 Merkmalen und 55 Einheiten (Stand 30.09.2004). Die Merkmale werden wie bei der Klassifikation von ETIM in numerisch, alphanumerisch, logisch und Range unterteilt. Sie bestehen aus Merkmalnamen, Merkmaltyp, der 228

e-pro solutions [Hrsg.] (2007) Proficl@ss [Hrsg.] (2008a) 230 Proficl@ss [Hrsg.] (2008b) 231 Proficl@ss [Hrsg.] (2008c) 229

136

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

Einheit (numerisch) und Vorgabewerten (alphanumerisch). Die Einheiten werden von Warenexperten allgemein verbindlich festgelegt und für jede Klasse neu definiert. Schutz und Prüfzeichen sowie Normen werden wie Merkmale behandelt und können von der Art her numerisch, alphanumerisch oder logisch sein. Bei den Merkmalen gibt es „Muss-“ und „Kann-Felder“. Hierdurch wird ein Mindestmaß an Informationen zur Vergleichbarkeit von Produkten gesichert. Die Merkmale einer Klasse werden ähnlich wie bei eCl@ss als Merkmalleisten bezeichnet. Eine Klasse kann beliebig viele Synonyme/Schlagworte oder Merkmale haben. Die Anzahl der Merkmale soll aber möglichst gering gehalten werden und sich auf 5 bis 15 beschränken. Jedes Element der Klassifikation ist mit einer alphanumerischen Ordnungszahl (ID) verknüpft, welche das Identifizieren von Elementtypen und deren Versionen, sowie Aktualisierungsvorgänge unterstützt.232 Es gibt folgenden Datenelementtypen:233 x x x x x x

h = Hierarchieklasse c = Basisklasse s = Schlagworte für Basisklassen f = Merkmale u = Einheiten v = Werte

Betriebswirtschaftliche Informationen wie EAN, Lieferbedingungen oder Marketinginformationen, die nicht dem direkten Auffinden eines Produktes dienen, aber für Kunden von Interesse sind, sollten nicht in die Klassifikation aufgenommen werden. Derartige Informationen sollen in das Übertragungsformat (z. B. BMEcat) ausgelagert werden. So sind die Informationen auf einem Portal oder in einem Onlinekatalog vorhanden, sind aber nicht Teil der Klassifikation.234 Ein Beispiel für die Klassifikation eines Schutzhelmes mit der Basisklasse AAB801c002 mit Hilfe des Klassenbrowsers ist nachfolgenden Abbildungen zu entnehmen: Sechsstellige Kennung aus Buchstaben und Zahlen

Einstellige Kennung: Datenelementtyp

Dreistellige Zahl: Version innerhalb eines Veröffentlichungszyklus

AAB801

c

002

Tab. 4-7: Proficl@ss: Ordnungszahl

232

Proficl@ss [Hrsg.] (2008d) Proficl@ss [Hrsg.] (2008e) 234 Proficl@ss [Hrsg.] (2008d) 233

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

Abb. 4-61: Proficl@ss: Startseite des Klassenbrowsers235

Abb. 4-62: Proficl@ss: Unterklasse „Arbeitssicherheit, Unfallschutz“, ID AAA446h001236

235 236

Proficl@ss [Hrsg.] (2008f) Proficl@ss [Hrsg.] (2008f)

137

138

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

Abb. 4-63: Proficl@ss: Unterklasse „Arbeitsbekleidung“, ID AAA450h002237

237

Proficl@ss [Hrsg.] (2008f)

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

139

Abb. 4-64: Proficl@ss: Unterklasse „Kopfschutz“, ID AAB775h001238

Abb. 4-65: Proficl@ss: Merkmale der Unterklasse „Schutzhelm“, ID AAB801c002, Muss-Felder, Datentyp, Schlagworte239

238 239

Proficl@ss [Hrsg.] (2008f) Proficl@ss [Hrsg.] (2008f)

140

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

Abb. 4-66: Proficl@ss: mögliche alphanumerische Merkmale „Farbe“, ID: AAA358f001240

Abb. 4-67:Proficl@ss: mögliche alphanumerische Merkmale „Norm“, ID: AAA702f001241

240 241

Proficl@ss [Hrsg.] (2008f) Proficl@ss [Hrsg.] (2008f)

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

4.5.10.4

141

Vorgehen zur Klassifikation von Produkten

Zur Klassifikation muss ein Katalog einmalig manuell in die Proficl@ss Struktur eingepflegt werden. Hierfür stehen im Downloadbereich der Proficl@ss Internetseite wahlweise CSV-Dateien oder als Accessdatenbanken zur Verfügung.242 Dokumentenname

Inhalt

1

Klassen.csv

Hierarchie- und Basisklassen

2

Merkmale.csv

Merkmale

3

Werte.csv

Werte

4

Einheiten.csv

Einheiten

5

Schlagworte.csv

Schlagworte

6

KlassenMerkmaleWerte_rel.csv

Relationentabelle Klassen/Merkmale/Werte

7

KlassenSchlagworte_rel.csv

Relationentabelle Klassen/Synonyme

8

KlassenMerkmale_rel.csv

Realtionentabelle Klassen/Merkmale

Tab. 4-8: Proficl@ss: Klassifikationsdateien

Des Weiteren gibt es Schulungen, in denen das Klassifizieren des eigenen Produktkataloges vermittelt wird.

4.5.10.5

Datenformat

Zur Übermittlung der fertigen Katalogdaten wird sich des Dateiformates BME-catXML bedient.

4.5.11

Das Klassifizierungssystem bau:class und der Neutrale Baustoffkatalog

4.5.11.1

Allgemein

„Seit 2001 arbeitet ein durch fachliche Kompetenz und Standardisierungsbestrebungen geprägter Gesprächskreis der Baubranche an der Entwicklung eines StandardKlassifikationssystems für die Branche. Ziel ist die branchenspezifische Abbildung von Angebots- und Beschaffungsmärkten für Bauprodukte, sowie die Vernetzung zwischen den komplexen Businessprozessen der Baubranche. Dabei sollen insbesondere Kalkulation und Beschaffung sowie Qualitätsmanagement und Controlling

242

Proficl@ss [Hrsg.] (2008e)

142

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

unterstützt und optimiert werden. Als Ergebnis dieser Arbeit wurde 2004 durch führende Verbände und Unternehmen der Baubranche mit einem Memorandum of Understanding die Klassifizierungsinitiative bau:class gestartet und ein DINArbeitsausschuss für die Normung der Bauprodukt-Merkmale gegründet. Der Umfang von bau:class orientiert sich an dem vom GAEB aufgestellten und vom DIN herausgegebenen Standard-Ausschreibungssystem STLB-Bau Dynamische BauDaten und umfasst die Bereiche Tiefbau, Hochbau, Ausbau und Haustechnik.“243 Mit bau:class ist also das sogenannte „Memorandum of Understanding“ (MoU) verknüpft. Die Unterzeichner des MoU bilden eine Initiative, die das Ziel verfolgt, ein Klassifizierungssystem aufzubauen und zu verbreiten, dass die Sichtweise der Bauunternehmen unter Einbeziehung der Lieferanten widerspiegelt. Es wurde darauf Wert gelegt, dass das System anwenderfreundlich ist und den tatsächlichen Bedarf der Bauunternehmer während der Angebots- und Kalkulationsphase wiedergibt. Es sollte darauf geachtet werden, dass man sich bei der Produktbeschreibung nicht in Details verliert. bau:class ist ein vierstufiges, hierarchisch geordnetes Klassifizierungssystem für Produkte und Dienstleistungen, das speziell auf die Bedürfnisse der Baubranche zugeschnitten ist, und mit dem Angebots- und Beschaffungsmärkte abgebildet werden.244 Im Gegensatz zu anderen Klassifizierungssystemen wie eCl@ss und Proficl@ss spiegelt bau:class die Sichtweise der Bauunternehmen wider und nicht die der Lieferanten. Zudem basiert bau:class auf der Idee eines neutralen Artikelkataloges für die herstellerunabhängige Ausschreibung von Bauleistungen, weswegen bei der Entwicklung der Klassifikation andere Schwerpunkte als z. B. bei der Entwicklung von eCl@ss verfolgt wurden. Die bau:class-Projekte der f:data GmbH werden u. a. unterstützt vom „Zentralverband Deutsches Baugewerbe e. V.“ (ZDB), vom „Hauptverband der Deutschen Bauindustrie e. V.“ (HDB) und dem „Bundesverband Bausoftware e. V.“ (BVBS) und gefördert vom „Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie“ (BMWi).245 Zudem bestehen Kooperationsvereinbarungen mit dem ETIM Deutschland e. V. mit dem Ziel, „bei der Weiterentwicklung und Anwendung von Klassifikationen ab sofort in Teilbereichen zusammenarbeiten“246, und mit [email protected] Genutzt wird bau:class inzwischen (Stand Feb. 2008) nach Aussage der Fa. f:data z. B. von der HochTief AG und der Max Bögl Bauservice GmbH & Co. KG. Einbezogen in diese Arbeiten werden auch die „Dynamischen BauDaten“ der Dr. Schiller & Partner GmbH.248 243

f:data [Hrsg.] (2008a) f:data [Hrsg.] (2007b) f:data [Hrsg.] (2008c) Eine Liste weiterer unterstützender Unternehmen findet sich ebenfalls unter f:data [Hrsg.] (2008c) 246 f:data [Hrsg.] (2008d) 247 ARCHmatic [Hrsg.] (2008) 244 245

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

143

Verweis zwei Förderprojekte 1. Im Gemeinschaftsprojekt „Neutraler Artikelkatalog“ der Firmen f:data und Johann Augel Bauunternehmung sowie des „Zentralverband des deutschen Baugewerbes“ (ZDB) unter Einbeziehung der „Dynamischen Bau Daten“ sollte eine exemplarische Lösung eines neutralen Artikelkatalogs für die Baubranche durch die Anwendung der eCl@ss-, STLB-Bau- und bau:class-Standards geschaffen werden. Gefördert wurde das Projekt „Exemplarische Lösung für einen neutralen Artikelkatalog“ vom BMWi. Der Prototyp sollte etwa 500 bis 1.000 Artikel aus den Baubereichen Haustechnik, sowie Hoch- und Tiefbau umfassen und soll für Kalkulations- sowie Beschaffungsprozesse nutzbar sein. Es sollte ein Vernetzungskonzept für das Ausschreibungssystem „STLB-Bau und Artikelkatalog“ geschaffen werden und ein Anwendungskonzept für die Katalognutzung mit marktüblicher KMU-Software.249 Preis- und Normeninformationen sind in dem System integriert.250 Eine CD-Rom „artikelkatalog bau“ mit einer Demo des neutralen Artikelkataloges konnte 2008 über f:data bezogen werden. Dem u. a. auf dieser Basis entstandenen und unter baustoffkatalog.com veröffentlichtem Artikelkatalog liegt die bau:class-Klassifikation zu Grunde, was jedoch nach außen hin nicht sichtbar wird; ferner wurde die Nummernstruktur aufgegeben.251 2. Im Projekt „Integration von bau:class in eCl@ss“, ebenfalls gefördert vom BMWi, sollte erreicht werden, dass bau:class in eCl@ss integriert und anschließend aufgelöst wird. Im Gespräch wurde jedoch mitgeteilt, dass diese Bemühungen nicht weiter bestehen sondern dass davon ausgegangen wird, dass die Systeme eCl@ss und bau:class nebeneinander existieren werden.252 Auf der Internetseite heißt es nun nach dem Abschnitt „Den Schwerpunkt des Projektes bildet die Harmonisierung der Systeme mit der Überführung der bau:class-Klassen und -Merkmale in eCl@ss. Das Projektziel ist die Nutzung der erweiterten eCl@ss-Klassifikation durch den Anwenderkreis ‚Baubranche‘ und damit die weitere Verbreitung des Klassifizierungsstandards. Gleichzeitig wird sichergestellt, dass ausschließlich harmonisierte Merkmale in den DIN-Normungsprozess eingegeben werden.“253

248

Vgl. von der Weth (2008), S. 70 f:data [Hrsg.] (2008e) Vgl. von der Weth (2008), S. 70 251 Entzian, Klaus (Telefonat im Feb. 2008) 252 Entzian, Klaus (off. Ansprechpartner der bau:class Initiative): tel. Befragung am (29.05.2007) 253 f:data [Hrsg.] (2008a) 249 250

144

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

weiter: „Mit dem Projekt wird bau:class zur Anwendung des eCl@ss-Standards in der Baubranche. Branchenspezifische bau:class-Werkzeuge sichern die einheitliche Anwendung des Klassifikationsstandards für die Darstellung von Bedarf und Angebot in den komplexen Planungs-, Kalkulations- und Beschaffungsprozessen und bieten die Chance zur Vernetzung zwischen den am Bau Beteiligten.“254 Ein „Mapping“ von bau:class zu eCl@ss ist zwar geplant, hierzu fehlt jedoch derzeit (Stand Feb. 2008) noch das passende Geschäftsmodell.255

4.5.11.2

Umsetzung der Ziele

Mit bau:class sollte eine einfache Klassifikation geschaffen werden, die dem erforderlichen Detaillierungsgrad bei Anfragen von General- an Nachunternehmen und Lieferanten zwecks Kalkulation genügt. Erreicht werden sollte die vereinfachte Klassifikation dadurch, dass die Produkte durch weniger Merkmale als in branchenübergreifenden Klassifizierungssystemen wie eCl@ss beschrieben werden. Andererseits sollte die Beschreibung der Produkte eine hinreichend genaue Anfrage zulassen, und das bei Wahrung der Neutralität (Herstellerunabhängigkeit). Grundlage für die Erarbeitung der Klassifikation bildet das DIN-Merkmallexikon (DIN-sml). Im DIN-sml werden Merkmale und ihre Einheiten definiert (vgl. Ziff. 4.5.8.4). „Bedingt durch das breite bau:class-Spektrum und die bisher unabhängigen Entwicklungen von bau:class und eCl@ss treten Überschneidungen und Konflikte zwischen den Systemen auf. Um dieses Defizit zu beseitigen und auch für die Bereiche Bauprodukte, Bauleistungen und Facility Management den branchenneutralen Klassifikationsstandard eCl@ss schnell zur Verfügung zu stellen, fördert das BMWi seit Mitte 2005 das Projekt "Integration von bau:class in eCl@ss", welches im Verbund von eCl@ss e. V. und f:data GmbH durchgeführt wird.“256 Eine anfängliche Überlegung war es also, nach Beendigung des Projektes „Integration von bau:class in eCl@ss“ bau:class nach erfolgreicher Eingliederung aufzulösen. Dieser Gedanke, der nach Ansicht des Verfassers infolge der grundverschiedenen Zielsetzung von vorneherein zum Scheitern verurteilt war, wurde während der Zusammenarbeit wieder verworfen, um ein System zu gestalten, welches sich enger an den Bedürfnissen der Bauunternehmen orientiert.257

254

f:data [Hrsg.] (2008a) Entzian, Klaus (Telefonat im Feb. 2008) 256 Vgl. f:data [Hrsg.] (2008a) 257 Entzian, Klaus (off. Ansprechpartner der bau:class Initiative: tel. Befragung am 29.05.2007) 255

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

4.5.11.3

145

Klassifikationsaufbau, Ordnungs- und Artikelnummern

Die bau:class-Klassifikation ist folgendermaßen aufgebaut: Die erste Ebene unterteilt die Baustoffe, Bauprodukte und Geräte in 36 Klassen. Die Reihenfolge, in der die Elemente abgebildet sind, scheint beliebig zu sein. Darunter befinden sich zwei weitere Ebenen, die die jeweils höhere weiter unterteilen. Am Ende der dritten Ebene steht ein einzelnes Produkt. Dieses wird über Merkmale näher beschrieben, die über „Aufklappmenüs“ ausgewählt werden können (vergleichbar der Merkmalleisten anderer Klassifikationssysteme). Nachfolgende Abb. 4-46ff. verdeutlichen das Klassifizierungsschema. Demnächst sollen zusätzlich zu den Baustoffen und Bauprodukten auch Dienstleistungsbereiche der Baubranche klassifiziert werden. Die Erweiterung ist zwar schon fertig (Stand Mai 2007), wird aber wohl erst Ende des Jahres 2007 veröffentlicht werden.258 Der ursprüngliche Ansatz, die Gliederungsstruktur mit einem Nummernsystem zu versehen, wurde inzwischen verworfen; die einzelnen Datensätze erhalten jedoch interne ID.259 Zudem soll im baustoffkatalog.com in der nächsten Entwicklungsstufe (2. Quartal 2008) jeder Artikel mit einer „eineindeutigen“ Artikelnummer versehen sein.260 Nachfolgend wird anhand von Abbildungen zur Suche eines Steinzeugrohrs zunächst die Anwendung baustoffkatalog.com verdeutlicht. Dem Klassifikationsaufbau dieser Suche lag die Version 2.0 von bau:class zu Grunde.

258

Entzian, Klaus (off. Ansprechpartner der bau:class Initiative: tel. Befragung am 29.05.2007) Entzian, Klaus (Telefonat im Feb. 2008) 260 Vgl. von der Weth (2008), S. 71 259

146

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

Abb. 4-68: baustoffkatalog.com: Startseite erste Hierarchieebene261

261

f:data [Hrsg.] (2007a)

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

4.5.11.4

147

Anwendungen auf Basis von bau:class

Es gibt bisher drei Anwendungen von bau:class:262 x x x

den „baustoffkatalog.com“ (seit dem 15.05.2007, vormals „bau:classRecherche“, dient der Suche nach Baustofflieferanten und deren Produkten) den „bau:class-Manager“ (dient der Präsentation des eigenen Unternehmens innerhalb von baustoffkatalog.com) den „bau:class-Editor“ (Software zur Klassifizierung des eigenen Sortiments nach dem bau:class Standard)

Eine Vernetzung mit dem Ausschreibungssystem STLB-Bau zur automatischen Einbindung passender Ausschreibungstexte ist in Planung, das DIN.bauportal greift bereits auf die Daten des Baustoffkatalogs zurück (Stand 2008).263 Exkurs „Baupreislexikon.de“ „[Das] Baupreislexikon ist eine riesige Datenbank mit aktuellen Baupreisen für Bauleistungen aus 52 Gewerken. Je nach Variante finden Sie zu jeder Leistung eine ausführliche Leistungsbeschreibung, von-mittel-bis Baupreise, Preisanteile, detaillierte Einzelkosten mit Verbrauchsmengen, aktuelle Normenverweise, relevante Baustoffhersteller und vieles mehr. Leistungsstarke Softwaretools helfen Ihnen bei der Erstellung von Leistungsverzeichnissen, Angeboten, Rechnungen und EFB-Preis-Blättern. Verschiedene Download- und Druckformate ermöglichen eine problemlose Weiterverarbeitung der Daten.“264 Das „Baupreislexikon ist ausschließlich als Onlinedienst verfügbar. Alles was Sie brauchen ist Ihr Internetbrowser und Ihre persönlichen Zugangsdaten … Es gibt 4 Varianten des Baupreislexikon, die an die Bedürfnisse der jeweiligen Zielgruppe angepasst sind.“265 Die Suche bietet eine zusätzliche nützliche Funktion: Während der Eingabe des Suchbegriffs werden mögliche Schlagworte, die zur bisherigen Eingabe passen, angezeigt (vgl. nachfolgende Abb.). Diese Suchhilfe während der Eingabe, ist unter den betrachteten Klassifikationssystemen einmalig.

262

f:data [Hrsg.] (2008d) Vgl. von der Weth (2008), S. 71 264 f:data [Hrsg.] (2008i) 265 f:data [Hrsg.] (2008j) 263

148

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

Abb. 4-69: baustoffkatalog.com: Suche nach „Steinzeug“266

266

f:data [Hrsg.] (2007a)

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

149

Abb. 4-70: baustoffkatalog.com: Zweite Hierarchieebene nach der Auswahl „Rohre, Rohrzubehör und Schläuche“ (Ausschnitt)267

Abb. 4-71: baustoffkatalog.com: Dritte Hierarchieebene nach der Auswahl „Steinzeugformstücke“268

267

f:data [Hrsg.] (2007a)

150

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

Abb. 4-72: baustoffkatalog.com: Produktebene269

Abb. 4-73: baustoffkatalog.com: Anmeldung zum Zugang in den Merkmalbereich270

268

f:data [Hrsg.] (2007a) f:data [Hrsg.] (2007a) 270 f:data [Hrsg.] (2007a) 269

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

Abb. 4-74: baustoffkatalog.com: Merkmalleiste: Auswahlmöglichkeiten271

Abb. 4-75: baustoffkatalog.com: Merkmalleiste mit getroffener Auswahl272

271

f:data [Hrsg.] (2007a)

151

152

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

Am Ende der Hierarchie steht in der Anwendung baustoffkatalog.com, im Gegensatz zu reinen Klassifizierungssystemen, nicht nur ein Produkt, sondern auch in alphabetischer Reihenfolge die Adressen von Herstellern, die das ausgewählte Produkt mit den gesuchten Eigenschaften führen.

Abb. 4-76: baustoffkatalog.com: Herstellerwahl273

Mit der Option „Anfrage an markierte Hersteller senden“ kann eine Anfrage an alle oder ausgewählte Hersteller gleichzeitig erfolgen, in der die eigenen Firmenangaben, sowie die zuvor ausgewählten Produkte mit ihren Merkmalen automatisch angegeben werden (vgl. nachfolgende Abb.).

Abb. 4-77: baustoffkatalog.com: Kontaktformular274 272

f:data [Hrsg.] (2007a) f:data [Hrsg.] (2007a) 274 f:data [Hrsg.] (2007a), Eingaben geschwärzt 273

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

153

Abb. 4-78: baustoffkatalog.com: Produktgruppen der Firma Steinzeug Abwassersysteme GmbH275

4.5.11.5

Vorgehen zur Klassifikation von Produkten

bau:class ist bietet ein eigenes Werkzeug in Form des Programms „bau:class editor“ an, mit dem der Benutzer bei der Klassifizierung der eigenen Produktpalette unterstützt wird. Hierfür wird zunächst der bereits vorhandene Produktdatenkatalog in ein BMEcat Format ausgelesen. Diese Funktion bieten die meisten Kataloganwendungen an. Anschließend wird mittels eines Konverters aus dem BME-cat Format ein für den „bau:class editor“ lesbares Format erstellt. Dieses wird durch den Editor eingelesen, wobei die für die Klassifikation nach bau:class notwendigen Angaben gefiltert werden. Bei Widersprüchen muss weiterhin manuell vervollständigt werden. Ist noch kein elektronischer Katalog vorhanden, so kann dieser manuell mit Hilfe des Editors direkt in bau:class gerechter Form erstellt werden.276

275 276

f:data [Hrsg.] (2007a) f:data [Hrsg.] (2006)

154

4.5.11.6

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

Anbindung von Artikelstammdatenbanken: Der Neutrale Artikelkatalog und baustoffkatalog.com

Später soll Händlern die Möglichkeit gegeben werden, ihre Kontaktdaten dort anzugeben. Wie detailliert die Angaben der Hersteller bzw. Händler sind, bestimmen diese selbst. Die Möglichkeiten reichen von detaillierten Produktbeschreibungen des eigenen Sortiments mit Preisen, über die Angabe der eigenen Internetpräsenz, in der Produktkataloge zu finden sind, bis hin zur simplen Adressangabe mit Telefonnummer eines Ansprechpartners.277

4.5.11.7

Datenaustauschformat

Als Datenaustauschformat wird BMEcat benutzt, welches als einziges Format in der Lage ist, die bau:class Klassifikation und die weiteren Daten vollständig zu übertragen.278

4.5.12

Ordnungssystem von HeinzeBauOffice

Das hierarchische Ordnungssystem von HeinzeBauOffice (HBO)279 findet nur firmenintern Anwendung und kann nicht zur hierarchischen Suche herangezogen werden. Unter nachfolgender Ziff. 4.6.3 wird kurz auf die Gliederungsstruktur und das zugehörige Nummernsystem eingegangen.

277

f:data [Hrsg.] (2008g) Entzian, Klaus (off. Ansprechpartner der bau:class-Initiative): tel. Befragung am 29.05.2007 279 Verantwortlich für den HeinzeBauOffice-Service ist die BauMedien GmbH, die im Namen der BDBBaudatenbank GmbH handelt. Vgl. BauMedien GmbH Heinze [Hrsg.] (2008a) 278

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

155

4.6 Stammdatenbanken 4.6.1 Allgemein „Stammdaten sind zustandsorientierte Daten, die der Identifizierung, Klassifizierung und Charakterisierung von Sachverhalten dienen und die unverändert über einen längeren Zeitraum hinweg zur Verfügung stehen.“280 Eine Datenbank ist ein „zentral verwaltetes System zur Speicherung großer Datenbestände, das eine optimale Informationsgewinnung bei sehr kurzen Zugriffszeiten ermöglicht. Ein Datenbank-System besteht aus Dateien (als Komponenten) und Anwendungsprogrammen, z. B. für die statistische Auswertung von Daten.“281 Jedes Handelsunternehmen benötigt u. a. für Bestellungen, die Lagerhaltung, die Angebotserstellung, das Rechnungswesen und für ECR-Anwendungen aktuelle Artikelstammdaten und Preisinformationen der Lieferanten bzw. muss diese seinen Abnehmern zur Verfügung stellen.282 Artikelstammdaten werden meist von jedem Unternehmen und jeder Niederlassung eigenverantwortlich erstellt und gepflegt. Im Bauhauptgewerbe sind das bei etwa 70.000 Unternehmen ebenso viele unterschiedliche Artikelstämme. Dabei werden als Artikelstammdaten alle Daten zu einem Produkttyp verstanden, die die Eigenschaften eines Produktes beschreiben (Eigenschaftsdaten) und ggf. zusätzlich solche, die den Lebensweg eines Produktes beschreiben (z. B. Herstellungsdatum). In den folgenden Abbildungen wird der Unterschied im Informationsfluss mit und ohne eine zentrale Artikelstammdatenbank bzw. einen zentralen Vermittlungsdienst verdeutlicht. So muss ohne zentrale Vermittlung jeder Hersteller mit jedem Händler in Kontakt treten, um Informationen zu aktualisieren, mit zentraler Vermittlung ist es nur ein Datenaustausch je Beteiligten. Hierauf wird in Kap. 10 nochmals detaillierter eingegangen.

280

Beringer, Haas (2008) Weiß, Anders, Astor (1996) 282 BauMedien GmbH Heinze [Hrsg.] (2008b) 281

156

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

ohne zentrale Datenbank: diverse Abfragen je Unternehmen Hersteller A

Händler 1

Hersteller B

Händler 2

Hersteller C

Händler 3

Hersteller D

Händler 4

mit zentraler Datenbank: eine Abfrage je Unternehmen Hersteller A Hersteller B

Händler 1

Zentrale Datenbank

Händler 2

Hersteller C

Händler 3

Hersteller D

Händler 4

Abb. 4-79: Komplexität des Datentransfers mit und ohne zentrale Stammdatenbank

Bauunternehmen stehen zurzeit nur unzureichende Werkzeuge für die Produktbeschreibung (Artikelstamm) und Produktbestellung zur Verfügung. Diese erfolgen gegenwärtig oftmals noch manuell mit selbst definierten Artikelbeschreibungen unter Zuhilfenahme lokal vorhandener Software oder es werden die Produktbeschreibungen des Herstellers automatisch oder aber auch manuell, übernommen.283 Eine Standardisierung birgt daher großes Einsparpotenzial bei der Erfassung, der Pflege und der Nutzung der Artikelstammdaten. Dies zeigt sich am Beispiel vereinzelt umgesetzter Lösungen wie der des Datenaustauschs zwischen Bauunternehmern und Händlern mittels Datanorm-Schnittstelle.284 Dies ist eine Schnittstelle für den elektro283 284

Schilling, Entzian (2007) Scharmann (2006)

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

157

nischen Stammdatenaustausch, die sich hauptsächlich im Baunebengewerbe etabliert hat und durch die die Regeln für den Artikelstammdatenaustausch ausführlich festgelegt sind.285 Im Folgenden werden verschiedene Artikelstammdatenbanklösungen und Lösungen für den zugehörigen Datenaustausch vorgestellt, insbesondere auch die für die Baubranche bereits entwickelten.

4.6.2 SINFOS (und SA2) 4.6.2.1

Was ist SINFOS? Was ist SA2?

SINFOS ist ein europäischer Artikelstammdatenpool mit vielen Anwendungen deren Basis stets die Artikelstammdatenbank bildet. Anwendungen sind z. B.: x x x x x x

285

„WebForms“ zur Erfassung, Bearbeitung und Recherche der Daten, der „Erfassungsservice“ für Händler, die ihre Daten nicht selbst einpflegen möchten, die „Business Integration Platform“ (B.I.P.), eine Universalschnittstelle für Geschäftsprozesse aller Art, die „Standardwarenklassifikation" zur Ordnung innerhalb des Systems (s. o.), das „Global Data Synchronisation Network“ (GDSN) zum weltweiten Datenaustausch und der „Bilaterale Stammdatenservice“ (BISS) zum Austausch individueller Kundeninformationen.

Bürgerle Ing. Büro [Hrsg.] (2008)

158

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

Die folgende Abbildung stellt den Datenfluss von SINFOS schematisch dar.286 GDSN

Globalal Registry Globaler Stammdatena ustausch Hersteller

SINFOS Datenpool

Mediadaten/Stammdaten

Transaktionsdaten

Handel

Mediadaten/Stammdaten

Transaktionsdaten Business Integration Platform

Abb. 4-80: SINFOS: Prozess Schema287

Die SINFOS GmbH ist ein Tochterunternehmen von GS1 Germany und PIRONET NDH. Zurzeit findet der SINFOS-Pool in rund 2.500 Unternehmen in mehr als zehn europäischen Ländern Anwendung.288 Um branchenspezifische Anforderungen abzudecken, werden drei Profile angeboten: „Food/Non-Food“, „Textil, Sport, Schuhe“, „DIYGA“ (Do it yourself, Gardening and AGRO). Aus Sicht der Bauwirtschaft ist zunächst bzgl. der hinterlegten Inhalte primär der Bereich DIYGA von Bedeutung, in dem die Sparten „Bauen und Wohnen“ integriert sind.289 Im Dezember 2007 fusionierten die SINFOS GmbH (Köln) und der Agentrics Geschäftsbereich GenSync (USA), zur SA2 Worldsync (Hauptsitz Köln) „und werden zum Marktführer im Bereich Datenpool- und Stammdatenservices.“290 Das neue Angebot wurde im Rahmen des Projektes „InWeMo“ nicht mehr aus Sicht der Bauwirtschaft untersucht. „SA2 Worldsync, ein Joint Venture der Gesellschafter PIRONET NDH AG, Agentrics LLC und GS1 Germany, entstand durch die Verschmelzung der SINFOS GmbH mit dem Agentrics Geschäftsbereich GenSync. Die Datenpool-

286

SINFOS [Hrsg.] (2008a) SINFOS [Hrsg.] (2008a) 288 SINFOS [Hrsg.] (2008b) 289 SINFOS [Hrsg.] (2008c) 290 GS1 [Hrsg.] (2008n) 287

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

159

Services von SA2 Worldsync ermöglichen den professionellen Austausch von Artikelstammdaten auf Basis internationaler GDSN Standards und werden weltweit von mehr als 2600 Unternehmen genutzt, darunter 50 der größten Händler. In Kombination mit den Softwarelösungen der PIRONET NDH AG sind integrierte Lösungen im Bereich Master Data Management möglich. Weitere Informationen unter www.sa2worldsync.com.“291

4.6.2.2

Wozu dient SINFOS?

Der SINFOS Stammdatenpool dient dem multilateralen Austausch von Artikelstammdaten, aber auch von Bildern, Sicherheitsdatenblättern, Produktbeschreibungen, Multimediainhalten und Metadaten (beschreibende Daten). Metadaten ermöglichen eine eindeutige Zuordnung von Informationen zu den jeweiligen Artikeln. Sind beispielsweise Bilder zu einem Artikel vorhanden, so werden diese mit den Stammdaten des Artikels verknüpft und der Nutzer sieht bei seiner Recherche sofort, dass Bilddaten zu diesem Artikel vorhanden sind. Die Daten müssen jeweils nur einmal im zentralen SINFOS-Pool gepflegt werden, versorgen aber alle angeschlossenen Interessenten wie z. B. Händler und Dienstleister automatisch mit Stammdateninformationen. Die Schnittstellen reduzieren sich für jedes Unternehmen (Händler und Hersteller) auf „Eins“ (vgl. auch Abb. unter Ziff. 4.6.1). Ohne SINFOS mussten Lieferanten ihre Stammdaten jedem Interessenten einzeln zukommen lassen und diese auch einzeln pflegen. Umgekehrt reduzieren sich für den Händler die vorher zahlreichen Schnittstellen mit den einzelnen Lieferanten, da er nun all seine Informationen aus einer Hand erhält. Dadurch werden Fehler reduziert und Kosten gesenkt.292 Der SINFOS Datenpool erfüllt zusätzlich die Anforderungen des GDSN. GDSN stellt einen Standard für den weltweiten Stammdatenaustausch dar (vgl. obige Abb.). Somit können die Daten über SINFOS weltweit zugänglich gemacht werden, was den Herstellern einen weltweiten Absatzmarkt eröffnet und den Händlern eine weltweite Angebotsauswahl sichert.293 Mit dem „Bilateralen Stammdatenservice“ (BISS) bietet SINFOS Unternehmen die Möglichkeit, individuell vereinbarte Preise und andere bilaterale Artikelinformationen an die jeweiligen Handelspartner zu senden (vgl. nachfolgende Abb.).294

291

GS1 [Hrsg.] (2008n) SINFOS [Hrsg.] (2008b) 293 SINFOS [Hrsg.] (2008d) 294 SINFOS [Hrsg.] (2008e) 292

160

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

Individuelle Preisnachrichten & Artikelstammdaten

Preis & Stammdaten

Individuelle Preisnachrichten & Artikelstammdaten

BISS Hersteller

Individuelle Preisnachrichten & Artikelstammdaten

Benachrichti gung

Händler 1…n

Anfrage

Artikelst ammdat en

Hersteller

Hersteller

Händler

SINFOS Datenpool

Abb. 4-81: SINFOS: Bilateraler Stammdatenaustausch295

295

SINFOS [Hrsg.] (2008f)

Händler

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

4.6.2.3

161

Wie funktioniert SINFOS?

Artikelstammdatenbank Die Artikelstammdaten werden vom Lieferanten/Hersteller in einem vereinbarten Format (EANCOM/PRICAT296) elektronisch an den SINFOS-Pool geschickt und von hier automatisch an die beteiligten Unternehmen weitergeleitet. Bevor die Daten auf dem SINFOS-Pool freigegeben werden, erfolgt eine detaillierte Prüfung auf Logik und Vollständigkeit.297 Für das Einstellen, die Pflege, Aktualität und Richtigkeit der Daten sind die Hersteller selbst verantwortlich.298 Datenübergabe Die Daten können bei kleineren Dateien über einen Internetbrowser einzeln in den SINFOS-Pool eingestellt werden. Größere Datenmengen werden per File Transfer Protokol (FTP) (deutsch: Datenübertragungsprotokoll) übermittelt.299 In Ausnahmefällen können die Daten auch per CD versandt werden.300 Datenerfassung Der Anwender wird von SINFOS durch die Anwendungssoftware „WebForms“ bei der Erfassung, Bearbeitung und Recherche unterstützt. Die Anwendung ist komplett web-basiert und wird per Browser bedient. Die Software eröffnet, ohne dass eine lokale Installation erforderlich ist, folgende Möglichkeiten:301 x x x x x

den Zugang über das Internet via Browser, die Validierung (Rechtsgültigkeit der Daten) in Echtzeit, die Unterstützung der Bewegungskennzeichen, welche der Steuerung von Artikel-Versionen dienen, die Erfassung ähnlicher Artikel in kurzer Zeit durch Kopier- und Vorlagefunktionen, einen Datenim- und -export in den Dateiformaten SINFOS XML, SINFOS Excel und SINFOS Text (Vollversion).

296 „Bei EANCOM/PRICAT handelt es sich um eine internationale Standardanwendung zum Austausch von Artikeldaten, Preisen und Konditionen.“, vgl. SINFOS [Hrsg.] (2008g) 297 SINFOS [Hrsg.] (2008a) 298 SINFOS [Hrsg.] (2008h) 299 SINFOS [Hrsg.] (2008i) 300 SINFOS [Hrsg.] (2008i) 301 SINFOS [Hrsg.] (2008j)

162

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

Des Weiteren bietet SINFOS „WebForms“ eine Suchfunktion zum schnellen Auffinden von Artikeln im Daten-Pool mittels Stichwort- und strukturierter Suche (zur Eingrenzung von Ergebnissen). Die Suche nach verschiedenen Kriterien wird unterstützt, z. B. Suche nach EAN, gültig ab Datum, Zielmarkt, Sektor, Artikellangtext, Bewegungskennzeichen oder Bezugsebene (vgl. folgende Abb.).302

Abb. 4-82: SINFOS: Suche303

Ein weiteres Angebot von SINFOS für Unternehmen ist der „Stammdaten Erfassungsservice“. Dieser übernimmt die Erfassung und Pflege, sowie das Konvertieren und Programmieren der Schnittstellen in Unternehmen, die die Tätigkeit nicht selbst durchführen möchten. Die Unternehmen reichen hierzu ihre Artikelstammdaten auf sogenannten Erfassungsbögen ein, welche „Muss-“ und „Kannfelder“ enthalten. Die Erfassung, das Einstellen und die Prüfung mit anschließender Freigabe der Daten erfolgt über das SINFOS-Team. Mit der B.I.P. werden Unternehmen unterstützt ihre Geschäftsprozesse zu digitalisieren. Bei der B.I.P. handelt es sich um eine Integrationsplattform, die als Universalschnittstelle fungiert. Es können hiermit beliebige Übertragungswege wie z. B. EDI, Post, Fax, E-Mail und/oder SMS miteinander kombiniert werden. Auf diese Art lassen sich die eigenen Geschäftsprozesse mit den individuellen Prozessen der Geschäftspartner synchronisieren. Es können sogar Geschäftspartner, die ihre Prozesse ausschließlich auf Papier abwickeln, in die elektronische Datenvereinbarung integriert werden. Dies ist insbesondere für die Baubranche interessant, da – wie bereits erwähnt – ein großer Teil des Geschäftsverkehrs immer noch über Fax und Post abgewickelt wird. Abgerechnet wird dieser Service pro Transaktion.

302 303

SINFOS [Hrsg.] (2008f) SINFOS [Hrsg.] (2008f)

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

4.6.2.4

163

Klassifizierung und Standards

Innerhalb von SINFOS werden Daten anhand des Standardwarenklassifikationssystems strukturiert. Bei Nutzung von GDSN spielt zudem die GPC eine wichtige Rolle, da für die Registrierung eines Artikels innerhalb von GDSN eine GPC zwingend erforderlich ist. Zur Nutzung von SINFOS GDSN wird eine spezielle XML-Schnittstelle benötigt, die ständiger Weiterentwicklung und Anpassung bedarf. Sind diese Vorraussetzungen nicht gegeben, bietet SINFOS mit „SINFOS Global“ einen entgeltlichen Service an, der diese Arbeiten für den Kunden übernimmt.304

4.6.2.5

Bilateraler Stammdatenaustausch

Im BISS werden individuelle Preisinformationen und Konditionen mit den Artikelstammdaten kombiniert und anschließend mit den einzelnen Handelspartnern ausgetauscht. Dabei sendet der Hersteller die je nach Händler individuelle Nachricht an SINFOS. BISS greift automatisch auf den Stammdaten-Pool zu und liest die zum bilateralen Datensatz gehörenden Stammdaten aus. Anschließend leitet BISS beide Informationsblöcke (Stammdaten und bilaterale Daten) gemeinsam in einem Datenpaket an den jeweiligen Empfänger weiter.305

4.6.3 Heinze: Das HeinzeBauOffice und die BauDatenbank HeinzeBauOffice (HBO) ist ein herstellerübergreifendes Informationssystem für die Baubranche in Form einer Suchmaschine. Das heißt, dass ausschließlich baurelevante Treffer angezeigt werden. Es kann u. a. nach Schlagworten, Produktinformationen, Marken, Herstellernamen und Bauwissen gesucht werden. Verantwortlich für den HeinzeBauOffice-Service ist die Springer BauMedien GmbH Heinze, die im Namen der BDB-Baudatenbank GmbH handelte.306 „Die 1989 gegründete BauDatenbank GmbH ist eine Gemeinschaftsunternehmung der BauMedien GmbH Heinze und dem Gesprächskreis Baustoffindustrie/ Bundesverband Deutscher Baustoff-Fachhandel e. V. Im Auftrag von Herstellern und dem Baustoff-Fachhandel wurde ein durchgängiges Klassifikations- und Codierungssystem für Bau- und Ausstattungsprodukte geschaffen. Zudem unterhält Heinze mit der IndustrieStammDatenbank eine zentrale Artikelstammdatenbank für die Baubranche und versorgt den Baustoff-Fachhandel darüber mit aktuellen Artikel- und Preisinformationen. Die Nutzung dieser standardisierten Artikelstammdaten beschleunigt und vereinfacht die Geschäftsprozesse zwischen dem Handel und seinen Lieferanten.“307

304

SINFOS [Hrsg.] (2008d) SINFOS [Hrsg.] (2008e) 306 BauMedien GmbH Heinze [Hrsg.] (2008a) 307 BauMedien GmbH Heinze [Hrsg.] (2008c) 305

164

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

2007 erfolgte der Verkauf der Springer BauMedien GmbH Heinze an „GMT Communications Partners“.308 Unterschieden werden nachfolgend die „manuelle“ Suche nach einzelnen Artikelbzw. Preisinformationen über das HeinzeBauOffice und der (teil-)automatisierte Datenaustausch zwischen Herstellern und Händlern bzgl. Artikelinformationen und insbesondere auch Preise/Staffelpreise etc. über die „BauDatenbank“.

4.6.3.1

Die manuelle Suche in der HeinzeBauOffice-Artikeldatenbank

Die HeinzeBauOffice-Suche richtet sich an alle am Bau Beteiligten. Die Informationen spiegeln das aktuelle Marktangebot an Bau- und Ausstattungsprodukten wieder. Sie enthält (Stand Mai 2007):309 x x x x x x x x

mehr als 7.000 Hersteller von Bau- und Ausstattungsprodukten mit überregionalem Liefergebiet, über 300.000 Produktinformationen und Artikelbeschreibungen von marktführenden Herstellern (Stand Okt. 2007: > 350.000;310 davon sind mindestens 220.000 Artikel mit einer eindeutigen EAN versehen (Stand: 31.03.2005).311), mehr als 9.000 Marken- und Produktnamen, eine umfangreiche Wissensbasis für das Bauen im Bestand mit beispielhaften Lösungen für Modernisierung, Instandsetzung, Um- und Ausbau von Gebäuden, eine Wissensbasis für barrierefreies Bauen (behindertengerechtes und altengerechtes Wohnen), allgemeines Bauwissen für private Bauherren und Modernisierer, Ausschreibungstexte und CAD-Zeichnungen für Architekten und Planer und elektronische Preislisten und Artikeldaten für den Baustoff-Fachhandel (für die Preislisten ist eine Anmeldung als Händler erforderlich).

Die Schlagwortdatei umfasst 15.000 Fachbegriffe. Während der Sucheingabe werden bereits Vorschläge für Schlagworte gemacht. Dabei wird nach den Ergebnissen „Schlagworte zu Ihrer Suche“, „Marken zu Ihrer Suche“, „Produktinformationen zu Ihrer Suche“ und „Herstellernamen zu Ihrer Suche“ unterschieden (vgl. nachfolgende Abb.).

308

BauMedien GmbH Heinze [Hrsg.] (2008c) BauMedien GmbH Heinze [Hrsg.] (2008a) 310 BauMedien GmbH Heinze [Hrsg.] (2008d) 311 BauMedien GmbH Heinze [Hrsg.] (2008e) 309

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

165

Abb. 4-83: HeinzeBauOffice: Vorschläge bei der Sucheingabe „gi“312

Ist die Eingabe abgeschlossen, kann die Suche in einer Art Merkmalleiste (Produkteigenschaften) spezifiziert werden.

Abb. 4-84: HeinzeBauOffice: Merkmalleiste313

312

BauMedien GmbH Heinze [Hrsg.] (2008f)

166

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

Als Beispiel wird die Suche nach einer Gipskartonplatte. Zunächst werden die Merkmale „Kantenausbildung“ und „Baustoffklasse“ näher bestimmt.

Abb. 4-85: HeinzeBauOffice: Merkmalausprägungen314

313 314

BauMedien GmbH Heinze [Hrsg.] (2008g) BauMedien GmbH Heinze [Hrsg.] (2008g)

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

167

Es folgt eine Liste mit Herstellern, aus der z. B. das Brandschutz-Wandsystem der Fa. Knauf Gips KG ausgewählt werden kann, um nähere Informationen zum Brandschutz-Wandsystem zu erhalten. Zusätzlich können über HBO weitere Informationen von Knauff angefordert werden. Es gibt eine Kontakt E-Mail-Adresse und einen Link zur Internetseite der Firma Knauf.

4.6.3.2

Die Versorgung des Baustoffhandels mit Artikel- und Preisdaten über die Heinze BauDatenbank

1989 wurde die BauDatenbank GmbH als Gemeinschaftsunternehmen der Heinze GmbH mit dem Gesprächskreis Baustoffindustrie/Baustoff-Fachhandel e. V. gegründet. Die BauDatenbank ist eine Branchenlösung für den Baustoff-Fachhandel, um diesen mit Produktinformationen und Artikeldaten zu versorgen.315 „Für den Baustoff-Fachhandel unterhält Heinze [damit] eine Branchenlösung zur zentralen Artikelstammdaten-Versorgung: Lieferanten stellen ihre aktuellen Artikel- und Preisdaten in einer zentralen Artikelstammdatenbank zur Verfügung, in der Regel entsprechend dem vereinbarten Branchenstandard. Baustoff-Fachhändler haben die Möglichkeit, aktuelle Artikel- und Preisdaten ihrer Lieferanten über die zentrale Artikelstammdatenbank zu beziehen und die Daten weitgehend automatisiert über geeignete Import-Schnittstellen in den Warenwirtschaftssystemen einzupflegen.“316 Eingesetzt werden diese Systeme zur:317 x x x x

ausführlichen Beschreibung von Bauprodukten, gezielten Produktrecherche, Unterstützung der Ausschreibung von Bauprodukten, Unterstützung der Warenwirtschaftsprozesse im Fachhandel.

Für die Händler ergeben sich u. a. folgende Vorteile:318 x

x

315

Die Stammdatenpflege wird schneller und kostengünstiger als bei der manuellen Pflege. Bisher hat beispielsweise eine Person an einem Tag 400 Artikel bearbeitet, heute kann mit Hilfe der Artikelstammdatenbank dieselbe Anzahl an Artikeln in 10 Minuten bearbeitet werden. Neuheiten im Artikelsortiment oder Preisänderungen der Lieferanten werden tagesaktuell umgesetzt, wodurch Zeit und Geld gespart wird.

BauMedien GmbH Heinze [Hrsg.] (2008i) BauMedien GmbH Heinze [Hrsg.] (2008h) 317 BauMedien GmbH Heinze [Hrsg.] (2008b) 318 BauMedien GmbH Heinze [Hrsg.] (2008e) 316

168

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

x x x x x

Abgestimmte Daten werden vom Lieferanten geprüft und freigegeben. Daten stehen im alten DATANORM-Format zur Verfügung. Diese Schnittstelle ist in jedem WWS vorhanden, wodurch die Daten sofort genutzt werden können. Wird das PRICAT-Format angewandt, ist es möglich Zusatzinformationen wie Logistikdaten (Verpackung, Maße, Gewicht etc.) zu nutzen, die z. B. zur Lageroptimierung verwendet werden können. Es kann über die zentrale Artikelstammdatenbank auch auf Artikel zugegriffen werden, die in der eigenen Warenwirtschaft nicht gelistet sind (Erweiterung des eigenen Sortiments). Rationalisierung der Geschäftsprozesse; Vorraussetzung für das elektronische Bestellwesen, den elektronischen Rechnungsdatenaustausch und ECR.

Der Vorteil für Hersteller ist, dass die Daten an einer Stelle, der zentralen Artikelstammdatenbank, abgegeben werden. Bisher wurden die Daten individuell für jeden Händler zusammengestellt und anschließend an den jeweiligen Händler einzeln versandt. Eine weitere Erleichterung ist die zentrale Kontrolle der Datenaustauschformate, so dass der Handel die Daten fehlerfrei in das jeweilige WWS einlesen kann. Die an das Netzwerk angeschlossenen Handelsunternehmen werden so automatisch mit den aktuellen Artikelstammdaten der Hersteller versorgt.319 Anlieferung der Artikelstammdaten Bei der BauDatenbank handelt es sich also um eine zentrale Artikelstammdatenbank. Die Artikelstammdaten werden von den Herstellern an HBO übermittelt. Dies geschieht i. d. R. in tabellarischer Form, meist per E-Mail. Alternativ können die Informationen auch auf CD-Rom zugestellt werden. Die meisten Herstellerinformationen werden noch als Excel-Tabellen zugestellt, was zur Folge hat, dass diese durch HBO mittels einer speziellen Software in die vereinbarten Formate PRICAT 1.2, DATANORM 3.0 oder DATANORM 4.0 umgewandelt werden müssen. Dies geschieht unentgeltlich.320 Die so gelieferten Herstellerinformationen beinhalten lediglich die kaufmännischen Daten wie Produktbezeichnung, EAN, Herstellerartikelnummer (HAN)321 etc. Technische Informationen werden separat erfasst und durch das HBO-Team mit den kaufmännischen Daten verknüpft. Vorraussetzung hiefür ist, dass die EAN bzw. HAN vorhanden ist.

319

BauMedien GmbH Heinze [Hrsg.] (2008e) BauMedien GmbH Heinze [Hrsg.] (2008i) 321 Die Herstellerartikelnummer (HAN) findet dann Anwendung, wenn der Hersteller für das Produkt keine EAN beantragt hat. 320

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

169

Qualitätsstufen Um eine einwandfreie Arbeit mit den Daten gewährleisten zu können, sind PflichtInformationen als Mindestanforderungen festgelegt worden. Die Mindestinformationen, die zu jedem Artikel gemacht werden müssen, sind: x x x x x x x x

ILN Hersteller-Kürzel (z. B. KNF für Knauf Gips KG) Dokumenten-/Nachrichtendatum (z. B. Erstellungsdatum) Katalogbezeichnung (z. B. Preisliste Sommer 2007) Bewegungskennzeichen (z. B. hinzugefügt, geändert, gelöscht) EAN, HAN Artikelkurzbezeichnung Warengruppenzuordnung

Darüber hinaus unterscheidet man nachfolgende Qualitätsstufen in den Datensätzen, die sich auf den Dateninhalt beziehen. Dabei beinhaltet die nächst höhere Stufe immer die vorherigen.322 Die Hersteller sind für die Datenqualität und die regelmäßige Aktualisierung der eigenen Daten selbst verantwortlich. Liefert ein Hersteller seine Daten in einer der vorangehenden Qualitätsstufen, so wird er im Onlinesystem entsprechend mit *, **, *** oder **** gekennzeichnet. Die Anzahl der Sterne ist äquivalent zur Qualitätsstufe. Dies soll ein Anreiz für Hersteller sein: Ihre Daten in einer möglichst hohen Qualität zu liefern.323

322

x

Qualitätsstufe 1 (*): Daten, die für alle Artikel324 eine Preisinformation enthalten. Dabei wird ein Bruttolistenpreis hinterlegt. Die Daten müssen spätestens vier Wochen vor Gültigkeitsbeginn dem Handel zum Datenabruf zur Verfügung stehen. Das Informieren von Marktpartnern auf anderen Wegen darf frühestens gleichzeitig mit dem Informieren der Stammdatenbank erfolgen.

x

Qualitätsstufe 2 (**): Daten, die zusätzlich die automatische Artikelstammdaten- und Preispflege in Warenwirtschaftssystemen (WWS) unterstützen. Warenwirtschaftssysteme dienen der mengen- und wertmäßigen Darstellung und Steuerung des Güter- und Warenstroms in Handelsunternehmen. Sie sind ein immaterielles Abbild des physischen Warenflusses.325 Das heißt, dass sie folgende Anforderungen erfüllen müssen: o alle in den offiziellen Preislisten vorhandenen gültigen Artikel sind im Sortiment der Artikelstammdatenbank zu finden, o alle Artikel verfügen über eine EAN-Nummer, o alle Artikel sind mit einem Bau-Warengruppenschlüssel versehen und

BauMedien GmbH Heinze [Hrsg.] (2008e) BauMedien GmbH Heinze [Hrsg.] (2008e) Die Formulierung „alle Artikel“ schließt begründete Ausnahmen und Ausnahmen im Bereich von zehn Prozent bezüglich der oben aufgelisteten Qualitätsanforderungen mit ein. [BauMedien GmbH Heinze [Hrsg.] (2008e)] 325 Hertel, Zentes, Schramm-Klein (2005) 323 324

170

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

o die Artikel sind eindeutig anhand des Artikeltextes zu identifizieren. x

Qualitätsstufe 3 (***): Daten, die zusätzlich die elektronische Bestellabwicklung unterstützen. Dies ist gegeben, wenn für alle Artikel die Mindestbestellmenge und die Menge pro Packung angegeben werden.

x

Qualitätsstufe 4 (****): Daten, die zusätzlich die Lageroptimierung sowie die Logistik im Fachhandel unterstützen. Dazu müssen für alle Artikel folgende Informationen vorhanden sein: o wichtigste Maße und Gewichte des unverpackten Artikels o Verpackungsart und o wichtigste Maße und Gewichte des verpackten Artikels.

Zurzeit (Stand April 2007) erreichen 56 % der Daten die erste Qualitätsstufe, 10 % die zweite, 5 % die dritte und 21 % die vierte Qualitätsstufe. 8 % der Daten erreichen nicht die erste Qualitätsstufe.326 Die technischen Informationen werden größten Teils durch Heinze-Mitarbeiter manuell recherchiert, z. B. durch Auswertung der Herstellerinformationsbroschüren, was einen enormen Aufwand bedeutet. Derartiger Service ist extrem zeit- und daher kostenintensiv, weshalb diese sogenannte „Aufwertung“ der Daten nur entgeltlich durchgeführt wird. Den Herstellern wird zur Nachpflege ihrer Daten eine Excel-Liste auf CD-Rom zur Verfügung gestellt. In dieser Tabelle sind Artikelnummern mit Zusatzinformationen (z. B. Marke, Beschreibung, Gebinde) und der entsprechende Barcode gelistet. Auf diese Weise kann die EAN mittels Scanner einfach, schnell, zuverlässig und komfortabel in das WWS eingepflegt werden. Ohne dies müssten die Nummern manuell erfasst werden.327 Ordnungssystem Die BauDatenbank wird intern anhand eines eigenes entwickelten Ordnungssystem strukturiert, aus welchem ein durchgängiges Klassifikations- und Codiersystem für Bau- und Ausstattungsprodukte erarbeitet wurde. Das Warenschlüsselsystem gliedert sich in vier Ebenen. Jeder Ebene wird eine zweistellige Zahl zugeordnet. Die erste Ebene bildet das Sortiment, welches aus 45 Teilbereichen besteht. Die zweite Ebene beinhaltet die Warengruppe, die dritte bildet die Hauptartikelgruppen und die vierte Ebene die Artikelgruppen (vgl. nachfolgende Abb.). Daraus ergibt sich eine achtstellige Codierung für jede Artikelgruppe (Stand 2002). Das Warenschlüsselsystem findet ausschließlich intern Anwendung. Es kann nicht zur hierarchischen Suche verwendet werden.328

326

BauMedien GmbH Heinze [Hrsg.] (2008i) BauMedien GmbH Heinze [Hrsg.] (2008i) 328 BauMedien GmbH Heinze [Hrsg.] (2008i) 327

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

171

Abb. 4-86: HeinzeBauOffice: Warengruppenschlüssel am Bsp. Befestigungsmittel329

Web Service Das zentrale Arbeitswerkzeug des Handels ist das WWS. Dieses beinhaltet meist lediglich die nötigsten kaufmännischen Artikeldaten, wie z. B. Artikelnummer, Artikelkurztext und Preis. Technische Daten, Verbrauchsangaben, Verarbeitungshinweise

329

BauMedien GmbH Heinze [Hrsg.] (2008i)

172

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

Anwendungsbeispiele etc., die der Kundenberatung dienen, sind in der Regel nicht vorhanden. Derartige Informationen stellt der Web Service des HBO zur Verfügung. Es ermöglicht dem Verkäufer bei Auftragserfassung und während des Kundegespräches Artikelinformationen aus dem eigenen WWS heraus abzurufen. Dies geschieht über eine kostenlose XML-Schnittstelle, die durch Kooperation von HBO mit den Softwareanbietern von Warenwirtschaftssystemen in das jeweilige WWS des Händlers integriert wird. Der Verkäufer sucht nun den gewünschten Artikel im firmeneigenen WWS. Auf der Benutzeroberfläche des WWS befindet sich nun eine Verknüpfung, durch die ein neues Fenster geöffnet werden kann. Dieses Fenster enthält die Artikelinformationen aus HBO, die zu dem im WWS geöffneten Artikel gefunden wurden. Die Nutzung des WWS, welches die Preis- und Lagerdaten liefert, wird durch die parallele Nutzung mit dem Web Service optimiert. Vorteil des Web Service ist es, dass die Daten tagesaktuell zur Verfügung stehen. Die Pflege und das Vorhalten der Daten findet auf dem Heinze Server statt, wodurch eine redundante Datenhaltung vermieden wird. Abruf der Daten Vorraussetzung für den Datenabruf ist ein PC mit Internetverbindung. Zusätzliche Software ist nicht erforderlich. Als Format wird PRICAT 1.2 verwendet. Dabei handelt es sich um ein älteres Format, das eine größere Verbreitung als beispielsweise BMEcat aufweist. Die Daten stehen zusätzlich in den Formaten DATANORM 3.0 und DATANORM 4.0 zum Download zur Verfügung. Durch die Verwendung bereits in Software etablierter Formate wird die Eintrittsschwelle für Händler niedrig gehalten. Die Artikelstammdaten werden den Händlern per E-Mail in Form eines E-Mail Abonnements zugestellt, dabei werden nicht die eigentlichen Artikelstammdaten per EMail verschickt, sondern ein Link zum „Download-Server“, von dem aus die Daten in die EDV des Händlers eingelesen werden können. Zusätzlich steht im Downloadbereich für registrierte Händler der aktuelle Tagesstand an Daten der kooperierenden Hersteller zur Verfügung. Es kann selektiert werden, welche Dateninhalte abgerufen werden sollen. Das E-Mail Abonnement sendet dann automatisch die aktuellen, ausgewählten Daten. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass neue Preise und Artikelstammdaten die Händler zeitnah erreichen, so dass diese die neuen Daten durch die Standardisierung des Datenaustauschformats problemlos in ihr jeweiliges WWS übernehmen können.

4.6.4 Baustoffkatalog.com und der Neutrale Artikelkatalog Im obigen Abschnitt 4.5.11.1 zum Klassifikationsschema bau:class wurde bereist darauf hingewiesen, dass der auf Basis der bau:class-Klassifizierung strukturierte Neutrale Artikelkatalog „baustoffkatalog.com“ um die Möglichkeit der Eingabe von Artikelstammdaten zu den gelisteten Produkten ergänzt werden soll. Auf diesem Weg kann eine Artikelstammdatenbank entstehen, die Produktinformationen (und ggf. später auch Preisinformationen) zu nach einem „neutralen“ Suchschema recherchierten Artikeln beinhaltet.

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

173

4.7 Datenaustauschformate 4.7.1 Allgemein Um gewonnene Daten besser austauschen zu können, ist es wichtig, sich einer gemeinsamen eindeutigen Sprache zu bedienen. Im Zeitalter des E-Business geht es insbesondere um die gemeinsame Sprache von Computerprogrammen. So gibt es auch in der Baubranche viele Softwarelösungen für den Bauprozess, von der Planung (CAD-Systeme) über die Realisierung (Programme zur Kalkulation, Ausschreibung, elektronischen Terminplanung) und den Betrieb (Terminplanung für Wartung, Verwaltungsprogramme) bis hin zum Abriss (Datenbanken mit Informationen über Baustoffe, Statikprogramme). Dabei werden für die unterschiedlichen Anwendungen Daten erarbeitet, die aus fachspezifischer Sicht in der jeweiligen Software Verwendung finden. Bei der Übergabe der Daten von einer Applikation zur nächsten kommt es häufig zu Datenverlusten, die aus der Inkompatibilität der Programme untereinander resultieren. Daher kommt es oft vor, dass bereits erfasste Daten entlang der Wertschöpfungskette aufwendig neu erarbeitet werden müssen. Dies bedeutet erhebliche Kosten infolge der zur Wiederbeschaffung oder Neuermittlung der Daten benötigten Zeit. Zudem wird durch die erneute Datenerhebung zusätzliches Fehlerpotenzial geschaffen. Um einen verlustfreien Austausch von komplexen Daten auf elektronischem Wege ermöglichen zu können, bedarf es einer gemeinsamen Grundlage, eines standardisierten Austauschformats. Nur so ist es möglich, zum Beispiel ein Leistungsverzeichnis an Partner und Nachunternehmer elektronisch weiterzuleiten. Werden diese Standards von allen beteiligten Partnern eingehalten und genutzt, führt dies, wie bereits erwähnt, zur Vermeidung von Erfassungsfehlern, zur Zeitersparnis durch schnellere Auswertung und Weiterleitung der Daten, wie z. B. zur Angebotsbearbeitung. Durch einen geregelten Datenaustausch wird allgemein die termingerechte Fertigstellung von Bauleistungen unterstützt. Nachfolgend sollen einige Datenaustauschformate beschrieben werden, um später hierauf aufbauend die Einbindung der datenerfassenden RFID-Systeme in Datenverarbeitungssysteme besser verstehen zu können.

174

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

4.7.2 XML-Format XML steht für „eXtensible Markup Language“ (deutsch: erweiterbare Auszeichnungssprache). Dies ist eine auf Text basierende Meta-Auszeichnungssprache, das bedeutet soviel wie übergeordnete Sprache, welche die untergeordneten Sprachen beschreibt. Die XML stellt eine Teilmenge von „Standard Generalized Markup Language“ (SGML) dar.330 Sie speichert Daten in menschen- und maschinenlesbarer Form und bildet die Basis für weitere Auszeichnungssprachen, die die von W3C331 vorgegebenen Syntaxbausteine (Satzgefüge-Bausteine) verwenden. In der XML wird der Dateninhalt von Struktur und Darstellung getrennt, dabei enthält die „XML-Instanz“ den eigentlichen Dateninhalt, die „Document Type Definition“ (DTD) oder die „XML-Schema Definition“ (XSD) die Struktur (vgl. nachfolgende Tab.). Für die Weiterverarbeitung und die Darstellung der Dateninhalte (Lay-out) bietet W3C verschiedene Steuerelemente an. Die Steuerelemente der XML, mit denen Text beschrieben und strukturiert werden kann, werden Tags genannt. Für die Darstellung in Browsern oder das Umwandeln in andere Formate gibt es z. B. die „eXtensible Style-sheet Language“ (XSL).332 XML-Dokument Struktur (DTD, XSD)

Inhalt (XML-Instanz)

Layout (XSL)







ATIKA GmbH & Co.KG Schinkelstr.97 59227 Ahlen 02382 8920







Tab. 4-9: Aufbau eines XML-Dokumentes333

330

Bauhaus-Universität Weimar [Hrsg.] (2007) „Das World Wide Web Consortium (W3C) ist ein internationales Konsortium, in den Mitgliedsorganisationen, ein fest angestelltes Team und die Öffentlichkeit gemeinsam daran arbeiten, WebStandards zu entwickeln. Ziel des W3C ist: Dem World Wide Web dadurch seine vollen Möglichkeiten zu erschließen, dass Protokolle und Richtlinien entwickelt werden, die ein langfristiges Wachstum des Web sichern.“ [W3C [Hrsg.] (2008)] 332 GS1 [Hrsg.] (2007n) 333 GS1 [Hrsg.] (2007n) 331

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

175

Die DTD dient gleichzeitig der Prüfung der Instanz auf Richtigkeit und enthält das Vokabular und die Grammatik der zugehörigen Auszeichnungssprache. Sie kann extern ausgelagert oder im Dokument selbst gespeichert werden. Externe DTD können von mehreren Instanzen (XML-Dokumenten) benutzt werden. Eine Instanz wird als „wohlgeformt“ (englisch: wellformed) bezeichnet, wenn sie vollständig den vom W3C aufgestellten XML-Spezifikationen entspricht. Des Weiteren spricht man von der „Gültigkeit“ (englisch: valid) eines XML-Dokumentes (einer XML-Instanz), wenn es vollständig den in der DTD oder der XSD aufgestellten Regeln entspricht.334 Es gibt verschiedene Anwendungsbereiche wie z. B. die Chemie („Chemical Markup Language“, kurz: CML) oder die Mathematik („Mathematical Markup Language“, kurz: MathML). In den jeweiligen Anwendungsgebieten wird das Vokabular in der Form von Tagnamen definiert, so bietet beispielsweise die CML ein Vokabular für chemische Prozesse. XML unterstützt internationale Zeichensätze wie den Unicode, ist darstellungs- und medienunabhängig, hersteller-, systemsprachen-, systemplattformneutral und lizenzfrei. Alle Softwarehersteller unterstützen Geschäftsprozesse auf XML Basis.335 Die Dateien im XML-Format sind fast immer größer als vergleichbare andere Formate, was am Textformat liegt. Die Vorteile eines Textformates sind die, dass es auch von Menschen und nicht nur von Maschinen gelesen werden kann. Es gibt viele Anbieter von XML-Standards. So hat z. B. auch GS1 schon international abgestimmte Standards auch für XML entwickelt mit dem Blick auf die Standardisierung von Geschäftsprozessen über die gesamte Wertschöpfungskette. Um eine breite Anwendung sicherzustellen, wird eine Harmonisierung der GS1-Standards mit den Empfehlungen der branchenübergreifenden weltweit operierenden Standardisierungsorganisation „United Nations Centre for Trade Facilitation and Electronic Business“ (UN/CEFACT) (deutsch: Zentrum der Vereinten Nationen für Handelserleichterungen und elektronische Geschäftsprozesse) vorgenommen.336 Mitgliedsstaaten sind die Staaten der UNO (United Nations Organisation), die EU (Europäische Union), sowie Industrie- und Handelsverbände.337

334

Bauhaus-Universität Weimar [Hrsg.] (2007) Björn (2006); Hübner, Reese, Weise, Winand (2006) 336 GS1 [Hrsg.] (2007n) 337 UNITED NATIONS [Hrsg.] (2006) 335

176

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

4.7.3 GAEB DA XML Der „Gemeinsame Ausschuss Elektronik im Bauwesen“ (GAEB) ist eine Interessengemeinschaft der am Bau Beteiligten. Er fördert die Informations- und Datenverarbeitung im Bauwesen mit dem Ziel, eine gemeinsame Sprache der am Bau Beteiligten zu schaffen. Dabei wird auf eine Übereinstimmung mit den technischen Regelwerken des „Deutschen Institut für Normung e. V.“ (DIN) und der „Vergabe- und Vertragsordnung für Bauleistungen“ (VOB) geachtet. Seit Januar 2005 ist der GAEB in den „Deutschen Vergabe und Vertragsausschuss für Bauleistungen“ (DVA) eingegliedert. Die Geschäftsführung liegt beim „Bundesamt für Bauwesen und Raumordnung“ (BBR). Der GAEB ist in Facharbeitskreise und 14 Arbeitsgruppen gegliedert. Neben den Vertretern der öffentlichen und privaten Auftraggeber, den Architekten und Ingenieuren, dem DIN und den Auftragnehmern der Bauwirtschaft stehen die Gremien allen interessierten Fachleuten offen.338 Die Schwerpunkte der Arbeit des GAEB sind: x

x x x

Standardisierung von Texten zur Beschreibung von Bauleistungen: o „Standardleistungsbuch–Bau“ (STLB-Bau) Neubau, Sanierung und Instandhaltung o „Standardleistungsbuch-Bau für Zeitarbeitsverträge“ (regelmäßig wiederkehrende Zeitvertragsarbeiten) Schaffung eines Regelwerks zum Aufbau des Leistungsverzeichnisses (LV). GAEB-Datenaustausch (GAEB DA) „Aufbau Leistungsverzeichnis“ Aufstellen eines Regelwerks für den elektronischen Datenaustausch GAEBDatenaustausch XML (GAEB DA XML) Beschreibung des Verfahrens für die elektronische Bauabrechnung GAEB-VB („Verfahrensbeschreibung für die elektronische Mengen- und Bauabrechnung“)339

Die Arbeitsergebnisse des GAEB sollen eine effiziente „Ausschreibung, Vergabe und Abrechnung“ von Bauleistungen (AVA) ermöglichen und werden vom DIN herausgegeben.340 Bei „GAEB-Datenaustausch XML“ (GAEB DA XML) handelt es sich um einen Standard zum Austausch von Bauinformationen über GAEB-Schnittstellen, der sich der Austauschsprache XML bedient. Er beschreibt Anforderungen an elektronische Prozesse zur Unterstützung der AVA von Bauleistungen mit dem Ziel, unter Einhaltung vereinbarter Regeln Informationen zwischen den Beteiligten auszutauschen. Der Datenaustausch ist eine Ergänzung zur Belegübergabe wie z. B. der Urschrift, des Leistungsverzeichnisses oder eines rechtsverbindlichen Angebots. Um diese Kompatibilität zu erreichen, bedient sich GAEB DA XML der international anerkannten Be-

338

GAEB [Hrsg.] (2008a) GAEB [Hrsg.] (2008a); GAEB [Hrsg.] (2008b) 340 GAEB [Hrsg.] (2008b) 339

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

177

schreibungssprache XML, mit deren Hilfe die komplexen Strukturen abgebildet und übertragen werden können. Des Weiteren gibt es die Möglichkeit, die XML-Dateien qualifiziert zu signieren und zu verschlüsseln, wodurch sie, wie durch eine Unterschrift unter einen Vertrag, rechtsverbindlichen Charakter erhalten.341 Die Dateien können mit Software, die eine GAEB-Schnittstelle besitzt, geöffnet und bearbeitet werden. Es ist mindestens ein Anzeigeprogramm erforderlich, das kostenlos aus dem Internet geladen werden kann. Zur Bearbeitung der GAEB-Dateien wird ein Anzeigeprogramm mit Ausfüllfunktion benötigt. GAEB DA XML ist zwar nicht genormt, aber in der „Publicly Available Specification“ (PAS) (deutsch: öffentlich verfügbare Spezifikationen) Nr. 1067 festgehalten, und gilt daher als ein nationaler Standard. Die PAS sind technische Regeln und Vereinbarungen von Firmen oder Verbänden, deren Vereinbarkeit nicht mit allen Interessierten notwendig ist und daher nicht als Normung festgehalten wird. Die PAS werden von der DIN mit deutschen, europäischen und internationalen Normen verglichen. Das Ergebnis findet sich auf der ersten Seite jedes PAS-Dokumentes in zusammengefasster Form wieder.342 Die GAEB DA XML Version 3.0 umfasst folgende Leistungen:343 x x x x

341

Aufbau Leistungsverzeichnis GAEB-Datenaustausch XML (GAEB DA XML) Schema-Datei (.xsd) Technische Dokumentation der Phasen: o Leistungsbeschreibung o Kostenansatz o Angebotsaufforderung o Angebotsabgabe o Nebenangebot o Auftragsvergabe o Nachtrag

GAEB [Hrsg.] (2008c) GAEB [Hrsg.] (2008d) 343 GAEB [Hrsg.] (2008e) 342

178

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

4.7.4 BMEcat 1999 wurde die Version 1.0 des Standards BMEcat veröffentlicht. Dabei handelt es sich um einen Standard zur elektronischen Datenübertragung, speziell von Produktkatalogen, der vom Bundesverband Material, Einkauf und Logistik e. V. (BME) in einer Initiative mit namhaften Unternehmen aus vielen Branchen in Auftrag gegeben wurde. Ursprünglich wurde BMEcat für die Großindustrie entwickelt. Die derzeit (Stand Mai 2007) aktuelle Version ist „BMEcat 2005“. Das Format ist XML-basiert und hat seine größte Verbreitung im deutschsprachigen Raum. Eine besondere Schwierigkeit beim Austausch von Katalogdaten ist die enorme Datenmenge, die bewältigt werden muss und die damit verbundene Fülle an Datenaustauschformaten, die zusammengeführt werden müssen. BMEcat greift hierzu auf die Standardschnittstellen zurück, die in den meisten Datenkatalogformaten vorhanden sind. Auf diese Weise wird der manuelle Aufwand zur Datenabstimmung minimiert und die Kosten werden bei allen Beteiligten reduziert.344

4.7.5 PRICAT PRICAT steht für „Price Catalogue“ und ist ein Nachrichtenformat. Es ermöglicht das Übertragen von Preis- und Katalogdaten für Waren und Dienstleistungen von Verkäufern zu Käufern (vgl. z. B. die Anwendung i. V. m. der BauDatenbank, Ziff. 4.6.3). Es kann aber auch dazu dienen, Daten an eine zentrale Datenbank wie SINFOS zu liefern (vgl. Ziff. 4.6.2). Es können entweder allgemeine, d. h. für alle gültige Produktoder Dienstleistungsinformationen (z. B. ganze Kataloge) oder nur bestimmte kunden-spezifische Informationen ausgetauscht werden (z. B. individuelle Preislisten). Der Käufer kann mit PRICAT seinerseits spezielle Anforderungen wie Warenauszeichnung oder Verpackungsanweisungen an den Verkäufer senden. Die EAN dient dabei als eindeutiger Schlüssel für alle Transaktionen, die getätigt werden.345 PRICAT ist ein älteres Format und daher in die meisten Warenwirtschaftssysteme integriert; ein Vorteil gegenüber neueren Formaten, da keine Kosten für die Etablierung einer neuen Schnittstelle anfallen.

344 345

eBusiness Standardization Committee [Hrsg.] (2008) GS1 [Hrsg.] (2007o)

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

179

4.8 Zusammenfassung und Fazit 4.8.1 Kennzeichnung Baustoffhersteller und Zulieferer kennzeichnen ihre Produkte auf unterschiedliche Art. Teilweise erfolgt auch keine Kennzeichnung. Im günstigsten Fall sind alle Informationen in Klarschrift auf den Produkten oder zumindest den Verpackungen angebracht und werden zusätzlich in den Begleitpapieren mitgegeben. Wenn Auto-IDSysteme eingesetzt werden, dann Barcode-Systeme. Einige Hersteller bieten Abnehmern sogar die Möglichkeit, die Bestellabwicklung über eigens zu diesem Zweck mitgelieferte Handbarcodescanner zu unterstützen. Im Bereich Baumärkte für Heimwerker findet die Kennzeichnung bereits auf hohem Niveau mit strichcodierter EAN statt. Es wird gekennzeichnet wie in einem Supermarkt. Bestellungen können durchgeführt, das Lager verwaltet sowie automatisch aufgefüllt und die Preise an der Kasse abgerechnet werden. Produktinformationen können durch Identifikationsnummern schnell abgerufen bzw. gefunden werden. Bei einzelnen Baustoffhändlern findet diesbezüglich bereits eine Wende statt. So werden immer mehr Produkte mittels Strichcode erfasst, was die Lagerhaltung vereinfacht und optimiert. Genutzt werden dabei die gleichen Geräte wie im Baumarkt. Hersteller und Händler sind dabei bzw. haben sich bereits auf einheitliche Systeme geeinigt. In den Bauunternehmen werden Objekte zurzeit auf einfachste Weise mit Farbmarkierungen, Firmenaufklebern oder Stiften gekennzeichnet, um diese auf einfachste jedoch wenig manipulationssichere Art dem Eigentümer zuordenbar zu machen. Ab einem bestimmten Wert werden, nicht zuletzt steuerlich veranlasst, Inventarnummern verwendet und häufig in Aufkleber- oder Etikettenform an den Objekten befestigt. Ein Strichcode auf der Baustelle wird aufgrund der beim Bauen unvermeidbaren Verunreinigungen oft als nicht praktikabel angesehen, obwohl es genauso gut gereinigt werden kann wie ein entsprechendes Klarschriftetikett. Grundsätzlich herrscht im Vergleich zu anderen Branchen ein enormer Nachholbedarf bei der Kennzeichnung von Objekten. Gerade die Kennzeichnung mittels RFIDTranspondern kann infolge der Möglichkeit der sichtkontaktfreien – also verschmutzungsunabhängigen – Identifizierung hier neue Möglichkeiten bieten. Hierbei sollte jedoch dafür gesorgt werden, dass neben der Kennzeichnung mittels RFIDTransponder auch eine zuverlässige, manuell erfassbare Kennzeichnung auf anderem Weg erfolgt, da in vielen Prozessen die Identifizierung auch ohne RFID-Leser erforderlich sein wird und zudem eine Sicherheit für den Fall des Versagens des RFID-Transponders geschaffen werden sollte. In Fachkreisen besteht weitestgehend Einigkeit darüber, dass RFID-Transpondern auch in der Zukunft i. d. R. nur als Ergänzung vorhandener Kennzeichnung eingesetzt werden, nicht jedoch als Ersatz für eine solche.

180

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

4.8.2 Klassifizierung Klassifiziert werden im Baubereich zu unterschiedlichen Zeitpunkten des Baugeschehens die unterschiedlichsten Bauprodukte, Leistungen und Informationen etc. Nachfolgend soll die Klassifizierung von Bauprodukten bewertet werden. Für die Klassifizierung von Bauprodukten sind die branchenübergreifenden Klassifizierungssysteme UNSPSC, GPC und Standardwarenklassifikation z. B. wegen mangelnder Normenmerkmale von untergeordneter Bedeutung. ETIM berührt die Baubranche nur am Rande und ist daher als Ergänzung für eben diesen Bereich sinnvoll, nicht jedoch als ein System für die gesamte Welt des Bauens nutzbar. Allerdings erschwert die flache Struktur bei gleichzeitigem hohem Detaillierungsgrad das Durchschauen des Systems auf den ersten Blick. Dies wird allerdings durch die hohe Anzahl an Synonymen bei der Schlagwortsuche zumindest teilweise wieder ausgeglichen. Proficl@ss deckt ebenfalls nicht alle Bereiche der Baubranche ab. Zudem erweckt es zunächst den Eindruck, recht unübersichtlich aufgebaut zu sein. Die Schlagwortsuche liefert ungenaue Ergebnisse, so erhält man z. B. eine Liste von Klassen und Merkmalen, die den Suchbegriff beinhalten. Welcher Klasse der gefundene Begriff angehört, ist dabei nicht direkt ersichtlich. Dies wird erst durch die Auswahl eines Suchergebnisses deutlich. So erhält man bei der Suche nach dem Begriff „Beton“ unter anderem fünfmal das Wort Beton. Der einzige Anhaltspunkt, zu welcher Klasse oder Kategorie das Ergebnis gehört, ist in der ID verschlüsselt. bau:class bzw. baustoffkatalog.com ist auf die Bedürfnisse der Bauunternehmer während der Angebotsphase abgestimmt und überflutet die Unternehmer nicht mit zu vielen Informationen. Anders als andere Klassifizierungssysteme basiert bau:class auf der Idee eines neutralen Artikelkataloges. bau:class ist in vier Ebenen hierarchisch strukturiert und hat eine zusätzliche Suchfunktion, in der getrennt nach Händlern oder Bauprodukten gesucht werden kann. eCl@ss war im Mai 2007 noch ungeeignet für die Anwendung in der Baubranche, da bis dahin keine Produkte im System zu finden waren und daher auch noch keine Aussage über die verwendeten Merkmale und ihre Anzahl zur Beschreibung von Produkten getroffen werden konnte. Dies sollte sich mit einem Release im Jahr 2008 ändern, so dass dann eine neue Beurteilung vorgenommen werden müsste. Die Bemühungen zur Integration von bau:class in eCl@ss wurden aufgegeben. Letztendlich bleibt abzuwarten, welches der Systeme sich durchsetzen wird. Im Moment sieht es so aus als ob es mehrere Systeme nebeneinander geben wird, was im Zuge der angestrebten Vereinheitlichung kontraproduktiv wirkt. Am stärksten auf die Bauwirtschaft ausgerichtet ist offenbar das System bau:class.

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

181

Im Bauwesen wäre es nach Meinung des Verfassers erforderlich, ab der Merkmalsebene national ausgerichtet vorzugehen, da sich die Gesetze und Normen im Bauwesen trotz der Vereinheitlichungen durch die EU auch weiterhin voneinander stark unterscheiden. Bzgl. der Anbindung der RFID-Technik ist festzustellen, dass, verfolgt man das Konzept von EPCglobal, die Identifizierungsnummer eines RFID-Transponders ab der Herstellerebene nicht mehr „sprechend“ sein wird. Die hin und wieder zu hörende Forderung nach einer Aufnahme einer Klassifizierungsnummer als im Transponder gespeicherte Identifizierungsnummer widerspricht daher dem EPCglobal-Konzept. Zudem wäre sie nicht praktikabel und unzweckmäßig. Dies kann man sich verdeutlichen, indem man sich vor Augen führt, dass ein mittels RFID-Transponder gekennzeichnetes Objekt auch durchaus sinnvoll mehreren Klassen innerhalb eines Klassifizierungssystems zugeordnet werden kann – welche Nummer sollte in diesem Fall also auf den RFID-Tag gespeichert werden? Die Verbindung der Klassifizierungssysteme mit Identifizierungsnummernsystemen könnte so aussehen, dass z. B. in bau:class bei den herstellerspezifischen Angaben, also auf der nicht-neutralen Ebene, den Herstellern die Eingabe der EPC bis zur Objektklasse ermöglicht wird.

4.8.3 Stammdatenbanken Die technischen Möglichkeiten und Lösungen des SINFOS-Pools bieten einen hohen Nutzen für mehrere in der Wertschöpfungskette Beteiligte. Die Baubranche ist jedoch in diesen Datenbanken nur vereinzelt vertreten. Mit HBO besitzt die Baubranche bereits ein gutes Stammdatenbank-System, was allerdings, wie unter Ziff. 4.6.3 ausgeführt, noch verbessert werden kann. Für den Handel stellt HBO bereits einen hohen Mehrwert dar, da es sein Angebot in die bestehenden WWS integriert und die Anzahl der Schnittstellen auf eine einzige reduziert hat. Eine Ausweitung auf die Bauunternehmer ist wünschenswert. Der Vorteil von HBO gegenüber dem SINFOS-System ist daher klar in der Branchenspezifizierung zu sehen. Die Funktionalitäten der Systeme sollten allerdings langfristig bedarfsspezifisch angeglichen werden. Eine Verknüpfung des Klassifizierungssystems bau:class mit Artikelstammdaten über einen „neutralen“ Artikelkatalog und mit Herstellerhinweisen sowie eine Möglichkeit für die Hersteller, Stamm- und Preisdaten zu hinterlegen, bietet das System baustoffkatalog.com von f:data. Stammdatenbanken nutzen bisher als Schlüssel oft die EAN und, sofern EAN für Produkte nicht vorhanden sind, die HAN. Bzgl. der Anbindung der RFID-Technik ist festzustellen, dass in Artikelstammdatenbanken zukünftig die Aufnahme von EPC bis zur Objektklassenebene erforderlich erscheint und langfristig der EPC zum Schlüssel zum Datensatz werden könnte.

182

4 Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenaustausch

Zudem erscheint eine Anbindung des EPC DS zweckmäßig, um unter Nutzung auch der Seriennummerebene des EPC und der darüber generierten Ereignisdaten Zusatzinformationen bedarfsgerecht und kontextsensitiv zur Verfügung stellen zu können (z. B. Mitteilung von Lagerbeständen in Echtzeit zur Darstellung der Verfügbarkeit etc.). Ggf. kann der EPC DS auch zur (teil-)automatisierten Aktualisierung von Stammdatenbanken genutzt werden. Hierauf wird in Kap. 10 noch detailliert eingegangen. Der Mehrwert bei Nutzung der Stammdatenbanken im Vergleich zur unmittelbaren Nutzung des EPC DS zum Abruf von Artikelstammdaten liegt zunächst darin, dass die Stammdaten der verschiedensten Produkte bei der Ablage in ihrer Struktur vereinheitlicht werden können. Zudem kann das Volumen der Datenflüsse vermutlich enorm reduziert werden, wenn ein Teil dieser Arbeiten zentralisiert von Artikelstammdatenbankanbietern als Dienstleistern erbracht wird. Auch diese Zusammenhänge werden in Kap. 10 noch genauer erläutert.

4.8.4 Datenaustauschformate Es ist auffallend, dass der Trend bei der Erschaffung neuer Klassifizierungssysteme bezüglich des Datenaustauschformats Richtung XML und damit hin zu neueren Standards geht. Stammdatenbanken hingegen setzen auf alt bewährte Standards, die zwar nicht die selben Möglichkeiten bieten, aber dennoch ausreichen, und für die bereits in den meisten vorhandenen Systemen Schnittstellen integriert sind, was wiederum die Einstiegshürde senkt.

5 Umfrage

183

5 Umfrage Zutritts- und Zufahrtskontrollsysteme Zum Thema „Zutritts- und Zufahrtskontrollsysteme auf Baustellen“ führte das LuF B&B im Rahmen des Forschungsvorhabens eine Umfrage durch. Unter Zutrittskontrollsystemen werden hierbei Kontrollen des Zutritts von Personen an definierten Eingängen und /oder Einfahrten von Baustellen verstanden. Unter Zufahrtskontrollen hingegen werden die Kontrollen der Zufahrt von Material verstanden. Das Formular der Umfrage kann Anlage 5.1 entnommen werden. Zeitraum: Art der Umfrage: Anzahl der Teilnehmer: Umfang: Dauer der Beantwortung:

05/2007 – 11/2007 anonyme internetbasierte Online-Befragung 47 Personen 13 Frageblöcke ca. 15 Minuten

5.1 Ziel der Befragung Ziel der Befragung war es, die bisherigen Kenntnisse und Erfahrungen der am Bau Beteiligten zum einen bzgl. Zutritts- und Zufahrtskontrollsystemen mit und ohne Pförtner und zum anderen im Hinblick auf den bisherigen Einsatz von Auto-ID- und Sensorsystemen in Erfahrung zu bringen. In diesem Zusammenhang wurden Einschätzungen bzgl. eines möglichen Optimierungspotenzials durch moderne Auto-IDTechniken abgefragt. Zuletzt wurde gefragt, ab wann und bei welcher Baustellengröße eine vollständige Umfriedung von Baustellen mit definierten Zugängen zur Installation der Zutritts- und Zufahrtskontrollsystemen für Personen sowie Kontrollsysteme für Material unter Verwendung von Auto-ID-Techniken als realisierbar angesehen werden.

5.2 Auswertung In diesem Kapitel werden die Antworten der befragten Personen ausgewertet. Die inhaltliche Strukturierung folgt der des Fragenkatalogs. Es werden nicht die Antworten jedes Befragten für sich ausgewertet, sondern alle Antworten der Befragten werden prozentual den Teilantworten des Fragenkatalogs zugeordnet. Im Folgenden wird eine Übersicht der Ergebnisse der einzelnen Fragen dargestellt.

184

5 Umfrage

Frage 1 Welcher Rubrik und gegebenenfalls welcher Unternehmensgröße ordnen Sie Ihr Unternehmen zu?

Bauunternehmer 56%

Auftraggeber (AG) (Bauherr) 2%

Projektsteuerer 11%

Objektplaner 4%

Vermieter von Baugeräten und maschinen 0% Behördenvertreter 0%

SiGeKo 21%

Fachplaner Tragwerk 4% Baustoffhändler/ Zulieferer 2%

Fachplaner TGA 0%

Abb. 5-1: Rubrik und Unternehmensgröße der Teilnehmer Baustoffhändler/ Zulieferer 2%

Bauunternehmer (GÜ)Mittelgroße Unternehmen 4%

Bauunternehmer (GU)Kleinunternehmen 4%

Bauunternehmer (NU)Kleinunternehmen 4%

Bauunternehmer (GU)Großunternehmen 65%

Abb. 5-2: Rubrik und Unternehmensgröße der Teilnehmer

Bauunternehmer (GU)Mittelgroße Unternehmen 23%

5 Umfrage

185

Frage 2 Welcher Position bzw. welchem Tätigkeitsbereich werden Sie in Ihrem Unternehmen zugeordnet?

Andere 9%

Geschäftsführung 31%

Bauleiter 28%

Bereichsleiter 6%

Niederlassungsleiter 0%

Projektleiter 26%

Abb. 5-3: Position und Tätigkeitsbereich der Teilnehmer

Frage 3 Haben Sie Erfahrungen mit Baustellen, auf denen Zutritts- und/oder Zufahrtskontrollsysteme mit oder ohne Pförtner bzw. Bewachungsdiensten eingesetzt wurden? Falls ja, positive oder negative?

Zufahrtskontrollsysteme ohne Pförtner/Bewachung

Ja, positive; 28%

Zufahrtskontrollsysteme mit Pförtner/Bewachung

Zutrittskontrollsysteme ohne Pförtner/Bewachung

Ja, positive; 60%

Ja, positive; 23%

Zutrittskontrollsysteme mit Pförtner/Bewachung

0%

Ja, negative; 9%

Nein; 64%

Ja, negative; 4%

Ja, negative; 17%

Nein; 60%

Ja, positive; 68%

10%

20%

30%

40%

Nein; 36%

Ja, negative; 2%

50%

60%

70%

Nein; 30%

80%

90%

100%

Abb. 5-4: Bisherige Erfahrungen mit Zutritts- und Zufahrtskontrollsystemen mit und ohne Pförtner.

186

5 Umfrage

Frage 4 Theoretisch lassen sich folgende Bereiche durch ein Baustellenzutrittssystem (Personenzutritt) positiv beeinflussen. Wie schätzen Sie das Potenzial eines Zutrittssystems in der Praxis ein?

(Teil-)Automatisierung der Bautagebuchführung bzgl. Baustellenbelegung und Besuchern

positiv; 45%

Kostenreduktion durch Vermeidung interner Absperrungen

negativ; 32%

positiv; 30%

Positiver Einfluss auf die NUAbrechnung infolge der Dokumentation von NUBewegungen

negativ; 32%

keine Meinung; 38%

positiv; 62%

Positiver Einfluss auf die Personal-Abrechnung infolge der Dokumentation von Personalbewegungen

negativ; 17% keine Meinung; 21%

positiv; 49%

Verbesserung der Zeiterfassung durch Speicherung der Zutrittsdaten

negativ; 13%

positiv; 77%

Verbesserung der Arbeitssicherheit

negativ; 6%

positiv; 81%

0%

10%

20%

30%

40%

50%

keine Meinung; 11%

negativ; 2% keine Meinung; 2%

positiv; 62%

Verhinderung von Schwarzarbeit

keine Meinung; 38%

negativ; 13%

positiv; 96%

Erhöhung des Diebstahlschutzes

keine Meinung; 23%

keine Meinung; 32%

negativ; 11% keine Meinung; 9%

60%

70%

80%

90%

100%

Abb. 5-5: Einschätzung des Potenzials eines Zutrittssystems

Frage 5 Theoretisch lassen sich folgende Bereiche durch ein Baustellenzufahrtssystem (Materialzufahrt) positiv beeinflussen. Wie schätzen Sie das Potenzial eines Zufahrtssystems in der Praxis ein?

5 Umfrage

187

(Teil-)Autom atisierung der Bautagebuchführung bzgl. Materialentsorgung

positiv; 30%

(Teil-)Autom atisierung der Bautagebuchführung bzgl. Materialanlieferung

negativ; 30%

positiv; 28%

Verringerung des Baustellenverkehrs infolge besserer Planung der Anlieferung

keine Meinung; 40%

negativ; 34%

keine Meinung; 38%

positiv; 55%

Positiver Einfluss auf die MaterialAbrechnung infolge der Dokum entation von Lieferbew egungen

positiv; 51%

Verbesserung der Entsorgung durch Erfassung von Abfuhren

negativ; 17%

positiv; 77%

0%

10%

20%

keine Meinung; 28%

negativ; 21%

positiv; 68%

Verbesserung der Dokum entation der Materialanlieferung durch Erfassung von Anlieferungen

30%

keine Meinung; 17%

negativ; 28%

40%

negativ; 15%

50%

60%

70%

keine Meinung; 15%

keine Meinung; 9%

80%

90%

100%

Abb. 5-6: Einschätzung des Potenzials eines Zufahrtssystems

Frage 6 Welche Mindestabmessungen halten Sie für Baustellenzufahrten für erforderlich?

Anzahl der Befragten [%]

Durchfahrtshöhe:

16 14 12 10 8 6 4 2 0 3

3,5

4

4,5

5

5,5

6

6,5

7

7,5

Abb. 5-7: Mindestabmessungen für Baustellenzufahrten (Durchfahrtshöhe)

8

[m]

188

5 Umfrage

Anzahl der Befragten [%]

Durchfahrtsbreite:

12 10 8 6 4 2 0 3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14 [m]

Abb. 5-8: Mindestabmessungen für Baustellenzufahrten (Durchfahrtsbreite)

Frage 7 Haben Sie Erfahrungen mit folgenden Dokumentationssystemen in der Bauwirtschaft? Falls ja, positive oder negative?

Autom atische Wetterdatenerfassung Ja, positive; 15% Ja, negative; 2% und Wetterdokum entation

Elektronische Lieferscheine bzw . elektronische Anlieferungsbestätigung Erfassung von Personalbew egungen über Lichtschranken bzw . Infrarottechniken

Ja, positive; 0%

Nein; 83%

Ja, negative; 2%

Nein; 98%

Nein; 91%

Ja, positive; 9% Ja, negative; 0%

Videoaufzeichnung w ährend des Bauablaufs

Ja, positive; 19%

Fotodokum entation w ährend des Bauablaufs

Ja, negative; 2%

Nein; 79%

Ja, positive; 98%

0%

10%

20%

30%

40%

Ja, negative; 2% Nein; 0%

50%

60%

Abb. 5-9: Bisherige Erfahrungen mit Dokumentationssystemen

70%

80%

90%

100%

5 Umfrage

189

Frage 8 Haben Sie bereits vom Einsatz folgender Auto-ID-Systeme in anderen Branchen (z. B. Automobilbranche, Lebensmittelbranche) gehört?

Abb. 5-10: Bisherige Erfahrungen mit Auto-ID-Systemen in anderen Branchen

Frage 9 Haben Sie Erfahrungen mit folgenden Auto-ID-Systemen in der Bauwirtschaft? Falls ja, wie schätzen Sie deren Bedeutung ein?

Abb. 5-11: Bisherige Erfahrungen mit Auto-ID-Systemen in der Bauwirtschaft

190

5 Umfrage

Frage 10 Haben Sie Erfahrungen mit folgenden Sensorsystemen in der Bauwirtschaft? Falls ja, wie schätzen Sie deren Bedeutung ein?

Kranhaken mit Waage

Ja, hohe Bedeutung; 26%

Erschütterungsmessungen

Ja, hohe Bedeutung; 21%

Spannungsmessungen in Bauteilen

Ja, hohe Bedeutung; 15%

Luftdruckmessung

Ja, geringe Bedeutung; 13% Ja, geringe Bedeutung; 15% Ja, geringe Bedeutung; 11%

Ja, hohe Bedeutung; 45%

Luftfeuchtigkeitsmessungen auf der Baustelle

Ja, hohe Bedeutung; 21%

Temperaturmessungen im Bauwerk

Ja, hohe Bedeutung; 38%

Temperaturmessungen auf der Baustelle

Ja, hohe Bedeutung; 28%

0%

10%

20%

Nein; 81%

Ja, geringe Bedeutung; 4%

Ja, hohe Bedeutung; 66%

Luftfeuchtigkeitsmessungen im Bauwerk

Nein; 64%

Nein; 74%

Ja, geringe Bedeutung; 17%

Ja, hohe Bedeutung; 2%

Bauteilfeuchtigkeitsmessungen

Nein; 62%

Ja, geringe Bedeutung; 15%

Nein; 40%

Ja, geringe Bedeutung; 19%

30%

Nein; 60%

Ja, geringe Bedeutung; 21%

Nein; 40%

Ja, geringe Bedeutung; 32%

40%

50%

Nein; 30%

60%

Nein; 40%

70%

80%

90%

100%

Abb. 5-12: Bisherige Erfahrungen mit Sensorsystemen in der Bauwirtschaft

Frage 11 Bezüglich welcher Dokumentationserfordernisse auf Baustellen können Sie sich eine (Teil-)Automatisierung durch den Einsatz von Auto-ID-Techniken vorstellen? Falls ja, wie schätzen Sie deren Bedeutung ein?

5 Umfrage

191

Materialeingang (z.B. automatisierte Lieferscheinkontrolle)

Ja, hohe Bedeutung; 60%

Materialausgang (z.B. zur Kontrolle des aktuellen Lagerbestands von Mietgerät)

Ja, geringe Bedeutung; 21%

Ja, hohe Bedeutung; 57%

Personalzeiterfassung (z.B. zur Kontrolle des eigenen Personals)

Ja, geringe Bedeutung; 43%

Ja, hohe Bedeutung; 43%

Personaleinsatzerfassung (z.B. zur Kontrolle der Nachunternehmer)

Ja, geringe Bedeutung; 19%

10%

20%

30%

Nein; 21%

Nein; 15%

Ja, geringe Bedeutung; 30%

Ja, hohe Bedeutung; 66%

0%

Nein; 21%

40%

50%

60%

70%

80%

Nein; 4%

90%

100%

Abb. 5-13: Dokumentationserfordernisse auf Baustellen

Frage 12: Halten Sie eine vollständig umfriedete Baustelle mit definierten Zutritts- und Zufahrtskontrollsystemen ohne Verwendung von Auto-ID-Systemen für sinnvoll?

nicht sinnvoll unabhängig von der Baustellengröße sinnvoll nur bei sogenannten Großbaustellen sinnvoll unabhängig von der Baustellengröße 0

5

10

15

20

25

Abb. 5-14: Einschätzung zur Einführung von umfriedeten Baustellen ohne Einsatz von Auto-IDSystemen in Abhängigkeit von der Baustellengröße

Für wie realistisch halten Sie deren Einführung?

192

5 Umfrage

unrealistisch

> 10 Jahre

10 Jahre

5 Jahre 0

5

10

15

20

25

Abb. 5-15: Einschätzung zur Einführung von umfriedeten Baustellen ohne Einsatz von Auto-IDSystemen in Abhängigkeit von der zeitlichen und realistischen Umsetzbarkeit

Frage 13 Halten Sie eine vollständig umfriedete Baustelle mit definierten Zutritts- und Zufahrtskontrollsystemen unter Verwendung von Auto-ID-Systemen für sinnvoll?

nicht sinnvoll unabhängig von der Baustellengröße sinnvoll nur bei sogenannten Großbaustellen sinnvoll unabhängig von der Baustellengröße 0

5

10

15

20

25

30

Abb. 5-16: Einschätzung zur Einführung von umfriedeten Baustellen unter Einsatz von Auto-IDSystemen in Abhängigkeit von der Baustellengröße

Für wie realistisch halten Sie deren Einführung?

unrealistisch

> 10 Jahre

10 Jahre

5 Jahre 0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

Abb. 5-17: Einschätzung zur Einführung von umfriedeten Baustellen unter Einsatz von Auto-IDSystemen in Abhängigkeit von der zeitlichen und realistischen Umsetzbarkeit

5 Umfrage

193

5.3 Zusammenfassung der Ergebnisse An der Umfrage haben insgesamt 47 Personen teilgenommen. Die Mehrheit der Teilnehmer der Umfrage ist in Bauunternehmen (56 %), davon 65 % in großen Bauunternehmen beschäftigt. Die Teilnehmer lassen sich den Rubriken Geschäftsführer (31 %), Projektleiter (26 %) oder Bauleiter (28 %) zuordnen. Die Umfrage hat ergeben, dass die Befragten bisher mehrheitlich positive Erfahrungen mit Zutritts- (68 %) und Zufahrtskontrollsystemen (60 %) gemacht haben. Allerdings muss hierbei erwähnt werden, dass die positiven Erfahrungen sich nur auf Kontrollsysteme in Verbindung mit dem Einsatz eines Pförtners beziehen. Nach der Frage, welche Optimierungspotenziale solche Kontrollsysteme bieten können, antworteten die Befragten, dass sie sich durch den Einsatz von Zutrittskontrollen auf Baustellen im Wesentlichen eine Erhöhung des Diebstahlschutzes (96 %), eine Verhinderung der Schwarzarbeit (81 %), eine Verbesserung im Beriech Arbeitssicherheit (62 %) sowie infolge der Dokumentation der Personenbewegungen auf einer Baustelle eine Optimierung der NU-Abrechnung (62 %) und der Abrechnung des eigenen Personals (49 %) erhoffen. Durch den Einsatz eines Zufahrtskontrollsystems wird in der Dokumentation der Anlieferung (77 %) und der Entsorgung (68 %) von Materialien ein hohes Optimierungspotenzial erwartet. Dabei ist ein Zufahrtskontrollsystem i. d. R. an ein Zutrittskontrollsystem zu koppeln. Um im Rahmen des Forschungsprojektes die benötigten Reichweiten zur automatischen Erfassung von Materialien durch ein RFID-Gate realisieren zu können (siehe hierzu Kap. 11), war es für das LuF B&B wichtig, eine praxisnahe Einschätzung bzgl. der erforderlichen Mindestabmessungen einer Baustellenzufahrt zu erhalten. Das Ergebnis zeigt, dass sowohl für die Durchfahrtshöhe als auch für die Durchfahrtsbreite 4,0 m bis 4,50 m ausreichend sein sollten. Da LKW allerdings in Ausnahmefällen über 4,0 m hoch sein können ist eine Durchfahrtshöhe von 4,50 m zu empfehlen. Eine zusätzliche Zufahrt ohne RFID-Technik für Übergrößen muss natürlich vorgesehen werden. In Bezug auf eine Kopplung bestehender Zutritts- und Zufahrtskontrollsysteme mit modernen Dokumentations- und Auto-ID-Techniken sowie dem Einsatz von Sensorsystemen war es weiterhin wichtig, den bisherigen Kenntnisstand und die bisherigen Erfahrungen mit solchen Systemen von den am Bau Beteiligten zu erfahren. Das Ergebnis zeigt, dass die Befragten bereits positive Erfahrungen mit der Fotodokumentation während des Bauablaufs (98 %) gesammelt haben, andere Dokumentationssysteme, wie z.B. Elektronische Lieferscheine (92 %) bisher nicht bekannt sind. Der Einsatz von Auto-ID-Systemen, wie z. B. Biometrik (60 %), RFID (43 %) und der Barcode (87 %) sind aus anderen Branchen bekannt, finden allerdings laut Kenntnisstand der Befragten in der Bauwirtschaft bis auf den Einsatz des Barcodes (30 %) kaum bis keine Anwendung. Auch in Bezug auf den Einsatz von Sensorsystemen in der Bauwirtschaft kann festgestellt werden, dass bisher nur wenig Erfahrung gesammelt wurde.

194

5 Umfrage

Um die Kopplung der bestehenden Zutritts- und Zufahrtskontrollsysteme mit Auto-IDSystemen rechtfertigen zu können, war es für das LuF B&B wichtig zu erfahren, ob und bezüglich welcher Dokumentationserfordernisse auf Baustellen eine (Teil)Automatisierung durch Auto-ID-Techniken vorstellbar wäre. Die Mehrheit der Befragten konnten sich für alle im Rahmen der Befragung vorgestellten Dokumentationserfordernisse, wie Materialeingang (insgesamt 79 %, davon 60 % hohe Bedeutung und 19 % geringe Bedeutung), Materialausgang (insgesamt 78 %, davon 57 % hohe Bedeutung und 21 % geringe Bedeutung), Personalzeiterfassung für die eigenen Mitarbeiter (insgesamt 86 %, davon 43 % hohe Bedeutung und 43 % geringe Bedeutung) und die Personaleinsatzerfassung für Nachunternehmer (insgesamt 96 %, davon 66 % hohe Bedeutung und 30 % geringe Bedeutung) eine (Teil)-Automatisierung und somit Vereinfachung vorstellen. Das Ergebnis der Befragung zeigt weiterhin, dass die am Bau Beteiligten die Einführung vollständig umfriedeter Baustellen mit definierten Zutritts- und Zufahrtskontrollsystemen bei sog. Großbaustellen als sinnvoll ansehen. Die zeitliche Umsetzung ohne Einsatz von Auto-ID-Techniken wird innerhalb der nächsten fünf Jahre und mit Einsatz von Auto-ID-Techniken innerhalb der nächsten zehn Jahre als realisierbar angesehen. Die Ergebnisse der Umfrage zeigen, dass die Bereitschaft für die Nutzung moderner Auto-ID-Systeme bei den Teilnehmern vorhanden ist und sie sich durch Einsatz dieser ein hohes Optimierungspotenzial für die Baulogistik vorstellen können. Am Ende des Kapitels 5 sollte noch auf eine Auswahl interessanter Umfragen zum Einsatz der RFID-Technik in und außerhalb der Baulogistik hingewiesen werden.

5 Umfrage

195

5.4 Ergebnisse weiterer Umfragen zum Einsatz der RFIDTechnik in und außerhalb der Baulogistik Umfrage „Einsatz von RFID in der Baulogistik“ Ebenfalls 2007 wurde eine Umfrage in der Baulogistik, speziell in der Materiallogistik, an der Technischen Fachhochschule Berlin im Fachbereich I (Wirtschaftsund Gesellschaftswissenschaften) durchgeführt. Folgendes Fazit wurde festgehalten (vgl. hierzu auch Kap. 9)346 „Die RFID-Technologie und die durch dessen Einsatz möglichen OptimierungsPotenziale sind dem Großteil der Bauunternehmen nicht bekannt. Die Mehrheit der Bauunternehmen kann sich den Einsatz von RFID allerdings generell vorstellen – diverse Schwachstellen im Informationsfluss auf Baustellen könnten durch den Einsatz von RFID behoben werden. Der Nutzen sämtlicher RFIDspezifischer Leistungseigenschaften für die Baulogistik wird von der großen Mehrheit der Unternehmen als hoch bzw. sehr hoch bewertet. Insbesondere in den Objektbereichen „Baustellenausstattung“, „Baumaschinen und -geräte“ sowie „Stückgüter“ sowie in den Anwendungsbereichen „Versorgungslogistik“ und „Baustellenlogistik“ ist der Nutzen von RFID besonders hoch. Mögliche hemmende Faktoren sind unter anderem eine für den Einsatz in der Baulogistik eventuell noch nicht ausgereifte RFIDTechnologie sowie die fehlende Investitionsbereitschaft der Unternehmen. Die Bereitschaft und der Wille für die Nutzung von RFID in der Baulogistik sind vorhanden. Die Eigenschaften der RFID-Technologie werden ausnahmslos als positiv und der Nutzen für die Baulogistik insgesamt als hoch bzw. sehr hoch bewertet.“ Auch diese Umfrage bestätigt, dass die Baubranche dem Einsatz der RFID-Technik in der Baulogistik offen entgegensteht und ein hohes Optimierungspotenzial erwartet wird. Studie „RFID Report 2008“ Eine der größten branchenunabhängigen Studien zum Einsatz der RFID-Technik in deutschen Unternehmen wurde von dem Institut für Informatik und Gesellschaft der Universität Freiburg gemeinsam mit den VDI Nachrichten im Frühjahr 2008 veröffentlicht. Im Rahmen dieser Studie konnten 283 Unternehmen in die Umfrage zum Einsatz der RFID-Technik in deutschen Unternehmen einbezogen werden. Die Studie ergab, dass für 55 % (n=265) der befragten Unternehmen die RFIDTechnik ein Thema von unmittelbarer wirtschaftlicher Relevanz ist, lediglich 14 % der Unternehmen halten die RFID-Technik zur Optimierung ihrer Prozesse als grundsätzlich ungeeignet. Von den 102 befragten RFID-Anwendern werden vorab gesetzte Optimierungsziele wie z. B. Verkürzung der Durchlaufzeiten und/oder Bestandsreduktion mehrheitlich durch den Einsatz der RFID-Technik erreicht. Zudem rechnen über 70 % aller RFID-Anwender mit einer Amortisation ihrer Investition innerhalb von nur 4 Jahren.

346

Technische Fachhochschule Berlin [Hrsg.] (2008)

196

5 Umfrage

Ferner geht aus dieser Studie deutlich hervor, dass der Einsatz der RFID-Technik nur selten in Form einer einzelnen Anwendung in einem Unternehmen implementiert wird. Häufig beginnen Unternehmen mit einer Anwendung aus der sich sukzessiv neue Anwendungsmöglichkeiten ergeben, die nachfolgend umgesetzt werden. Die Objekt-Vielfalt, die dabei mit RFID-Tags versehen wird, reicht dabei von einzelnen Produktionskomponenten bis hin zu Fahrzeugen und Gebäuden. Im Wesentlichen werden allerdings logistische Einheiten (z. B. Paletten, Pakete) und Mehrwegtransportbehälter (z. B. Rollcontainer) mit RFID-Transpondern versehen (vgl. folgende Abbildung).

Abb. 5-18: Auszug aus der Studie “RFID-Report 2008“: „Welche Objekte werden in Ihrem Unternehmen mit RFID-Transpondern versehen?“ (in absoluten Zahlen)347

Der überwiegende Anteil der RFID-Anwendungen wird dabei mit wiederbeschreibbaren HF- und/oder UHF-Transpondern realisiert, wobei die Verwaltung der Daten nach dem „Data-on-Network-Prinzip“ deutlich dominiert.

347

VDI Nachrichten [Hrsg.] (2008), S. 15

5 Umfrage

197

Abb. 5-19: Auszug aus der Studie “RFID-Report 2008“: oberes Bild: „Wenn Ihr Unternehmen RFID-Transponder einsetzt, welche Frequenzbereiche werden genutzt?“ (in absoluten Zahlen)348, unteres Bild: „Halten Sie für den RFID-Einsatz in Ihrem Unternehmen eine zentrale oder eine dezentrale Datenhaltung für geeignet?“ (n = 128)349

Als größte Hürde bei der Implementierung von RFID-Technik wird die Integration in die bestehenden Prozesse und die IT-Infrastruktur von den befragten RFIDAnwendern benannt. Beim Thema Datensicherheit und Privatsphäre von Kunden hingegen sehen die befragten Unternehmen bislang keine nennenswerten Probleme. Ein Grund hierfür kann in den geschlossenen Kreisläufen der RFID-Anwendungen und den bislang relativ geringen im RFID-Tag gespeicherten Datenmengen liegen. Verfolgt man aber das Ziel, einen am Objekt angebrachten Tag die gesamte Wertschöpfungskette entlang nutzen zu wollen, stellen sich relativ schnell auch rechtliche

348 349

VDI Nachrichten [Hrsg.] (2008), S. 15 VDI Nachrichten [Hrsg.] (2008), S. 15

198

5 Umfrage

Fragen z. B. bezüglich des Datenschutzes. Hierzu gibt es insbesondere im Bereich des Bauwesens nach Auffassung des LuF B&B noch Forschungsbedarf. Studie „RFID - Spielweise für Technologiebegeisterte oder Schlüsseltechnologie zur Effizienzsteigerung von Geschäftsprozessen“ Ein ganz anderes Zufriedenheitsbild bzgl. eingesetzter RFID-Technik zeigt eine Studie mit dem Titel „RFID - Spielweise für Technologiebegeisterte oder Schlüsseltechnologie zur Effizienzsteigerung von Geschäftsprozessen“350 des Fraunhofer Instituts für Produktionstechnologie (IPT) und der P3 Ingenieurgesellschaft mbH auf, an der sich rund 100 Unternehmen, u. a. aus den Bereichen Logistik, Maschinenbau, Automobilbau, Luft- und Raumfahrttechnik und Elektrotechnik beteiligt haben. Etwa 80 % der befragten Unternehmen gaben an, eher negative Erfahrungen und Erwartungen mit der RFID-Technik gemacht zu haben. Die Gründe liegen laut dieser Studie an mangelnder Konsequenz bei der Automatisierung komplexer Prozesse. „Obwohl 72 Prozent der befragten Unternehmen angaben, dass die Prozessoptimierung das vorrangige Ziel der RFID-Einführung war, sind wertschöpfende Unternehmensbereiche nur selten involviert. Bisherige Projekte gehen kaum über einfache logistische Anwendungen hinaus. Die Unternehmen sind häufig inkonsequent bei der Automatisierung gesamter Prozessketten. 66 Prozent nutzen die Chancen der Technologie nicht zur Integration unternehmensübergreifender Prozesse. Ein besonders auffälliges Ergebnis der Studie ist, dass sich fast ein Viertel der teilnehmenden Unternehmen für RFID entschied, ohne vorher die Wirtschaftlichkeit systematisch zu prüfen. Gerade diejenigen, die RFID aus wirtschaftlichen Gründen einführten, sahen daher ihre Ziele oft nicht erfüllt. »Der eigentliche Sinn von RFID – Prozesse zu beschleunigen, die Fehleranfälligkeit zu reduzieren und dadurch Kosten zu senken – wurde häufig verfehlt, « erklärt Prof. Dr.-Ing. Robert Schmitt vom Fraunhofer IPT. Auch die technischen Anforderungen der RFID-Technologie wurden von den Unternehmen oftmals unterschätzt: So ergab die Befragung, dass 30 Prozent der Unternehmen im Vorfeld von RFID-Projekten keine technische Machbarkeitsstudie durchgeführt haben, obwohl es RFID heute auch bei Standardanwendungen noch nicht »von der Stange« gibt.“351 Damit neue, engagierte Anwender der RFID-Technik während der Implementierungsphase auf Grund von evtl. falsch eingeschätzten Realisierungsmöglichkeiten nicht enttäuscht werden, ist nach Ansicht vieler Experten eine strukturierte Vorgehensweise sowie ein fundiertes RFID-Know-How für die erfolgreiche Einführung von RFID-Technik in einem Unternehmen von größter Bedeutung.

350 351

Vgl. Fraunhofer IPT [Hrsg.] (2008) Fraunhofer IPT [Hrsg.] (2008)

6 Auto-ID-Systeme neben RFID

199

6 Auto-ID-Systeme neben RFID Der Begriff Auto-ID (automatische Identifizierung) steht für Techniken, die zur technikunterstützten Identifizierung, Erhebung, Erfassung und Übertragung von Daten dienen.

6.1 Grundlagen Automatische Identifikations- und Datenerfassungssysteme (Auto-ID-Systeme) haben in den letzten Jahren in den Bereichen Beschaffungs- und Distributionslogistik, im Handel, in Produktionsbetrieben z. B. für Materialfluss- und Betriebsdatenerfassungssysteme (BDE), bei der Fahrzeug- und Dokumentenerfassung etc. eine große Verbreitung erfahren. Sie umfassen Techniken zur Identifizierung, Datenerhebung, Datenerfassung und Datenübertragung. Umgesetzt werden diese Techniken in Barcode-, Smart-Label-, Biometrie-, mobilen Datenerfassungs-, OCR-, RFID-, Spracherkennungs-, Chip- und Magnetkartenanwendungen. Durch eine automatische Bereitstellung von Informationen zu Objekten (z. B. Personen oder Gütern) ermöglichen sie es, den Forderungen nach schneller, kostengünstiger und integrierter Datenerfassung für Verwaltung, Logistik und Handel z. B. für ein SCM oder für eine BDEbasierte Produktionssteuerung nachzukommen. Abbildung 6-1 zeigt die wichtigsten Auto-ID Anwendungen im Überblick, die im Folgenden kurz beschrieben werden. Der Bereich RFID-Systeme wird in Kap. 7 ausführlich beschrieben.

Abb. 6-1: Übersicht der wichtigsten Auto-ID-Systeme

200

6 Auto-ID-Systeme neben RFID

Diese Betrachtung ist erforderlich, da bei Überlegungen zur Einführung von RFIDSystemen stets Alternativen abzuwägen sind. Es wird sich zeigen, dass für unterschiedliche Prozesse in der Baulogistik auch unterschiedliche Auto-ID-Systeme geeignet sind. Biometrische Systeme (Erkennung von nicht gekennzeichneten Personen über Sprache und/oder Körpereigenschaften) Biometrische Verfahren eröffnen die Möglichkeit, Personen durch den Vergleich von individuellen, unverwechselbaren Körpermerkmalen identifizieren zu können. Sie basieren auf der Erfassung und dem Abgleich von biometrischen Körpereigenschaften und Verhaltenscharakteristiken. Biometrie bietet sich in Ergänzung oder als Ersatz herkömmlicher Methoden wie PIN/Passwort und Karte deshalb an, weil die körperlichen Eigenschaften im Gegensatz zu Wissens- (z. B. PIN) und Besitzelementen (z. B. Karte) nicht nur mittelbar personenbezogen sind sondern unmittelbar personengebunden.352 Die Eigenschaften, die aufgrund ihrer guten Erfassbarkeit und langfristig nahezu gleich bleibenden Charakteristika am häufigsten zur Personenidentifikation herangezogen werden, sind: x Körpereigenschaften (Statische Verfahren messen zeitunabhängige Merkmale): o Fingerabdruck o Handgeometrie o Augeniris o Venenmuster o Gesichtsfeldgeometrie o Genmuster o Geruch x Verhaltenseigenschaften Merkmale): o Stimme o Handschrift o Gangdynamik

(Dynamische

Verfahren

erfassen

zeitabhängige

Für ein biometrisches Erkennungsverfahren sind grundsätzlich zwei Schritte notwendig, das Enrolment und das Matching Enrolment bezeichnet die erstmalige Registrierung der notwendigen biometrischen Merkmale, die als Referenzmuster gespeichert werden. Wenn eine Person identifiziert werden soll, werden die notwendigen Merkmale erfasst und mit den Referenzmustern abgeglichen (Matching). Prinzipiell liest hierzu ein Sensor die Merkmale ein und vergleicht sie mit einem Referenzmuster, das auf einer Chipkarte oder im Speicher des Scanners bzw. eines externen Servers hinterlegt ist. Die Erfassung kann 352

Vgl. Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik [Hrsg.] (2008a)

6 Auto-ID-Systeme neben RFID

201

durch Mikrofone, Kameras, Druckpads, Tastaturen, Geruchs- oder Fingerabdrucksensoren erfolgen. Aufgrund von unvermeidlichen, langfristigen Veränderungen der erfassten biometrischen Merkmale (Alterung, Verletzungen, Krankheiten etc.), sind Messfehler in biometrischen Erkennungssystemen immanent. Biometrische Systeme können lediglich mit einer im Vorfeld definierten, systemtypischen Wahrscheinlichkeit identifizieren. Aus diesem Grund werden für das Matching Toleranzen festgelegt und nicht die Gleichheit der erfassten Merkmale, sondern die hinreichende Ähnlichkeit beurteilt. Nachfolgend werden nur die Verfahren, die zur Identifizierung von Personen im Baustellenumfeld prinzipiell geeignet bzw. untersuchenswert erscheinen, kurz vorgestellt.

6.1.1.1 Optische Verfahren Zu den optischen Verfahren der Personenidentifikation zählen u. a. das Finger- und Handabdruckverfahren, die Augen-Netzhaut sowie die Augeniris-Identifizierung, das Venenmusterverfahren und die Gesichtsfelderkennung. Fingerabdruck-Scanner Beim Fingerabdruckverfahren geht es um den Vergleich der Papillaren und Hautleisten der Fingerkuppen. Dabei kann der Abdruck auch von berührten Gegenständen abgenommen und mit einem Referenzmuster verglichen werden. Grundsätzlich gibt es zwei Arten von Fingerprint-Scannern: optische und kapazitive Scanner. Optische Scanner bestehen aus einer Kamera und einer Prismenoptik. Eine Glasoder Hartplastikfläche, angebracht in einem bestimmten Abstand zur Kamera, dient meist als Auflagefläche für den Finger. Bei neueren Systemen werden Führungsschienen über der Auflagefläche angebracht, so dass der Finger „schwebend“ gescannt werden kann. Der Scannvorgang kann mit sichtbarem Licht oder mit Infrarot erfolgen. Beim kapazitiven Scanner entsteht ein kapazitives Ladungsbild vom Fingerabdruck. Der Vorteil optischer Scanner liegt in der hohen Auflösung, des Weiteren sind optische Sensoren unempfindlich gegenüber Temperaturschwankungen und elektrostatischer Aufladung.

202

6 Auto-ID-Systeme neben RFID

Abb. 6-2: Fingerabdruckscanner (links) und digitaler Fingerabdruck mit Merkmalen (rechts)353

Handgeometrie-Scanner Beim Handgeometrieverfahren werden optische Systeme genutzt, um relevante geometrische Merkmale der Topographie der Hand abzubilden. Vorteil gegenüber einem Fingerprint-Erkennungssystem ist, dass Feinheiten der Handoberfläche, wie z. B. Fingerabdrücke, Linien, Narben, Schmutz oder auch die Fingernägel vom Handgeometrie-Scanner nicht beachtet werden.354

Abb. 6-3: Handgeometrie-Scanner355

353

links: JERRA Soft [Hrsg.] (2008), rechts: Ulber [Hrsg.] (2007) Vgl. Henke (1999), S.16f. 355 Interflex [Hrsg.] (2008); Petermann, Sauter (2002), S. 27 354

6 Auto-ID-Systeme neben RFID

203

Venen-Scanner Hand- bzw. Venen-Scanner nutzen die die Absorptionseigenschaften des roten Blutfarbstoffs Hämoglobin. Bestrahlt man die Hand oder auch nur einen Finger mit Licht im Infrarotbereich, so wird das Licht von Hämoglobin absorbiert, während es vom restlichen Gewebe stark reflektiert wird. Die Scanner nehmen das unterschiedlich reflektierte Licht durch eine Kamera auf und werten die Venenaufnahen, die sich als dunkle Muster abbilden, aus.

Abb. 6-4: Venen-Scanner356

Iris-Scanner Beim Iris-Scanner wird die Struktur der Augennetzhaut mit einem für das Auge ungefährlichem Laserstrahl abgetastet und mit zuvor einer gespeicherten Vorlage abgeglichen.

Abb. 6-5: Iris-Scan mit einem Handscanner357

356 357

Billen [Hrsg.] (2008) Multi National Force [Hrsg.] (2008)

204

6 Auto-ID-Systeme neben RFID

Gesicht-Scanner Die Erkennung erfolgt beim Gesichtscanner auf den persönlichen Gesichtsmerkmalen, die über Kameras erfasst und mit gespeicherten Daten verglichen werden.

Abb. 6-6: Gesichtsscanner358

6.1.1.2 Akustische Verfahren Die Sprachidentifizierung gehört der Gruppe der akustischen Identifizierungsverfahren an. Zur Durchführung der Sprechererkennung spricht der Benutzer in ein Mikrofon, welches an einen Computer gekoppelt ist. Eine spezielle Software ist in der Lage, die durch das Mikrofon aufgenommenen digitalen Signale auszuwerten. Dabei werden Sprachmerkmale des Benutzers mit vorliegenden Referenzmustern verglichen. Zum Abgleich mit den Referenzmustern werden Toleranzen festgelegt.359

358 359

IVB [Hrsg.] (2008) Vgl. Finkenzeller (2006), S. 4

6 Auto-ID-Systeme neben RFID

205

6.1.1.3 Beurteilung biometrischer Verfahren Die Vorteile biometrischer gegenüber anderen Identifikationssystemen liegen darin, dass die zu erfassenden Merkmale im Gegensatz zu PIN (Persönliche Identifikationsnummer), Passwörtern oder Chipkarten weder vergessen noch gestohlen werden können. Auch bzgl. der Fälschungssicherheit bestehen Unterschiede. Eigenschaft Fingerabdruck

Erfassung Optisch, kapazitiv etc.

Fingergeometrie

Optisch (IR)

Handgeometrie Venen Handoberfläche Augennetzhaut Augeniris Unterschrift Stimme Gesicht

Optisch (IR) Optisch (IR) Optisch (Laser) Optisch Dynamisch (Druck) Elektroakustisch Optisch

Invarianz Einzigartigkeit Akzeptanz sehr gut 1:1 Million gut gut gut sehr gut sehr gut nicht gut nicht gut gut

1:1.000

gut

sehr gut

1:1.000 sehr gut unbekannt sehr gut 1:1 Million nicht gut (invasiv) 1:6 Millionen nicht gut 1:10.000 sehr gut 1:10.000 gut unbekannt gut

Abb. 6-7: Beurteilung biometrischer Charakteristika360

6.1.2 OCR-Systeme (Texterkennung) Seit den 60er Jahren werden so genannte Klarschriftleser u. a. zur Registrierung von Schecks oder zur Auslesung von Lottoscheinen eingesetzt. Die Entwicklung spezieller Schrifttypen mit geeigneter Stilisierung hat zu einer automatischen Schrifterkennung durch Maschinen geführt. Dazu muss der Maschine das Layout des Formulars bekannt sein, damit das optisch erfasste Bild der Schrift sinnvoll in Datensätze umgewandelt werden kann. Ein Vorteil dieser Technik ist die Lesbarkeit der Schrift durch den Menschen, die z. B. die Kontrollierbarkeit der Maschine ermöglicht und im Notfall den Menschen die Maschine ersetzen lässt.361

6.1.3 Barcode-Systeme (Bild-/Grafikerkennung) Barcodes, auch Strich- oder Balken-Codes genannt, sind sehr verbreitet und haben sich in den letzten 20 Jahren gegen andere Auto-ID-Systeme durchgesetzt. Sie lösten in der Vergangenheit bereits eine Revolution im Bereich der Identifizierung von Waren aus. Sie können nur maschinell gelesen werden.362

360

Auf Basis von Brüderlin (1999) Vgl. Finkenzeller (2006), S. 3f. 362 Vgl. Budde (1991), S. 12 361

206

6 Auto-ID-Systeme neben RFID

Der Barcode ist ein Binärcode aus einer Aneinanderreihung von vertikalen, parallel angeordneten Strichen (engl. bars) unterschiedlicher Breiten und Zwischenräumen. Der am häufigsten angewandte Code ist der EAN-Code (früher: European Article Number Code, heute: International Article Number Code), der ursprünglich für die Anforderungen des Lebensmittelhandels entwickelt wurde.363 Die Kennzeichnung erfolgte ursprünglich in Form von eindimensionalen (1D) Barcodes. Heute existieren daneben bereits 2D und 3D Codierungen. Eine zweidimensionale Lesbarkeit bedeutet, dass das Lesen des Codes von links-nach-rechts und zusätzlich von oben-nachunten möglich ist und somit eine höhere Speicherkapazität von Daten ermöglicht wird. Eine denkbare dritte Dimension kann durch eine Farbigkeit der Striche erreicht werden.364 In Verbindung mit Displays wurde ein 4D-Barcode entwickelt, der sich durch die Veränderung in der Zeit auszeichnet.

Abb. 6-8: Übersicht 1D, 2D, 3D und 4D Barcode365

6.1.3.1 Laser-Abtastung: 1D-Barcodes (=Strichcodes) Eindimensionaler Barcode Der EAN-Code ist ein numerischer Code, der eine 8- bzw. 13-stellige Nummer mit Ziffern von 0 bis 9 darstellen kann. Er baut auf den Grundlagen des UPC-Strichcodes (UPC = Universal-Produkt-Code) auf und beinhaltet die gleiche Strichcodesymbologie.366 Eine Weiterentwicklung dieses Codes ist der EAN 128 Standard (z. B. für Transportetiketten). Er wurde von den folgenden drei Gremien Anfang der 90er Jahre entwickelt:367 363

Vgl. Finkenzeller (2006), S. 2 ff. Vgl. ades [Hrsg.] (2007) 365 Farbige Barcodes: Vgl. Scholz [Hrsg.] (2008) 366 Vgl. Budde (1991), S. 54 367 Vgl. GS1 [Hrsg.] (2007c) 364

6 Auto-ID-Systeme neben RFID

x x x

207

International Article Numbering Association (EAN) Uniform Code Council (UCC) Automatic Identification Manufacturers (AIM)

Vorteil dieses weiterentwickelten Standards ist die Möglichkeit einer differenzierten Betrachtung der Datenmenge, die durch dieses System gespeichert und weitergegeben werden kann. Dabei sind über 60 Datenelemente aus den Bereichen Identifikation, Warenverfolgung, Datumsangaben sowie Maßeinheiten definiert worden, die dem späteren Anwender zur Verfügung stehen (vgl. hierzu auch Kap. 4).

Abb. 6-9: Typische eindimensionale Strichcodes

6.1.3.2 Bild-Erkennung: 2D bis 4D-Barcodes Zweidimensionaler Barcode In Vergleich zu eindimensionalen Barcodes kann mit Hilfe eines zweidimensionalen Codes die Informationsdichte pro Flächeneinheit erhöht werden. Einer der am weitesten verbreiteten zweidimensionalen Barcodes ist der Data-Matrix-Code. Die Informationen sind sehr kompakt auf einer rechteckigen oder auch quadratischen Fläche in einem Muster, bestehend aus schwarzen bzw. weißen Punkten, codiert. Der Code besteht aus informationshaltigen und redundanten Daten, wodurch eine Fehlererkennung und -korrektur, z. B. durch die Verwendung einer Reed-SolomonFehlerkorrektur, möglich ist. Die folgende Abbildung gibt eine Übersicht über einige zweidimensionale Barcodes:

Abb. 6-10: Typische Zweidimensionale Barcodes

208

6 Auto-ID-Systeme neben RFID

Dreidimensionaler Barcode Im Falle des dreidimensionalen Barcodes wird die Informationsdichte pro Flächeneinheit gegenüber dem zweidimensionalen Code weiter erhöht, indem die Informationen in Mustern, bestehen aus farbigen Punkten, codiert werden. (vgl. Abb. 6-11). Auch hier ist eine Fehlererkennung und -korrektur möglich.

Abb. 6-11: Dreidimensionaler Barcode (farbig)

Als Alternative bzw. Ergänzung zu farbigen Strichen oder Punkten wird ein 3D Barcode entwickelt, der mit vier bzw. acht Farben arbeitet und aus kleinen Dreiecken bestehen soll. Das Code-Label setzt sich dann aus 250 verschiedenfarbigen Dreiecken zusammen und bildet ein Quadrat. Die Kantenlänge soll auf etwa einen halben Zentimeter dimensioniert werden.368 Vierdimensionaler Barcode (3D + Zeit) Beim vierdimensionalen Barcode wird der dreidimensionale Code um eine weitere Dimension, und zwar die Zeit, erweitert. Die vierdimensionale Codierungsart ist gesondert zu betrachten, da sie sich im Gegensatz zu den ersten drei nicht einfach auf ein Etikett oder Objekt drucken lässt, sondern da ein Bildschirm bzw. Display erforderlich ist. Auf einem Bildschirm (z. B. Mobiltelefon) wird die Information als ein Muster von farbigen Punkten, die sich zeitlich ändern, codiert. Die Informationsdichte kann mit diesem Verfahren nochmals deutlich erhöht werden.

Abb. 6-12: Vierdimensionaler Barcode (zeitlich veränderlicher, farbiger 3D-Code)369

368 369

Vgl. IDENT [Hrsg.] (2007b), S.54 Vgl. Scholz [Hrsg.] (2008)

6 Auto-ID-Systeme neben RFID

209

Barcode Drucker Entsprechend der Einsatzgebiete werden Barcodes im Offset-, Flexo-/Tief- oder im Laser-, Thermodirekt-, Thermotransfer-, Tintenstrahldruck hergestellt. Darüber hinaus besteht seit jüngster Zeit die Möglichkeit, Barcodes dauerhaft direkt auf das Material mittels Lasertechnik einzubrennen.370 Auch ein Prägen oder Ausstanzen ist möglich. Hierzu sei auch auf Kap. 4 verwiesen.

Abb. 6-13: Thermobarcodedrucker371

Barcode Scanner Die Barcodeinformationen werden mit optischen Barcodelesegeräten eingelesen (Leseeinheit) und anschließend weiterverarbeitet (Dekodiereinheit). Bei eindimensionalen Barcode-Scannern registriert das Lesegerät das durch den Barcode reflektierte bzw. absorbierte Licht. Die Sequenz aus breiten und schmalen Strichen bzw. Lücken kann numerisch interpretiert werden. Mehrdimensionale Barcode-Scanner sind mit einer digitalen Foto-Kamera ausgestattet. Die im Barcode verschlüsselten Informationen werden mittels Bildauswertungsmethoden entschlüsselt.

Abb. 6-14: Barcodescanner372

370 371

Vgl. MarcIDent [Hrsg.] (2008) DataMax [Hrsg.] (2008)

210

6 Auto-ID-Systeme neben RFID

6.1.4 Magnet-Karten-Systeme (digitale Kennzeichnung) Magnetstreifen kommen vorwiegend auf der Rückseite einer Karte, z. B. Kredit- oder Scheckkarte oder aber auch auf Einweg-Karten, z. B. in Parkhäusern, zum Einsatz. Die im Magnetstreifen gespeicherten Daten mit einer Größe von bis zu 1024 Bit können mit einem Durchzugsleser ausgelesen werden. Das Lesen und Schreiben auf dem Magnetband erfolgt nach einem ähnlichen Prinzip, wie man es auch von anderen Magnetbandaufnahmen (Videokassette) bereits kennt. Das Magnetband verfügt über drei Spuren, wobei die ersten zwei nur für den Lesevorgang spezifiziert sind. Die dritte Spur kann zum Lesen und Schreiben von Daten, wie z. B. der letzten Transaktion bei Kreditkarten, genutzt werden.

Abb. 6-15: Magnet-Karte373

372 373

identass [Hrsg.] (2008), Cognex [Hrsg.] (2008) Berlin-Satshop [Hrsg.] (2008)

6 Auto-ID-Systeme neben RFID

211

6.1.5 Chip-Karten-Systeme (digitale Kennzeichnung) Unter einer Chipkarte versteht man einen elektronischen Datenspeicher, der aufgrund einer besseren Handhabbarkeit in eine Plastikkarte (Kreditkartenformat) eingebaut ist. Chip-Karten lassen sich grundsätzlich in zwei Kategorien unterteilen, und zwar in Speicher-Chipkarten und Prozessor-Chipkarten. Speicher-Chipkarten bestehen nur aus einem Speicher, der gelesen und beschrieben werden kann. Eingesetzt wird diese Art der Karte z. B. als Krankenversicherungs- oder auch Telefonkarte. Die Prozessor-Chipkarte, oft auch als SmartCard bezeichnet, beinhaltet neben einem Speicher auch einen Mikroprozessor, und verfügt somit über eine Rechnerstruktur mit Arbeitsspeicher, Betriebssystem und Rechenwerk. Durch kryptographische Verfahren können Daten auf dieser Karte vor dem Zugriff nicht berechtigter Dritter geschützt werden. Anwendung finden die ProzessorChipkarten als Zahlungsmittel in Form von Geldkarten oder auch als geschützte Datenspeicher in Form von SIM-Karten für Handys.

Abb. 6-16: Chip-Karten

Um Chipkarten auslesen zu können, werden sie in ein Lesegerät geschoben, welches eine galvanische Verbindung zu den Kontaktflächen des Chips herstellt. Über die Kontaktflächen wird der Chip mit einem Takt und Energie versorgt. Die dadurch entstehende Datenübertragung wird auf einer bidirektionalen, seriellen Schnittstelle abgewickelt. Auf dem Chip gespeicherte Daten können vor unerwünschten Zugriffen und Manipulationen geschützt werden. Nachteilig auf die Lebensdauer des Chips wirkt sich jedoch die Anfälligkeit der Kontaktflächen aus, die bei häufigem Gebrauch der Karte Abnutzungs- und Korrosionserscheinungen aufweisen können.374

374

Vgl. Finkenzeller (2006), S. 4f.

212

6 Auto-ID-Systeme neben RFID

Abb. 6-17: Chip-Karten-Leser375

6.1.6 iButton (Mikrochip in Metallgehäuse) Der iButton ist besteht aus einem Mikrochip, der in ein Metallgehäuse eingebaut ist (vgl. Abb. 6-18). Daten, die auf dem Chip gespeichert sind, können mit einem Berührungsleser erfasst und zwischengespeichert werden. Die Übermittlung der Daten an einen Rechner kann über eine Ausleseeinheit direkt im Anschluss an der Erfassung oder auch erst zu einem späteren Zeitpunkt (bis zu zehn Jahren laut Hersteller Angaben) durchgeführt werden (vgl. auch Ziff. 4.4.2.5).

Abb. 6-18: iButton376

375 376

EURO Kartensysteme [Hrsg.] (2008) MAXIM [Hrsg.] (2008a)

6 Auto-ID-Systeme neben RFID

213

6.2 Beispiele für Auto-ID-Systeme neben RFID außerhalb des Bauwesens 6.2.1 Etablierte Anwendungen 6.2.1.1 Biometrische Verfahren Automatisierte Fingerabdruck-Identifizierungssysteme (AFIS) In der Polizeitechnik werden Daktyloskopen von automatischen FingerabdruckIdentifikationssystemen beim Vergleich vom am Tatort entnommenen Fingerabrücken mit denen von vorbestraften und verdächtigen Personen unterstützt. Biometrische Reisepässe Seit 2007 enthält der Reisepass neben einer Abbildung des Gesichts und einem RFID-Chip, auf dem das digitale Gesichtsbild als biometrisches Sample zusätzlich gespeichert wird, auch einen auf dem Chip abgespeicherten Fingerabdruck (als Foto) des Inhabers.377 Auf Flughäfen gibt es erste Pilotanwendungen. Zutrittskontrollsysteme In besonders schützenswerten Bereichen werden herkömmliche AuthentifizierungsMaßnahmen um biometrische Verfahren ergänzt. In einer Berchtesgadener Klinik wird auf der Babystation die Iriserkennung für die Zutrittskontrolle in bestimmte Bereiche eingesetzt. Weitere Beispiele sind Fingerprinterkennung in Kraftwerken oder auch Gesichtserkennung in Personalschleusen. Aber auch Stimm- und Unterschriftserkennung werden für Zutrittskontrollen genutzt. Bezahlen per Fingerabdruck Unternehmen, die ihre Stammkunden registrieren, bieten ihren Kunden zunehmend die Möglichkeit der Bezahlung per Fingerabdruck anstatt per Kreditkarte. Dauerkarten Bei nichtübertragbaren Dauerkarten wird die biometrische Erkennung eingesetzt, um ein Weitergeben der Karten an Nichtberechtigte zu verhindern. Seit einigen Jahren wird zu diesem Zweck im Zoo von Hannover ein Gesichtserkennungssystem erfolgreich eingesetzt. Systeme, sie auf dem Fingerprint basieren, werden zunehmend in Fitnessstudios, Thermalbädern oder auch Solarien eingesetzt.

377

Das System ist noch umstritten. Vgl. z. B. FoeBuD [Hrsg.] (2007)

214

6 Auto-ID-Systeme neben RFID

PC-Anmeldung via Fingerabdruck Zunehmend bieten PC-, Notebook- und PC-Zubehör-Anbieter die Möglichkeit der biometrischen Anmeldung am Computer. Der Anwender kann entweder ganz auf das Passwort verzichten oder sein bestehendes Passwort um die biometrische Abfrage vor dem Anmelden am Rechner erweitern. Bei stationären Computern kann der Fingerabdruck-Leser in die Tastatur oder/und Maus integriert werden. Bei Laptops wird der Leser direkt in das Gehäuse eingebaut. Spielcasinos Spielcasinos bieten spielsüchtigen Personen die Möglichkeit, ihre biometrischen Daten, oft den Fingerabdruck, zu hinterlassen, damit sie zukünftig am Eintritt in das Casino gehindert werden können.

6.2.1.2 OCR Bekannte Vertreter von OCR-Software sind die Programme OmniPage und FineReader (Finereader ist zum Beispiel eine Software, um Formulare oder Fragebögen mit fest vorgegebener Struktur einzulesen). Es gibt jedoch auch noch andere leistungsfähige OCR-Software. Sie wird auch als SDK (Software Development Kit) angeboten, um Entwicklern eine einfache Integration von OCR in eigene Anwendungen zu ermöglichen. Als Beispiel sei hier das OmniPage Capture SDK genannt, jedoch gibt es auch andere Hersteller die zu ihrer OCR-Software SDK anbieten. Anwendungsbeispiele sind z. B. Dokumentenarchivierungssysteme oder Passlesegeräte.378 Kfz-Kennzeichen-Erfassung Für den Bereich der Objekterfassung und mit Blick auf logistische Anwendungen sei z. B. auch verwiesen auf die automatisierte Erfassung von Kfz-Kennzeichnen im Maut- und Fahndungsbereich sowie zur Schrankensteuerung bei der Parkraumbewirtschaftung.

6.2.1.3 Barcode EAN-Barcode im Supermarkt Die wohl bekannteste Anwendung für die Barcode-Technik ist das mit einem EAN-Barcode versehene Produkt, das von einem Barcode-Scanner an der Supermarkt-Kasse gescannt wird.

378

Vgl. friebel soft [Hrsg.] (2008)

6 Auto-ID-Systeme neben RFID

215

Blutproben-Kennzeichnung Labors untersuchen täglich unzählige Blutproben. Um eine anonyme und eindeutige Zuordnung der Blutproben zum Patienten gewährleisten zu können, werden die an das Labor gesendeten Reagenzgläser gleich nach der Blutabnahme mit einem Barcode-Etikett versehen.379 Identifizierung von Patienten und Verfolgung von Blutkonserven im Mayday University Hospital Im Mayday University Hospital werden persönliche und medizinische Informationen nur noch bei neuen Patienten in das Patientenverwaltungssystem des Krankenhauses aufgenommen. Bei erneuter Einlieferung eines Patienten kann dessen bisherige Krankenakte aus dem Krankenhaussystem entnommen werden, der Abruf kann über ein Barcode-Armband erfolgen, das auch Informationen in Klarschrift enthält. Unmittelbar nach der Einlieferung werden die „Informationen zu einem Patienten … aus der im Patientenverwaltungssystem des Krankenhauses gespeicherten elektronischen Patientenakte übernommen und auf ein Armband gedruckt; dieses enthält sämtliche Daten des Patienten in deutlich lesbarer Schrift ebenso wie als Barcode. Der Barcode basiert auf dem Format QR2D und lässt sich deshalb richtungsunabhängig einlesen. ´Verglichen mit Produkten des Mitbewerbers kann der zweidimensionale QR2D-Barcode die vierfache Menge an Informationen speichern. Außerdem ist es nicht erforderlich, den Barcode beim Einscannen horizontal zu halten, um eine exakte Erfassung der Daten sicherzustellen. Tatsächlich ist der Code auch dann noch lesbar, wenn bis zu 30 % des Codes verdeckt sind. So lässt sich eindeutig Zeit einsparen, insbesondere in Notfällen`, so Charles Ison, Healthcare Projects Manager bei SATO.“ 380 Um einer Verwechselung von z. B. Blut- oder Urinproben vorzubeugen, werden Barcode-Etiketten mit der Identifikationsnummer des jeweiligen Patienten und ggf. detaillierten Informationen auf jede abgenommene Probe gedruckt. Früher wurden handgeschriebene Etiketten verwendet, die öfters unleserlich und fehlerhaft waren.

6.2.1.4 Magnet-Karten / Chip-Karten Magnetkarten wurden insbesondere für den Einsatz im Bankwesen entwickelt, ihr Einsatzgebiet hat sich im Laufe der Zeit weit verbreitet. Sie werden vor allen zur Einlasskontrolle in Parkhäusern und in Hotels als Schlüsselersatz oder auch in Firmen zur Zeiterfassung eingesetzt. Kaufhäuser bieten Magnetkarten als Kunden-/ Bonuskarten oder auch als Gutscheinkarten an.

379 380

Vgl. OPAL Associates [Hrsg.] (2008) SATO [Hrsg.] (2008b)

216

6 Auto-ID-Systeme neben RFID

In Kombination mit einem eingebauten Chip (Chip-Karte) wird die Magnetstreifenkarte z. B. als Krankenkassenkarte oder Bankkarte eingesetzt.

6.2.2 Anwendungen in der Entwicklung 6.2.2.1 Barcode Elektronische Steuererklärung Die letzten Jahre haben gezeigt, dass viele Anwender ihre Steuerdaten zwar am PC erfassen, die Daten aber nach wie vor zusammen mit den Belegen in gedruckter Form einsenden. Heute ist es möglich, mit einem Barcode-Verfahren eine schnelle und sichere Erfassung der Steuerdaten in der Verwaltung zu ermöglichen. Der Bürger gibt seine Daten in ein kostenloses Einkommensteuerprogramm der Steuerverwaltung ein, welches die Daten aufbereitet, verschlüsselt und komprimiert. Zusammen mit den Formularen wird automatisch ein 2D-Barcode mit den eingegebenen Daten ausgedruckt. Aus jedem zweidimensionalen Barcode werden mehr als 600 Byte verschlüsselte Daten gelesen. Die Datenübertragung durch die Lesung und Decodierung der 2D-Barcodes in der Finanzverwaltung ermöglicht eine, elektronische Einspeisung und somit eine zügige Weiterverarbeitung der Daten. 381 Bußgeldbescheide Bei der Polizei in Sachsen-Anhalt werden Bußgeldbescheide, deren Abwicklung nicht problemlos verläuft (Rückläufe, Annahme verweigert, Widersprüche etc.) gescannt und über einen Barcode identifiziert. So werden Fristen protokolliert, die für das weitere juristische Vorgehen relevant sind.382 LKW-Anhänger Erkennung Long-Range PlastoCode-Label sind speziell für die Erfassung von Barcodes auf große Distanzen konzipiert. Die Label sind mit einer reflektierenden Grundfolie ausgestattet und ermöglichen es, mittels Long-Range-Scanner, den Barcode über eine Distanz von bis zu zehn Metern zu lesen. Die Plastoclear-Oberfläche ist gemäß der Herstellerangaben beständig gegen chemische und physikalische Belastungen und leicht zu reinigen. Die Labels eignen sich damit für einen Außeneinsatz (z. B. zur Fuhrpark-Kennzeichnung). Zurzeit setzt u. a. ein Lieferdienst in Zusammenarbeit mit der Fa. „ESKAPE Identifikationstechnik“ eine Long-Range Barcode-Lösung zur Identifizierung seiner Wechselbrücken ein.383

381

Vgl. ELSTER [Hrsg.] (2008) Vgl. Quality Soft [Hrsg.] (2008) 383 Vgl. Schreiner Group [Hrsg.] (2008b) 382

6 Auto-ID-Systeme neben RFID

217

6.2.2.2 iButton PC-Anmeldung via iButton Die Nutzungsberechtigung eines Computers könnten mittels eines iButtons abgefragt werden. Diese Abfrage kann zusätzlich auch mit einem herkömmlichen Passwort gekoppelt werden. Bestellungen in Restaurants/Bars Bestellungen in Restaurants und Bars werden zunehmen in digitaler Form vom Service an die Küche bzw. den Barkeeper weitergegeben. Die Anmeldung der einzelnen Servicekräfte am PC kann über einen iButton erfolgen, den jeder Mitarbeiter während der Arbeitszeit stets bei sich trägt.

6.2.3 Veröffentlichte Visionen für zukünftige Anwendungen Tickets aufs Handy mit dem 4D Barcode „Ein Forscherteam an der Bauhaus-Universität Weimar hat den 2D-Barcode vierdimensional gemacht. … . Unter Leitung von Prof. Dr. Oliver Bimber wurden … 4D-Barcodes entwickelt, die mehr Informationen übertragen und kodieren können, als die herkömmlichen 2D-Barcodes. Demnach wurden die älteren Barcodes um die Dimensionen Farbe und Zeit ergänzt – das heißt neben dem Farbspektrum, das für eine Kodierung steht, werden die Barcodes auch in Sequenzen animiert. Die Deutschen tun sich etwas schwer mit optischen Barcode-Verfahren, die mittels Mobiltelefon ausgelesen werden können. Eingebaut werden sie in Websites, angezeigt auf öffentlichen Displays wie Geldautomaten, Bildschirmen der öffentlichen Verkehrsmittel oder bei der Fernsehübertragung. Anwendungsbeispiele, die in Japan sehr beliebt sind, sehen alle Arten des Entertainments vor, aber auch eTicketing oder Reiseinformationen. Momentan sind in Deutschland aber nur 2D-Barcodes möglich. Das soll sich, nach Angaben eines Forscherteams der Bauhaus-Universität Weimar, nun ändern. Das Weimarer Forscherteam hat ein Verfahren entwickelt, welches auch das Fehlen eines Rückkanals vom Handy zum Display umgeht. Damit werden gleichzeitig auch die Datenrate und die Stabilität der Übertragung maximiert. Das Verfahren „Unsynchronisierte 4D-Barcodes“ soll Ende November [2007] auf dem International Symposium für Visual Computing in Lake Tahoe, USA, präsentiert werden.“384

384

Scholz [Hrsg.] (2008)

218

6 Auto-ID-Systeme neben RFID

Nurbsmark Nurbsmark ist ein System, mit dem digitale Wasserzeichen in hochqualitative 3D Oberflächen-Modelle, die Non-Uniform Rational B-Splines (NURBS) abbilden, eingearbeitet werden. Durch das Wasserzeichen werden kleine, nicht wahrnehmbare Veränderungen in der Geometrie der Originaldaten eingearbeitet, womit zusätzliche Informationen am Produkt selbst kodiert und gespeichert werden. Jedes Produkt bekommt eine eindeutige Kennzeichnung, mit deren Hilfe Informationen über das Produkt, oder auch die Modellreihe, jeder Zeit abgefragt werden können. Gleichzeit dient die Kennzeichnung als Schutz vor Fälschungen. MediButton Der MediButton (iButton) enthält alle wichtigen medizinischen Daten seines Besitzers, so können im Notfall diese Daten (Blutgruppe, aktuelle Medikation, Allergien etc.) abgefragt werden auch wenn der Patient nicht mehr ansprechbar ist.385

385

Vgl. PerfecTech [Hrsg.] (2008)

6 Auto-ID-Systeme neben RFID

219

6.3 Auto-ID-Systeme neben RFID im Bauwesen 6.3.1 Anwendungen und Szenarien in der Bauwirtschaft 6.3.1.1 Barcode Barcode Personen-Tracking (Zeiterfassung & Lohnwirschaft) Bei einem Bauunternehmen in Singapur erhält jeder Arbeiter eine Angestelltenkarte mit einem einzigartigen Barcode. Wenn ein Vorarbeiter die Arbeiter zusammenholt, scannt er die Angestelltenkarten zwecks der Feststellung des Arbeitsbeginns. Beim Scannvorgang des Barcodes werden der Name des Arbeiters, die ID-Nummer sowie die Scannzeit aufgezeichnet und im Terminal gespeichert, bis der Vorarbeiter die Karte erneut am Ende des Arbeitstages scannt. Die Daten der Arbeitszeit werden in einen Computer der zuständigen Abteilung hochgeladen und automatisch in eine Datenbank übertragen. Diese Datenbank enthält zusätzliche Informationen über jeden Angestellten, wie beispielsweise Lohnnummer, Arbeitsbeschreibung, persönliche Daten etc. Das Abteilungspersonal überprüft anschließend, ob der Arbeiter vertraglich angestellt ist oder ob er pro Stunde bezahlt wird. Auf dieser Basis wird die Vergütung berechnet.386

6.3.1.2 Chipkarten / Magnetstreifen Zutrittskontrolle Es existieren Systeme, bei denen die Zutrittsberechtigung in bestimmte Bereiche der Baustellen bereits heute mittels einer Chip-Karte überprüft werden.

386

Vgl. SATO [Hrsg.] (2008a)

220

6 Auto-ID-Systeme neben RFID

6.3.1.3 iButton ZEBAU (Zeiterfassung in der Bauwirtschaft) „ZEBAU ist ein System zur Erfassung [via iButton] und Auswertung von Arbeitszeiten. Die Lösung basiert auf dem regelwerkgesteuerten, modular strukturierten, Personalzeitwirtschaftssystem von BMTS, dass über ein passwortgeschütztes Menüsystem mit individueller Funktionszuordnung gesteuert wird. … [Des Weiteren können] Werkzeuge, Maschinen oder Geräte … Mitarbeitern, Kostenträgern oder Kostenstellen zugeordnet werden. Über dieses Modul kann jederzeit der Verbleib oder die Verweildauer der Geräte an diversen Standorten ermittelt werden.“387

6.3.2 Veröffentlichte Visionen zukünftiger Techniken Barcode-Erfassung mittels LIDAR LIDAR (Light Detection And Ranging) ist eine auf Licht basierende Methode, ähnlich der von der Polizei genutzten RADAR-Methode (Radiowave Detection And Ranging), zur Ermittlung von Entfernungen, Geschwindigkeiten und sogar Intensität (Helligkeit). Man nutzt LIDAR zur Gewinnung von Daten für 3D-Modelle von Orten oder Gegenständen. Ihre hohe Reichweite von über 100 m macht LIDAR interessant für die Erfassung von Barcodes. Erste Untersuchungen zeigen, dass Erfassungen von Barcodes bis zu 20 m möglich sind.388 Diese Methode könnte auch im Bereich des Bauwesens zur Identifizierung von Objekten angewandt werden.

387 388

B Mobile & Time-Systems [Hrsg.] (2008) Vgl. Gilsinn, Cheok, O’Leary (o.J.)

7 Die Auto-ID-Technik der RFID

221

7 Die Auto-ID-Technik der RFID 7.1 Grundlagen, Klassifizierung und Normung 7.1.1

Was ist RFID?

Die Abkürzung RFID stammt aus dem Englischen und steht für Radio Frequency Identification, also für die Identifizierung von Objekten mittels Radio-Funkwellen. Aus technischer Sicht steht RFID somit sinngemäß für die kontaktlose und sichtkontaktfreie Identifikation von physikalischen Gegenständen. Das Besondere an der RFID-Technik im Gegensatz zu anderen in Kapitel 6 genannten Auto-ID-Techniken und -Verfahren ist, dass die Datenübertragung von zu identifizierenden Objekten zum Lesegerät über Funk- bzw. Radiowellen auch ohne Sichtkontakt und somit lageunabhängig stattfinden kann und zudem zahlreiche ID in Sekundenbruchteilen erfasst werden können. Dies eröffnet in Verbindung mit vernetzten IT-Infrastrukturen ein enormes Potenzial zur Echtzeitverarbeitung des mittels RFID-Systemen erfassten Geschehens in der realen Welt. Vor diesem Hintergrund bildete sich der Begriff „Das Internet der Dinge“ heraus, auf den bereits eingegangen wurde (vgl. Kap. 4). Diese Besonderheiten eröffnen im Vergleich zu anderen Auto-ID-Systemen neue Anwendungsmöglichkeiten für die Auto-ID-Technik. Aus Prozesssicht ist „RFID … [daher] ein sehr wertvolles technisches Werkzeug für die Optimierung Ihrer Geschäftsprozesse.“389 Was dieses technische Werkzeug leisten kann, soll in diesem Kapitel beschrieben werden. Denn um die Machbarkeit von Visionen zum Einsatz der Technik in der Bauwirtschaft beurteilen zu können, ist ein Verständnis der technischen Prinzipien unabdingbar. Visionen für mögliche Anwendungen zu schildern und hieraus utopische, da physikalisch niemals zu realisierende Anforderungen an noch zu entwickelnde Technik abzuleiten, ist zwar sicher der bequemere, nach Ansicht der Verfasser jedoch keinesfalls ein zielführender Weg, das hohe Potenzial der RFID-Technik für die Bauwirtschaft zu eröffnen. Denn „[s]olange nach Produkten gesucht wird, die es nicht gibt, oder eine Physik gewünscht wird, die es nie geben wird, gibt es auch keine Lösung.“390

389 390

Sweeney [Hrsg.] (2006), S. 31 Sweeney [Hrsg.] (2006), S. 176

222

7 Die Auto-ID-Technik der RFID

Mit Blick auf die Beurteilung und Umsetzung von Visionen können „[s]ie … Ihre Suche nach dem am besten geeigneten RFID-System noch effektiver machen, wenn Sie sich auch für die Details interessieren.“391 Denn auch mit der RFID-Technik können die grundlegenden Gesetze der Naturwissenschaften nicht umgangen, sondern nur genutzt werden: „… RFID ist keine Technologie, sondern eine Palette komplexer Komponenten mit schlichter Elektrotechnik, genauer, Hochfrequenztechnik. … RFID funktioniert nach den gut bekannten Prinzipien der Physik. Es ist recht einfach zu verstehen, wie es funktioniert, wenn man sich einmal die Grundlagen in feiner Dosierung antut.“392 Hier hilft einerseits die Fachliteratur - „Ich verrate, wie Sie … die rosa Wolken des Marketings von den harten Fakten der gemeinen Welt der Physik trennen.“393 - , andererseits Gespräche mit Fachleuten (vgl. Anl. 2.1) und das Sammeln eigener Erfahrung durch Experimente mit der Technik (vgl. Kap. 7 & 11). Aus diesen Stichpunkten wird bereits deutlich, dass die RFID-Technik zwar zahlreichen Vorteile, aber auch Grenzen hat, die nachfolgend unterschieden werden nach den Rubriken: x x x x x

organisatorische, prozessabhängige Grenzen, physikalische Grenzen, Grenzen infolge des Entwicklungsstandes der Hardware, gesetzlichen Grenzen und Einschränkungen durch die (Mit-)Nutzung standardisierter Systeme.

Zunächst sei auf die organisatorischen, prozessabhängigen Grenzen hingewiesen, die dazu führen, dass jeder durch Einsatz der RFID-Technik mutmaßlich unterstützbare Prozess separat daraufhin zu untersuchen ist, ob und wie der Einsatz der RFIDTechnik tatsächlich einen Mehrwert für den Prozessablauf bieten kann. Zu den organisatorischen, prozessabhängigen Grenzen gehören auch die Umgebungsbedingungen (Beispiel: Funkanlagen, die im benachbarten Frequenzbereich arbeiten, können unter Umständen Störungen im RFID-System auslösen). Es existieren auch natürliche und somit unüberbrückbare physikalische Grenzen, die wiederum klar unterschieden werden sollten von den Grenzen infolge des Entwicklungsstandes der Hardware, die derzeit noch gesetzt sind, aber kurz- bis langfristig überbrückbar erscheinen. Aus der Undurchdringbarkeit von Metallen bzgl. elektromagnetischer Wellen ergibt sich z. B., dass RFID-Tags hinter geschlossenen Metallflächen niemals gelesen werden können (physikalische Grenze). Aus den Reflexionen elektromagnetischer Felder auf Metalloberflächen ergibt sich z. B., dass RFIDTransponder technisch so entwickelt werden müssen, dass sie sich dieses Verhalten zu Nutze machen. Der Entwicklungsstand der RFID-Transponder setzt Grenzen z. B. bzgl. dieser Lesereichweite bei auf Metallflächen befestigten Transpondern. Ver-

391

Sweeney [Hrsg.] (2006), S. 176 Sweeney [Hrsg.] (2006), S. 147 393 Sweeney [Hrsg.] (2006), S. 233 392

7 Die Auto-ID-Technik der RFID

223

gleichbare physikalische und entwicklungsbedingte Grenzen lassen sich bzgl. der Absorption der elektromagnetischen Wellen durch Flüssigkeiten aufzeigen. Darüber hinaus sind die gesetzlichen Grenzen zu erwähnen, die sich z. B. aus normierten Grenzwerten für Feldstärken ergeben. Aber auch datenschutzrechtliche Grenzen sind gesetzliche Grenzen, die jedoch i. d. R. prozessbezogen sind und somit zugleich auch organisatorischen, prozessabhängigen Grenzen darstellen. Schließlich sollten auch Grenzen berücksichtigt werden, die sich daraus ergeben, dass der Einsatz standardisierter Produkte oft sinnvoll ist, auch wenn diese bestimmte Leistungsmöglichkeiten der RFID-Technik nicht voll ausschöpfen (Grenzen durch die (Mit-)Nutzung standardisierter Systeme, wie z. B. Gen2). Innerhalb der Grenzen des physikalisch Machbaren sollten potenzielle Anwender zudem fundierte Anforderungen formulieren, die sie an die Entwicklung von RFIDSystemen stellen, um sie sinnvoll in ihren Geschäftsprozessen einsetzen zu können: „… das Warten von Entscheidern auf ‚bessere’ Technik offenbart deren Schwäche, starke Lösungen zu fordern. Seien Sie stark, formulieren Sie Ihre Anforderungen aus, so dass man sie nachlesen kann, sonst gibt es auch kein hinreichendes Budget und keine gescheite Lösung.“394 Grundprinzip In RFID-Systemen werden mit Hilfe von elektromagnetischen Feldern Daten zwischen den Hauptsystembestandteilen ausgetauscht, x x

dem Transponder und dem Erfassungs- bzw. Lesegerät.395

Abb. 7-1: RFID-System – Grundprinzip

394 395

Sweeney [Hrsg.] (2006), S. 142 Vgl. Finkenzeller (2006), S. 7

224

7 Die Auto-ID-Technik der RFID

Dabei wird durch das RFID-Lesegerät ein elektromagnetisches Feld aufgebaut, das dem Transponder die erforderliche Energie liefert, um die auf ihm gespeicherten Daten an das Lesegerät „zu senden“. Prinzip eines RFID-Systems Datenerfassung

Datenverarbeitung Anwendung

Server (EPC IS) mit Datenbanken

Middleware

RFID-Leser und Antenne

Elektromagnetisches Feld

Objekt mit RFID-Tag

+ RFID Smart-Label Daten Antenne Mikrochip Trägerfolie

Energie Takt

Abb. 7-2: Grundgedanke eines RFID-Systems: Von der Datenerfassung bis zur Datenverarbeitung

Diese Daten werden von der dahinter liegenden Middleware verarbeitet und in eine auf einem Server liegende Datenbank automatisch eingepflegt. Hierzu erfasst ein RFID-Lesegerät den Transponder, liest im einfachsten Anwendungsfall die dort abgespeicherte Identifikationsnummer (ID) aus und leitet diese zusammen mit weiteren Daten wie z. B. Leser-ID und Lesezeitpunkt an eine Middleware weiter. Die Middleware verknüpft die ID mit Informationen, die in der Datenbank hinterlegt sind. Alle in der Datenbank gesammelten Informationen können dann in Anwendungen weiterverarbeitet werden. „Ein RFID-Leser ist eigentlich ein Funkgerät, mit vergleichbarer Technik wie im Radio … oder … Handy. Dabei empfängt ein RFID-Leser digitale Signale, die auf einer analogen Radiowelle reiten. Der Inhalt der Signale sind Nummern … Der RFID-Leser sendet einen Strom elektrischer Sendeimpulse, die mit einer bestimmten Geschwindigkeit über ein Kabel laufen, bis sie über eine Antenne den Draht verlassen und mit bestimmter Frequenz oder Wellenlänge durch die Luft weiter getragen werden. Das ist der Sendevorgang. Der RFID-Leser sendet nicht nur das Signal, das durch die Antenne in den Raum hinausgeht, sondern er horcht auch auf eine Antwort vom RFID-Tag. Er ähnelt im Prinzip einer hochtechnologischen Morsealphabet-Maschine, aber statt der Punkte und Striche sendet und empfängt der RFID-Leser analoge Wellenpakete, auf denen digitale Daten reiten. Intern werden diese Wellenpakete immer

7 Die Auto-ID-Technik der RFID

225

in eine Schnur von Nullen und Einsen, den Bits der Digitalinformation verwandelt (beim Empfangen) oder umgekehrt (beim Senden).“396 Historie und Verbreitung397 Die RFID-Technik ist keine Erfindung der letzten Jahre. Vorläufer der heutigen Technik wurden bereits im 2. Weltkrieg zur Freund-Feind-Unterscheidung bei Panzern und Flugzeugen genutzt. Seit den 70er/80er Jahren wird die Technik bereits bei der Tieridentifikation, der Zutrittskontrolle und dem Diebstahlschutz sowie der Werkzeugidentifikation eingesetzt. In den 80er Jahren kamen Anwendungen bei der Mauterfassung im Straßenverkehr und in der Logistikbranche hinzu. In den 90er Jahren stieg die Anzahl der RFID-Systeme durch verschiedenste Anwendungen, wie z. B. Wegfahrsperren für Autos oder Anwendungen in Bibliotheken. Heute ist die RFIDTechnik bereits in vielen Bereichen des alltäglichen Lebens vertreten, häufig ohne dass dies von den Nutzern bemerkt wird. Die RFID-Technik erfuhr in den letzten Jahren zudem eine rasante Entwicklung durch Bestrebungen des Handels und der Logistikbranche, die sich von der Technik entscheidende Vorteile gegenüber den weit verbreiteten Barcode-Systemen erhoffen. Hier treten Firmen bzw. Konzerne wie WalMart und die Metro AG (z. B. mit dem Metro Group Innovation Centre in Neuss), aber auch das US-Verteidigungsministerium als Vorreiter auf. Inzwischen wird die Forschung und Entwicklung von RFID-Technik nicht nur von speziellen Unternehmen der RFID-Branche, sondern von einer Vielzahl von Institutionen betrieben. Die Grenze zwischen Forschung und Unternehmensberatung ist teilweise fließend. Bemühungen zur Standardisierung der Nutzung von RFID-Technik gehen zudem beispielsweise von globalen Organisationen wie GS1 aus, z. B. im Rahmen der EPCglobal-Initiative. Man hofft auf einen Domino-Effekt:

Abb. 7-3: Standardisierung – Ist ein Domino-Effekt zu erwarten?398

396 397

Sweeney [Hrsg.] (2006), S. 48 Vgl. z. B. Sweeney [Hrsg.] (2006), S. 32f.; Informationsforum RFID [Hrsg.] (2007)

226

7 Die Auto-ID-Technik der RFID

Optimistisch wird behauptet: „Der Hype-Cycle hat [2006] bereits die Spitze überschritten, ohne dass die großen Mengen schon verkauft würden. Aber Sie können Wetten annehmen, das Rennen geht bald los.“399

7.1.2

Grundlagenliteratur

Über die Grundlagen der RFID-Technik existieren zahlreiche Werke, von denen einige nachfolgend aufgeführt werden sollen. Sollte vorliegender Forschungsbericht Fragen aufwerfen, die unbeantwortet bleiben, findet der interessierte Leser dort voraussichtlich die entsprechenden, tiefer gehenden Informationen. x

x x

x

x

398

Im Grundlagenwerk „RFID-Handbuch“400 – auch bekannt als „Finkenzeller“ – wird die grundlegende Funktionsweise verschiedener RFID-Systeme und ihre physikalische Basis dargelegt. Des Weiteren werden Funkzulassungsvorschriften und Normungskriterien erörtert, die Architekturen und Herstellungsverfahren von elektronischen Datenträgern und Lesegeräten dokumentiert sowie zahlreiche Anwendungsbeispiele beschrieben. Das Werk „RFID für die Optimierung von Geschäftsprozessen. ProzessStrukturen, IT-Architekturen, RFID-Infrastruktur“ gibt eine anwendungsbezogene Übersicht der RFID-Technik. Einen nicht wissenschaftlichen, sondern eher praxisbezogenen Leitfaden mit zahlreichen Ratschlägen und Hinweisen, die bei der Implementierung eines UHF-RFID-Systems für den Logistikbereich im Handel hilfreich sind, bietet das Buch „RFID für Dummies“401. Viele Aspekte lassen sich ohne weiteres auf den Bereich der Baulogistik übertragen. Die Grundlagenwerke „Antennen und Strahlungsfelder“402, „Elektromagnetische Feldtheorie“403, „Theorie elektromagnetischer Felder“404, „Hochfrequenztechnik“405 und „Höchstfrequenztechnik“406 vermitteln die Grundlagen im Bereich Antennen, Wellenausbreitung und Feldtheorie. In „RFID als Marketingstrategie“ 407 werden ein Grundverständnis über die Technik und Entwicklung im Allgemeinen vermittelt. Ferner werden die verschiedenen Einsatzmöglichkeiten von RFID als Instrument im Handelsmarketing erläutert. Dieses Buch kann als Leitfaden für die Umsetzung und den richtigen Umgang mit RFID im Einzelhandel dienen und richtet sich an Unternehmen, Verbraucher und Wirtschaftswissenschaftler.

Füßler (o.J.) Sweeney [Hrsg.] (2006), S. 37 Finkenzeller (2006) 401 Sweeney [Hrsg.] (2006) 402 Klark (2004) 403 Lehner (2004) 404 Blume (1994) 405 Zinke, Brunswig (2000) 406 Gronau (2001) 407 Jäger (2007) 399

400

7 Die Auto-ID-Technik der RFID

227

Weiterhin nützlich ist Literatur über spezielle Bereiche der RFID-Technik sowie Literatur über spezielle Anwendungsfelder, die jedoch ebenfalls stets kritisch beurteilt werden sollte. Denn „[n]eben den praktischen Beschränkungen der erreichbaren RFID-Lösungen gab es einen Platzregen an Fehlinformationen und an gebrochenen Versprechungen, wer das nicht geahnt hatte, war naiv.“408 Mit Vorsicht zu genießen sind daher die unzähligen Veröffentlichungen, in denen Visionen zum Einsatz der RFID-Technik geschildert werden, ohne dass die Machbarkeit hinterfragt oder gar untersucht wurde; solche Veröffentlichungen lassen keinerlei Rückschlüsse auf das zu, was durch die RFID-Technik leistbar ist; teilweise führen sie sogar in die Irre. Auch bei Veröffentlichungen über Pilotprojekte ist zu beachten, dass diese oft nur erste, nicht ausgereifte Anwendungsversuche beschreiben, die wenig bis keinen Einfluss auf die Geschäftsprozesse haben und ihren Weg in eine Anwendung vermutlich oftmals nicht finden werden. Vielfach dienen solche Veröffentlichungen allein Marketingzwecken. „Die Wahrheit ist: Es gibt so viel über RFID zu lernen, dass Unternehmen versuchen, so wenig Neues wie möglich zu unternehmen, dabei einen guten Eindruck zu machen und ansonsten ruhig abwarten.“409

7.1.3

Klassifizierung der RFID-Technik nach Frequenzbereichen und Reichweiten

Da RFID-Systeme durch die Aussendung von Funkwellen rechtlich als Funkdienste betrachtet werden, unterliegen sie bestimmten gesetzlichen Bestimmungen. So dürfen nur bestimmte Frequenzen für den Einsatz von RFID-Systemen genutzt werden, um andere Funksysteme, insbesondere z. B. den Polizei- und Rettungsfunk, Fernseh- und Radiofunk, Schiffs- und Flugdienste oder Mobiltelefone nicht zu beeinträchtigen.410 „Hüter der Frequenzordnung sind staatliche Einrichtungen und supranationale Organisationen. Die Welt ist seitens der Internationalen Fernmeldeunion, einer Sonderorganisation der vereinten Nationen, die für den privaten wie öffentlichen Sektor globale Telekommunikationsnetzwerke und -dienste koordiniert, in drei Zonen eingeteilt … Diese Zonen sind: x Region 1: Europa (einschließlich ganz Russland), Mittlerer Osten und Afrika x Region 2: Nord- und Südamerika x Region 3: Asien und Australien/Pazifik

408

Sweeney [Hrsg.] (2006), S. 37 Sweeney [Hrsg.] (2006), S. 55 410 Finkenzeller (2006), S. 169 409

228

7 Die Auto-ID-Technik der RFID

Zentrale Bedeutung für Europa (Region 1) hat die Europäische Konferenz der Verwaltungen für Post und Telekommunikation (CEPT).“411 „So werden mit den Frequenzen, die das ETSI in Nizza festlegt, auch die Amplituden, Leistungen, Bandbreiten und Messverfahren in Euro-Normen (DIN-EN) genau festgelegt, um die Störungen in Grenzen zu halten.“412 Man unterscheidet unlizenzierte Frequenzen, die unter Einhaltung bestimmter Spielregeln frei genutzt werden können, und lizenzierte Frequenzen, für deren Nutzung eine Genehmigung erforderlich ist, die i. d. R. an Lizenzgebühren gekoppelt ist. RFID-Anwendungen in lizenzierten Frequenzbereichen wurden im Rahmen des Forschungsprojektes nicht untersucht. Die im Forschungsprojekt betrachteten RFID-Anwendungen arbeiten daher in unlizenzierten Frequenzbändern. Die folgende Abbildung gibt eine Übersicht des gesamten Frequenzspektrums und für die jeweiligen Frequenzbereiche mögliche Anwendungen:

Abb. 7-4: Elektromagnetisches Spektrum und Anwendungen413

411

Clasen (2006), Kap. 2.2.5 Sweeney [Hrsg.] (2006), S. 117 413 METRO [Hrsg.] (2008) 412

7 Die Auto-ID-Technik der RFID

229

In Anlehnung an die grundsätzlich freigegebenen Frequenzbereiche, aus denen sich physikalisch zu unterscheidende Übertragungsverfahren ergeben, dazu später mehr, werden RFID-Systeme nach folgender Abgrenzung klassifiziert: LF Low Frequency HF High Frequency Ultra High Frequency UHF Nordamerika Austalien Europa (ohne Italien) Japan China ȝW Nordamerika Microwave Europa

125 - 134 13,56 902 - 928 918 - 926 865,6 - 867,6 869,4 - 869,65 952 - 954 915 2,400 - 2,438 2,446 - 2,454

kHz MHz MHz MHz MHz MHz MHz MHz GHz GHz

Tab. 7-1: Frequenzbereiche

Ferner ist in Deutschland der 433 MHz-Bereich nutzbar, bei dem es sich ebenfalls um ein ISM-Band handelt, auf dem bereits zahlreiche Fernsteuerungen weitgehend ungeregelt betrieben werden.414

Abb. 7-5: Weltweite Übertragungsfrequenzen von UHF-RFID415

414 415

Sweeney [Hrsg.] (2006), S. 45 intelleflex [Hrsg.] (2008)

230

7 Die Auto-ID-Technik der RFID

Im UHF-Bereich gibt es globale Unterschiede, die sich auf die Unterschiede in den durch die Mobiltelefone belegten Frequenzbereichen zurückführen lassen. So ist beispielsweise in Europa der in den USA für RFID gebräuchliche Frequenzbereich um 915 MHz ein GSM-Frequenzbereich. Die ETSI-Arbeitsgruppen ETSI_ERM TG28 und TG34 erarbeiten derzeit einen Vorschlag für ein zusätzliches Frequenzspektrum für RFID und SRD (Short Range Devices). „Ziel ist die Verbesserung der Leistungsfähigkeit von RFID-Systemen durch erhöhte Sendeleistung sowie schnellere Datenübertragungsraten. … . ETSI hat dazu … das Frequenzband zwischen 915 MHz und 921 MHz für RFID-Geräte [identifiziert]. Um den zukünftigen Markanforderungen gerecht zu werden, wird vorgeschlagen, dass die Reader auf dem Band zwischen 915 MHz und 921 MHz mit einer Leistung von bis zu 4 WERP auf allen vier Kanälen von je 400 kHz Bandbreite operieren.“416 Dieser Vorschlag ist noch durch das ICC (Electronic Communications Committee) zu prüfen. Um Systeme bzw. Komponenten, die nach Übersee geliefert werden sollen, testen zu können, können jeweils Sonderlizenzen zur Nutzung eigentlich nicht frei gegebener Frequenzbereiche beantragt werden. In den USA ist für die Vergabe solcher Lizenzen die amerikanische Funkaufsicht (FCC) zuständig, in Deutschland die Bundesnetzagentur (BNAG). Weiterhin ist darauf zu achten, dass die Sendeleistung weltweit unterschiedlich beschränkt ist. Nachfolgende Tabelle gibt einen Überblick über die zulässigen Sendeleistungen im UHF-Bereich. Auf die Bedeutung der unterschiedlichen Maßeinheiten (1 WERP  1 WEIRP etc.) wird später noch eingegangen. UHF Nordamerika Australien Europa Japan China

4 W EIRP 1 W ERP 2 W ERP z.T. nur 0,5 W ERP 4 W EIRP 2 W ERP

Tab. 7-2: UHF-Frequenzen

Zudem gibt es Beschränkungen über die Dauer, für die ein Feld aufgebaut werden darf, wie folgende Aussage beispielhaft verdeutlicht: „In Europa gibt es Beschränkungen für die UHF-Technik, die Leser dürfen nicht im Dauerbetrieb senden, es sei denn, die Funktion listen-before-talk … ist aktiviert.“417 Beim Verfahren listen-beforetalk horcht ein Leser, bevor er spricht, d. h. er prüft zunächst, ob etwaige benachbarte Leser einen Kanal nutzen, bevor er selbst sendet.

416 417

RFID im Blick [Hrsg.] (2008b), S. 7 Sweeney [Hrsg.] (2006), S. 51

7 Die Auto-ID-Technik der RFID

231

Für den Einsatz der RFID-Technik existiert keine universell einsetzbare Frequenz. Welche Frequenz eingesetzt wird, hängt von den Anforderungen der Anwendung an das RFID-System und den Umgebungsbedingungen ab. Jedes Frequenzband hat aufgrund seiner spezifischen Eigenschaften seine Existenzberechtigung. Die Frequenzbereiche unterscheiden sich z. B. in Reichweite, Geschwindigkeit der Datenübermittlung, Störanfälligkeit und Ausführungsgröße der Hardware. Hinzu kommen Unterschiede in der Eignung in Abhängigkeit davon, ob passive oder aktive Systeme genutzt werden. Eines der wichtigsten Auswahlkriterien bei der Implementierung eines RFID-Systems ist die Reichweite. Man unterscheidet Systeme danach, ob sie mit dem Nah- oder dem Fernfeld arbeiten. Die Übermittlung der Daten funktioniert je nach Aufbau des Systems und nach der verwendeten Frequenz auf unterschiedliche Funktionsweisen, z. B. mit „induktiver Kopplung“ im Nahfeld oder „Backscatter“-Funktionsprinzip im Fernfeld. „Die Grenze zwischen Nah- und Fernfeld ist von der Wellenlänge abhängig und liegt bei [ca.] Ȝ/2ʌ.“418 Damit ergeben sich folgende Werte: Frequenz Wellenlänge Ȝ=c/f 125 kHz 2400 13,56 MHz 22 868 MHz 0,35 2,45 GHz 0,12

m m m m

Nahfeld ca. Ȝ/2ʌ 382 3,52 0,06 0,02

m m m m

Tab. 7-3: Nahfeld

Das Nahfeld im HF-Bereich wird weiter differenziert, z. B. gem. nachfolgender Tabelle: Frequenz 13,56 MHz Leseabstand Bezeichnung im Nahfeld Close Coupling (CICC) 0 cm (Kontakt im Nahfeld) Proximity (PICC) < 2 cm (engeres Nahfeld, fast Kontakt) Vicinity (VICC) < 30 cm (Nahfeld, kein Kontakt) Remote (RICC) < 90 cm (weiteres Nahfeld, kein Kontakt)

ISO-Standard für Karten ISO 10536 ISO 14443 ISO 15693 ISO / IEC 18000-3

Tab. 7-4: Nahfeld im HF-Bereich419

Systeme, die bis zu einer Reichweite von einem Zentimeter arbeiten, werden als Close-Coupling-Systeme bezeichnet und arbeiten mit induktiver Kopplung. Beträgt der Entfernungsbereich bis zu einem Meter, bei ebenfalls induktiver Kopplung, wird das System als Remote-Coupling-System bezeichnet. Dazwischen liegen noch Pro418

419

Verband IT-Mittelstand [Hrsg.] (2007), S. 4 Sweeney [Hrsg.] (2006), S. 122

232

7 Die Auto-ID-Technik der RFID

ximity- und Vicinity-Systeme. Dabei liegt die Sendefrequenz je nach Anwendung bei 134,2 kHz (LF) oder 13,56 MHz (HF). Systeme mit einer Reichweite ab ca. einem Meter werden als Long-Range-Systeme bezeichnet. Longe-Range-Systeme arbeiten im Fernfeld und typischerweise mit Sendefrequenzen von 868 MHz (EU) bzw. 915 MHz (USA, Kanada) (je UHF) oder 2,4 GHz (MW). Im Fernfeld gibt es keine detektierbare Rückwirkung auf die Sendeantenne mehr. Auf das hiermit verbundene Backscatter-Prinzip wird später noch eingegangen (vgl. Ziff 7.2.2.2). Teilweise werden auch HF-RFID-Systeme (13,56 MHz) mit einer Reichweite von über 90 cm als Long-Range-Systeme bezeichnet. „Im UHF-Bereich (z. B. 868 MHz) und im Mikrowellen-Bereich (2,4...2,5 GHz) ist das Nahfeld so klein, dass nur über das Fernfeld gearbeitet werden kann. Entweder sendet der Transponder seine Informationen aktiv zurück (z. B. bei den meisten Transpondern im Mikrowellen-Bereich) oder er arbeitet nach dem sogenannten Backscatter-Prinzip. … Die erzielbaren Reichweiten liegen bei einigen Metern.“420 Vereinfacht kann man von den in Tabelle 7-5 angegebenen Reichweiten für die jeweiligen Frequenzen ausgehen. Frequenzbereich LF-Bereich in kHz

HF-Bereich in MHz

Frequenzen Europa 100 - 148

USA / Kanada Reichweite 100 - 148

13,53 - 13,71 13,53 - 13,71

UHF-Bereich in MHz - passiv

865 - 868

902 - 928

UHF-Bereich in MHz - aktiv

865 - 868

902 - 928

MW-Bereich in GHz 2,446 - 2,454 2,400 - 2,438 - aktiv

Art der Kopplung

Eigenschaften Umgebungseinflüsse bündiger Einbau in Metall Absorption durch Metall, möglich, kugelförmiges Lesefeld, kaum Einfluss durch < 1,5 cm induktiv / Nahfeld niedrige Datenübertragungsrate, Flüssigkeiten (hoher Antikollision uninteressant Lärmpegel) Transponderspulen mit wenig Absorption durch Metall, Windungen (flach, preiswert), < 1,0 m induktiv / Nahfeld kaum Einfluss durch höhere Datenübertragungsrate, Flüssigkeiten Antikollision wichtig höhere Datenübertragungsrate, Antikollision möglich, Abschirmung und keine weltweit überlappenden elektromagnetisch/ Reflexion durch Metall, < 10 m Frequenzbereiche, Absorption durch Fernfeld schlechte Energieversorgung Flüssigkeiten durch das Feld hohe Datenübertragungsrate, Abschirmung und schnelle Antikollision möglich, elektromagnetisch/ Reflexion durch Metall, < 100 m keine weltweit überlappenden Absorption durch Fernfeld Frequenzbereiche Flüssigkeiten Abschirmung und elektromagnetisch/ Reflexion durch Metall, hohe Übertragungsraten > 100 m Absorption durch Fernfeld Flüssigkeiten

Tab. 7-5: Umgebungseinflüsse und Eigenschaften nach Frequenzbereichen421

„Wenn der Abstand zu einem Objekt größer als ein Meter ist, dann müssen Sie UHFRFID-Lösungen einsetzen und nicht HF-RFID- oder LF-RFID-Lösungen. Sie bestimmen aber nicht nur den größten Abstand, sondern auch den geringsten …“422

420

Verband IT-Mittelstand [Hrsg.] (2007), S. 4 eigene Quelle in Anlehnung an Verband IT-Mittelstand e.V. [Hrsg.] (2007), S. 7ff. 422 Sweeney [Hrsg.] (2006), S. 123 421

7 Die Auto-ID-Technik der RFID

233

Bzgl. HF-RFID-Systemen ist noch darauf hinzuweisen, dass sich aus Reichweiten von bis zu einem Meter für Gate- bzw. Portallösungen Durchgangsbreiten von theoretisch bis zu zwei Metern ergeben, praktisch jedoch – wie mehrere Hersteller von HF-Gates berichteten - max. 1,60 m, worauf im Abschnitt zur Personallogistik (vgl. Kap. 11) nochmals eingegangen wird. Es gibt immer wieder Veröffentlichungen, in denen ein enormes Potenzial zur Steigerung in der Reichweite passiver UHF-System verkündet wird. Diese sind aufgrund der physikalischen Grenzen mit Vorsicht zu genießen und sollten stets kritisch hinterfragt werden. In einem gewissen Rahmen sind Steigerungen der Reichweite im passiven UHF-Bereich unter kritischen Umgebungsbedingungen noch möglich, insbesondere durch Weiterentwicklung der Transponderantennendesigns und des Energiebedarfs der Mikrochips (vgl. Ziff. 7.2.2.2.5). Klare und unumgehbare Grenzen setzen jedoch die Freiraumdämpfung in Verbindung mit der gesetzlichen Beschränkung der Sendeleistung sowie bzgl. der Umgebungsparameter die Undurchdringbarkeit von Metallen und die Absorption durch Flüssigkeiten. Auch Herstellerangaben sind stets mit Vorsicht zu genießen.

7.1.4

Klassifizierung in aktive und passive RFID-Systeme

Neben der Klassifizierung nach Frequenzbereichen werden RFID-Systeme in aktive und passive Systeme unterschieden, je nach Einsatz von aktiven oder passiven Transpondern. Hierauf wird im Abschnitt zu den Transpondern eingegangen (vgl. Ziff. 7.2.3).

7.1.5

Normen und Standards

„Standards sind ein wichtiger Aspekt bei der Einführung neuer Technologien wie der RFID-Technologie und können als Innovationsmotor begriffen werden. Erst wenn entsprechende Vereinbarungen über Hardware, Software oder die Prozessgestaltung vorliegen, wird es für die breite Masse von insbesondere mittelständischen Unternehmen interessant, sich mit einer neuen Technologie auseinanderzusetzen. In dem Fall sinken zum einen die Investitionskosten gegenüber proprietären Lösungen, zum anderen besteht Investitionssicherheit hinsichtlich der gewählten Lösung. Hinzu kommt, dass in einer heute stark vernetzten Welt und zusätzlich offenen Systemen eine Nutzung über Unternehmensgrenzen hinweg nur über standardisierte Lösungen sinnvoll möglich ist.“423

423

Verband IT-Mittelstand [Hrsg.] (2007), S. 10

234

7 Die Auto-ID-Technik der RFID

Für z. B. die folgenden RFID-Standardisierungselemente werden Standards entwickelt, definiert und überarbeitet: x x x x x x x x x x

Spezifikationen zum EPC-Netzwerk Anwendungen Einsatzempfehlungen Funkvorschriften Luftschnittstellen Datenmanagement kontaktlose Chipkarten Testmethoden Schnittstellen Leseranbindung Middleware-Schnittstellen

7.1.5.1

Standards nach EPCglobal (und GS1 Deutschland)

„Organisationen wie EPCglobal und die International Organisation for Standardisation ISO erarbeiten technologieorientierte, anwendungs- und branchen-übergreifende Normen und Standards. EPCglobal wurde im Jahr 2003 von GS1 und GS1 US gegründet. In Deutschland ist GS1 Germany Vertragspartnerin für Unternehmen und Institutionen, die sich als Mitglieder bei EPCglobal an der Standardisierung beteiligen.“424

Abb. 7-6: Zusammenspiel in der AutoID-Normung425

424 425

Huber (2006), S. 6 Füßler (o. J.)

7 Die Auto-ID-Technik der RFID

235

GS1 Germany hat die Zielsetzung, den Datenaustausch zwischen Unternehmen zu synchronisieren. Mit Hilfe der Produkt-Codes, die von GS1 Germany geführt werden, können jederzeit Informationen über einzelne Produkte erfragt werden. Durch Automatisierung der Identifikation verringern sich Störungen in der Datenverarbeitung in der Produktions- und Versandkette, sowie bei Rechnungen und entsprechenden Zahlungen. Auf EPCglobal wurde bereits in Kap. 4 eingegangen, eine Übertragung des Modells „Internet der Dinge“ auf die Bauwirtschaft erfolgt in Kap. 10. EPCglobal unterscheidet die folgenden drei Phasen bei der Entwicklung von Standards (Stand 2005):

Abb. 7-7: EPC-Kommunikation426

„Phase 1: Die „physischen“ Standards Fertigstellung der physischen Standards, deren Integration in IT-Lösungen und Nutzung durch die Unternehmen Die sog. physischen Standards betreffen die Identifikation der Objekte. Dazu gehören der Datenstandard für die auf dem Tag gespeicherten Daten und die Beschreibung der Luftschnittstelle zwischen Tag und Lesegerät. Diese Standards sind bereits von EPCglobal fertig gestellt. Phase 2: Die Infrastruktur-Standards Fertigstellung der Infrastruktur-Standards, Integration in die IT-Lösungen und Umsetzung durch die Anwender Die Infrastruktur-Standards umfassen Spezifikationen und Schnittstellenbeschreibungen, die für die Erfassung und Verarbeitung der EPC-Informationen innerhalb der 426

GS1 [Hrsg.] (2005a), S. 19

236

7 Die Auto-ID-Technik der RFID

unternehmensinternen Systeme notwendig sind. Ein Großteil dieser EPCglobalStandards ist im fortgeschrittenen Entwicklungsstadium. Phase 3: Die Standards für den Datenaustausch Fertigstellung der Standards für den Datenaustausch (EPC-Informationsnetzwerk) und Bereitstellung der notwendigen Dienste durch EPCglobal bzw. von EPCglobal autorisierte Dienstleister. Die Standards für den Datenaustausch von EPC-Informationen zwischen den Unternehmen umfassen funktionale Beschreibungen von Diensten (EPC-Kernservices) und Schnittstellenbeschreibungen für die Nutzung dieser Dienste. Die EPCKernservices werden die Registrierung von und die Suche nach Ereignissen zu einem bestimmten EPC ermöglichen. Die Entwicklungsarbeiten in diesem Bereich sind noch nicht sehr fortgeschritten. … Die als Zielszenario beschriebene Integration der bestehenden EDI-Kommunikation und des EPC-Informationsnetzwerkes wird zunächst auf der Ebene der Übertragungsnetze stattfinden. Bereits heute wird die Internetinfrastruktur auch für die Übermittlung von EDI-Nachrichten genutzt. Die weitere Integration wird sich auf den Ebenen des Übertragungsformates und Übertragungsverfahrens vollziehen. Hier gilt es Lösungen und Dienstleistungen zu entwickeln, die den Unternehmen erlauben, über eine Schnittstelle sowohl Transaktionsdaten (EDI-Nachrichten) zu übermitteln (Push-Mode), als auch Eventinformationen (XML) interaktiv abzufragen (Pull-Mode). Der Integrationsprozess wird mit der Anwendungsfall-Ebene (Prozess-Ebene) abgeschlossen. Bestehende Prozesse müssen um die neuen Möglichkeiten (Abfrage von Ereignisdaten) ergänzt werden bzw. neue Anwendungsfälle beschrieben werden. Hier werden die Dateninhalte definiert, die ausgetauscht werden sollten, um die Prozesse optimal unterstützen zu können.“427 „Folgende Standards sind durch EPCglobal [am 30.08.2007] fertig gestellt: x x x x x x 427 428

EPC-Tag-Datenstandard: EPC-Tag-Datenstandard Version 1.1 Rev.1.27 EPC-Tag-Datenstandard Version 1.3 EPC-Luftschnittstellenbeschreibung: EPC RFID Protocols Class-1 Generation2 UHF RFID Version 1.0.8 Ereignisse auf Anwendungsebene (ALE): Application Level Events (ALE) Specification Version 1.0 Objektnamenservice (ONS): Object Naming Service (ONS) Specification Version 1.0 Tag-Datenübersetzung (TDT): Tag Data Translation (TDT) Version 1.0“428

GS1 [Hrsg.] (2005a), S. 19f. GS1 [Hrsg.] (2007a)

7 Die Auto-ID-Technik der RFID

237

Jeder UHF-RFID-Transponder nach ISO 18000-6C, also EPC Class 1 Gen 2, beinhaltet vier Speicherbereiche: 1. eine Objektidentität (OID oder EPC-Memory), bestehend aus einem 16-BitWort zur Protokoll-Steuerung, einem 16-Bit-Wort zur Fehlerkorrektur und dem Bezeichner des Gegenstandes (96 Bit) 2. eine eindeutige, nicht überschreibbare Tag-ID (TID), 3. einen Nutzerbereich (User Memory) und 4. einen geschützten Speicher (Reserved Memory), in dem Systemparameter wie das Kennwort für das Schreiben oder Löschen gespeichert werden. „In absehbarer Zeit wird zu allen EPC-Standards eine korrespondierende ISO-Norm gleichen Inhalts stehen, wie es zuvor bereits bei den Barcodes EAN/UCC nach ISO 15418 der Fall war.“429

7.1.5.2

Standards zu Luftschnittstellen

„Die Standards ISO/IEC 18000 definieren Luftschnittstellen unter der Verwendung des vollen Leistungsumfangs von RFID-Systemen. … Der technische Report ISO/IEC TR 24710 … unterstützt die Implementierung von elementaren Transpondern, d. h. von Readonly- und einmalbeschreibbaren Transpondern mit einem beschränkten Datenvolumen von üblicherweise 256 Bit.“430 x

ISO/IEC 18000 o Part-1: o o o o o

x

Part-2: Part-3: Part-4: Part-5: Part-6:

o Part-7: ISO/IEC 24710:

RFID for Item Management: Air Interface Generic Parameter for Air Interface Communication for Globally Accepted Frequencies Parameter for Air Interface Communication below 135 kHz Parameter for Air Interface Communication at 13,56 MHz Parameter for Air Interface Communication at 2,45 GHz Parameter for Air Interface Communication at 5,8 GHz Parameter for Air Interface Communication – UHF Frequency Band Parameter for Air Interface Communication at 433 MHz Information technology AIDC techniques – RFID for Item Management – ISO/IEC 18000 Air Interface Communications – Elementary Tag license-plate functionality for ISO/IEC 18000 air interface definitions

„Der Standard ISO/IEC 18000-6 AMD1 beschreibt ein UHF-System, das zu den EPCglobal UHF Generation 2 Air Interface Standard kompatibel ist. Diese Kompatibilität ermöglicht die Verwendung der gleichen Hardware-Infrastruktur und Transponder sowohl in einer mit ISO-Standards arbeitenden Umgebung als auch in einer EPC-Umgebung. Es wird lediglich mit unterschiedlichen Datenelementen gearbeitet.

429 430

Vgl. Sweeney [Hrsg.] (2006), S. 83 IDENT [Hrsg.] (2005)

238

7 Die Auto-ID-Technik der RFID

Die Standards sind für den weltweiten Einsatz geeignet, da das breite Frequenzband von 860-960 MHz zusammen mit der Variabilität der Übertragungsparameter die Verwendung auch unter verschiedenen nationalen Funkregulativen erlaubt.“431

7.1.5.3 x x

Standards zu Testmethoden

ISO/IEC TR 18046:2005 Testmethoden – Leistung von RFID-Systemen ISO/IEC TR 18047: Testmethoden o Part-2: Konformität Luftschnittstellen Freq. < 135 kHz o Part-3:2004 Konformität Luftschnittstellen Freq. 13,55 MHz o Part-4:2004 Konformität Luftschnittstellen Freq. 2,45 GHz o Part-6: Konformität Luftschnittstellen Freq. 860-960 MHz o Part-7: Konformität Luftschnittstellen Freq. 433 MHz

In ISO/IEC TR 18046 werden Testmethoden zur Messung von Identifikationsreichweite und Identifikationsrate, Lesereichweite und Leserate so wie Schreibreichweite und Schreibrate beschrieben. „Die Testmethoden überprüfen nicht die Konformität mit regulativen Funkvorschriften:“432 „ISO/IEC TR 18047 definiert Testmethoden zur Feststellung der Konformität von RFID-Produkten (Transponder und Readern) mit den Spezifikationen der entsprechenden Teile von ISO/IEC 18000. Transponder werden hinsichtlich der Amplitude des Rückmodulationssignals und Reader bezüglich der erzeugten Feldstärken und des Modulationsverhalten überprüft. Außerdem werden Referenzaufbauten für Transponder und Reader definiert. Auch diese Testmethoden sind nicht zur Überprüfung der Einhaltung von regulativen Vorschriften vorgesehen. Im Rahmen der Funkzulassung überprüfte Parameter werden hier nicht berücksichtigt.“433

7.1.5.4

Standards zu Datenprotokollen

„Zum Thema ,Item-Management’, also der Güter- und Warenwirtschaft mit RFID, steht mittlerweile eine Reihe von Normen zur Verfügung. Diese neueren Normen fügen sich dabei nahtlos in eine große Anzahl älterer Normen ein, die auf Basis des Barcodes entwickelt wurden. Für RFID sind die folgenden Normen relevant:“434 x

ISO/IEC 15961

x x

ISO/IEC 15962 ISO/IEC 15963 o Part-1: o Part-2:

431

RFID for Item Management: Host Interrogator; Tag functional commands and other syntax features RFID for Item Management: Data Syntax Unique Identification of RF tag and Registration Authority to manage the uniqueness Numbering System Procedural Standard

IDENT [Hrsg.] (2006) IDENT [Hrsg.] (2005) 433 IDENT [Hrsg.] (2006) 434 Vgl. Finkenzeller (2006), S. 302 432

7 Die Auto-ID-Technik der RFID

o Part-3: x

ISO/IEC 18001:

7.1.5.5

239

Use of the unique identification of RF tag in the integrated circuit Information technology – RFID for Item Management – Application Requirements Profiles

Anwendungsstandards

Die folgenden Anwendungsstandards bestimmen eine technische Implementierung für einzelne Anwendungen bzw. Anwendungsbereiche. Die Anwendungsstandards verweisen auf die Luftschnittstellenstandards aus ISO/IEC 18000 und entsprechende Standards aus dem Warenflussmanagement, wobei alle Ebenen der Lieferkette betrachtet werden. x

ISO/IEC 17358:

x x x

ISO/IEC 17363: ISO/IEC 17364: ISO/IEC 17365:

x x

ISO/IEC 17366: ISO/IEC 17367:

7.1.5.6

Supply chain application for RFID – Application requirements Supply chain application for RFID – Freight containers Supply chain application for RFID – Transport units Supply chain application for RFID – Returnable transport items Supply chain application for RFID – Product packaging Supply chain application for RFID – Product tagging435

Normen für Chipkarten

Auf Normen für ID-Karten mit RFID-Technik wird hier nicht eingegangen, vgl. hierzu u. a. RFID für Dummies, S. 396.

7.1.5.7

Standardisierung für ein elektronisches RFID-Siegel

Der ISO 18185 Standard schreibt technische Standards und Anwendungsstandards für elektronische RFID-Siegel vor. Das E-Siegel umfasst dabei sowohl ein aktives RFID-Modul als auch mechanische Verschlussmechanismen. x

ISO/IEC 18185: o o o o o o o

435

Part-1: Part-2: Part-3: Part-4: Part-5: Part-6: Part-7:

Freight containers. Radio frequency communication protocol for electronic seal Communication protocol Application requirements Environmental characteristics Data protection Sensor interface Message sets for transfer btw seal reader & host computer Physical layer

Vgl. Finkenzeller (2006), S. 457

240

7 Die Auto-ID-Technik der RFID

7.2 Bestandteile und Funktionsweise eines RFID-Systems: allgemein und verdeutlicht am Beispiel eines passiven UHF-Systems In folgendem Kapitel werden Bestandteile eines RFID-Systems aufgeführt. Ihre Funktionsweise wird beschrieben und anhand von Beispielen passiver RFIDSysteme im UHF-Frequenzbereich verdeutlicht. Abbildung 7-8 stellt eine grobe Übersicht und Gliederung dar, anhand welcher im Folgenden vorgegangen wird.

Abb. 7-8: Bestandteile eines RFID-Systems und darauf Einfluss nehmende Faktoren

7 Die Auto-ID-Technik der RFID

7.2.1

241

Objekt

Bei der RFID-Technik geht es um die Identifizierung von Objekten, die mit RFIDTranspondern ausgestattet sind. Kernbestandteil des RFID-Systems ist somit das zu identifizierende Objekt, bei dem man auch vom kooperativen Objekt spricht.436 Denn nicht mit RFID-Transpondern gekennzeichnete, also nicht-kooperative Objekte, können in RFID-Systemen nicht erfasst werden. Auf oder in dem kooperativen Objekt wird ein Datenspeicher auf- bzw. eingebracht, der mit einem Koppelelement (Antenne) verbunden ist. Zwischen dem Koppelelement eines RFID-Lesegerätes und dem Koppelelement auf dem Objekt wird ein elektromagnetisches Feld aufbaut, über das Energie übertragen und die Daten ausgelesen werden können. Ziel von RFID-Systemen ist es, eine exakte Zuordnung von Daten zu Objekten zu gewährleisten.437 Anwendungsbezogene Literatur gibt folgende: „Zehn Grundregeln für die Verwendung von RFID-Tags … Regel 1: Jedes Objekt hat zuerst eine lesbare Kennzeichnung ohne RFID. – Erst dann erhält es zusätzlich ein RFID-Tag. [d. h. RFID stets als Ergänzung, nicht als Ersatz für eine Kennzeichnung] … Regel 2: Ein RFID-Tag ist nie zu teuer. – Der mittels RFID-Tag erreichbare Vorteil mag wohl zunächst zu gering geschätzt sein. [d. h. der Blick auf Prozesskosten ist erforderlich!] … Regel 3: Eine RFID-Lösung kann keine Organisation ersetzen. … Regel 4: Ein RFID-Tag kann nie der einzige Ort einer Datenspeicherung sein. [d. h. Data-on-Tag-Prinzip in Reinform ist skeptisch zu betrachten] … Regel 5: Ein RFID-Tag allein ist kein Schutz. … Regel 6: Ein RFID-Tag allein ist keine Sicherung. … Regel 7: Zu jeder RFID-Erfassung gehören eine Zeit und eine Richtung sowie die Identität des gelesenen RFID-Tags und des lesenden RFID-Lesers. … Regel 8: Es ist grober Unfug, alle Informationen aus dem Prozess ungefiltert zu einem entfernten zentralen Speicher zu senden. …

436 437

Vgl. Sweeney [Hrsg.] (2006), S. 32 Vgl. Sweeney [Hrsg.] (2006), S. 167

242

7 Die Auto-ID-Technik der RFID

Regel 9: Wenn es keine Ereignismeldung zu einer entsprechenden Erwartung gibt, ist damit nicht garantiert, dass das Ereignis nicht stattgefunden hat. … Regel 10: Soweit das RFID-System funktioniert, gut. Falls ein RFID-System zeitweise nicht funktioniert, muss es dafür eine Ersatzregel geben.“438 Um die Anwendungsmöglichkeiten der RFID-Technik verstehen und beurteilen zu können, ist – wie gesagt – ein Grundwissen über die physikalischen Zusammenhänge erforderlich. Dieses soll – soweit zum Verständnis der später beschriebenen Demonstratoren erforderlich – im nachfolgenden Abschnitt „UHF-Luftschnittstelle“ am Beispiel des UHF-Frequenzbereiches aufgebaut werden.

7.2.2

UHF-Luftschnittstelle

Das Geschehen zwischen Leser und Transponder ist zweigeteilt zu betrachten: zum einen das physikalische Geschehen, d. h. die elektromagnetische Welle im (Frei-) Raum, zum anderen die Datenverarbeitungsprozesse, die i. d. R. als „Protokolle“ beschrieben werden. Die Luftschnittstelle „… ist die Spezifikation der physikalischen Eigenschaften und der logischen Bedingungen der Kommunikation … mit einem genau definierten Protokoll für den Datenaustausch …“439 Aus physikalischer Sicht ergeben sich insbesondere die Beschränkungen zur Lesereichweite, aus Datenverarbeitungssicht ergeben sich über die verwendeten Protokolle insbesondere die Beschränkungen zur Lesegeschwindigkeit.

7.2.2.1

Grundlagen zur Ausbreitung elektromagnetischer Wellen

Die an einer Dipolantenne anliegende hochfrequente Spannung (Frequenzbereich 865 bis 868 MHz) erzeugt eine elektromagnetische Welle, die sich vom Ort der Entstehung kugelförmig im Raum ausbreitet. 7.2.2.1.1 Entstehung elektromagnetischer Wellen Die Entstehung elektromagnetischer Wellen lässt sich aus den Maxwellschen Gleichungen erklären: 3. Maxwellsche Gleichung: wB wB rot E  ³ Ed r  ³³ wt d A wt Die zeitliche Änderung des magnetischen Feldes ist stets mit einer räumlichen Änderung des elektrischen Feldes verknüpft.

438 439

Vgl. Sweeney [Hrsg.] (2006), S. 405ff. Sweeney [Hrsg.] (2006), S. 162

7 Die Auto-ID-Technik der RFID

243

4. Maxwellsche Gleichung: wD wD rot H j frei  H d r I frei  ³³ dA wt ³ wt

rot B

P 0 j  P 0H 0

wE Bd r wt ³

P 0 I  P 0H 0 ³³

wE dA wt

Eine zeitliche Änderung des elektrischen Feldes ist wiederum stets mit einer räumlichen Änderung des magnetischen Feldes verknüpft. Für periodisch (insbesondere sinusförmig) wechselnde Felder ergeben diese Effekte zusammen eine sich mit Lichtgeschwindigkeit (im Vakuum) ausbreitende Schwingung bzw. Welle. Folgende Abbildung veranschaulicht die Ausbreitung einer elektromagnetischen Welle an einer Dipol-Antenne. Das elektrische Feld ist in blau und das magnetische Feld ist in rot dargestellt.

Abb. 7-9: Elektromagnetische Welle an einem Dipol440

Frequenz Die Frequenz (f) wird in der Einheit Hertz (Hz) angegeben und steht für die Anzahl der kompletten Schwingungen eines periodischen Signals (z. B. elektromagnetische Welle) pro Sekunde. Periodendauer Die Periodendauer (T) wird in einer Zeiteinheit, in der Regel Sekunde (s), angegeben und beschreibt die zeitliche Dauer zwischen zwei gleichen, aufeinander folgenden Schwingungszuständen eines periodischen Signals. Der Kehrwert der Frequenz entspricht der Periodendauer einer Schwingung: T = 1/f

440

Vgl. Wikipedia Foundation [Hrsg.] (2008d)

244

7 Die Auto-ID-Technik der RFID

Phase Die Phase (ij) wird in Grad (°) angegeben und ist ein Maß für die Verschiebung zweier periodischer Signale gleicher Frequenz gegeneinander. Eine Phasendifferenz von 0° (Gleichtakt) zweier gleich frequentierter Wellen bedeutet, dass ihr Effekt sich addiert (konstruktive Interferenz), eine Phasendifferenz von 180° (Gegentakt) zweier gleich frequentierter Wellen bedeutet, dass sich ihr Effekt aufhebt (destruktive Interferenz). Phase 0° = Phase 360°. Wellenlänge Die Wellenlänge (Ȝ) wird in einer Längeneinheit, in der Regel Zentimeter (cm), angegeben und beschreibt den Abstand zwischen zwei gleichen, aufeinander folgenden Schwingungszuständen einer periodischen Wellenbewegung. Der Quotient aus Lichtgeschwindigkeit (c = 3*10^8 m/s) und der Frequenz (f) entspricht der Wellenlänge einer elektromagnetischen Welle: Ȝ = c/f. Für den Frequenzbereich 865 bis 868 MHz ergibt sich eine Wellenlänge von ca. Ȝ = 35 cm. 7.2.2.1.2 Nah- und Fernfeld Im Nahfeld hat sich die elektromagnetische Welle noch nicht von der Antenne gelöst. Dadurch kann eine Feldschwächung direkt an der Sendeantenne detektiert werden. Die Kopplung erfolgt elektrodynamisch über ein Magnetfeld (induktive Kopplung).441 Im Fernfeld dagegen hat sich die elektromagnetische Welle bereits von der Antenne gelöst, wodurch die Feldschwächung keine Auswirkung auf die Antenne selbst hat. In diesem Fall muss der Transponder ein moduliertes elektromagnetisches Feld zurück senden (reflektieren oder aktiv senden) um von der Antenne detektiert zu werden (vgl. Ziff. 7.2.2.2 Backscatter-Prinzip). Beim Anbringen der RFID-Antennen sollte beachtet werden, dass reflektierende Gegenstände im Nahfeld starken Einfluss auf die Antennenimpedanz haben. Um eine unbeabsichtigte Fehlanpassung der Antenne und damit eine Minderung der ausgestrahlten Leistung zu vermeiden, sollten metallische und wasserhaltige Gegenstände im Nahfeld der Antenne vermieden werden. Die Bestimmung des Nahfeldes bei Richtantennen kann folgender Abbildung entnommen werden:

441

Vgl. Sweeney [Hrsg.] (2006), S. 122

7 Die Auto-ID-Technik der RFID

245

Abb. 7-10: Ermittlung von Nah- und Fernfeld einer Richtantenne442

Für eine Richt-Antenne im Frequenzbereich von 868 MHz mit einem Öffnungswinkel von į = 65° (Angabe vom Hersteller: Feig-Antenne) ergibt sich somit eine Reichweite für das Nahfeld von ca. 22 cm. 7.2.2.1.3 Antennengewinn „Ein wichtiger Begriff, der im Zusammenhang mit Antennen steht, ist der Antennengewinn. Grundsätzlich wird bei einem abgestrahlten Feld von einem isotropen Strahler ausgegangen, der die gesamte Leistung kugelförmig in alle Richtungen gleich stark abgibt. In der Praxis strahlen Antennen allerdings nicht isotrop in alle Richtungen. Es ergibt sich bei den meisten Antennen eine gerichtete Keule, die in Vorzugsrichtung der Antenne liegt. Im Bereich der Keule ist die Feldstärke daher wesentlich höher als unter der isotropen Annahme bei gleicher Leistungseinspeisung.“443 In der Praxis werden die Antennen so ausgelegt, dass sich eine Richtkeule in der gewünschten Abstrahlrichtung bildet. Durch den Vergleich zum isotropen Strahler entsteht der Begriff des Antennengewinns (g). Er gibt an, wie viel Leistung eine Antenne in ihrer Hauptrichtung im Bezug auf einen isotropen Strahler abgibt. Der Antennengewinn wird für linear polarisierte Antennen i. d. R. in dBi und für zirkular polarisierte Antennen i. d. R. in dBic angegeben. Wird der Antennengewinn nicht in Dezibel angegeben spricht man vom Antennengewinnfaktor (G):444

G 10

g >dB @ 10

Für die Einstellung der maximal zulässigen Sendeleistung am Lesegerät sind die Angaben des Antennengewinns zu beachten. Wird der Antennengewinn in der Einheit dBic (zirkulare Polarisation) angegeben, so ist ein Korrekturfaktor von 3 dB in die Berechnung mit einzubeziehen. Der Korrekturfaktor ergibt sich aus dem Bezug der maximal zulässigen Sendeleistung (PERP bzw. PEIRP) auf ein linear polarisiertes Feld.

442

Vgl. Gysel (2003) RFID 4SME [Hrsg.] (2008) 444 Vgl. Finkenzeller (2006), S. 127f. 443

246

7 Die Auto-ID-Technik der RFID

In einem zirkular polarisierten Feld kann eine lineare Antenne maximal die Hälfe der Leistung aufnehmen (vgl. Ziff. 7.2.2.2). 7.2.2.1.4 Leistungsangaben Ein wichtiger Begriff in Zusammenhang mit Antennen und Funkzulassungsvorschriften ist die Leistungsangabe in EIRP (Equivalent Isotropic Radiated Power). PEIRP

P1 ˜ Gi

Die EIRP beschreibt, mit welcher Sendeleistung (PEIRP) ein Isotropenstrahler gespeist werden muss, um eine vorgegebene Strahlungsleistung im Abstand r zur Antenne zu erzeugen. Während sich die EIRP auf den Isotropenstrahler bezieht, gibt es eine weitere Leistungsangabe, die in den deutschen Zulassungsvorschriften auftaucht, und mit ERP (Equivalent Radiated Power) bezeichnet wird. Die ERP bezieht sich auf eine NormDipolantenne. Der Zusammenhang zwischen EIRP und ERP ist durch den Antennengewinnfaktor (Gi = 1,64) der Dipolantenne gegenüber dem Isotropenstrahler gegeben.445 PERP

PEIRP ˜ 0,61

Hat eine Antenne den oben erwähnten Antennengewinn, darf nur eine um den Faktor des Antennengewinns geringere Leistung angelegt werden, damit auf den zur EIRP definierten Abstand die Leistung im erlaubten Bereich bleibt. 7.2.2.1.5 Strahlungsdichte Bei einem isotropen Strahler wird die elektromagnetische Energie in alle Richtungen gleichstark abgestrahlt. Die Strahlungsdichte (S) im Fernfeld kann damit aus dem Quotienten der dem Strahler zugeführten Energie bzw. der abgestrahlten Leistung (PEIRP) und der vom Abstand (r) abhängigen Kugeloberfläche ermittelt werden:

S

PEIRP 4 ˜S ˜ r 2

„Die elektrische Feldstärke nimmt im Fernfeld mit dem Quadrat des Abstandes ab (1/r²), das heißt, die Energie der Anregung verteilt sich auf der Oberfläche einer umgebenden Kugel.“446

445 446

Vgl. Finkenzeller (2006), S. 129 Sweeney [Hrsg.] (2006), S. 144

7 Die Auto-ID-Technik der RFID

247

7.2.2.1.6 Freiraumdämpfung „Oftmals wird unter dem Begriff Dämpfung die Summe aus Materialdämpfung und geometrischer Dämpfung verstanden. Diese Dämpfungsarten unterscheiden sich jedoch grundlegend in ihrer Wirkungsweise. Während bei der Materialdämpfung Energieverlust durch Reibung auftritt, wird im Fall der geometrischen Dämpfung [Freiraumdämpfung] die kinetische Energie nicht in eine andere Energieform umgewandelt, sondern es kommt durch die Wellenausbreitung zu einer Verteilung der kinetischen Energie auf einen immer größeren Bereich und somit zu einer Abnahme der kinetischen Energie an der Wellenfront.“447 Für die Einschätzung der zum Betrieb eines Transponders verfügbaren Energie, kann zunächst die Freiraumdämpfung (aF) in Abhängigkeit von dem Abstand (r) zwischen Antenne und Transponder, der Sendefrequenz (f) sowie dem Antennengewinn der Sendeantenne (GA) und der Transponderantenne (GT) berechnet werden: aF

147,6  20 ˜ log(r )  20 ˜ log( f )  10 ˜ log(G A )  10 ˜ log(GT )

Abstand r Antennengewinn GA Antennengewinn GT Freiraumdämpfung aF (m) (dBi) (dBi) (Dipolantenne) bei 868 MHz (dB)

Verhältnis der Sendeleistung PS der Antenne zur Empfangsleistung PE des Tags PS : PE

0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 4,0 6,0 10,0

6,0 6,0 6,0 6,0 6,0 6,0 6,0 6,0 6,0

2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2

16,9 23,0 26,5 29,0 30,9 32,5 35,0 38,5 43,0

1: 1: 1: 1: 1: 1: 1: 1: 1:

0,02018 0,00505 0,00224 0,00126 0,00081 0,00056 0,00032 0,00014 0,00005

Tab. 7-6: Freiraumdämpfung zwischen Sender-Antenne mit 6 dBi und Transponder mit Dipolantenne (2,2 dBi) (eigene Darstellung)

7.2.2.1.7 Feldbeeinflussung durch Reflexion und Absorption (Dämpfung) von Objekten in der Umgebung Die Materialeigenschaften eines sich im Strahlungsfeld befindenden Objektes haben starken Einfluss auf die Ausbreitung elektromagnetischer Wellen. Durch die Wechselwirkung der elektromagnetischen Welle mit den Atomen oder Molekülen eines Stoffe entstehen zwei wichtige Effekte: die Reflexion an der Grenzfläche und die Dämpfung im Material. Auf Grund ihrer sehr hohen Leitfähigkeit, weisen Metalle ein starkes Reflexionsvermögen an der Grenzfläche mit gleichzeitiger hoher Dämpfung im Material auf. In der Praxis heißt das u. a., dass es unmöglich ist elekt-

447

Unterberger, Honeger, Flesch (2003)

248

7 Die Auto-ID-Technik der RFID

romagnetische Wellen in eine vollständig geschlossene metallische Hülle zu senden oder aus ihr zu empfangen.448 Bei nicht-leitfähigen Stoffen, Dielektrika genannt, wird das Reflexionsvermögen an der Grenzfläche des Objektes von der Dielektrizitätskonstante İr bestimmt. Die Dämpfung im Material ist stark von der Dichte des Stoffes abhängig. So besitzen Stoffe mit einer niedrigen Dielektrizitätskonstante und einer geringen Dichte (PVC, Dämmwolle) so gut wie kein Reflexionsvermögen, gleichzeitig auch eine sehr geringe Dämpfung; die elektromagnetische Welle kann sich also fast ungestört ausbreiten. Durch bestimmte Zusatzstoffe in den Materialien können sich allerdings die Eigenschaften stark verändern. Destilliertes Wasser, dem Salz zugefügt wird, oder Kunststoffe mit Metallbeimengung verändern insbesondere ihre Dämpfungseigenschaften. Einen Überblick über den Einfluss verschiedener Materialen auf UHF-Felder gibt folgende Tabelle:449 Materialzusammensetztung Papier, Wellpappe nichtleitende Flüssigkeiten leitende Flüssigkeiten Glas metallische Pappe (Saft, Milch) Dosen aus Metall (Konserven) menschlicher Körper Metalle Kunststoffe, Verpackungen

Effekte auf UHF-Signale Absorption durch Wasser, wenn Pappe feucht/nass geringe Dämfung starke Dämpfung geringe Dämfung Reflexion (Mehrwegausbreitung) Reflexion (Mehrwegausbreitung) Absorption, Verstimmung, Reflexion Reflexion, Streuung Verstimmung (dielektrische Effekte)

Tab. 7-7: Einfluss verschiedener Materialen auf UHF-Felder

Wird eine elektromagnetische Welle an einer Metalloberfläche reflektiert und trifft sie dabei auf die von der Antenne abgestrahlte Welle, kommt es zu Interferenzen. Dies bedeutet eine Verstärkung oder Schwächung des Feldes an dieser Stelle. Die Feldschwächung an dieser Stelle wird mit „Loch“ im Feld bezeichnet. Ein Transponder, der sich in einem Loch befindet, kann nur mit wenig Energie aus dem Feld versorgt und somit nicht vom Leser erkannt werden. Durch das Bewegen der Sendeantenne verschieben sich auch die Interferenzen. Bei den im Rahmen des Forschungsprojektes durchgeführten Praxistests, speziell der Erfassung von Inventar innerhalb eines Baustellencontainers (vgl. Kap. 11), wurden Handleser eingesetzt bei denen die Antenne zwangsläufig nicht fixiert war. Aus diesem Grund wurde davon ausgegangen, dass sich Löcher im Feld nicht bemerkbar machen. Die Reflexionen können durchaus auch positive Auswirkungen haben. So können durch Reflexionen der abgestrahlten Welle an Wänden Transponder, die im „Schatten“ eines Objektes liegen, trotzdem erfasst werden.

448 449

Vgl. Helmig, Hustadt (2007) Vgl. u. a. Sweeney [Hrsg.] (2006) S. 222

7 Die Auto-ID-Technik der RFID

249

Aber nicht nur die Materialparameter allein beeinflussen die Wellenausbreitung. Die Form und geometrischen Abmessungen eines sich im Feld befindenden Objekts sind ebenfalls von entscheidender Bedeutung. Durch verschiedene Einfallswinkel der Radiowelle entstehen verschieden starke Reflexionen, die Gesamtdämpfung beim Durchgang durch die Schicht setzt sich aus den Verlusten der Reflexionen und der Absorption in der Schicht zusammen.

Abb. 7-11: Reflexion und Transmission von elektromagnetischen Wellen an Grenzflächen (eigene Darstellung)

Betrachtet man die Dämpfung der elektromagnetischen Welle bei Regen, so ist die Art der Polarisation ein nicht zu vernachlässigender Einflussfaktor. Bei zirkular polarisierten Wellen ist die Dämpfung geringer als bei linear polarisierten Wellen mit horizontaler Ausrichtung. Allgemein lässt sich sagen, dass bei zirkularer Polarisation rotationssymmetrische Objekte einen Rückstreuquerschnitt ı von fast Null haben:

V lin S ˜ a 2 , mit a V zirk 0

Radius der Kugel

Ein weiterer wichtiger Parameter bei der Betrachtung der Dämpfung ist die Frequenz bzw. Wellenlänge der elektromagnetischen Welle. Da es bislang keine ausführlichen Dämpfungstabellen für die in der RFID-Technik genutzten Frequenz-Bänder in Kombination mit verschiedenen Polarisationsarten gibt, wird an dieser Stelle auf zukünftigen Forschungsbedarf hingewiesen. Wünschenswert wären Dämpfungswerte für die speziell im Bauwesen verwendeten Baustoffe (versch. Beton- und Holzarten, Putze und Gipse, Holzwerkstoffe, Glas, Keramik) sowie verschiedene Arten von Textilien (Baumwolle, synthetische Stoffe) und Materialen (Gummi, PVC, Hartplastik). Abbildung 7-12 veranschaulicht prinzipiell die frequenzabhängige Dämpfung in verschiedenen Materialien und nimmt dabei Bezug auf die für den Mobilfunk üblichen Frequenzen. Die in der Grafik dargestellten Dämpfungswerte für die Frequenz von 900 MHz lassen sich in etwa auf den in der RFID-Technik genutzten UHF-Bereich

250

7 Die Auto-ID-Technik der RFID

(868 MHz) übertragen. Dabei ist allerdings die Art der Polarisation zu beachten, da bei zirkular polarisierten Feldern die Dämpfungswerte abweichen können.

Abb. 7-12: UHF-Transmissionsdämpfung einer vertikal polarisieren Welle450 450

Vgl. Berufsverband deutscher Baubiologen [Hrsg.] (2007)

7 Die Auto-ID-Technik der RFID

251

„Durch Verstimmung der Tag-Antennen und partieller Absorption der elektromagnetischen Welle wird die Lesereichweite von Transpondern durch Materialien unterschiedlich stark beeinflusst. Im Verhältnis zu einem frei sichtbaren UHFTransponder, der auf 200 cm gelesen werden konnte, reduziert sich die Leseentfernung unter folgenden Umständen wie folgt: Tag vor Plastikschale Tag vor Sperrholz Tag vor 2,5 cm Holzblock Tag vor 3 cm Papier Tag vor leerer Plastikkanne Tag hinter leerer Plastikkanne Tag vor Plastikkanne mit Wasser Tag hinter Plastikkanne mit Wasser Tag hinter 10x10 cm Maschendraht Tag hinter 1x1 cm Maschendraht

180 cm 131 cm 120 cm 108 cm 149 cm 138 cm 46 cm 31 cm 28 cm 10 cm“451

Die Daten stammen aus einer Messreihe der ETSI, bei der die Sendeleistung des Readers während der Messreihe konstant gehalten wurde, und stellen grobe Richtwerte dar. 7.2.2.1.8 Feldbeeinflussung durch Interferenzen / elektronisches Rauschen Tennant beschreibt als maßgebliches Funktionsrisiko eines passiven UHF-RFIDSystems das aus dem Umgebungsrauschen resultierende Interferenzproblem; zudem könne auch umgekehrt ein neu eingeführtes RFID-System bereits bestehende Einrichtungen stören. Daher sei für jeden Montagestandort eine Prüfung, das so genannte „Site Assessment“ inkl. einer Störfeld-Analyse erforderlich.452 Der wichtige Parameter Lesereichweite wird durch das Auftreten von bestimmten Störquellen reduziert. Arbeitet das RFID-System mit LF-Technik, wird die Reichweite vor allem durch auftretende elektromagnetische Felder beeinflusst. Dazu zählen z. B. frequenzgesteuerte Antriebe, Monitore mit Bildröhren und Leuchtstofflampen, die mit Halbleiter-Drosseln arbeiten.453 7.2.2.1.9 Weitere Einflussfaktoren Auf die Lesereichweite eines RFID-System haben jedoch noch zahlreiche weitere Faktoren Einfluss: „Leider sorgen die Geschwindigkeit …, die Anzahl der RFID-Tags im Lesebereich und Wasser oder Metall im oder auf dem gekennzeichneten Objekt für erhebliche Einbußen bei der Reichweite. Nehmen Sie Regen, Bereifung und Betauung als Beeinträchtigung ernst.“454 Diese Einflussfaktoren führen dazu, dass auch eine Begrenzung der Sendeleistung sich positiv auf die Lesbarkeit bzw. die Reich451

GS1 [Hrsg.] (2008c) Vgl. Sweeney [Hrsg.] (2006), S. 183 453 VDEB AIM [Hrsg.] (2006), S. 19 454 Vgl. u. a. Sweeney [Hrsg.] (2006), S. 240 452

252

7 Die Auto-ID-Technik der RFID

weite wirken kann: „[Viele] RFID-Tags [zeigen] die optimale Leistung …, wenn sie nicht von der Antenne des RFID-Lesers zugestopft werden, also weit unter der höchsten einstellbaren Sendeleistung (2W[ERP] an der Antenne).“455 Auf diese Zusammenhänge wird nachfolgend noch eingegangen.

7.2.2.2

Die elektromagnetische Welle zwischen Leser-Antenne und Transponderantenne

7.2.2.2.1 Das Backscatter-Prinzip In der RFID-Technik wird die Reflexion der elektromagnetischen Welle an der Transponderantenne genutzt, um Daten zwischen dem Transponder und dem Lesegerät zu übertragen. Das RFID-Lesegerät strahlt ein konstantes Feld aus, das den Transponder mit Energie versorgt. Der Transponder schaltet dann im Takt der Daten einen Lastwiderstand ein bzw. aus und moduliert damit durch Anpassung und Fehlanpassung den Rückstreuquerschnitt ı (backscatter) der Transponderantenne. Die von der Transponderantenne reflektierte elektromagnetische Welle wird dadurch in ihrer Amplitude moduliert und kann dann von dem RFID-Lesegerät entschlüsselt werden. Nachfolgende Abbildung zeigt eine vereinfachte Darstellung der Leistungsübertragung zwischen Leser- und Transponderantenne (physikalische Zusammenhänge).

Abb. 7-13: Vereinfachte Darstellung der Leistungsübertragung zwischen Leser- und Transponderantenne (eigene Darstellung)

455

Vgl. u. a. Sweeney [Hrsg.] (2006), S. 253

7 Die Auto-ID-Technik der RFID

253

Die ausgestrahlte Leistung der RFID-Sende-/Empfangs-Antenne lässt sich aus der eingespeisten Leistung Pinc (im RFID-Leser eingestellte Leistung abzgl. Antennenkabel und -dämpfung) und dem Antennengewinn GAntenne der Sende-/EmpfangsAntenne ermitteln. Die von der Antenne abgestrahlte Leistung PEIRP fällt mit der Entfernung r quadratisch ab. Somit ergibt sich für die am Transponder einfallende Leistungsdichte unter der Berücksichtigung des Antennengewinns zu: S

Pinc ˜ G Antenne . 4 ˜S ˜ r 2

Von der Antenne des Transponders wird die Leistung PS reflektiert, die proportional zur Leistungsdichte S und dem Rückstreuquerschnitt ı der Transponderantenne ist:

PS

S ˜V

Die von der Transponderantenne reflektierte Welle breitet sich auch wieder kugelförmig im Raum aus. Für die am Lesegerät wieder eintreffende Leistungsdichte SBack gilt:

S Back

PEIRP ˜ V (4 ˜ S ) 2 ˜ r 4

7.2.2.2.2 Resonanzfrequenz des Transponders: Resonanzempfindlichkeit bezogen auf Frequenzbereich des Lesers Als Resonanzfrequenz bezeichnet man die Eigenfrequenz eines schwingfähigen Systems. Der Resonanzfall, d. h. ein Aufschaukeln der Schwingungsamplitude, tritt auf, wenn die Erregerfrequenz gleich oder nahezu gleich der Resonanzfrequenz des Systems ist. Im theoretischen Fall (keine Dämpfung des Systems) tritt bei exakter Abstimmung der Erregerfrequenz auf die Eigenfrequenz des Systems ein unendliches Maximum der Amplitude der Schwingung auf, bei Abweichung der Erregerfrequenz von der Eigenfrequenz sinkt die Amplitude der Schwingung in Abhängigkeit von der Systemdämpfung mehr oder weniger stark ab. Da EPC Class1 Gen2-UHF-Transponder gem. Standard weltweit, also in allen UHFFrequenzbereichen funktionieren müssen, ist die Resonanzfrequenz der Transponder auf einen relativ breiten Frequenzbereich einzustellen. Dabei ist eine gleich gute Resonanz über den gesamten Bereich nicht zu erreichen, weswegen die Hersteller die Transponder i. d. R. für einen der Frequenzbereiche optimieren. Dies ist z. B. aus den unter der Anlage 11.5 aufgeführten Resonanzfrequenzmessungen für Hard-Tags zu erkennen. Ferner ist die Resonanzempfindlichkeit auch von der Umgebung des Transponders abhängig. Großen Einfluss hat beispielsweise ein metallischer Untergrund. Auch dieser Einfluss ist aus o. g. Messungen zu erkennen.

254

7 Die Auto-ID-Technik der RFID

7.2.2.2.3 Polarisation und Einfluss der relativen Ausrichtung

a)

b)

Abb. 7-14: a) lineare Polarisation, b) zirkulare Polarisation456

Eine linear aufgebaute Leserantenne, wie sie in Abbildung 7-14 a) gezeigt wird, erzeugt eine linear polarisierte elektromagnetische Welle. Um eine maximale reflektierte Leistung am Transponder zu erzeugen, muss die Antenne des Transponders genauso ausgerichtet werden, wie die des Lesegerätes. Bei einer Drehung der Transponderantenne um beispielsweise 90° kann diese nicht mehr genügend reflektierte Leistung erzeugen, um die Leseantenne zu erreichen. Somit kann der Transponder nicht mehr erkannt werden. Eine Ausnahme stellt der unter Sonderbauformen erwähnte Doppeldipol dar (siehe dazu Ziff 7.2.4.1). Um dem entgegen zu wirken, werden in der Praxis zirkular polarisierte Antennen eingesetzt. „Bei zirkularer Polarisation rotiert die Orientierung der Welle um den Fußpunkt des Dipols.“457 Wie in Abbildung 7-15 unter A) und B) dargestellt, können die Transponder in Verbindung mit einer zirkular polarisierten Leserantenne in einem beliebigen Winkel gedreht werden, solang sie sich parallel zur Wellenfront befinden. Wird der Transponder, wie in Abbildung 7-15 unter C) und D) gezeigt, orthogonal zur Wellenfront positioniert, so ist die Leistungsaufnahme und -reflexion so gering, dass eine Erfassung des Transponders ggf. nicht oder nur mit geringen Abständen möglich ist.

456 457

Wikipedia Foundation [Hrsg.] (2008e) Sweeney [Hrsg.] (2006), S. 161

7 Die Auto-ID-Technik der RFID

255

Abb. 7-15: Vereinfachte Darstellung einer zirkular polarisierten Antenne und mögliche Positionierungen der Transponder relativ zur Antenne

Die folgende Tabelle gibt eine Übersicht über den Verlust bei allgemein verschiedenen Polarisationszuständen zwischen Antenne und Feld: Dämpfung in dB AntennenPolarisation

vertikal horizontal rechtszirkular linkszirkular

vertikal 0 ’ 3 3

Feldpolarisation horizontal rechtszikular linkszikular ’ 3 3 0 3 3 3 0 ’ 3 ’ 0

Tab. 7-8: Einfluss unterschiedlicher Polarisationen zwischen Antenne und Feld 458

„Bei gleicher Polarisation von Antenne und Feld entsteht kein Verlust (0 dB). Bei linearen Polarisationen, die orthogonal (senkrecht) auf einander stehen, oder bei entgegengesetzten zirkularen Polarisationen wird theoretisch keine Energie von der Empfangsantenne aufgenommen. Die Dämpfung wäre dann unendlich. In der Praxis ist in solchen Fällen die Dämpfung jedoch höchstens so hoch wie die Polarisationsentkopplung der Antenne und des nachgeschalteten Empfängers (typischer Wert: 20 – 30 dB). Bei zirkularer Feldpolarisation, die man sich aus zwei amplitudengleichen horizontalen und vertikalen Komponenten zusammengesetzt vorstellen kann, wird bei linearer Antennenpolarisation nur die Hälfte aufgenommen. Der Verlust ist somit 3 dB.“459

458 459

Klark (2004), S. 173 Klark (2004), S. 173

256

7 Die Auto-ID-Technik der RFID

Dieser Zusammenhang wird später auch bezüglich der Berechnung der Einstellung von Leserausgangsleistung zur Gewährleistung einer normgerechten Feldstärke relevant (vgl. Kap. 11). Im Rahmen der Grundlagentests wurden verschiedene Transponder in Kombination mit mehreren Antennen (zirkular/elliptisch polarisiert) bezüglich ihrer Reichweite, in Abhängigkeit von der Lage (vertikal/horizontal) des Transponders im Lesefeld, untersucht (vgl. Anl. 11.4), Dabei hat sich eine leichte Lageabhängigkeit der Transponder in Bezug zum Lesefeld abgezeichnet. Diese Tatsache ließ darauf schließen, dass die Hauptabstrahlrichtung der Antennen nicht exakt senkrecht ist, was durch einen Folgetest, in dem die vertikale und horizontale Strahlungscharakteristik der FeigAntenne (vgl. Anl. 11.6) untersucht worden ist, auch bestätigt wurde. 7.2.2.2.4 Antikollisionsverfahren Eine besondere Herauforderung besteht darin, wenn mehrere Transponder gleichzeitig von einem Lesegerät angesprochen werden. Antworten diese Transponder zur gleichen Zeit, so kann das zu einer Überlagerung aller Daten (Kollision) im Lesegerät führen. „Das Problem des Vielfachzugriffs ist in der Funktechnik schon seit langem bekannt. So etwa bei Nachrichtensatelliten oder Mobilfunknetzen, wo eine Vielzahl von Teilnehmern auf einen einzelnen Satelliten oder eine Basisstation zuzugreifen versucht. Aus diesem Grunde wurden zahlreiche Verfahren entwickelt, um die verschiedenen Teilnehmersignale voneinander zu trennen. Es gibt prinzipiell vier verschiedene [Antikollisions-]Verfahren, das Raummultiplexverfahren (SDMA), das Frequenzmultiplexverfahren (FDMA), das Zeitmultiplexverfahren (TDMA) sowie das Codemultiplexverfahren (CDMA oder spread-spectrum).“460 ALOHA-Verfahren Das einfachste Antikollisionsverfahren ist das ALOHA-Verfahren. Beim ALOHAVerfahren handelt es sich um ein transpondergesteuertes, stochastisches TDMAVerfahren: „Dieses Verfahren wird ausschließlich bei Read-only-Transpondern eingesetzt, die in der Regel nur wenige Daten (Seriennummern) an ein Lesegerät übertragen müssen und diese in einem zyklischen Turnus an das Lesegerät senden. Die Datenübertragungszeit stellt nur einen Bruchteil der Wiederholzeit dar, sodass sich relativ lange Pausen zwischen den Übertragungen ergeben. Außerdem unterscheiden sich die Wiederholzeiten der einzelnen Transponder geringfügig. Somit besteht eine gewisse Wahrscheinlichkeit, dass zwei Transponder ihre Daten zu unterschiedlichen Zeiten absetzen können und die Datenpakete nicht miteinander kollidieren.“461

460 461

Finkenzeller (2006), S. 214 Finkenzeller (2006), S. 220

7 Die Auto-ID-Technik der RFID

257

Abbildung 7-16 stellt den zeitlichen Ablauf des Datenverkehrs beim ALOHA-Verfahren dar:

Abb. 7-16: Definition von Verkehrsangebot G und Durchsatz S462

Definition von Verkehrsangebot G und Durchsatz S eines ALOHA-Systems Mehrere Transponder senden ihre Datenpakete zu zufälligen Zeitpunkten. Dabei kommt es ab und zu auch zu Datenkollisionen, durch welche der (Daten-)Durchsatz S für die kollidierten Datenpakete zu null wird.463 Binary-Search-Algorithmus Ein weiteres im RFID-System verwendetes Verfahren zur Trennung verschiedener Transpondersignale ist der Binary-Search-Algorithmus. Im Gegensatz zum ALOHAVerfahren wird die Selektion der einzelnen Transponder durch das Lesegerät aktiv gesteuert. Das Lesegerät fordert dabei alle sich im Lesebereich befindenden Transponder auf, ihre Daten zu übertragen, wobei es mit der höchsten Stelle der IDNummer beginnt. Geht man davon aus, dass die vom Lesegerät empfangenen Bitfolgen der höherwertigen Bit (oberer Teil der ID-Nummer), bedingt durch den Aufbau des Electronic Product Codes, häufig übereinstimmen, ist dieses Verfahren relativ effizient. Zu einer Kollision der Daten kommt es dann erst an einer niederen Stelle der ID-Nummer. Das Lesegerät erweitert dann die Abfrage, indem es an der Stelle der Datenkollision eine Verzweigung des binären Suchbaumes (vgl. Abb. 7-17) wählt und damit nur noch die Transponder anspricht, deren ID-Nummer mit dem an der Stelle gewählten Wert übereinstimmen. Kommt es zu weiteren Datenkollisionen, so erweitert das Lesegerät die Abfrage an weiteren Verzweigungen des binären Such462 463

Finkenzeller (2006), S. 220 Finkenzeller (2006), S. 220

258

7 Die Auto-ID-Technik der RFID

baums bis ein einzelner Transponder angesprochen wird. Dieser Transponder kann dann eindeutig selektiert und ausgelesen werden. Mit einem zusätzlichen Kommando (unselect) kann der Transponder anschließend stumm geschaltet werden. Die restlichen Transponder werden dann nach dem gleichen Prinzip ab der ersten Verzweigung selektiert und ausgelesen. Mit diesem Algorithmus lässt sich eine große Anzahl von Transpondern im Lesefeld einzeln ansprechen.

Abb. 7-17:Binärer Suchbaum – mit der sukzessiven Verkleinerung des Suchbereiches kann schließlich ein einzelner Transponder selektiert werden464

7.2.2.2.5 Feldstärke, Tag-Empfindlichkeit und resultierende Reichweite Wichtige Einflussfaktoren bei der Berechnung der Reichweiten eines RFID-Systems sind:

x x x x x x

ausgestrahlte Leistung PEIRP genutzte Frequenz f bzw. Wellenlänge O Antennengewinn GAntenne der Sende-/Empfangsantenne Antennengewinn GTag der Transponder-Antenne Empfindlichkeit des Lesegerätes Ansprechempfindlichkeit des Transponders

Zunächst wird das RFID-System aus der Sicht der Sende-/Empfangsantenne betrachtet. Die folgende Gleichung gibt den Zusammenhang zwischen der maximalen Reichweite und den oben genannten Parametern des RFID-Systems an:

464

Finkenzeller (2006), S. 231

7 Die Auto-ID-Technik der RFID

2 2 PInc ˜ O4 ˜ G Antenne ˜ GTag

PEmpfang _ A Ÿ rmax

(4 ˜ S ˜ r )

259

2 PEIRP ˜ O4 ˜ G Antenne ˜ GTag

4

(4 ˜ S ˜ r ) 4

2 PEIRP ˜ G Antenne ˜ GTag O ˜4 4 ˜S PEmpfang _ A _ min

Um die Reichweiten einschätzen zu können, wird ein RFID-System mit einer Sende-/ Empfangsantenne mit einem Antennengewinn von 6 dBi bei der verwendeten Frequenz von 868 MHz angenommen. Für die Empfindlichkeit des Lesers wird ein in der Literatur als realistisch eingeschätzter Wert von -70 dB angenommen. Da die Antennengewinne der verschiedenen Transponder auf Grund ihrer unterschiedlichen Bauformen nur schwer zu ermitteln sind, wird an dieser Stelle zur Vereinfachung der Berechnung ein Transponder mit einer Dipolantenne angenommen. P_EIRP= G_Tag= G_Antenne= f= Ȝ= Pi= P_E_min= r_max=

820 1,64 3,98 868 34,56 3,14 0,0000001 14,98

mW = = MHz cm

2,2 dB 6,0 dB

mW = -70,0 dBm m

P_EIRP= G_Tag= G_Antenne= f= Ȝ= Pi= P_E_min= r_max=

3280 1,64 3,98 868 34,56 3,14 0,0000001 21,18

mW = = MHz cm mW = m

2,2 dB 6 dB

-70 dBm

Tab. 7-9: Reichweitenermittlung unter Berücksichtigung der Sende-/Empfangsantenne

Die daraus resultierenden theoretischen Reichweiten von über 20 m müssen jedoch sehr kritisch betrachtet werden, da die Ansprechempfindlichkeit des Transponders in der Berechnung nicht berücksichtig wurde. Die nun folgende Gleichung gibt die maximale Reichweite des RFID-Systems unter der Berücksichtigung der Ansprechempfindlichkeit des Transponders an:

PEmpfang _ T Ÿ rmax

O2 ˜ GTag ˜ S 4 ˜S O 4 ˜S

˜

P O2 ˜ GTag ˜ EIRP 2 4 ˜S 4 ˜S ˜ r

O2 ˜ GTag ˜ PEIRP (4 ˜ S ˜ r ) 2

GTag ˜ PEIRP PEmpfang _ T _ min

Betrachtet man nun das gleiche System unter der Berücksichtigung der Ansprechempfindlichkeit mit einem in der Literatur als realistisch eingeschätztem Wert von -10 dB, so ergeben sich wesentlich kleinere Reichweiten:

260

7 Die Auto-ID-Technik der RFID

P_EIRP= G_Tag= G_Antenne= f= Ȝ= Pi= P_E_min= r_max=

820 1,64 3,98 868 34,56 3,14 0,10 3,19

mW = = MHz cm

2,2 dB 6,0 dB

mW = -10,0 dBm m

P_EIRP= G_Tag= G_Antenne= f= Ȝ= Pi= P_E_min= r_max=

3280 1,64 3,98 868 34,56 3,14 0,10 6,38

mW = = MHz cm

2,2 dB 6,0 dB

mW = -10,0 dBm m

Tab. 7-10: Reichweitenberechnung unter Berücksichtigung der Ansprechempfindlichkeit des Transponders

Die Berechnungen zeigen ganz deutlich, dass die Wahl des Transponders starke Auswirkungen auf die Reichweite des RFID-Systems hat. Dabei haben besonders der Antennengewinn, d. h. der Anteil der Leistung, der aus dem Feld gewonnen werden kann, und die Ansprechempfindlichkeit des Transponders, d. h. die zur Aktivierung des Transponder-Chips benötigte Leistung, erheblichen Einfluss auf die maximalen Reichweiten. Auch bei technischen Weiterentwicklungen der Transponder-Chips (Minimierung des Leistungsbedarfs) und Antennen-Designs (Optimierung der Leistungsaufnahme) sind zuverlässige Reichweiten von weit über 20 m als nicht besonders realistisch zu betrachten. Selbst bei optimaler Leistungsaufnahme und -abgabe des RFIDTransponders sind die Grenzen RFID-Lesers nicht zu vernachlässigen. Bedingt durch Störungen im System selbst (Systemrauschen) und aus der Umgebung (Umgebungsrauschen) sind an den Leser Grenzen gesetzt, ab wann ein vom RFIDTransponder gesendetes Signal als ein informationshaltiges Signal erkannt und fehlerfrei entschlüsselt werden kann und wann das Signal im Rauschen verloren geht. Für die Auswahl geeigneter Transponder, die die durch das Projekt gestellten Anforderungen erfüllen, wurden Reichweiten-Messungen mit verschiedenen UHF-Transpondern durchgeführt (vgl. Anl. 11.4).

7.2.3

RFID-Transponder allgemein

7.2.3.1

Bestandteile eines RFID-Transponders

Der RFID-Transponder, auch RFID-Tag genannt, ist der eigentliche Datenträger des RFID-Systems. Das Kunstwort Transponder ist aus den technischen Begriffen Transmitter und Responder zusammengesetzt (senden + antworten). Das Inlay Kern des Transponders ist das Inlay, bestehend aus

x

einem Mikrochip mit integriertem Schaltkreis und Speicher,

7 Die Auto-ID-Technik der RFID

x x

261

einem Koppelelement (z. B. Dipolantenne oder Spule) als Verbindung zwischen Mikrochip und Funkwellen und einem Trägermaterial.465

Bei aktiven Transpondern ist zusätzlich eine Batterie enthalten, die die Energieversorgung des Mikrochips und auch zur Aussendung von Signalen übernimmt. Das Inlay kann auf verschiedene Arten zu Transpondern weiterverarbeitet werden, wodurch sich diverse Transponderbauformen ergeben, von denen nachfolgend einige aufgeführt werden. Weiterer Bestandteil eines Transponders ist demnach das übergeordnete Trägermaterial (z. B. eine Klebefolie) oder ein Gehäuse, das verschiedene weitere Funktionen übernehmen kann. Die Größe eines Transponders richtet sich nach dem Einsatzgebiet, für das der Transponder bestimmt ist und nach Parametern, wie Frequenz und Wellenlänge, da diese maßgeblich die erforderliche Antennengröße beeinflussen. Die Aufgabe des RFID-Transponders ist es „…

x x x x x

ein Signal aus dem RFID-Leser zu empfangen, die notwendige Energie für den RFID-Chip zu speichern [passive Tags], die darin eingebetteten Kommandos zur Steuerung der Funktion zu befolgen, neue Daten in das RFID-Tag aufzunehmen, mit Hilfe der gespeicherten Energie die in den RFID-Tags gespeicherten Informationen zurückzusenden“.466

Als Speichergröße kommen Größen von einigen wenigen Bit bis hin zu mehreren kBit in Frage. Dies ist abhängig vom Mikrochip.467

7.2.3.2

Transponder-Klassifizierung passiv / aktiv / hybrid

Bei Transpondern kann man passive, aktive und hybride Transponder unterscheiden. Hinzu kommen Transponder, die Sensorik enthalten und als Sensor-Transponder bezeichnet werden. Passive Transponder Passive Transponder besitzen keine eigene Energieversorgung, benötigen also keine Batterie. Die Energie, die der Transponder benötigt, um dem Lesegerät die gespeicherten Daten zu übermitteln oder neue Daten in den Speicher zu schreiben, wird aus dem elektromagnetischen Feld, das von der RFID-Leserantenne aufgebaut wird, gewonnen.

465

Vgl. Finkenzeller (2006), S. 8-9; Fraunhofer IML [Hrsg.] (2008b) Sweeney [Hrsg.] (2006), S. 148f. 467 Fraunhofer IML [Hrsg.] (2008b) 466

262

7 Die Auto-ID-Technik der RFID

Je nach eingesetzter Technik und Frequenz kann mit passiven Transpondern eine Lesereichweite von mehreren Metern mit akzeptablen Ergebnissen erreicht werden.468 Hierzu müssen die Funkwellen des Lesegerätes leistungsstark und kontinuierlich ausgesendet werden, damit eine Energieversorgung und damit verbundene Datenübertragung möglich wird. „… [D]ie Sendeleistung [des Lesegerätes muss] etwa eine bis zwei Größenordnungen (Faktor 10 bis 100) größer sein als bei aktiven oder semi-aktiven RFID-Tags.“469 Da diese Bauart keine eigene Energieversorgung hat, ist sie in der Herstellung günstiger als die anderen Bauarten. Die geringe Größe und das Gewicht der passiven Transponder bieten enorm viele Anwendungsmöglichkeiten. Hybride Transponder Die Bauart der hybriden Transponder wird häufig auch als semi-aktiv oder semipassiv bezeichnet. Diese Transponder beziehen ihre Energie zur Kommunikation mit dem Schreib- und Lesegerät nach dem Prinzip der passiven Bauart ausschließlich aus dem elektromagnetischen Feld. Lediglich die Versorgung des Mikrochips für die Aufzeichnung der Daten erfolgt aus der integrierten Batterie.470 Dadurch kann das vom Lesegerät aufgebaute Funkwellenfeld allein für die Datenübertragung genutzt werden und muss nicht noch die Stromversorgung des Mikrochips auf dem Transponder übernehmen. Dies hat eine Steigerung der Reichweite von hybriden Transpondern gegenüber passiven Transpondern zur Folge. Mit hybriden Transpondern können Reichweiten von bis zu 100 m erreicht werden. Vielfach werden semi-aktive Transponder auch fälschlicherweise als aktive Transponder bezeichnet. Aktive Transponder Aktive Transponder besitzen eine eigene Energieversorgung, z. B. eine Batterie, deren Energie auch zum Senden der Signale verwendet wird. „Die Stromquelle … ermöglicht es …, entweder ein Signal dauernd, in regelmäßigen Abständen oder bei Abfrage durch den RFID-Leser zu senden. Einige der stärkeren aktiven RFID-Tags können bis zu einem Kilometer weit senden. … Aktive RFID-Tags sind durch die Batterie meist viel größer und haben dann auch einen größeren Datenspeicher [z. B. zur Aufnahme einer Ladeliste beim Einsatz als Mastertag].“471

468

Vgl. Finkenzeller (2006), S. 23 Sweeney [Hrsg.] (2006), S. 70 470 Haller, Lampe, Flörkemeier (2005), S. 5 471 Sweeney [Hrsg.] (2006), S. 71 469

7 Die Auto-ID-Technik der RFID

7.2.3.3

263

Transponder-Bauformen allgemein (alle Frequenzbereiche)

Ein Hersteller von RFID-Transpondern fasst bzgl. möglicher Bauformen von Transpondern, insbesondere dem Antennendesign, zutreffend zusammen: „Das RFID Tag Design ist ein iterativer Prozess – und fußt zu gleichen Teilen auf Kunst, Wissenschaft und Inspiration.“472 Hieraus wird die Möglichkeit der Vielfalt deutlich. RFID-Tags werden in folgenden Konfigurationen angeboten:

x x x x

Inlays – häufig als „dry Inlays” bezeichnet Selbstklebende Inlays – häufig als „wet Inlays“ bezeichnet Fertige RFID-Etiketten (Labels) Gekapselte Tags: o weich gekapselte Tags (z. B. in „Gummi“) o hart gekapselte Tags (sog. Hard-Tags) o Karten

Diese Formen werden ggf. weiter verarbeitet. Transponder gibt es in unzählig verschiedenen Bauformen. Je nach Anwendung können die Transponder in Uhren, Schlüsselanhänger, Plastikkarten oder beliebigen Plastikgehäusen in allen nur erdenkbaren Formen eingebaut werden. Für die Implantation in Tiere werden Transponder mit Glasgehäusen verwendet. Sind die Transponder in selbstklebende Etiketten eingebaut, werden diese als „Smart Label“ bezeichnet. Diese Smart Label werden nicht einzeln, sondern wie normale Etiketten auf einer Rolle ausgeliefert. Sie können wie normale Etiketten behandelt und sogar bedruckt werden.473

472 473

Avery Dennison [Hrsg.] (2008); Vgl. auch Sweeney [Hrsg.] (2006), S. 156 Finkenzeller (2006), S. 23

264

Abb. 7-18: Verschiedene Transponder

7 Die Auto-ID-Technik der RFID

7 Die Auto-ID-Technik der RFID

265

Sehr flache Bauformen findet man in der Praxis vor allem im Ticketbereich für Veranstaltungen oder bei den Verkehrsunternehmen. Transponder in Form von Etiketten sind für den Einzelhandel und die gesamte Logistikbranche entwickelt und erfolgreich eingesetzt worden. Im Lagerbereich finden auch Transponder in Form von Nägeln Anwendung, die z. B. in Holzpaletten eingeschlagen werden können. Die Chipcoins haben sich in Parkhäusern bewährt. Bekannt ist auch der im Autoschlüssel integrierte Transponder für die Bedienung der Wegfahrsperre. In anderen Bauformen ist der RFID-Transponder in Kunststoffe oder andere Materialien eingebracht. Ein solches Gehäusekonzept macht die RFID-Transponder resistent gegen Schmutz oder Säuren und erlaubt den Einsatz unter hohen Temperaturen und anderen widrigen Umweltbedingungen, wie sie häufig im industriellen Umfeld anzutreffen sind. Die Größe eines Transponders hängt weitestgehend von der Größe und Form der Antenne ab. Der Mikrochip hat im Allgemeinen keinen Einfluss auf die Größe des Transponders, da es heutzutage Mikrochips gibt, deren Fläche weniger als ein Quadratmillimeter beträgt. Die Größe der Antenne wiederum ist von den Anforderungen des Nutzers an das RFID-System abhängig. Einflussgrößen sind hierbei unter anderem die Reichweite, das Material, das den Transponder umgibt, sowie die Frequenz des Systems (die Antennenform lässt Rückschlüsse auf den Frequenzbereich zu: Antenne in Form einer Spule: LF oder HF, Antenne in Form eines (abgewandelten) Dipols: UHF). Bei aktiven Transpondern ist außerdem noch die Größe der integrierten Batterie zu beachten. Sensor-Transponder Eine mögliche Lösung für einen passiven Sensor-Transponder ist ein Surface Acoustic Wave-Transponder. „Ein SAW-Sensor/Transponder [Surface Acoustic Wave] besteht aus einem piezoelektrischen Substratkristall, auf dem metallische Strukturen aufgebracht werden. Der SAW-Sensor/Transponder steht über die Antenne mit dem Sende- und Lesegerät in Funkverbindung. Das Lesegerät sendet ein elektromagnetisches Signal aus, das von der Transponder-Antenne empfangen wird. Dieses Signal wird durch einen speziellen Wandler, der sich auf dem SAW-Sensor befindet, in mechanische Schwingungen umgesetzt. Die daraus resultierenden Wellen breiten sich auf der Oberfläche des piezoelektrischen Kristalls aus. An den Reflektoren werden die Oberflächenwellen teilweise reflektiert und wieder in elektromagnetische Wellen zurückgewandelt. Da sich der Kristall temperaturabhängig ausdehnt oder zusammenzieht, führt dies zu einer Laufzeitänderung des empfangenen Signals. Somit ist eine Temperaturbestimmung möglich. Außerdem kann eine Funk-Identifikationsmarke (RFID) eingeprägt werden.“474

474

Carinthian Tech Research [Hrsg.] (2008)

266

7 Die Auto-ID-Technik der RFID

Abb. 7-19: SAW-Transponder475

7.2.4

Aufbau und Funktion passiver UHF-Transponder

Da für die Praxistests passive UHF-Transponder genutzt wurden, soll nachfolgend der Aufbau dieser Transponder genauer beschrieben werden. Die in den Praxistests und Demonstratoren genutzten Transponderbauformen können der Anlage 7.1 entnommen werden, weitere werden unter Ziff. 7.4.2.3 beschrieben. UHF-Inlays Das Trägermaterial der in den meisten UHF-Transpondern verbauten UHF-Inlays besteht aus einer ca. 0,1 mm dünnen flexiblen Plastikfolie, auf die die meist aus Aluminium bestehende Antenne durch Siebdruck- oder Ätztechnikverfahren aufgebracht wird.476 Der Chip wird über dünne Anschlussfäden oder -flächen mit der Antenne verbunden. In den meisten Fällen existiert eine Schutzfolie über dem Bereich des Mikrochips.

Abb. 7-20: Aufbau eines UHF-Transponders mit Trägerelement (Inlay)

475 476

Carinthian Tech Research [Hrsg.] (2008) Vgl. Finkenzeller (2006), S. 20f.

7 Die Auto-ID-Technik der RFID

7.2.4.1

267

UHF-Transponderantenne

Die Transponderantenne stellt als Koppelelement die Verbindung zwischen der elektromagnetischen Welle, die vom Lesegerät aus gesendet wird, und dem Chip her. Generell lässt sich sagen: „Die Größe der Antenne ist entscheidend für die Leistung des RFID-Tags, weil die Größe der Antennen normalerweise die Reichweite des RFID-Tags bestimmt. Vereinfacht: Verwenden Sie eine größere Antenne, wird auch die Kommunikation besser, da die Antenne mehr Energie einfängt. … Eine andere Eigenschaft der Antennen, die ihre Funktion unterstützt, ist ihre Form …“477 Ob als Koppelelement eine Spule oder eine Antenne eingesetzt wird, hängt von der Funktionsweise des RFID-Systems ab. Induktive Systeme (LF- und HF-Frequenzbereich) arbeiten mit Spulen, elektromagnetische Systeme (UHF-Frequenzbereich) meist mit Dipolantennen. Im UHF-Bereich werden als Koppelelement i. d. R. herkömmlich Dipolantennen genutzt, die, wie nachfolgende Abbildung zeigt, unterschiedlich aufgebaut sein können. Auswirkungen der Bauform werden nachfolgend erläutert.

Abb. 7-21: Bauformen von Dipolantennen478

Zunehmend werden Sonderbauformen entwickelt. Sowohl die verschiedenen Dipolbauformen als auch die verschiedenen Sonderbauformen für den UHF-Bereich werden nachfolgend kurz vorgestellt.

477 478

Sweeney [Hrsg.] (2006), S. 149 Vgl. Finkenzeller (2006), S. 135

268

7 Die Auto-ID-Technik der RFID

Aufgrund der unterschiedlichen Frequenzbereiche, die für die UHF-Technik in anderen Ländern (vgl. obige Ziff. 7.3.1) zur Verfügung stehen, müssen UHF-Transponder, die weltweit einsetzbar sein sollen, eine möglichst große Bandbreite aufweisen. Durch das Verhältnis von Durchmesser und Länge der Antenne lässt sich die Bandbreite verändern. Bei zunehmendem Durchmesser nimmt diese zu. Um auf der gewünschten Frequenz in Resonanz zu kommen, muss der Dipol allerdings um einen Verkürzungsfaktor verringert werden. Der Verkürzungsfaktor liegt bei etwa 0,90 bis 0,99.479 7.2.4.1.1 Einfach gestreckter Dipol Eine UHF-Transponderantenne ist in der schlichtesten Form ein einfach gestreckter Halbwellendipol (sog. Ȝ/2-Dipol) mit einer definierten Länge von Ȝ/2. Das Leitungsstück mit der Länge l = Ȝ/2 wird in der Mitte unterbrochen und speist den dort angeschlossenen Transponderchip mit Energie. Durch die Formgebung der Antenne können die charakteristischen Eigenschaften, wie vor allem Strahlungswiderstand und die Bandbreite, beeinflusst werden. Der Strahlungswiderstand Rr (73,2 ȍ) hat Einfluss auf die reflektierte Leistung Ps, die benötigt wird um die eingefallene Welle mit den benötigten Informationen zurück zum Lesegerät zu reflektieren. Ps wird mit der folgenden Formel ermittelt:480

PS

I 2 ˜ Rr

7.2.4.1.2 Schleifendipol Durch die Parallelschaltung der Ȝ/2-Leitungsstücke in geringem Abstand zueinander (d < 0,05*Ȝ), kann der Strahlungswiderstand beeinflusst werden. Die daraus entstehende Form wird Schleifen- oder Faltdipol genannt, welcher einen vierfach so hohen Strahlungswiderstand im Vergleich zum Halbwellendipol aufweist (Rr = 240 bis 280 ȍ). Es gilt folgender Zusammenhang:481

Rr

479

§ § 4D 2 · · ¨ lg¨ ¸¸ ¨ ¨© d1 ˜ d 2 ¸¹ ¸ 73,2: ˜ ¨ ¸ ¨ lg§¨ 2 D ·¸ ¸ ¨ ¨d ¸ ¸ © © 2 ¹ ¹

2

Vgl. Finkenzeller (2006), S. 135 Vgl. Finkenzeller (2006), S. 134 481 Vgl. Finkenzeller (2006), S. 134 480

7 Die Auto-ID-Technik der RFID

269

7.2.4.1.3 Doppelschleifendipol Eine weitere Form des Schleifendipols ist der Doppelschleifendipol. Der Strahlungswiderstand ist stark von Leiterdurchmesser und Abstand der Ȝ/2-Leitungsstücke zueinander abhängig. Es werden mit dem Doppelschleifendipol in der Praxis Werte zwischen 540 ȍ und 2000 ȍ erzielt. Folgendes Verhältnis gilt:482

Rr

§ § 4D 3 · · ¨ lg¨ ¸¸ ¨ ¨© d1 2 ˜ d 2 ¸¹ ¸ 73,2: ˜ ¨ ¸ ¨ lg§¨ D ·¸ ¸ ¨d ¸ ¸ ¨ © 2¹ ¹ ©

2

7.2.4.1.4 Sonderbauformen Doppeldipol und Tripol Es gibt weitere Sonderformen z. B., den Doppeldipol und den Tripol. Diese Bauformen unterstützen aufgrund ihres zweidimensionalen Antennendesigns eine fast beliebige Positionierung im Leserfeld.

Abb. 7-22: Sonderbauformen: Tripol-Antenne, Doppeldipol-Antenne

7.2.4.1.5 Sonderbauform Schlitz-Antenne Die Schlitz-Antenne ist eine spezielle Form der Antenne, bei der nicht eine Metallstruktur in der Umgebung eines Nichtleiters (Luft) Wellen abstrahlt, sondern die umgekehrte Bauform der Antenne zur Wellenabstrahlung genutzt wird. Der Strahler ist hier eine Unterbrechung in einer Metallplatte oder einem Hohlleiter. Die Unterbrechung hat meist die Form eines Dipols, kann prinzipiell aber auch andere AntennenDesigns annehmen. Die Schlitze stellen dabei eine magnetische Antenne dar, was zur Folge hat, dass mit vertikal ausgerichteten Schlitzen eine horizontal polarisierte Welle erzeugt wird. Schlitz-Antennen werden vor allen bei hohen Frequenzen und

482

Vgl. Finkenzeller (2006), S. 134f.

270

7 Die Auto-ID-Technik der RFID

speziellen Anwendungen eingesetzt. Insbesondere im Flugzeugbau eignet sich diese Art der Antenne, da sie nicht über die Flugzeughülle hinausragt. Folgende Abbildung veranschaulicht die Möglichkeit der Nutzung einer Schlitzantenne für die RFID-Technik. Als Antenne kann ein zusätzlicher Metallabschnitt mit dahinter liegendem Transponder-Chip genutzt werden. Es kann aber auch ein Schlitz direkt in das Objekt eingearbeitet werden, der Transponder-Chip wird dann auf die Rückseite angeschraubt. Diese Transponderart wurde bei den Tests jedoch nicht berücksichtigt, da zum Zeitpunkt der Tests noch keine funktionsfähigen Transponder zur Verfügung standen. Eine Testreihe ab Verfügbarkeit ist jedoch vorgesehen, weswegen auf spätere Veröffentlichungen verwiesen wird.

Abb. 7-23: Sonderbauform: Schlitz-Antenne483

7.2.4.1.6 Sonderbauform Patch-Antenne Patch-Antennen eignen sich besonders gut zur Integration auf Leiterplatten. Häufig bestehen sie aus einer rechteckigen Metallfläche, deren Seitenlänge ca. der einer Halben Wellenlänge (Ȝ/2) entspricht, die somit als Resonator wirkt, ähnlich einer Dipol-Antenne. Kombiniert man diese Antenne mit einer dahinter angebrachten Metallfläche, so kann eine Richtungswirkung erzielt werden, deren Gewinn bis zu 10 dB erreichen kann. Diese Antennenbauform wird u. a. auch im Mobilfunk und in WLANGruppen verwendet.

483

Abb. zur Verfügung gestellt von Fa. HARTING AG Mitronics

7 Die Auto-ID-Technik der RFID

271

In der RFID-Technik wird diese Art der Antennen u. a. in der Bekleidungsindustrie eingesetzt. Dafür wurde ein Transponder entwickelt, dessen Antenne Bestandteil des Textilgewebes ist (vg. Abb. 7-24). Dieser sog. Textag kann z. B. in das Etikett des Herstellers eingearbeitet werden.

Abb. 7-24: Sonderbauform: Patch-Antenne484

7.2.4.1.7 Sonderbauform Streifenleiter-Antenne Ähnlich wie die Patch-Antenne wird die Streifenleiter-Antenne in der Bekleidungsindustrie eingesetzt. Auch sie kann in das Herstelleretikett eingearbeitet werden. Als Antenne dient dabei ein dünner Draht, der Wellenförmig in das Etikett eingewebt wird (vgl. Abb. 7-25).

Abb. 7-25: Sonderbauform: Streifenleiter-Antenne485

484

485

Fraunhofer IIS [Hrsg.] (2008) Deister electronic [Hrsg.] (2008)

272

7 Die Auto-ID-Technik der RFID

7.2.4.1.8 Sonderbauform Loop-Antenne Forscher an der Universität Adelaide haben eine Antenne entwickelt, die sich besonders gut für die Anbringung auf Metall eignet. Sie nutzen dabei die Effekte, die bei magnetischen Wellen an leitenden Grenzflächen entstehen, um die Performance der UHF-Antenne in direkter Nähe zum Metall zu verbessern.486

Abb. 7-26: Sonderbauform: Loop-Antenne

7.2.4.1.9 Sonderbauform Planar asymmetrically field folder antenna (PAFFA) „Ein finnisches Forschungszentrum hat eine planare, asymmetrisch gespeiste gefaltete Antenne (PAFFA) entwickelt, die auf jeder Oberfläche, einschließlich Metalloberflächen, angebracht werden kann, ohne dass sich die Lesedistanz aufgrund der Wechselwirkung mit dem Untergrundmaterial verringert. Die PAFFA ist direkt auf die Impedanz des Transponder-Schaltkreises abgestimmt. Gegenüber der traditionellen planaren invertierten F-Antenne (PIFA) entfällt auf Grund der Falttechnik die Notwendigkeit der äußeren Kontaktierung von zwei separaten leitenden Schichten. Daher lassen sich PAFFA`s kostengünstig und unkompliziert durch Laminieren und anschließendes Falten in großen Stückzahlen herstellen. Durch das Falten verdoppelt sich darüber hinaus die Dicke der Kunststoffschicht, was die Effizienz der Antenne zusätzlich erhöht.“487

Abb. 7-27: Planar asymmetrically field folder antenna488

486

Vgl. Ng, Leong, Cole (2006) AGIL [Hrsg.] (2008) 488 VTT Technical Research Centre of Finland [Hrsg.] (2008) 487

7 Die Auto-ID-Technik der RFID

7.2.4.1.10

273

Strahlungscharakteristik verschiedener Transponder-Antennen-Typen

Da Transponder-Hersteller kaum Angaben zur Strahlungscharakteristik der jeweiligen Transponderantennen veröffentlichen, müssen hierzu Untersuchungen vorgenommen werden. ODIN technologies Laboratories aus Virginia haben bereits erste Test mit verschiedenen Transpondern im November 2006489 veröffentlicht. Im Rahmen dieser Untersuchung werden Transponder bezüglich ihrer Strahlungscharakteristik und Reichweite, sowie der Einfluss verschiedener Materialien auf die Reichweiten, untersucht. Das Hauptaugenmerk richtet sich bei dieser Untersuchung auf den Vergleich der sog. Jumbo-Tag-Antennen mit Mehrzweck-Antennen. In der Studie des EECC „The UHF Tag Performance Survey“490 wurden 20 UHF-Transponder bzgl. ihrer Leistungsfähigkeit unter Einfluss verschiedener Materialien untersucht. Da Hardcover-Transponder in o. g. Studien außer acht gelassen wurden, wurde im Rahmen des vorliegenden Forschungsprojektes eine zusätzliche Untersuchung bezüglich ihrer Strahlungscharakteristik mit und ohne Metall im Hintergrund durchgeführt (vgl. Anl. 11.6). Metallische Flächen im Hintergrund des Transponders haben zur Folge, dass der Winkel, in dem der Transponder erkannt wird, je nach Antennenbauform mehr oder weniger stark reduziert wird. Bei Transpondern mit DipolAntennen bleibt das Maximum der Strahlungskeule senkrecht zum Transponder, wobei sich der Öffnungswinkel etwas verkleinert. Transponder mit PAFFA-Antennen zeichnen sich mit einer nicht senkrechten, sondern leicht verschobenen, Hauptabstrahlrichtung aus. Je nach Anwendung haben beide Antennen-Typen ihre Vor- und Nachteile. Wird der Transponder an Objekten befestigt, so dass er beim Auslesen parallel zur Antenne steht, so empfiehlt es sich einen Tag mit einer Dipol-Antenne zu verwenden (vgl. Abb. 7-28). Befindet sich der Transponder beim Auslesen jedoch in nicht parallel zur Antenne, sollte ein Tag mit einer PAFFA-Antenne verwendet werden. Diese Eigenschaften der Transponder, insbesondere auf Metall befestigt, werden in den Praxistests bezüglich der Warenein- und -ausgangskontrolle mittels eines RFID-LKWPortals relevant (vgl. Kap 11).

489 490

Vgl. ODIN technologies [Hrsg.] (2006) Vgl. GS1 [Hrsg.] (2008h)

274

7 Die Auto-ID-Technik der RFID

Abb. 7-28: Antennen-Abstrahlrichtung einer Dipol- und einer PAFFA-Antenne

7.2.4.2

Transponderchip

„Die meisten RFID-Tags werden [zwar] in erster Linie durch ihre Antennenform unterschieden, aber der mikroskopisch kleine integrierte Schaltkreis, der Chip, hat einen viel größeren Einfluss auf die gesamte Leistung des RFID-Tags.“491 Wichtiger diesbezüglicher Einflussfaktor ist die Energieeffizienz, einerseits die Effizienz des Sendens und Empfangens, andererseits die Effizienz der Energiespeicherung sowie die der Datenverarbeitung im Chip. Als Größenordnung für den Energieverbrauch zum Senden und Empfangen wird ein Wert von 100 mW bzw. -10 dBm genannt.492 Der Transponderchip ist das Kernstück eines RFID-Tags, auf dem die Daten gespeichert werden. Im Wesentlichen besteht der Chip aus drei Komponenten:

x x x

491 492

einem Hochfrequenz-Teil zur Gewinnung der benötigten Energie aus dem elektromagnetischen Feld, einer Kontrolleinheit zur Verarbeitung der empfangenen Befehle und einer Speichereinheit.

Sweeney [Hrsg.] (2006), S. 152 Vgl. z. B. Sweeney [Hrsg.] (2006), S. 153

7 Die Auto-ID-Technik der RFID

275

Wichtige Parameter für die Auswahl des Chips sind

x x x

die Größe des verfügbaren Speichers, die Wiederbeschreibbarkeit und der Energiebedarf

Im Bereich der Wiederbeschreibbarkeit können RFID-Transponder im Wesentlichen in drei Gruppen gegliedert werden:

x x x

RO-Transponder (Read-Only), WORM-Transponder (Write-Once-Read-Many-Times) und RW-Transponder (Read-Write).

Als Read-Only-Transpondern bezeichnet man Transponder, die in der Produktion eine einmalig fortlaufende Nummer erhalten, die vom Anwender nicht mehr verändert werden kann (Tag-ID). Eingesetzt wird diese Art der Transponder u. a. in Wegfahrsperren im Kfz-Bereich, zur Identifikation von Tieren, in Lackierereien, in chemischen und medizintechnischen Anwendungen. Die sogenannten WORM-Transponder bieten dem Anwender die Möglichkeit einmalig die Kennung des Transponders zu verändern. Diese Transponder sind für Endanwender gedacht, die beispielsweise eine Identifikationsnummer im Transponder einmalig auf ihr Produkt anpassen möchten Die dritte Gruppe bilden die Read-Write-Transponder. Diese Transponder besitzen neben dem festen Speicher für die unveränderbare Identifikationsnummer des Transponders (Tag-ID) einen zusätzlichen Speicherraum, der immer wieder neu beschrieben und ausgelesen werden kann. Die Reichweite dieses Transponders ist beim Schreibvorgang, auf Grund des höheren Energiebedarfs, wesentlich geringer als bei Lesevorgang. Des Weiteren hat eine Erweiterung des Speicherplatzes auch immer Verlängerung der Lesezeiten zur Folge, daher wird sich die Erweiterung des Speichers immer eng an der minimalen Notwendigkeit orientieren. Bei denen für das Forschungsprojekt verwendeten Transpondern handelt es sich um RW-Transponder, die dem „EPC Class1 Generation2“-Standard genügen, und somit über einen Speicherbereich von mindesten 96 Bit verfügen. „Drei oder vier Hersteller, einschließlich Philips, Texas Instruments und STMicroelectronics, sind [Anfang 2006] die primären Entwickler dieser neuen [EPC Class1 Gen2] UHF-RFID-Chips. Die meisten anderen Hersteller sind reine Konfektionäre, sie kaufen RFID-ICs für RFID-Tags von diesen primären Quellen.“493

493

Sweeney [Hrsg.] (2006), S. 149

276

7.2.4.3

7 Die Auto-ID-Technik der RFID

Bauformen von UHF-Transpondern

Im Forschungsprojekt wurden UHF-Transponder verschiedener Bauformen eingesetzt und deren Eignung für die spezifischen Anwendungen untersucht (vgl. Kap.11). Nachfolgend werden die beschafften und tlw. untersuchten Smart-Label/-Inlays aufgeführt und das Antennendesign in Form von Fotos abgebildet. Die Antennendesigns von im Rahmen des Forschungsprojektes geöffneten Hard-Tags sind in Anlage 7.1 aufgeführt. 7.2.4.3.1 Smart Label-UHF-Transponder Für ein Smart Label wird die Trägerfolie mit einem Kleber versehen und meist von oben mit einer Papierschicht laminiert. Die Transponder werden als Selbstklebeetiketten auf einer Rolle geliefert. Der Vorteil ist, dass sie dünn und flexibel sind. Zudem kann die Oberfläche mit transponderspezifischen Daten, wie z. B. der Seriennummer, bedruckt werden. Der Nachteil ist der sehr geringe Schutz gegenüber mechanischen Einflüssen. Ein Smart Label-UHF-Inlay kann in andere Gehäuse eingebettet werden.

Abb. 7-29: Transponder für Metall: UPM Raflatec – Dogbone – Smart-Label-Inlay

Auf die im Rahmen dieses Forschungsprojektes durchgeführten Tests mit Smart Label-UHF-Transpondern bezüglich ihrer Resonanzfrequenz und Reichweite wird in Kapitel 11 eingegangen. 7.2.4.3.2 Smart Label-UHF-Transponder zur Nutzung auf Metall Da bei allen Frequenzen Einschränkungen hinsichtlich der Funktionalität bei Befestigung von Transpondern auf Metall existieren, entwickeln die Hersteller Transponder, die für dieses störungsanfällige Umfeld bzw. Trägermaterial geeignet sind. Hier sind einige Erfolge erzielt worden und es sind nun Transponder erhältlich, die auf Metalloberflächen aufgebracht werden können. Auch geschlitzte Metallobjekte selbst können als Teil einer Transponder-Antenne dienen. Durch geeignete Maßnahmen, wie Abschirmung, Abstandhaltung, Feldbündelung durch Ferritkerne, Abstimmung u. a. sind die vorhandenen Einschränkungen verringert worden. Die Paxar Corporation, in Deutschland mit der PAXAR Central Europe GmbH in Sprockhövel hat zur Lösung des Problems, Metalle oder Behälter mit Flüssigkeiten durch Transponder zu kennzeichnen, den „Space-Tag“ entwickelt. Bei ihm dient eine drei bis acht Millimeter dicke Zwischenlage aus wasserfreiem Schaumstoff zwischen Tag und Objektoberfläche als Abstandhalter. Der spezielle Schaumstoff fixiert die trennenden Luftmoleküle. Dieser Abstand muss eingehalten werden, da der Trans-

7 Die Auto-ID-Technik der RFID

277

ponder ansonsten aufgrund von Reflexionen an der Metalloberfläche nicht mehr genug Energie aus dem Feld aufnehmen könnte. Das luftgepolsterte RFID-Etikett kann bei Versandeinheiten wahlweise vor oder nach dem Umspannen von Paletten mit Folie aufgebracht werden und eignet sich damit auch für Sammel- oder Sandwichpaletten.494

Abb. 7-30: Smart-Label-Transponder für die Anbringung auf Metall: Dogbone – Smart Label auf Paxar-Schaumstoff495

7.2.4.3.3 Gekapselte UHF-Transponder Möchte man Inlays gegen äußere Einwirkung schützen, kommen die so genannten gekapselten Hard-Tags, teilweise auch „weich“ gekapselte Transponder, zum Einsatz. Zum einen gibt es Hard-Tags, bei denen Inlays gemäß Abb. 7-31 in einem flachen Kunststoffgehäuse eingegossen sind, wo sie vor mechanischer Beanspruchung weitgehend geschützt sind. Zum anderen werden „weich“ gekapselte Transponder, silikonummantelte oder dünn beschichtete Transponder (z. B. Karten) eingesetzt.

a)

b)

Abb. 7-31: Gekapselte-Transponder a) Hard-Tags b) „weich“ gekapselte Transponder (Karte)

494 495

Logistik Inside [Hrsg.] (2008a) Paxar Central Europe [Hrsg.] (2008)

278

7 Die Auto-ID-Technik der RFID

Gekapselte Transponder, die als Personalkarten eingesetzt werden, können seit kurzen mit einem Klickschalter versehen werden, um Datenschutz gewährleisten zu können. Der Transponder kann nur gelesen werden, wenn der Klickschalter gedrückt ist.496 Ferner konnten Möglichkeiten gefunden werden, mehrere RFID-Antennen (LF/HF, HF/UHF) in einer Karte unterzubringen, wodurch die Karte von Lesern in verschiedenen Frequenzbereichen gelesen werden kann.

Abb. 7-32:Kombi-Karte (LF/HF)497

7.2.4.3.4 UHF-Hard-Tag-Transponder zur Nutzung auf und i. V. m. Metall Des Weiteren gibt es Hard-Tags, die neben der einfachen Schutzfunktion durch das Gehäuse bzw. die Kapselung auch für die Befestigung auf Metalloberflächen ausgelegt sind. Um dies zu erreichen werden im einfachsten Fall herkömmliche Inlays so im Gehäuse angebracht, dass ein Abstand zur Unterseite des Hard-Tags, und damit zum Metallhintergrund, erzielt wird. Die im Rahmen dieses Forschungsprojektes durchgeführten Tests mit UHF-HardTag-Transpondern bezüglich ihrer Resonanzfrequenz, Reichweite und Richtungscharakteristik bei Anbringung auf Metallflächen sind im Kapitel 11 beschrieben. Dort werden die Ergebnisse in Bezugnahme auf die Demonstratoren anhand einiger Beispiele erläutert.

7.2.5

Antennen an bzw. in LF/HF-RFID-Lesegeräten

„Die Antennentechnik ist eine Wissenschaft für sich … [W]ichtig zu wissen ist, dass der RFID-Leser das elektromagnetische Signal erzeugt, die Antenne es in eine spezifische Lesezone überträgt und ebenso dort ein Signal wieder einfängt. Die Lesezone ist ein Hochfrequenz-Feld, das [bei den am weitesten verbreiteten Antennen] als eine Keule gedacht werden kann, deren Stiel an der Antenne sitzt.“498

496

Vgl. RFID im Blick [Hrsg.] (2008c), S. 11 TECTUS [Hrsg.] (2008), S. 6 498 Sweeney [Hrsg.] (2006), S. 50 497

7 Die Auto-ID-Technik der RFID

279

In RFID-Systemen ist eine Antenne oftmals gleichzeitig Sendeantenne (kurz TX) und Empfangsantenne (kurz RX), in Systemskizzen oft abgekürzt mit TX/RX oder TRX. In induktiven Systemen (LF/HF-Systeme) bestehen die Antennen aus LC-Schwingkreisen, durch die ein elektromagnetisches Feld erzeugt wird. Um eine entsprechend hohe Spannung an der Transponderspule zu erzeugen, muss der Schwingkreis der Antenne mit dem des Transponders in Resonanz liegen. Bauformen von induktiv arbeitenden Antennen (Koppelelement = Spulen)

Abb. 7-33: HF-Antennen-Bauformen499

7.2.6

Antennen und Antennenkabel an bzw. in UHF-RFIDLesegeräten

Die Antenne des Lesegerätes sendet und empfängt die zur Energie- und Datenübertragung notwendigen elektromagnetischen Wellen. Dabei ist die Antenne so konzipiert, dass sie ihre abgestrahlte Leistung bündelt und in einer bevorzugten Richtung mit einem bestimmten Öffnungswinkel abstrahlt.

7.2.6.1

Bauformen von stationären UHF-Antennen

Abb. 7-34: UHF-Antennen-Bauformen

499

VSB Software-Systeme [Hrsg.] (2008)

280

7 Die Auto-ID-Technik der RFID

7.2.6.2

Kabeldämpfung und Übergangsverluste

Bei Antennen ohne fest installierte Zuleitung zum Lesegerät treten zusätzlich Verluste im Antennenkabel, in etwaigen Adaptern und Übergangsverlusten zwischen den einzelnen Bauteilen auf. Zur Einstellung der Ausgangsleistung eines UHF-RFID-Lesers ist daher eine Berechnung erforderlich, in die einerseits der Antennengewinn, andererseits aber auch die systembedingten Verluste eingehen müssen (vgl. Tab. 7-11). Einzustellende Leserausgangsleistung

1,3970 W = 1.397,01 mW =

31,45 dBm

Übergangsverlust Anschluss Antennenkabel an Leser

0,25 dB

Dämpfung durch etwaigen Adapter

0,00 dB

Dämpfung im Antennenkabel

1,84 dB bei Kabellänge von und Dämpfung pro 100 m

6,00 m 30,70 dB

Dämpfung durch etwaigen Adapter

0,00 dB

Übergangsverlust Anschluss Antennenkabel an Antenne

0,25 dB

Antennengewinn

9,00 dBic ggf. Korrekturfaktor bei zirkularen Antennen

max. Feldstärke an Antenne in W ERP = max. Feldstärke an Antenne in W E IRP

2,00 W ERP = 3,28 W EIRP =

oder

0,00 dBi 3,00 dB 33,00 dBmERP 35,11 dBm EIRP

Eingabefelder Vorgaben / autom. Berechnung Ergebnis

Tab. 7-11: Berechnung der im Lesegerät einzustellenden Leistung unter Berücksichtigung des Antennengewinns sowie der Dämpfung des Antennenkabels

Diese Berechnungen dienen jedoch zunächst allein der Voreinstellung; die erzeugte Feldstärke ist später durch Ausmessen des Feldes nachzuweisen. Die im Rahmen dieses Forschungsprojektes beschafften und getesteten Antennen sind in Anlage 7.1 aufgelistet.

7.2.7

Lesegeräte allgemein

Ziel der Implementierung eines RFID-Systems ist im Allgemeinen die Erfassung von Objekten und damit ein Gewinn an Informationen über diese Objekte. Erreicht werden kann dies nur, wenn die auf dem Transponder hinterlegten Informationen gelesen und weiterverarbeitet werden. Hierzu sind Lesegeräte erforderlich. Lesegeräte werden je nach Anwendung in unterschiedlichen Bauformen hergestellt. Neben stationären Lesern, die üblicherweise für Portallösungen oder den industriellen Einsatz in Fertigungsanlagen eingesetzt werden, gibt es noch portable Geräte. Portable Leser, auch mobile Leser genannt, werden zudem unterschieden in fahr-

7 Die Auto-ID-Technik der RFID

281

zeuggebundene mobile Leser (z. B. an Gabelstaplern, LKW oder Verladekränen) und Handlesegeräte.500 Hierzu später mehr. Der grundsätzliche Aufbau eines Lesegerätes kann auf zwei Funktionsblöcke reduziert werden,

x x

den HF-Interface und die Steuerung.

Separat zu behandeln sind die an das Lesegerät angeschlossenen bzw. teilweise auch im Gehäuse des Lesegerätes integrierten Antennen, auf die bereits eingegangen wurde.501

7.2.7.1

HF-Interface

Folgende Aufgaben werden vom HF-Interface des UHF-Lesers übernommen:

x x x

zum einen erzeugt es die hochfrequente Sendeleistung zur Aktivierung und Energieversorgung des Transponders, zum anderen moduliert es die Sendeleistung zur Übertragung von Daten an den Transponder, des Weiteren empfängt und demoduliert das HF-Interface die vom Transponder reflektierten Signale.

Um die schwachen Empfangssignale, die vom Transponder reflektiert wurden, von dem abgestrahlten Feld zu trennen, stehen zwei getrennte Signalzüge im HFInterface zur Verfügung. Daten zum Transponder durchlaufen den Sendezweig, Daten vom Transponder durchlaufen den Empfängerzweig.502

7.2.7.2

Steuerung

Folgende Aufgaben werden von der Steuerung des UHF-Lesers übernommen:

x x x x

500

Ihre erste Aufgabe ist die Kommunikation mit der Applikationssoftware sowie die Ausführung von Kommandos. Zudem steuert sie den Kommunikationsablauf mit einem Transponder (Master-Slave-Prinzip), codiert und decodiert Signale und führt einen Antikollisionsalgorithmus durch.

Leser, die in Maschinen integriert sind (z. B. Wegfahrsperren in KFZ, elektronische Schließzylinder für Schließsysteme, RFID-Leser im Mobiltelefon) arbeiten heute nicht im UHF-Frequenzbereich und wurden daher nicht aufgeführt. 501 Vgl. Finkenzeller (2006), S. 356 502 Vgl. Finkenzeller (2006), S. 357

282

7 Die Auto-ID-Technik der RFID

x

Ferner ist die Steuerung für eine Ver- und Entschlüsselung der Daten zuständig, die zwischen Transponder und Lesegerät übertragen werden.

Um diesen komplexen Aufgaben gerecht werden zu können, verfügt die Steuerung über einen Mikroprozessor (ȝP) als zentrales Bauelement. Kryptologische Verfahren, wie eine Stromverschlüsselung zwischen Transponder und Lesegerät sowie die Signalcodierung, werden in einem zusätzlichen ASIC-Baustein ausgelagert, um den Prozessor von rechenintensiven Prozessen zu entlasten. Der Zugriff auf das ASIC erfolgt über den Mikroprozessor-Bus (registerorientiert).503

Abb. 7-35: Blockschaltbild der Steuerung eines Lesegerätes504

Zur Kommunikation mit der übergeordneten Applikationssoftware stehen diverse Schnittstellen zur Verfügung (z. B. RS232/485, LAN etc.).505

7.2.7.3

Bauformen

In RFID-Systemen sind verschiedene Arten von Erfassungssystemen möglich:

x x x

mobile Systeme (Handleser und fahrzeuggebundene Leser), fest installierte, strikt gerichtete Systeme und fest installierte, ungerichtete Systeme.506

Die folgende Tabelle gibt eine grobe Übersicht über mögliche Formen von RFIDLesern.

503

Vgl. Finkenzeller (2006), S. 362 In Anlehnung an Finkenzeller (2006), S. 362 505 Vgl. Finkenzeller (2006), S. 362 506 RFID 4SME [Hrsg.] (2008), S. 12 504

7 Die Auto-ID-Technik der RFID

283

Beispiel (Lesertypen)

Lesertypen (Montageort, Anzahl der Antenne etc.) stationär

Einzelleser bzw. antennen = "Terminal"

Schließzylinder (z.B. in Türen, Schränken, Boxen ect.), Zutrittskontroll-Leser Tischleser auf Theken und Tunnelleser Leser an Regal-/Lagerplätzen bzw. in Aktenablagefläche (z.B. Schreibtischen)

mobil*

Portale

Portale (Durchgänge, Tore, Türrahmen, freistehend etc.)

maschinengebunden

Leser an Maschine, z.B. zur Freigabe der Maschinensteuerung

Lesersysteme

verteilte Leser für Ortungslösungen

fahrzeug- ung maschienengebunden

Fahrzeuge i.V.m Zündschloss oder Türöffner Transport- bzw- Ladefahrzeuge (z.B. Kran, Stapler, LKW etc.) Maschinen i.V.m. Startberechtigungsfreigabe

Handlesegeräte

Handlesegerät mit Griff und "Trigger" am Handgelenk befestigte Handlesegeräte

*ggf. in Kombination mit GPS

Tab. 7-12: Formen von RFID-Lesern

Abb. 7-36: Formen von RFID-Lesern507

507

Offermann (2008), geringfügig ergänzt

284

7.2.7.4

7 Die Auto-ID-Technik der RFID

Prognose Lesertypen bzgl. Leser-Komplexität

Zum Leistungsumfang bei Lesern gibt es folgende Prognose: „Dabei [bei Lesern] wird es zwei Geschmacksrichtungen geben: … billige, ‚schlichte’ Leser, die ausschließlich ein RFID-Tag lesen können und die Daten ungefiltert zu einem zentralen Sammelpunkt senden, wo die Daten gefiltert und verglichen werden und … teurere, komplexere und ‚smarte’ RFID-Leser, die intelligente Auswertungen im Prozess ausführen, bevor die bereinigten Daten im Netzwerk weitergereicht werden.“508 Zudem werden Multifrequenzleser erwartet.

7.2.7.5

Handleser UHF

Ein Beispiel für Lesegeräte mit integrierter Antenne sind die mobilen Handlesegeräte, bei denen das eigentliche Lesegerät und die Kopplungseinheit mit dem Rechner in einem gemeinsamen Gehäuse integriert sind. Mobile Systeme sind für den manuellen Erfassungsvorgang entwickelt worden. Die Objekte werden also nicht an einer Antenne vorbeigeführt, sondern die Antenne muss zum Objekt bewegt werden. Mobile Lesegeräte sind deshalb sehr erfolgreich im Lagermanagement im Einsatz, wo Objekte umgelagert und kommissioniert werden. In Anlage 7.1 werden einige Lesegeräte für den UHF-Bereich, die im Rahmen dieses Forschungsprojektes getestet wurden, beschrieben. Geräte, die sowohl im HF- als auch im UHF-Bereich lesen können (Anschluss verschiedener Antennen erforderlich) werden im Rahmen des Forschungsprojektes nicht untersucht. Solche Leser gibt es z. B. von ThingMagic (Stand Sep. 2007).509

7.2.7.6

Stationäre Leser UHF

Fest installierte und strikt gerichtete Systeme werden vor allem in Produktionslinien (automatisierte Produktionsanlage, Fließband) eingesetzt, wo sich das zu identifizierende Objekt auf fest definierten Wegen bewegt. Dabei ist an bestimmten Punkten eine Antenne zur Einlesung der Transponderdaten installiert. Das Objekt und der daran befestigte Transponder befinden sich im Normalfall in einer festgelegten Position. Als Beispiel wäre hier ein hergestelltes Produkt im Karton an der Endkontrolle zu nennen. Die Kartons und die befestigten Transponder haben auf dem Fließband immer die gleiche Position.

508 509

Sweeney [Hrsg.] (2006), S. 59 Vgl. Sweeney [Hrsg.] (2006), S. 159; ThingMagic [Hrsg.] (2008)

7 Die Auto-ID-Technik der RFID

285

Abb. 7-37: UHF-Leseeinrichtung am Rollband510

Zur Art der ungerichteten Systeme gehört beispielsweise eine Portallösung. Hier liegen höhere Freiheitsgrade vor. Die Objekte werden zur Erfassung durch das Gate an den Antennen vorbeigeführt. Die Palette mit verschiedenen Objekten liefert allerdings auch verschiedene Transponderpositionen. Im Warenein- und -ausgang werden Portallösungen verwendet, um komplette Paletten mit Waren im Pulk erfassen zu können.

7.2.7.7

UHF-Leser-Gate bzw. -Portal

Um aus stationären Lesegeräten eine UHF-Portal- bzw. UHF-Gate-Lösung aufzubauen, gibt es in Abhängigkeit der Hersteller zwei verschiedene Konzepte: Einerseits gibt es das Portal aus mehreren Lesern mit integrierten Antennen (z. B. vom Unternehmen Deister electronic GmbH aus Deutschland mit dem Portal UDL 500 angeboten511).

Abb. 7-38: Prinzipskizze UHF-Portal von Deister electronic GmbH512

510 511

Höft & Wessel [Hrsg.] (2005a) Deister electronic [Hrsg.] (2008)

286

7 Die Auto-ID-Technik der RFID

Abb. 7-39: Lesegerät von Deister electronic GmbH mit integrierter Antenne513

Abb. 7-40: Einsatz der Lesegeräte der Deister electronic GmbH in einem Anlieferungsportal514

Andererseits kann ein Portal aus einem stationären Lesegerät aufgebaut werden, an das z. B. vier externe Antennen angeschlossen werden:

Abb. 7-41: Stationäres UHF-Lesegerät OBID ID ISC.LRU2000 der Firma Feig515

512

Deister electronic [Hrsg.] (per E-Mail erhalten) Deister electronic [Hrsg.] (2008) 514 Deister electronic [Hrsg.] (per E-Mail erhalten) 513

7 Die Auto-ID-Technik der RFID

287

Da der stationäre Leser des Herstellers Feig (Abb. 7-41) in der Regel für Portallösungen eingesetzt wird, verfügt er über vier Antennenanschlüsse.

Abb. 7-42: Pulkerfassung516

Entwicklungsunternehmen arbeiten derzeit an Antennenmultiplexern für den UHFBereich, die einen Anschluss einer weit höheren Anzahl an Antennen ermöglichen sollen.517 „Unwanted“ Tags können von der Firmware rausgefiltert werden Aus der reflektierten Signal-Stärke kann im RFID-Reader zwischen Tags unterschieden werden, die sich in der Nähe des Portals befinden, sich aber nicht bewegen, und denen, die sich durch das Portal bewegen. Durch dieses Filtern werden nur die tatsächlichen Bewegungen in der Datenbank festgehalten. Abbildung 7-43 veranschaulicht den Verlauf der Signal-Stärke eines RFID-Tags, der sich in der Nähe des Portals befindet, aber nicht bewegt wird (rot) und eines RFID-Tags, der durch das Portal geschoben wird (schwarz).

515

Vgl. Softwork [Hrsg.] (2008) Informationsforum RFID [Hrsg.] (2007) 517 Gespräch mit der Firma TBN Identifikation und Netzwerke GmbH am (28.08.2007). 516

288

7 Die Auto-ID-Technik der RFID

Abb. 7-43: Verlauf der reflektierten Signal-Stärke

Beide Portal-Konzepte bieten Vor- und Nachteile: Vorteil des Konzeptes der Firma Deister electronic GmbH ist, dass zur Verbindung der einzelnen Komponenten kein Antennenkabel genutzt werden muss, das die Leistung eines Systems zunächst prinzipiell negativ beeinflussen würde. Nachteil dieses Konzeptes ist es, dass die integrierten Antennen heute nur in einer Antennencharakteristik angeboten werden (Stand Dez. 2007). Das Konzept mit externen Antennen hingegen hat den Vorteil, dass Antennen mit beliebigen Charakteristiken kombiniert werden können. Besonders zu beachten ist jedoch, dass die relativ empfindlichen Koaxialkabel (Antennen-Kabel) gegen äußere Einwirkung besonders geschützt werden sollten. Ferner ist zu bedenken, dass die Antennen-Kabel in ihrer Länge auf max. 9 m beschränkt sind. Je nach Größe des Portals kann diese Länge nicht mehr ausreichend sein, wie Abbildung 7-44 veranschaulicht:

Abb. 7-44: LKW-Portal

7 Die Auto-ID-Technik der RFID

289

Nachfolgendes Zitat verdeutlicht nochmals die Problematik: „Auch das Design der RFID-Leser ist ein Thema, das bei der Installation eine Rolle spielt. Bei einzelnen Herstellern sind RFID-Leser und Antenne eine integrierte Einheit (AWID aus den USA und Deister Electronic in Deutschland). Das spart Kabel, schafft aber einen höheren Bedarf an teureren Einheiten. Wo eine Antenne nicht reicht, ist dieser Ansatz nicht unbedingt der billigste, aber meist der beste. Auf der anderen Seite benutzen Firmen – wie Symbol Technologies – zarte Steckerchen, um ihre genauso zarten Antennen per Koaxialkabel mit dem RFID-Leser zu verbinden.“518 Die Anbindung der Leser an das EDV-System kann über unterschiedliche Schnittstellen erfolgen: „Die Kommunikation mit den Rechnern kann über integrierte Schnittstellen erfolgen. Je nach Lesegerät stehen RS 232, RS 458, PROFIBUS, PROFINET, CAN; Interbus, DeviceNet oder TCP/IP-Schnittstellen und neuerdings auch WLAN/Bluetooth zur Verfügung. Für einfache Anwendungen mit Einzelsystemen (RS 232) erfolgt die Kommunikation mittels ASCII-Protokoll mit einfachen Befehlen. Dadurch ist die Softwareschnittstelle Leser/Rechner in einfacher Weise zu programmieren. Zur Kopplung der PROFIBUS-Systeme mit einer Siemens S7 oder Beckhoff-SPS bieten einige Hersteller Funktionsbausteine an, die den Programmieraufwand deutlich reduzieren.“519

518 519

Sweeney [Hrsg.] (2006), S. 239 VDEB AIM [Hrsg.] (2006), S. 18

290

7 Die Auto-ID-Technik der RFID

7.3 Middle- & Software zur Verarbeitung der mit RFIDSystemen erzeugten Daten Wie bereits erwähnt, ist insbesondere die Datenverarbeitung der Teil eines RFIDSystems, mit dem der Nutzen erzeugt wird: „Weil die Vorteile von RFID-Netzwerken darin liegen, Daten im Ablauf automatisch zu erfassen und in Echtzeit für die weitere Verarbeitung bereitzustellen, müssen drei Aufgaben besonders sorgfältig untersucht werden: die Erfassung, die Vorverarbeitung der erfassten Daten und deren Übertragung ins Netzwerk. Dabei muss sich die Vorverarbeitung auf die bereits erkannten Auftragsdaten stützen, die von den ITAnwendungen bereitgestellt werden müssen.“520 „Die RFID-Technik selbst kann schon alles, was gefragt ist. Aber die ITAnwendungen, die neue Informationen, geliefert von der RFID-Technik, in Echtzeit verwerten, stecken überall noch in den Kinderschuhen. Und diese Kinderschuhe sind keine Standardware, sondern müssen mitwachsende Maßanfertigungen werden.“521 Dennoch sollten sie sich an tlw. noch zu schaffenden Standards orientieren. So haben „Die vier Buchstaben R-F-I-D … seit 2002 Angst ins Herz von vielen Systemadministratoren, den Entwicklern von IT-Anwendungen und HardwareIngenieuren gesät wie kein zweiter Begriff seit den drei Buchstaben Y-2-K ab 1998. [Denn] Frühe Schätzungen der Wirkung der RFID-Technik behaupteten, Terabytes von Daten würden aus jedem Lager quellen und Unternehmen würde Dutzende von Glasfaserkabeln installieren müssen, um die Daten zwischen den erfassenden RFIDSystemen und den Nutzern zu transportieren. Die Anbieter von Datenbanken schlugen sich angesichts des vielen Geschwätzes auf die Schenkel und freuten sich.“522 Ein Teil der Ängste mag sich zwar inzwischen verflogen haben, Berührungsängste mit der RFID-Technik sind in den EDV-Abteilungen der Unternehmen dennoch weiterhin anzutreffen.

7.3.1 7.3.1.1

Datenverwaltung Dezentrale Datenverwaltung (Data-on-Tag)

Durch den Einsatz von beschreib- und auslesbaren Datenträgern ist es möglich das System dezentral zu steuern. Das bedeutet, es ist unabhängig von zentralen Prozessrechnern. Jedes Objekt führt auf einem Transponder einen Datensatz über seine Identität und andere Informationen bei sich. Dies setzt allerdings voraus, dass an jedem Knotenpunkt die relevanten Daten nicht nur gelesen, sondern auch der Situa-

520

Sweeney [Hrsg.] (2006), S. 110 Sweeney [Hrsg.] (2006), S. 47 522 Sweeney [Hrsg.] (2006), S. 110 521

7 Die Auto-ID-Technik der RFID

291

tion entsprechend aktualisiert und verändert werden. Unter allen bekannten Identifikationstechniken ist dies nur mit wiederbeschreibbaren RFID-Transpondern mit der entsprechenden Zuverlässigkeit möglich. So kann zwischen den einzelnen Bearbeitungsstufen ein Informationsfluss aufgebaut werden, der bei entsprechendem Konzept die Steuerung erheblich entlastet.523

7.3.1.2

Zentrale Datenverwaltung (Data-on-Network)

Bei dem Konzept der zentralen Steuerung hingegen werden der Objektfluss und der Zustand der Objekte während des Prozesses fortwährend überwacht und in einem Zentralrechner in einer Datenbank gespeichert. So erhält man über die Prozesssteuerung des Zentralrechners ein Abbild der aktuellen Prozessdaten und des Systemzustandes. Welches Auto-ID-Verfahren zur Zustandserfassung der Objekte verwendet wird, ist gleichgültig.

7.3.1.3

Zentrale und dezentrale Datenverwaltung im Vergleich

Data-on-Tag

Data-on-Network

-

Lebensdauer der Daten ist lt. Herstellern auf ca. 10 Jahre begrenzt (Datensicherung schwierig)

+

Lebensdauer der Daten ist (theoretisch) unbegrenzt, da Datensicherung über Netzwerk

-

Daten sind nur in direkter Nähe zum Objekt verfügbar (keine zentrale Verfügbarkeit)

+

Verfügbarkeit der Daten ist ortsunabhängig (einfache Datenverfügbarkeit über Datenbank im Netzwerk)

-

sehr hoher (>> 96 bit) Speicherbedarf im Tag => langsameres Auslesen der Daten und teurere Tags

+

geringer Speicherbedarf im Tag (z. B. 96 bit - EPCglobal-Standard) => schnelleres Auslesen der Daten und günstigere Tags

+

Vorteil der RFID-Technik, dass Daten veränderbar sind, wird ggf. genutzt

-

Vorteil der RFID-Technik, dass Daten veränderbar sind, wird nicht genutzt

Tab. 7-13: Data-on-Tag und Data-on-Network im Vergleich

Die zentrale Steuerung mit einer leistungsfähigen Datenbank ist vor allem dann notwendig, wenn von vielen Beteiligten des Prozesses gleichzeitig Zugriff zu den Informationen benötigt wird. Ein weiteres Kriterium für die Verwendung eines geschlossenen Systems ist, wenn das Vorhandensein eines transparenten Abbildes der Prozessdaten für andere Zwecke permanent vorhanden sein muss oder wichtige Daten

523

Finkenzeller (2006), S. 400

292

7 Die Auto-ID-Technik der RFID

fortlaufend gespeichert werden sollen. Bewährte Einsatzbereiche finden sich in der Produktion, in der Lagertechnik oder in der Logistik.

Data-on-Tag RO-Tag

-

Data-on-Network Mischformen +

-

WORM-Tag

-

+

+

WR-Tag

+

+

+

Tab. 7-14: Möglichkeit der Datenverwaltung bezogen auf verschiedene Transpondergruppen

Das LuF B&B verfolgt im Wesentlichen das Data-on-Network Prinzip aufgrund firmen-übergreifender logistischer Prozesse und bedient damit den Bauserver nach dem EPCglobal-Prinzip (vgl. Kap.10).

7.3.2

Software

Das entscheidende Element im RFID-System ist die Software. RFID-Lesegeräte werden über spezifische Befehle softwareseitig angesprochen, um Lesevorgänge auszulösen und Daten zurückzugeben. Je nach Hersteller sind diese Befehlstelegramme unterschiedlich und somit werden dabei unstandardisierte Protokolle und offene Kommunikationsstandards verwendet. Die Standardisierung dieser Schnittstelle wird derzeit in Angriff genommen. Aus diesem Grund sind Softwarebausteine notwendig, die auf der einen Seite mit den Lesegeräten kommunizieren, andererseits die erhaltenen Informationen in adäquater Form an eine Anwendung, wie ein ERP-System (Enterprise Resource Planning), Lagerverwaltungssystem oder Staplerleitsystem weiterleiten können. Solche Programme bezeichnet man als Middleware oder auch Edgeware.524

7.3.3

Middleware

„RFID-Middleware, auch als RFID-Manager-Software bezeichnet, stellt die Verbindung zwischen RFID-Schreib- und Leseeinrichtungen (Hardware mit Betriebssystem, Firmware) und den Verwaltungssystemen wie Lager- und Fertigungsplanungssystemen her und transportiert RFID-Leseereignisse und RFID-Schreibbefehle transaktionssicher und in Echtzeit. Man kann Middleware auch als eine Verteilungsplattform, d. h. als ein Protokoll auf einer höheren Schicht als der der gewöhnlichen Rechnerkommunikation, auffassen.

524

RFID 4SME [Hrsg.] (2008), S. 15

7 Die Auto-ID-Technik der RFID

293

Middleware stellt eine Ebene in einem komplexen Softwaresystem dar, die als Dienstleister anderen ansonsten entkoppelten Softwarekomponenten die Kommunikation untereinander ermöglicht.“525 In der Literatur werden folgende sieben Kernfähigkeiten einer RFID-Middleware aufgelistet in der Reihenfolge „von innen nach außen im Schalenmodell“:526 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Verwaltung der RFID-Leser und anderer RFID-Komponenten Einfache Administration und Ausbaufähigkeit der Middleware Datenverwaltung Routing der Daten Integration von Anwendungen Prozessmanagement und Anwendungsentwicklung Key Process Management (KPM) und Entwicklung zusammengesetzter (composite) Anwendungen 8. (Partnerintegration) Die Middleware filtert nicht benötigte oder fehlerhafte Informationen und leitet nur brauchbare Informationen an das übergreifende System (z. B. ein ERP-System) weiter. Werden beispielsweise Transponder und somit Objekte doppelt erfasst, erkennt die Middleware, dass diese nur einmal registriert werden müssen. Ein weiterer Vorteil der Middleware besteht in ihrer hohen Anpassungsfähigkeit. Muss eventuell ein neues Lesegerät in ein Portal integriert werden, dann braucht nur die Middleware an das neue Lesegerät angepasst werden. Die auf der Seite des ERP-Systems bereits vorhandenen Telegramme können dem Treiber des neuen Systems zugeordnet werden. Somit sind wesentlich aufwendigere Änderungen bei der Verknüpfung von Hardware (Frontend) und Backend zu vermeiden. Die Middleware ermöglicht so problemlos den Anschluss verschiedener Technologien an ein ERP-System.527 Jeder RFID Einsatz setzt natürlich eine umfangreiche Testphase voraus, die es ermöglicht, das erarbeitete Konzept zu verifizieren. In der Phase des ersten Piloteinsatzes ist es nicht zu empfehlen, die erfassten Daten direkt an das ERP-System weiterzuleiten. Vielmehr sollte über einen längeren Zeitraum die Möglichkeit bestehen, das konzipierte System zu testen und brauchbare Daten für eine spätere Analyse zu sammeln. Dabei steht vor allem eine Plausibilitätsprüfung der Erfassungsraten im Vordergrund.

525

VDEB AIM [Hrsg.] (2006), S. 22 Vgl. Sweeney [Hrsg.] (2006), S. 267ff. 527 Vgl. RFID 4SME [Hrsg.] (2008), S. 15 526

294

7 Die Auto-ID-Technik der RFID

Ein ASP (Application Service Providing)-basiertes Portal bietet sich zur Archivierung und Darstellung der erfassten Daten im Pilotanlauf an. ASP bietet die Möglichkeit, Softwarelösungen dezentral über das Internet erreichbar zu machen. Die Schnittstelle zum Softwaresystem kann somit im Sinne einer offenen Struktur vielen Teilnehmern zugänglich gemacht werden. Von der Middleware erhaltene und bearbeitete Transponderdaten können im XML-Format an die ASP-Lösung weitergegeben und so Materialbestände auf entsprechende Konten gebucht werden. Jeder Teilnehmer ist dann in der Lage, über das Internet und einem Benutzerpasswort seine Materialbuchungen nachzuvollziehen. Die gebuchten Vorgänge des RFID-Systems können sukzessive mit realen parallel existierenden Lieferscheinen auf Richtigkeit überprüft werden. Auf diese Weise kann in der Pilotphase die Funktionsfähigkeit des Systems nachgewiesen werden.528

528

Vgl. RFID 4SME [Hrsg.] (2008), S. 16

8 Vergleich von Auto-ID-Systemen

295

8 Vergleich von Auto-ID-Systemen: insbesondere Barcode vs. RFID Der große Vorteil von Auto-ID-Systemen, wie z. B. Barcode oder RFID, ist, dass Informationen bzw. Daten auf einem Objekt codiert und von einem Lesegerät erfasst und wieder entschlüsselt werden können. Ein manuelles Eintippen von z. B. Artikelnummern und Mengen entfällt, was deutliche Zeit- und Kostenersparnisse einbringt. Jedes einzelne dieser Auto-ID-Systeme hat seine speziellen Vor- und Nachteile, die in diesem Kapitel, insbesondere mit Blick auf RFID vs. Barcode, diskutiert werden. Eine Übersicht ist in Anlage 8.1 beigefügt.

8.1 Vorteile eines RFID-Systems Durch die Datenübertragung mittels Funkwellen ergeben sich für die RFID-Systeme mehrere entscheidende Vorteile gegenüber anderen Auto-ID-Systemen. Die Vorteile bestehen unter anderem in nachfolgenden Punkten: 1. zur Datenübermittlung ist keine Sichtverbindung nötig (=> resistent gegen Verschmutzung), 2. Speichergrößen bis zu mehreren kBit (=> Eindeutige Kennzeichnung jedes einzelnen Objektes möglich (Stichwort Seriennummern)), 3. mehrfach beschreibbare Speicher möglich (=> Veränderbarkeit der Daten auf dem Tag), 4. relative Lageunabhängigkeit und hohe Erfassungsgeschwindigkeit (=> Erfassung mehrerer Transponder gleichzeitig (Pulkfähigkeit)), 5. hohe Reichweiten (insbesondere bei (semi-)aktiven Systemen). Die sichtkontaktfreie Übermittlung der Daten ist der signifikante Vorteil eines RFIDSystems. Während bei Barcode-Systemen die Kennzeichnung eines Objektes beim Auslesen der Daten stets zur Leseinheit ausgerichtet werden muss, hat die Positionierung eines mit einem RFID-Tag gekennzeichneten Objektes im Lesefeld eines RFID-Systems keinen Einfluss auf den Auslesevorgang. Speziell auf das Bauwesen bezogen, bieten RFID-Systeme einen weiteren Vorteil in ihrer Resistenz gegenüber Verschmutzungen. Ferner können in einem RFID-Chip auf Grund der fortschreitenden Hochintegrationstechnik deutlich mehr Daten bei gleichbleibender physikalischer Größe gespeichert, ausgelesen, gelöscht und neu geschrieben werden. Das Barcode-Verfahren stößt diesbezüglich recht schnell an seine Grenzen, da die Daten optisch gelesen und anschließend ausgewertet werden müssen. Die hohen Speichergrößen der RFID-Chips ermöglichen folgend auch eine eindeutige Kennzeichnung jedes einzelnen Objektes. Da Objekte eindeutig identifizierbar sind, lassen sie sich auch in ihrer gesamten Transportkette lückenlos zurückverfolgen, was besonders bei Lebensmitteln einen beträchtlichen Vorteil bringt.

296

8 Vergleich von Auto-ID-Systemen

Die Punkte „Erfassung mehrere Transponder gleichzeitig“ und „hohe Reichweiten“ sind auf Grund der voranschreitenden Entwicklung der Erfassungsmöglichkeiten von Barcodes bzgl. Lesedistanzen und Mehrfacherkennung durch Bildauswertung nur teilweise ein Vorteil gegenüber der Barcode-Techniken. Die sog. Pulkerfassung ist auch mit Barcode-Systemen bei Einsatz hochauflösender Kameras prinzipiell möglich, wobei sich die Erfassung mehrerer Transponder, bezogen auf den Rechenaufwand, einfacher gestaltet, als die Erfassung mehrer Barcodes. Hohe Reichweiten sprechen eindeutig für (aktive) RFID-Systeme, d. h. den Einsatz aktiver Transponder. Erste Versuche der Barcode-Erkennung mittels LIDAR (vgl. Ziff. 6.3.2) haben mögliche Reichweiten von bis zu max. 20 m ergeben. Diese Reichweiten lassen sich durch aus mit Reichweiten von passiven UHF-Systemen vergleichen, können diese in einigen Fällen sogar übertreffen. Zu betrachten ist dabei stets, dass dafür uneingeschränkter Sichtkontakt nötig ist. Bei Nebel, starken Regen oder Schneefall fällt das System im Gegensatz zu RFID-Technik, die durch diese Faktoren weniger stark beeinflusst wird, aus. Einige Vorteile können sich je nach Anwendung jedoch auch in Nachteile wandeln, wie folgende Stichpunkte verdeutlichen sollen: x x

x

Sichtkontaktfreiheit: Wie die exakte Position eines Tags finden, wenn er im Objekt eingebaut ist? Speichergröße und Wiederbeschreibbarkeit: Viele RFID-Anwendungen nutzen nur eine ID, die nicht verändert wird, denn mit zunehmendem Speicher reduziert sich z. B. die Lesegeschwindigkeit. Außerdem birgt eine Wiederbeschreibbarkeit bei unzureichendem Kopierschutz eine Manipulationsgefahr bzw. auch die Gefahr des versehentlichen Überschreibens von Daten. Pulkfähigkeit vs. „Unschärfeproblem“: Wie ist sicherzustellen, dass der richtige Tag gelesen wird, wenn mehrere eng beieinander liegen aber nur die Daten eines einzelnen benötigt werden?

Abb. 8-1: Das „Unschärfeproblem“ beim Einsatz von Weitbereichs-RFID an Lagerplatzgrenzen

8 Vergleich von Auto-ID-Systemen

Abb. 8-2: Unterschiede bzgl. der Zielgerichtetheit von Barcode- und RFID-Lesesystemen

297

298

8 Vergleich von Auto-ID-Systemen

8.2 Kosten Obwohl die Preise für Transponder in den letzten Jahren stetig gesunken sind, werden sie von vielen Unternehmen noch als zu hoch betrachtet, um die RFID-Technik flächendeckend einzuführen. Ein Barcodeetikett ist z. B. um ein Vielfaches günstiger, als ein Etikett mit RFID-Technik (Smart-Label), da das Barcodeetikett über keinerlei Technik verfügt, sondern nur mit dem Barcode bedruckt werden muss. Solange nicht leistungsfähige Chips gedruckt werden können, wird sich dies auch nicht ändern. Exkurs: Einschätzung des LuF B&B zum Stand der Bauwirtschaft im RFIDHype-Cycle Wie bereits einleitend erwähnt, erlebt die RFID-Technik seit einigen Jahren außerhalb der Bauwirtschaft ein stetiges und rasantes Wachstum, welches sich derzeit allerdings eher ernüchternd zeigt. „Anfang 2005, als die US-amerikanische Handelskette Wal-Mart die erste RFID-Pilotinstallation in einem Verteilzentrum in Dallas scharf schaltete, war der Hype um die Funketiketten auf dem Höhepunkt. Beschleunigte Prozesse, mehr Transparenz in der Lieferkette und Einsparungen in Millionenhöhe versprachen die Protagonisten der berührungslosen Identifikation mit Hilfe von Funkwellen …. Zwei Jahre später macht sich Ernüchterung breit. Die Umsetzung der ambitionierten Teilprojekte verläuft schleppend, Kostensenkungen kann das Management bis heute nicht nachweisen. Schlimmer noch: Unter den Zulieferern, die WalMart mit unverhohlenen Drohungen zum RFID-Einsatz genötigt hatte, wächst der Unmut. Viele rechnen auf Jahre nicht mit Einsparungen“.529 Damit es nicht auch in der Bauwirtschaft zu einem solchen Tief im Hype-Cycle kommt, möchte der Verfasser am Ende des Berichtes aufgrund der während der Projektlaufzeit gewonnen Erkenntnisse eine eigene Einschätzung zum jetzigen Stand und weiteren Verlauf der Bauwirtschaft im RFID-Hype-Cycle abgeben. Die folgenden Abbildungen verdeutlichen einige in der Literatur zu findenden Auffassungen zum derzeitigen Stand der RFID-Technik außerhalb der Bauwirtschaft im Hype-Cycle.

529

IDG BUSINESS MEDIA [Hrsg.] (2008)

8 Vergleich von Auto-ID-Systemen

299

Abb. 8-3: Stand im Hype-Cycle der RFID-Technik pauschalisiert: Einschätzung im Buch „RFID für Dummies“, Stand 2006530

Abb. 8-4: Stand im Hype-Cycle bzgl. einzelner Einsatzfelder von RFID-Technik: Einschätzung im Rahmen des BRIDGE-Projektes 2007531

530 531

Sweeney [Hsg.], S. 154 Schmitt, Michahelles [Hrsg.] (2008)

300

8 Vergleich von Auto-ID-Systemen

Abb. 8-5: Einschätzung des BSI 2008532

Auch in der Bauwirtschaft existieren vereinzelt Insellösungen, die bereits erfolgreich in der Praxis eingesetzt werden und sich somit auf der sog. „Piste der Begeisterung“ befinden (z. B. Zutrittskontrollsysteme). Die Einführung von Gesamtkonzepten zum Einsatz der RFID-Technik in der Bauwirtschaft befindet sich nach der Einschätzung des Verfassers derzeit zwischen dem Auslösezeitpunkt und der Spitze inflationär überhöhter Erwartungen.

532

Kelter (2008)

8 Vergleich von Auto-ID-Systemen

301

RFID in der Bauwirtschaft

Abb. 8-6: Eigene Einschätzung: Stand in der Bauwirtschaft

Um die Spitze der Erwartungen der Branche nicht künstlich inflationär zu überhöhen, sollten von Forschern oder anderen Visionären keine unrealistischen Visionen veröffentlicht werden, sondern stets das technisch Machbare im Auge behalten werden. Die RFID-Technik bietet durchaus Optimierungspotenzial, doch dies ist prozessabhängig. Durch die Betonung realistischer Chancen und Aufzeigen der Grenzen können ggf. Fehlinvestitionen verhindert werden.

RFID in der Bauwirtschaft

Abb. 8-7: Eigene Einschätzung: Aufgabe der Forschung liegt u. a. in der Dämpfung der Kurve

302

8 Vergleich von Auto-ID-Systemen

Bei einer Implementierung der RFID-Technik im Unternehmen oder auch entlang der Wertschöpfungskette sollten stets zunächst die zu optimierenden Prozesse betrachtet werden und im Hinblick auf den Einsatz der RFID-Technik angepasst werden. Im Folgenden sollte der imaginär geänderte Prozess auf technische Machbarkeit zunächst geprüft werden und erst dann sollten Wirtschaftlichkeitsvergleiche durchgeführt werden. Im Rahmen des Forschungsprojektes „InWeMo“ wurde vom LuF B&B ein Konzept zur strukturierten und erfolgreichen Implementierung der RFID-Technik erarbeitet. Das Konzept befindet sich in Anlage 12.1. Exkurs: Bedeutung der Transponderpreise und Einschätzung zur Prognose der Preisentwicklung Häufig schrecken zu hohe Transponderpreise bereits im Vorfeld von einer Prüfung des Optimierungspotenzials im Prozess durch Einsatz der RFID-Technik ab. Anhand einer einfachen Wirtschaftlichkeitsbetrachtung wird allerdings schnell klar, wie schnell sich vermeintlich hohe Transponderpreise amortisieren. Tag-Kosten von z. B. 5 € werden aus Objektsicht für ein Bauteil im Wert von z. B. 100 € als sehr hoch eingeschätzt, da sie das Bauteil um 5 % verteuern. Aus Prozesssicht amortisieren sich die Tag-Kosten von z. B. 5 € jedoch bereits bei einer Zeitersparnis von 6 min, wenn von einem kalkulatorischen Stundensatz von 50 € ausgegangen wird. In den Medien wird häufig von sinkenden Transponderpreisen gesprochen. Diese können aufgrund der Einführung von Standards und den damit im Zusammenhang stehenden höheren Stückzahlen durchaus erwartet werden (siehe nachfolgende Abbildung).

8 Vergleich von Auto-ID-Systemen

303

Abb. 8-8: Einschätzung zur Transponder-Preisentwicklung der passiven UHF-Technik533

Aus Sicht des Verfassers ist es allerdings schwierig, die tatsächlich bei der Herstellung entstehenden Kosten einschätzen zu können um auf deren Basis eine zukünftige Preisentwicklung zu prognostizieren. Einerseits könnten die heutigen Transponderpreise aufgrund geringer Stückzahlen noch zu hoch sein, andererseits allerdings auch zu niedrig, da mit Dumpingpreisen die Marktdurchdringung erreicht werden soll. Derzeit wird daran gearbeitet, die Chipgröße im Transponder zu reduzieren. Hier durch wird eine weitere Kostenreduzierung erwartet. „RFID keeps getting smaller. On February 13 [2007], Hitachi unveiled a tiny, new, powder type RFID chip measuring 0.05 x 0.05 mm — the smallest yet — which they aim to begin marketing in 2 to 3 years.“534

533 534

Füßler (2006) FujiSankei Business i. [Hrsg.] (2008)

304

8 Vergleich von Auto-ID-Systemen

Abb. 8-9: Entwicklung der möglichen Größe von RFID-Chips535

Hoffnung auf geringere Kosten in der Produktion von Inlays entstehen auch in Verbindung mit neuen Verfahren, die Antennen und Chips auf den Träger aufzubringen und miteinander zu verbinden: „Weitere Kostensenkungen sind zu erwarten, wenn die Verbindung von Trägerfolie und Chip erneut vereinfacht wird. Die Innovationen von Alien Technologies’ Fluicid Self-Assembly (FSA) und Matrics/Symbols Parallel Integrated RFID-Chip Assembly (PICA) versprechen einiges. Allerdings werden sich die Preise nicht mit jeder Innovation halbieren.“536 Weiterhin wurde berichtet, dass in der Zukunft Polymer-basierte und/oder druckbare Transponder wesentlich günstiger hergestellt werden können. Erste grundsätzlich funktionsfähige Transponder dieser Art wurden bereits präsentiert. Gleichzeitig herrscht große Skepsis, wie ernst diese Entwicklung genommen werden sollte, was sich z. B. durch folgendes Zitat verdeutlichen lässt: „Es gibt Meldungen, demnächst würden RFID-Tags einfach gedruckt. Das ist so schlicht und einfach Quatsch. In jedem Fall wird solch ein Druckprozess auch in Zukunft ein spezieller ReinraumProzess bleiben, der mit Sicherheit nicht … im Lager, sondern in einer Chipfabrik erfolgen muss. Aber auch das ist bisher eher ein Witz: Für diese angeblich besonders billigen RFID-Tags von übermorgen aus Plastik-Chips, also ohne SiliziumChips, liegt die Latentzeit der Speicher, also die Zeit, bis der Speicher vergessen hat, was er behalten sollte, heute bei 20 Minuten und die Grenzfrequenz für die Sendediode liegt unter 1 MHz. Damit taugen gedruckte Tags für Präsentationen auf Kongressen und sonst noch gar nichts. … Wenn Sie noch zehn Jahre warten, werden Sie dann zu den ersten Anwendern gehören. Inzwischen haben aber Ihre Wettbewerber mit der heutigen soliden RFID-Technik ihre Erfolge eingeheimst.“537

535

FujiSankei Business i. [Hrsg.] (2008) Sweeney [Hrsg.] (2006), S. 150 537 Sweeney [Hrsg.] (2006), S. 135 536

8 Vergleich von Auto-ID-Systemen

305

Nach Rücksprache mit mehreren Experten kam der Verfasser zu der Einschätzung, dass Polymer-basierte Transponder für Anwendungen in der Bau- und Immobilienwirtschaft in den nächsten mind. 10 Jahren nicht erwartet werden können, selbst 20 Jahre werden als äußerst optimistisch eingeschätzt. In den Medien werden Preisunterschiede zwischen HF- und UHF-Transpondern prognostiziert. Diese seien abhängig von den Produktionsmengen. Für UHF werden enorm große Mengen erwartet. Diese Prognose kann durch das LuF B&B der BU Wuppertal nicht beurteilt werden. Grundsätzlich bestehen jedoch sowohl HF- als auch UHF-Transponder aus den gleichen Komponenten, und ein Kostenunterschied in der Herstellung kann somit nicht gesehen werden. Die herkömmlichen Transponder werden vermutlich in allen Frequenzbereichen durch die Verringerung der Chipgröße oder in Verbindung mit den zuvor erwähnten neuen Verfahren günstiger werden. Generell ist an dieser Stelle festzuhalten, dass sich vermutlich beim Einsatz der RFID-Technik in der Bauwirtschaft nicht die passiven Passive-Smart-Transponder im Cent-Bereich einsetzen lassen. Da es sich in der Bauwirtschaft oft um Materialien aus Metall handelt, werden sich hier vermutlich eher die teureren „on-Metal“-Transponder durchsetzen, zumindest infolge der rauen Umgebungsbedingungen auf Baustellen jedoch gekapselte Transponder. Daher sollte, wie bereits erwähnt, in der Bauwirtschaft zunächst die zu optimierenden Prozesse analysiert werden (Bewertung des Nutzens z. B. über Prozesskostenrechnung) und erst dann die Transponderkosten betrachtet werden.

306

8 Vergleich von Auto-ID-Systemen

8.3 Tabellarischer Vergleich der Eigenschaften von AutoID-Systemen Verfahren ohne zusätzliche Kennzeichnung Biometrische Verfahren Optische Verfahren Akustische Verfahren

"Trägermedium beim Informationsaustausch" Kontaktlose Identifikation Lesbarkeit ohne Sichtkontakt Einfluss von Richtung und Lage Lesbarkeit bei größter Verschmutzung Absorption durch z.B. Durchdringen verschiedener Materialien (Holz, Pappe, Beton, etc.) Reflexion durch z.B. Reichweite Möglichkeit der Pulkerfassung Mögliche Erfassungsgeschwindigkeit Maschinen-Lesbarkeit Lesbarkeit durch Personen beliebiges Lesen des Speichers beliebiges Beschreiben des Speichers (Wieder- bzw. Überschreibbarkeit) Datendichte Dauerhaftigkeit des Datenerhalts (bei optimaler Aufbewahrung) eindeutige Objektidentifikation (Ist Datendichte ausreichend, um Objekte "bis zur Seriennummer" zu unterscheiden?) Möglichkeit der Speicherung Nummernsystem unabhängig interpretierbarer Daten, z.B. Produktdaten Mögliche Sicherheit durch Kopierschutz/Verschlüsselung Form und Grösse beliebig anpassbar Kennzeichnung auf dem Objekt selbst möglich (z.B. direkter Aufdruck, Prägung etc.)? Integration des Datenträgers in das Produkt möglich (also nicht oberflächlich auf das Produkt)?

(Bildauswertung)

(Schallauswertung)

z.B. Fingerabdruck

z.B. Spracherkennung

Wellen im sichtbaren Bereich

Schallwellen

nein

ja

nein

ja

sehr hoch

-

-

-

blickdichte Materialien

schallabsorbierende Stoffe

nein

ja

blickdichte Materialien

-

sehr gering

hoch

nein

nein

sehr gering

sehr gering

sehr aufwending schwer -

aufwendig einfach -

-

-

hoch

hoch

sehr hoch

sehr hoch

ja

ja

-

-

sehr hoch

sehr hoch

-

-

ja

ja

-

-

Resistenz gegen Umwelteinflüsse

-

-

Verschmutzung/Verschleiß Datenschutzbedenken der Bevölkerung

-

-

mittel

gering

Tab. 8-1: Auto-ID-Techniken im Vergleich, Teil 1

8 Vergleich von Auto-ID-Systemen

307

OCR

"Trägermedium beim Informationsaustausch" Kontaktlose Identifikation

Schrift- oder Symbolbasierte Verfahren Barcode 1D

2D bis 4D

(Schrifterkennung)

(Laser-Abtastung)

(Bild-Aufnahme)

z.B. Autokennzeichenerfassung

z.B. Barcodes im Supermarkt

z.B. 2D-Barcodes auf Online-Bahntickets

Wellen im sichbaren Bereich ja

Wellen im sichbaren Bereich ja

Schall-Wellen ja

Lesbarkeit ohne Sichtkontakt

nein

nein

nein

Einfluss von Richtung und Lage

hoch

hoch

hoch

Lesbarkeit bei größter Verschmutzung

nein

nein

nein

blickdichte Materialien

blickdichte Materialien

blickdichte Materialien

nein

nein

nein

blickdichte Materialien

blickdichte Materialien

blickdichte Materialien

sehr gering

gering

hoch

-

über Techniken der Bildauswertung bedingt

ja

Mögliche Erfassungsgeschwindigkeit

gering

gering

hoch

Maschinen-Lesbarkeit Lesbarkeit durch Personen beliebiges Lesen des Speichers

gut einfach -

gut bedingt ja

gut bedingt ja

Absorption durch z.B. Durchdringen verschiedener Materialien (Holz, Pappe, Beton, etc.) Reflexion durch z.B. Reichweite Möglichkeit der Pulkerfassung

beliebiges Beschreiben des Speichers (Wieder- bzw. Überschreibbarkeit) Datendichte Dauerhaftigkeit des Datenerhalts (bei optimaler Aufbewahrung) eindeutige Objektidentifikation (Ist Datendichte ausreichend, um Objekte "bis zur Seriennummer" zu unterscheiden?) Möglichkeit der Speicherung Nummernsystem unabhängig interpretierbarer Daten, z.B. Produktdaten Mögliche Sicherheit durch Kopierschutz/Verschlüsselung Form und Grösse beliebig anpassbar Kennzeichnung auf dem Objekt selbst möglich (z.B. direkter Aufdruck, Prägung etc.)?

-

nein

nein

gering

gering

mittel

sehr hoch

sehr hoch

sehr hoch

ja

nein

ja

ja

nein

nein

mitttel

sehr gering

sehr gering

-

ja

ja

ja

ja

ja

Integration des Datenträgers in das Produkt möglich (also nicht oberflächlich auf das Produkt)?

-

möglich

möglich

Resistenz gegen Umwelteinflüsse

-

Verschmutzung/Verschleiß Datenschutzbedenken der Bevölkerung

bedingt gering

Tab. 8-2: Auto-ID-Techniken im Vergleich, Teil 2

abhängig von Aufbringungsart (von niedrig bei Papieretikett bis sehr hoch bei Prägung in Edelstahlobjekt) bedingt bedingt gering

gering

308

"Trägermedium beim Informationsaustausch" Kontaktlose Identifikation Lesbarkeit ohne Sichtkontakt Einfluss von Richtung und Lage Lesbarkeit bei größter Verschmutzung Absorption durch z.B. Durchdringen verschiedener Materialien (Holz, Pappe, Beton, etc.) Reflexion durch z.B.

8 Vergleich von Auto-ID-Systemen

Magnetkarte

Elektronische Verfahren Chip-Karte

z.B. Kreditkarten

z.B. Geldkarten

z.B. digitaler Schlüssel für Maschinen

-

-

-

nein

nein

nein

ja

ja

nein

eine Steckrichtung

eine Steckrichtung

eine Steckrichtung

nein

nein

nein

-

-

-

nein

nein

nein

iButton

-

-

-

direkter Kontakt

direkter Kontakt

direkter Kontakt

Möglichkeit der Pulkerfassung

nein

nein

nein

Mögliche Erfassungsgeschwindigkeit

hoch

gering

sehr hoch

gut unmöglich ja

gut unmöglich ja

gut unmöglich ja

ja

ja

ja

sehr hoch

sehr hoch

sehr hoch

hoch

hoch

hoch

ja

ja

ja

ja

ja

ja

ja

sehr hoch

sehr hoch

ja

ja

nein

ja

ja

nein

-

-

möglich

Reichweite

Maschinen-Lesbarkeit Lesbarkeit durch Personen beliebiges Lesen des Speichers beliebiges Beschreiben des Speichers (Wieder- bzw. Überschreibbarkeit) Datendichte Dauerhaftigkeit des Datenerhalts (bei optimaler Aufbewahrung) eindeutige Objektidentifikation (Ist Datendichte ausreichend, um Objekte "bis zur Seriennummer" zu unterscheiden?) Möglichkeit der Speicherung Nummernsystem unabhängig interpretierbarer Daten, z.B. Produktdaten Mögliche Sicherheit durch Kopierschutz/Verschlüsselung Form und Grösse beliebig anpassbar Kennzeichnung auf dem Objekt selbst möglich (z.B. direkter Aufdruck, Prägung etc.)? Integration des Datenträgers in das Produkt möglich (also nicht oberflächlich auf das Produkt)? Resistenz gegen Umwelteinflüsse Verschmutzung/Verschleiß Datenschutzbedenken der Bevölkerung

ja

ja

ja

bedingt

Kontakte

kein Einfluss

gering

gering

?

Tab. 8-3: Auto-ID-Techniken im Vergleich, Teil 3

8 Vergleich von Auto-ID-Systemen

309

Elektronische Verfahren RFID passiv LF

HF

aktiv UHF

MW

elektromagnetische Welle ja

elektromagnetische Welle ja

z.B. Zutrittskontrollschlüsselanhänger "Trägermedium beim Informationsaustausch" Kontaktlose Identifikation Lesbarkeit ohne Sichtkontakt Einfluss von Richtung und Lage Lesbarkeit bei größter Verschmutzung

Absorption durch z.B.

Durchdringen verschiedener Materialien (Holz, Pappe, Beton, etc.) Reflexion durch z.B. Reichweite

induktive Kopplung

induktive Kopplung

ja

ja

ja

ja

ja

ja

gering

kein Einfluss

kein Einfluss

kein Einfluss

ja

ja

ja

ja

nicht-metallische nicht-metallische nicht-metallische nicht-metallische und/oder wasserhaltige und/oder wasserhaltige und/oder wasserhaltige und/oder wasserhaltige Materialien Materialien Materialien Materialien

nein

ja

ja

ja

metallische Materialien metallische Materialien metallische Materialien metallische Materialien gering

mittel

hoch

sehr hoch

Möglichkeit der Pulkerfassung

nein

ja

ja

ja

Mögliche Erfassungsgeschwindigkeit

hoch

sehr hoch

sehr hoch

sehr hoch

gut unmöglich ja

gut unmöglich ja

gut unmöglich ja

gut unmöglich ja

Maschinen-Lesbarkeit Lesbarkeit durch Personen beliebiges Lesen des Speichers beliebiges Beschreiben des Speichers (Wieder- bzw. Überschreibbarkeit) Datendichte Dauerhaftigkeit des Datenerhalts (bei optimaler Aufbewahrung) eindeutige Objektidentifikation (Ist Datendichte ausreichend, um Objekte "bis zur Seriennummer" zu unterscheiden?) Möglichkeit der Speicherung Nummernsystem unabhängig interpretierbarer Daten, z.B. Produktdaten Mögliche Sicherheit durch Kopierschutz/Verschlüsselung Form und Grösse beliebig anpassbar Kennzeichnung auf dem Objekt selbst möglich (z.B. direkter Aufdruck, Prägung etc.)? Integration des Datenträgers in das Produkt möglich (also nicht oberflächlich auf das Produkt)? Resistenz gegen Umwelteinflüsse Verschmutzung/Verschleiß Datenschutzbedenken der Bevölkerung

ja

ja

ja

ja

sehr hoch

sehr hoch

sehr hoch

sehr hoch

hoch

hoch

hoch

sehr hoch

ja

ja

ja

ja

ja

ja

ja

ja

sehr hoch

sehr hoch

sehr hoch

sehr hoch

ja

ja

ja

ja

nein

nein

nein

nein

möglich

möglich

möglich

möglich

ja

ja

ja

ja

kein Einfluss

kein Einfluss

kein Einfluss

kein Einfluss

hoch

hoch

hoch

hoch

Tab. 8-4: Auto-ID-Techniken im Vergleich, Teil 4

310

8 Vergleich von Auto-ID-Systemen

8.4 RFID-Transponder als Barcode-Ersatz? Etablierte Barcode-Systeme beweisen sich fortlaufend in der Praxis, wohingegen sich RFID-Systeme nach erfolgreichen Pilotphasen bislang noch nicht marktübergreifend durchsetzen konnten. Die Vorzüge der Barcode-Systeme sind auf den ersten Blick ganz deutlich: während sich die Standardisierung der RFID-Systeme noch in Bearbeitung befindet, verfügen Barcode-Systeme über einen sehr hohen Standardisierungsgrad. Weltweit können Barcode-Etiketten gelesen werden, gleichzeitig bewegen sich die Kosten für ein Etikett im Cent-Bereich. Jedoch stößt man beim Barcode auch an Grenzen, insbesondere bei Betrachtung der größtmögliche Datenmenge und Wiederbeschreibbarkeit des Barcode-Etikettes. RFID-Transponder hingegen können neben der eindeutigen Produkt-Nummer, dem elektronischen Produktcode (EPC), der allein bereits die Datenmenge des üblichen Barcodes übersteigt, auch noch zusätzlich Informationen über das Produkt, z. B. Produktionsdatum, Größe, Gewicht etc. speichern und wiedergeben. Des Weiteren können Informationen, z. B. Lieferzustand oder letzte Wartung, während der gesamten Lebensdauer hinzugefügt oder auch verändert werden. Und trotzdem ist „RFID … nicht nur ein Technikthema. Firmen, die damit lediglich ihre Barcode-Systeme ablösen, werden kaum Erfolge haben, urteilt IMG [Information Management Group]. … Die IMG hält fest, dass RFID kein rein technisches Thema ist. Ersetze man lediglich den Barcode durch RFID, so werde dies zu keinem wirtschaftlichen Erfolg führen, erklären die Experten. Die Auseinandersetzung damit zwinge Unternehmen vielmehr, über Prozessinnovationen und -verbesserungen nachzudenken. Erst dann könne die Auswahl geeigneter Technologiebausteine und die Systemintegration erfolgen.“538 Zusammenfassend lässt sich sagen, dass RFID-Technik durchaus das Potenzial besitz um Barcodes zu ergänzen und evtl. in einigen Bereichen abzulösen, jedoch sollte die Umsetzung nicht nur auf rein technischer Basis statt finden. Vielmehr müssen zuerst Prozesse untersucht und optimiert und anschließend mit dieser Technik verknüpft werden.

538

Computerworld Online [Hrsg.] (2008)

9 RFID Anwendungen

311

9 Stand der RFID-Anwendung in der Bau- und Immobilienwirtschaft 9.1 Einführung 9.1.1 Aufforderung zur Vermeidung von „Doppelforschung“ Der Fördermittelgeber legt zu Recht großen Wert darauf, dass aus den finanziellen Mitteln der Forschungsinitiative „ZukunftBAU“ keine Forschung und Entwicklung unterstützt wird, die bereits an anderer Stelle und mit anderer Finanzierung stattfindet. Zudem sollen keine Entwicklungen betrieben werden, die in der Praxis auch ohne Einsatz von Fördermitteln erwartet werden können. Schließlich soll praxisnah geforscht werden, da die Ergebnisse u. a. dazu dienen sollen, eine Grundlage zur Stärkung der deutschen Bauwirtschaft zu bilden. Daher war im Laufe der Bearbeitung des Projektes „InWeMo“ zu recherchieren, wie weit der Stand der Forschung und Entwicklung von RFID-Systemen in bzw. für die Bau- und Immobilienwirtschaft ist.

9.1.2 Ausgangspunkt bei der Analyse bestehender und sich in der Entwicklung befindlicher RFID-Systeme mit Bezug zur Bauund Immobilienwirtschaft „Forciert durch technischen Fortschritt und die damit verbundenen Leistungssteigerungen sowie durch neue kostengünstigere Prozessorproduktionsverfahren beeinflusst RFID mittlerweile zahlreiche Anwendungsgebiete und schafft darüber hinaus die Grundlage für neue Anwendungen in der Zukunft. Einsatzmöglichkeiten von RFID-Systemen lassen sich nahezu in allen Wirtschaftssegmenten identifizieren und die Palette der diskutierten Anwendungsgebiete steigt beständig. Bislang scheiterte eine weit verbreitete Nutzung der Technologie an den relativ hohen Kosten der Implementierung. Hierzu zählen Kosten für die Hardwarebeschaffung, die zusätzlichen Softwarekomponenten und – oft vernachlässigt – die Aufwendungen einer organisatorischen Anpassung an neue bzw. veränderte Geschäftsprozesse.“539 Dies gilt auch für die Bauwirtschaft, in der an verschiedenen Stellen gefordert wurde, dass sich die RFID-Technik z. B. noch durch weitere Standardisierung „vereinheitlichen“ sollte, u. a. damit auf Seiten des Technikeinsatzes keine Insellösungen entstehen. Der Verfasser gibt jedoch zu bedenken: „Der größte Irrtum, dem viele Menschen aufsitzen, wenn sie über den Beginn einer Implementierung von RFID-Technik für das ‚RFID-Tagging’ nachdenken, ist der 539

BSI [Hrsg.] (2004), S. 66

312

9 RFID Anwendungen

Glaube, dass eine Lösung für alles passen wird. … RFID-Systeme werden [hingegen] immer kundenspezifisch dafür zugeschnitten, sowohl in der Umgebung optimal zu funktionieren als auch für die Eigenschaften jedes einzelnen mit RFID-Tags zu markierenden Objekts optimal zu passen.“540 RFID-Systeme sind daher Technik-seitig anwendungsprozessspezifisch zu entwickeln. Trotz der daraus folgenden Unterschiedlichkeit der verschiedenen RFIDSysteme werden sich jedoch auch Gemeinsamkeiten finden, so dass RFID-Projekte z. B. nach Anwendungsgebieten kategorisiert werden können. Branchenübergreifend werden Anwendungsgebiete z. B. vom Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI) wie folgt gegliedert:541 x x x x x x x

Identifizierung von Personen, Tieren, Transportbehältern und Waren Echtheitsprüfung von Dokumenten Instandhaltung und Reparatur, Steuerung von Rückrufaktionen Diebstahlsicherung und Reduktion von Verlustmengen Zutritts- und Routenkontrollen Umweltmonitoring und Sensorik Supply-Chain-Management: Automatisierung, Steuerung und Prozessoptimierung

U. a. diese Gliederungsstruktur diente zu Beginn des Forschungsprojektes „InWeMo“ als Anhaltspunkt. Im Rahmen des Projektes wurde jedoch für vorhandene und in der Forschung befindliche RFID-Systeme, die Relevanz für bau- und immobilienwirtschaftliche Prozesse haben, eine eigene systematische Gliederungsstruktur erarbeitet. Denn bei der Entwicklung eines „InWeMo“ zum Einsatz der RFID-Technik entlang der Wertschöpfungskette Bau und über den Lebenszyklus einer Immobilie ist es von besonderer Bedeutung, dass bereits etablierte oder sich in der Entwicklung befindliche Anwendungen der RFID-Technik recherchiert und analysiert werden, um sie zumindest konzeptionell in dieses integrierende Modell einbinden zu können bzw. im Modell Schnittstellen zu vorhandenen Systemen konzeptionell vorzusehen. Ferner waren existierende und sich in der Entwicklung befindliche Datenaustausch- und Informationsstrukturen zu berücksichtigen. Schließlich sollte es bei der Modellentwicklung nicht um die Neuerfindung des Rads gehen, sondern um eine Verbesserung und Integration der bestehenden Strukturen in der Branche, u. a. durch Transparenz mittels eines durchgängigen, standardisierten und integrierten Datenflusses. Zudem war es unabdingbar, auch Anwendungsgebiete angrenzender Auto-IDTechniken zu betrachten und diese in die Modellkonzeption aufzunehmen. Denn viele Prozesse lassen sich vielleicht nicht ausschließlich durch Einsatz der RFIDTechnik verbessern sondern ggf. auch – oder sogar noch besser bzw. gleich gut aber kostengünstiger – bei Einsatz anderer Auto-ID-Techniken, wie z. B. Barcode(Materiallogistik) oder Fingerabdrucksystemen (Personallogistik).

540 541

Sweeney [Hrsg.] (2006), S. 218 Vgl. BSI [Hrsg.] (2004), S. 66

9 RFID Anwendungen

313

Bei der Entwicklung des Daten- und Informationsflussmodells „InWeMo“ (vgl. Kap. 10) war daher darauf zu achten, dass auch Erfassungssysteme, die auf andere Auto-ID-Techniken setzen, integrierbar bleiben, was u. a. durch Nutzung des „Dataon-Network“-Prinzips und standardisierter, Barcode-kompatibler Nummernsysteme erreicht wurde (vgl. Kap. 10 und 11).

9.1.3 Ergebnis der Strukturierung der bau- und immobilienbezogenen RFID-Systeme Nachfolgend werden die Ergebnisse einer umfangreichen Recherche zur Verbreitung von RFID-Systemen in Praxis und Forschung erläutert, die Einfluss auf die Bau- und Immobilienwirtschaft haben und haben könnten. Mit aufgeführt werden die Forschungsprojekte der ARGE RFIDimBau sowie Forschungsprojekte anderer Institutionen und angrenzender Disziplinen. Es hat sich gezeigt, dass eine Kategorisierung baurelevanter RFID-Projekte in verschiedene Felder möglich ist. Eine mögliche Kategorisierung wurde im Rahmen des Forschungsprojektes auf Basis o. a. Recherche erarbeitet. Ferner liegen dieser Kategorisierung die Ergebnisse einer Abstrahierung zu Grunde, die sich ergeben, wenn RFID-unterstützte Prozesse in den Bereichen Personal- und Materiallogistik bzgl. verschiedener Anforderungen an Technik und Datenspeicherung analysiert werden (Orte für Tags, Orte für Leser, Erfordernis der Datenspeicherung bzw. der Vorhaltung von Referenzdaten etc.). Durch die Abstrahierung der Sicht auf die RFID-basierte Prozessunterstützung konnten zudem Anwendungspotenziale für die Material- und Personallogistik im Bauwesen abgeleitet werden, da erst durch diese Abstrahierung der Blick dafür geschärft werden konnte, was RFID-Technik eigentlich in den einzelnen Prozessen bewirkt und ob sie einsetzbar ist etc. Dieser Blick ist Voraussetzung dafür, Anwendungsszenarien strukturiert analysieren und bewerten zu können. Auf die sich aus dieser Abstrahierung ergebenden möglichen Leserkonfigurationen wurde in Kap. 7 bereits eingegangen; für den Bereich der Lagerverwaltung werden sie unter Ziff. 9.3.12 nochmals verdeutlicht, für die Lokalisierung bzw. Positionierung unter Ziff. 9.3.16. Die sich ergebenden Möglichkeiten der Transponderkonfigurationen und Datenverarbeitungssysteme können in diesem Bericht nicht wiedergegeben werden. Soweit sie für die Umsetzung des „InWeMo“ und der zugehörigen Demonstratoren zu analysieren waren, erfolgt eine Darstellung in dem entsprechenden Kap. 10 („InWeMo“) bzw. 11 („Demonstration des ‚InWeMo’“). Gleiches trifft zu für die Erfordernisse bzgl. der Datenbereitstellung und -speicherung. Punkte wie Plagiatschutz und Diebstahlschutz sind in nachfolgender Kategorisierung nicht separat aufgeführt, da sie jeweils eine Folge aus übergeordneten Systemen sind. So bewirkt z. B. die Rückverfolgbarkeit über Datenbanken den Plagiatschutz. Ein Maß an Diebstahlschutz ist z. B. gewährleistet durch die Sicherung von bestimmten Bereichen mit Hilfe von Zutrittskontrollsystemen oder mit Hilfe der Verbuchung der Ausgabe von Werkzeugen und Assets an Mitarbeiter bzw. Kunden, die zu einem

314

9 RFID Anwendungen

Verantwortungsbewusstsein für Objekte führt, bzw. durch einen Startschutz für Maschinen nach dem Prinzip einer KFZ-Wegfahrsperre etc. Aufbau von ersten Visionen, Ideenfindung („Übergeordnete Forschung“) Forschung zum Thema „RFID im Bauwesen“, die überwiegend visionär bleibt, also eher objekt- oder prozessbezogene Wünsche und Anforderungen definiert, jedoch keine konkreten Prozesse in Verbindung mit Praxistests auf Machbarkeit untersucht Gebäudetechnik RFID in der Gebäudetechnik (neben nachfolgend genannter Zutrittskontrolle) Freigaben RFID-Systeme zur Berechtigungskontrolle vor Freigabe von z. B. Türen, Drehkreuzen, Maschinen etc. (Zutrittskontrolle, Maschinenbedienung, „Wegfahrsperren“, Diebstahlschutzsysteme etc.); i. d. R. an Schlösser/ Maschinen gekoppelte Systeme Steuerung (teil-)automatisierter Prozesse zur (weiteren) (Teil-)Automatisation z. B. RFID zur Steuerung (teil-)automatisierter, i. d. R. stationärer Produktionssysteme Dokumentation manueller Prozesse (ggf. i. V. m. Steuerung) RFID-Systeme zur Dokumentation (Monitoring) manueller Arbeits-, Wartungs- und Serviceprozesse ggf. inkl. Steuerung bzw. Informationsversorgung der Mitarbeiter (Wartungssysteme, Qualitätsmanagementsysteme, Abnahmesysteme, Rundgangskontrollen, (mobile) Zeiterfassung, Betriebsdatenerfassung etc.); oft mobile Systeme (Handgeräte) Tracking, Tracing und Ortung von Objekten (inkl. Lagerverwaltung) RFID zur Unterstützung von Transport-, Lager- und Montagesteuerungsprozessen (Tracking & Tracing, Ortung); oft Mischung aus mobilen (Handleser und fahrzeuggebunden) und stationären Systemen (Terminals und Portale/ Gates) Asset- und Werkzeugverwaltung (inkl. Mietgeschäfte) RFID-Systeme zur Unterstützung des Asset- und Werkzeugmanagements (inkl. des Mietobjektmanagements); i. d. R. stationäre Systeme (i. d. R. Terminals an Übergabepunkten oder Nahbereichs-Handleser) Dokumentenmanagement und Projektabwicklung RFID-Systeme zur Unterstützung des Dokumentenmanagements und der verbundenen digitalen Projektabwicklung Entsorgung RFID zur Unterstützung von Entsorgungsprozessen Navigation / Ortung / Personenverfolgung / Leitsysteme Navigation und „Selbstortung“ anhand von RFID-Transpondern

Abb. 9-1: Mögliche Kategorisierung von RFID-Projekten im Bereich der Bau- und Immobilienwirtschaft nach Anwendungsfeldern

Trotz der Möglichkeit der Kategorisierung ist zu betonen, dass jeder mögliche Anwendungsfall von RFID-Technik – auch im Bauwesen – ein Einzelfall ist und gesondert hinsichtlich Machbarkeit, einzusetzender Technik, Datenfluss, -sicherheit und schutz sowie Wirtschaftlichkeit etc. untersucht werden muss. Im Mittelpunkt sollte dabei stets der Prozess aus dem Blickwinkel des Informationsflusses, nicht das getaggte Objekt selbst stehen.

9 RFID Anwendungen

315

9.2 Darstellung einiger parallel laufender Forschungsprojekte und Studien zum bau- und immobilienwirtschaftlichen Einsatz der RFID-Technik Bei der Bearbeitung des Projektes „InWeMo“ war also darauf zu achten, dass der Blick über den Tellerrand stets aufrecht erhalten wird. Daher werden in diesem Kapitel zunächst die existierenden Visionen zum Einsatz der RFID-Technik in der Bauund Immobilienbranche vorgestellt sowie die derzeit beforschten und in der Entwicklung befindlichen Projekte (Abschnitt. 9.2). Dabei werden unter Ziff. 9.2.1 Forschungsprojekte in Deutschland bzw. mit deutscher Beteiligung angesprochen, bevor unter Ziff. 9.2.2 europäische Projekte, unter Ziff. 9.2.4 israelische, unter Ziff. 9.2.5 nordamerikanische sowie unter Ziff. 9.2.5 asiatische betrachtet werden. Nach Vorstellung der Visionen, Forschungs- und Entwicklungsprojekte sollen einige Anwendungen und Untersuchungen „aus der Praxis“ angesprochen werden, um dem Leser einen Eindruck über den Stand der RFID-Technik in der Bau- und Immobilienwirtschaft zu vermitteln (vgl. Abschnitt 9.3). Forschungsprojekte außerhalb der ARGE RFIDimBau, die starken Praxisbezug haben und deren RFID-Entwicklungen in Pilotprojekten Umsetzung fanden, sind ggf. in Abschnitt 9.3 (nochmals) aufgenommen. Historie: Die Vision des RFID-getaggten Bauproduktes Auf einer IT-Informationsplattform im Internet schreibt Christensen 2004 folgendes: „In his 1998 novel Distraction, s[cience]f[iction] author Bruce Sterling writes about smart construction sites that are essentially self-organizing. Making use of talking tape, which is a combination of wireless RFID tag, transceiver and GPS locator, the Bambakias Hotel practically builds itself: ‘Oscar peeled a strip of tape from a yellow spool and wrapped the tape around a cinder block. He swept a hand-scanner over the block, activating the tape. ‚I'm a cornerstone,’ the cinder block announced. ‘Good for you,’ Oscar grunted. ‚I'm a cornerstone. Carry me five steps to your left.’ The construction system was smart enough to manage a limited and specific vocabulary. …’ In the novel, everything on the site was organized by talking tape, including tools. The site computer had the complete plans, including full project management capabilities.”542

542

Christensen (2004)

316

9 RFID Anwendungen

Im September 2004 kommt Christensen unter Bezugnahme auf einige Forschungsprojekte in den USA zu dem Schluss: „The smart construction site is closer than you might think.“543 Wie nah auch die Bauindustrie den Einsatz der RFID-Technik auf Baustellen sieht, zeigt ein Patent, das 2004 in den USA unter dem Titel „Tagging and Tracking System for assets and personnel of a commercial enterprise“ an die Zachry Construction Corp. für ein Konzept, das Tracking & Tracing von Mitarbeitern, Materialien und Maschinen/Werkzeugen u. a. auch auf Baustellen mittels RFID-Technik ermöglichen soll, erteilt wurde.

Abb. 9-2: Abbildung aus dem US-Patent Nr. PCT/US2004/004957544

In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, dass die grundlegenden Visionen zum Einsatz der RFID-Technik im Bauwesen aus Sicht der Forschung spätestens seit 1995 nach einer Veröffentlichung in den USA bekannt sind.545

543

Christensen (2004) Vgl. Zachry (2004) 545 Vgl. Jaselskis et al. (1995) 544

9 RFID Anwendungen

317

9.2.1 Forschungsprojekte und Studien in Deutschland unter Verweis auf thematisch angrenzende Vorhaben im Ausland 9.2.1.1 Die Vision des RFID-getaggten Bauteils in Deutschland und die Verbindung zur Robotik Auch heute liegt mehreren RFID-Forschungsprojekten im Bausektor in Deutschland noch die Vision des getaggten Bauteils zugrunde, die z. B. im Rahmen eines Projektes innerhalb des Fokus-Schülerwettbewerbs 2005/2006 „Auf in die Zukunft“ von baden-württembergischen Schülern der 7. bis 10. Klasse 2006 wie folgt beschrieben wurde: „Vision: RFID beim Bau Beim Bau ist jedes Bauteil (z. B. eines Hauses) schon exakt zugeschnitten/zugesägt und mit einem RFID-Tag versehen. Mit dem Computer kann man dann genau planen, welcher Stein auf welchen muss und welche Eisenstange wo und in welche Wand rein muss, ... Am Bauort werden alle Bauteile von Robotern sortiert, damit die Maschinen vor Ort nicht alles durchsuchen müssen. Dies kann die Arbeit der Bauarbeiter erleichtern. Sie brauchen keine Knochenarbeit mehr leisten, die sie körperlich kaputt machen würde. Die Bauarbeiter sollen natürlich ihre Arbeit nicht verlieren, sondern könnten neue Aufgaben, wie etwa die Steuerung und Kontrolle der Maschinen und Roboter übernehmen. Folgende Vorteile sehen wir in dieser Vision: Wenn das Haus genau und fehlerlos geplant wurde, können bauliche Fehler ausgeschlossen werden. Die Arbeit der Leute wird eindeutig besser und körperlich leichter. Vielleicht könnten auch mit der Zeit die Kosten eines Baus günstiger werden.“546 Dass diese Visionen nur z. T. realisierbar sein werden, steht natürlich außer Frage; bemerkenswert ist jedoch, dass das Anwendungsgebiet „RFID beim Bau“ bereits 2006 von Schülern als immerhin erste von vier genannten Visionen zum zukünftigen Einsatz der RFID-Technik aufgeführt wurde - neben den Visionen „RFID beim Fahrrad“, „RFID bei Tiefkühlpizzen“, und „RFID-Aufräumroboter“. Auch wenn die Kombination mit Robotern noch sehr visionär klingt, ist darauf hinzuweisen, dass auf Demonstrationsebene bereits Roboter entwickelt wurden, die mit RFID-Transpondern gekennzeichnete Bauteile identifizieren und aus ihnen Bauwerke zusammensetzen können. Nachfolgende Abbildungen geben einen Eindruck aus solchen Projekten, in denen Roboter, die Baumaschinen darstellen, z. B. Modelle von Stahlbetonstützen bzw. Legobausteine auf dem Baugrund platzieren oder Modelle von Stahlträgern in Stahlstützen einhängen.

546

Bleher et al. (2006)

318

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Abb. 9-3: Modell 1 eines mit RFID-Reader ausgestatteten Bauroboters, der Bauteile anhand ihrer RFID-Tags erkennt, aufnimmt und zu einem Bauwerk zusammensetzt547

Abb. 9-4: Modell 2 eines mit RFID-Reader ausgestatteten Bauroboters, der Bauteile anhand ihrer RFID-Tags erkennt, aufnimmt und zu einem Bauwerk zusammensetzt548

547

Schuil et al. (2006)

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Abb. 9-5: Modell 3 eines mit RFID-Reader ausgestatteten Bauroboters, der Bauteile anhand ihrer RFID-Tags erkennt, aufnimmt und zu einem Bauwerk zusammensetzt549

In der Ebene ist die Orientierung selbstfahrender Maschinen und Fahrzeuge (Automated Guided Vehicles (AGV)), als Robotern, anhand von im Boden integrierten RFID-Transpondern bereits an verschiedener Stelle umgesetzt worden, so z. B. in einem Containerterminal des Hamburger Hafens oder prototypisch bei der Fa. Vorwerk in Form eines sich an RFID-Tags im Teppichboden orientierenden Reinigungsrobotors (vgl. hierzu auch Ziff. 9.3.14).

Abb. 9-6: Automated Guided Vehicle im Hamburger Containerhafen Altenwerder, das sich an RFID-Transpondern im Boden orientiert550

In schwierigerem Gelände soll mit RFID-gesteuerten Robotern später u. a. die Arbeit bei Marsmissionen unterstützt werden: „Engineers say barcode’s big brother, RFIDs, may help humans put robots to work on Mars.“551 Bis dahin ist es jedoch noch ein weiter Weg und nachfolgend sollen daher lediglich Projekte und Vorhaben angesprochen werden, die stärkeren Bezug zur Baupraxis und Immobilienwirtschaft haben.

548

Dziedzic, Kriewald (o. J.) Arai et al. (2002) 550 HHLA [Hrsg.] (2008) 551 Dziedzic, Kriewald (o. J.) 549

320

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9.2.1.2 Weitere Projekte des LuF Baubetrieb und Bauwirtschaft der BU Wuppertal Wie bereits unter Ziff. 1.1 beschrieben, werden am LuF B&B neben dem Projekt „InWeMo“ derzeit zwei weitere Forschungsprojekte zum bauwirtschaftsrelevanten Einsatz der RFID-Technik bearbeitet. Einerseits wurden hier Synergien geschaffen, so dass die Ergebnisse des Projektes „InWeMo“ ausreichend Auswirkung zumindest auf Parallelprojekte am LuF B&B haben werden, andererseits wurde Doppelforschung durch enge Abstimmung zwischen den Mitarbeitern des LuF B&B vermieden. Ziel war es, dass auch das Projekt „InWeMo“ von den beiden anderen Projekten profitieren sollte.

9.2.1.3 Projekte innerhalb der ARGE RFIDimBau Detaillierte Informationen zu den nachfolgend aufgeführten Projekten der ARGE RFIDimBau können den entsprechenden Forschungsberichten der ARGE RFIDimBau-Partner sowie der Website www.RFIDimBau.de entnommen werden, weswegen nachfolgend nur ein kurzer Überblick gegeben wird. Ein sogenanntes „Manteldokument“ aus einem Koordinationsprojekt der ARGE RFIDimBau gibt zudem Auskunft über die Schnittstellen und die Abgrenzungen, die zur Vermeidung von Doppelforschung innerhalb der ARGE RFIDimBau vorgenommen wurden. Dieses Manteldokument beinhaltet auch eine Anlage, in der das im Rahmen des Projektes des LuF B&B entwickelte „InWeMo“ sowie die Schnittstellen und mögliche Anknüpfungspunkte weiterer Projekte grafisch dargestellt sind. Sie ist diesem Forschungsbericht ebenfalls beigefügt als Anlage 10.1, auf die in Kap. 10 noch eingegangen wird. Ein Verdeutlichung der Schnittstellen aus Sicht des Projektes „IntelliBau“ ist dem zugehörigen Forschungsprojekt zu entnehmen.552 Projekt „RFID-IntelliBau“ (TU Dresden) „Das Institut für Baubetriebswesen der TU Dresden verfolgt das Ziel, durch eine Vielzahl intelligenter Bauteile (zum Beispiel Stahlbetonwände, Fertigteile oder Mauerwerkswände), eine dezentrale Informationshaltung zu erreichen. Dazu ist ein Lösungsansatz zum Einsatz der RFID-Technik im Bauwesen mit dem Ziel einer ganzheitlichen Nutzungsweise erforderlich, in welchem der gesamte Lebenszyklus eines Bauwerkes berücksichtigt wird. Ziel des Teilprojektes INTELLIBAU im Forschungsbereich ‚RFID-Technik im Bauwesen’ ist es, für jede einzelne Lebenszyklusphase, wie Bauwerksplanung, Bauwerksherstellung, Betreiben und Unterhalten sowie Umnutzung, Modernisierung und Sanierung bis hin zum Abbruch, den erwarteten Nutzen auszuarbeiten und zu formulie-

552

Vgl. Jehle et al. (2008), S. 3

9 RFID Anwendungen

321

ren. Weiterhin sollen Randbedingungen für den Einsatz dieser Technologie in Bauteilen sowie Anforderungen an die Hard- und Software festgelegt werden.“553 Schwerpunkt dieses Projektes war es, Anforderungen an die RFID-Technik zum Einsatz in Bauteilen herzuleiten und ein Konzept zur Standardisierung des Einbauortes von Transpondern in Bauteilen zu entwickeln. Es sollte insbesondere der Stahlbetonbau untersucht werden. Dabei wurde ein Konzept der „semi-dezentralen“ Datenhaltung entwickelt, prinzipiell wird von der TU Dresden dabei das „Data-on-Tag“Prinzip genutzt, mit dem Ziel, die Informationen zum Stahlbetonteil in diesem selbst vorzuhalten. Zur Verdeutlichung der unterschiedlichen Konzeption der Projekte der ARGE RFIDimBau möchte der Verfasser in diesem Zusammenhang kurz erwähnen, dass im Projekt „InWeMo“ mit Blick auf andere primär untersuchte Prozesse das Konzept der „zentralen“ Datenvorhaltung – auch „Data-on-Network“-Konzept genannt – favorisiert wird, und zwar in Anlehnung an die EPCglobal-Standardisierung, auf die an anderer Stelle dieses Berichtes detailliert eingegangen wird (vgl. Kap. 10). Durch die Aufnahme einer ID in den „Data-on-Tag“-Datensatz im „IntelliBau“-Konzept der TU Dresden bleibt jedoch die Schnittstelle zu den Datenflusskonzepten der anderen ARGE RFIDimBau-Partner offen. Zugleich ist auf den ersten Blick deutlich, dass keine Doppelforschung betrieben wird. Gleichzeitig wirft diese unterschiedliche Herangehensweise jedoch die Frage auf, warum der Verfasser auf das „Data-on-Network“-Prinzip setzt. Argumente hierfür sind die günstigeren Kosten, die weiter fortgeschrittene Standardisierung der RFIDTechnik (EPCglobal), der Wunsch, Daten über Netzwerke von unterschiedlichen Orten aus verfügbar zu machen, die einfachere Anbindung von Gebäudeinformationsmodellen („Digitale Gebäudeakten“, 3-, 4- bzw. 5D-CAD-Planungen etc.) und nicht zuletzt die begrenzte garantierte Lebensdauer der RFID-Transponder. Denn bei einer Nutzung des „Data-on-Tag“-Prinzips, d. h. einer Datenhaltung auf RFIDTranspondern anstelle von einer Datenvorhaltung auf Servern im Netzwerk, ist es wesentlich stärker von Bedeutung, dass Transponder auch über lange Zeiträume ohne Leseereignis lesbar bleiben, da die Daten ggf. nicht an anderer Stelle gesichert sind. Denn für RFID-Tags trifft bzgl. der Haltbarkeit der auf ihnen gespeicherten Daten das grundsätzlich bei digitalen Speichermedien vorliegende Problem zu, dass diese, werden die Daten nicht ab und zu neu gespeichert (überschrieben), nach einer gewissen Zeit nicht mehr lesbar sein können. Bei zentraler Datenvorhaltung in Datenbanken auf Servern werden Daten daher regelmäßig neu gespeichert, bei nicht regelmäßig gelesenen und neu beschriebenen, im Bauwerk eingebauten RFIDTranspondern geht dies hingegen nicht ohne entsprechenden Aufwand.

553

Jehle, Seyffert (2006)

322

9 RFID Anwendungen

Abb. 9-7: Haltbarkeit analoger und digitaler Datenträger554

Inzwischen werden in der Literatur für Speicherchips (unabhängig von deren Einsatz in RFID-Transpondern) zwar bei geringen Temperaturschwankungen Datenerhaltsdauern von bis zu 100 Jahren angegeben, jedoch garantiert bisher kein Lieferant von RFID-Transpondern einen Datenerhalt von über 10 Jahren, auch wenn dieser theoretisch möglich sein mag.555 Anwendungen mit erforderlichen Transponderlebensdauern von über 10 Jahren sind aus heutiger Sicht daher kritisch zu betrachten. Auf das Problem, dass sich die Standards in der Lesegeräteentwicklung vermutlich auch im Bereich RFID so schnell ändern können, dass für heute verfügbare Tags bereits in einigen Jahren keine Leser mehr verfügbar sein könnten, sei hingewiesen.556

554

Masiero (2007) Zur Lebensdauer von RFID-Transpondern sind nach Auffassung der BU Wuppertal unbedingt Untersuchungen erforderlich, die allerdings nicht durch Vertreter der Baubranche durchgeführt werden sollten und können! 556 „Gewöhnliche digitale Speichersysteme dienen nur der reinen Archivierung, ohne Rücksicht auf spätere Systemwechsel. Früher oder später sind die Daten dann aber unlesbar und damit wertlos. Das musste schon die NASA in den 90er Jahren leidvoll erfahren, als sie auf Daten der Saturnmission der Raumsonde »Pioneer« nicht mehr zugreifen konnte. Trotz redundanter Speicherung auf verschiedenen Datenträgertypen waren keine Lesegeräte mehr verfügbar.“, vgl. Masiero (2007) 555

9 RFID Anwendungen

323

Der Verfasser ist der Meinung, dass im „Data-on-Tag“-Konzept im Projekt „IntelliBau“ neben der grundsätzlichen Notwendigkeit, die Daten dezentral vorzuhalten, z. B. auch die Anforderung an die Speichergröße der UHF-Transponder, die mit ca. 400 kByte laut Aussage eines Vertreters der RFID-Transponder-Hersteller-Branche die größte war, die er je gehört hat,557 mit Blick auf den Wunsch des Fördermittelgebers, kurz- bis mittelfristig umsetzbares Anwendungspotenzial zu demonstrieren, zu hinterfragen ist. Zudem sollten große Datenmengen nach Auffassung der Verfasser besser auf Servern, und nicht auf RFID-Transpondern gespeichert werden. Es sei denn, es gibt sehr gute Gründe, warum es für einen Prozess vorteilhaft und über die Gesamtanwendung sicherer bzw. wirtschaftlicher ist, die Daten auf RFID-Chips im Gebäude zu verteilen. Weiteres Ziel im Projekt „IntelliBau“ war es, erste Schritte hin zu einer Standardisierung der Einbaustellen der Transponder in Stahlbetonbauteilen eines Bauwerks zu unternehmen. Auch dieses Ziel ist zu hinterfragen. Denn ob ein solcher Standard praktikabel ist und sich durchsetzen wird, ist nach Auffassung der Verfasser äußerst fraglich. Und solange er nicht existiert, sollte bei „semi-dezentraler“ Datenvorhaltung der Einbauort eines Transponders an anderer Stelle dokumentiert werden, damit der Transponder und die Daten, die im Konzept der TU Dresden direkt auf ihm gespeichert sind, auffindbar bleiben – z. B. im zugehörigen digitalen CAD-Plan des Bauwerks.

Abb. 9-8: Lesbarkeit von UHF-Transpondern innerhalb von Bewehrungskörben558

557 Aussage eines Transponderherstellers auf dem RFIDimBau-Kongress im Feb. 2008. Recherchen im Mai 2008 ergaben, dass derzeit selbst UHF-Transponder mit 8 kByte noch nicht entwickelt wurden. 558 Jehle, Seyffert, Tenhagen (2007)

324

9 RFID Anwendungen

Schließlich untersuchte die TU Dresden auch, ob und wie gut in Beton eingebaute RFID-Transponder gelesen werden können und kam zu dem Ergebnis, dass passive UHF-Transponder auch dann gelesen werden können, wenn sie innerhalb von Bewehrungskörben angebracht werden (vgl. obige Abb.). Projekt „RFID-Kennzahlen“ (Fraunhofer IBP und IMS) „Im Rahmen der ARGE RFID bearbeiten die Fraunhofer Institute für Bauphysik und Mikroelektronische Schaltungen und Systeme zusammen die Arbeitspakete Ressourcen (multifunktionelle Transpondertechnik), Schnittstellen (Bauteile, Transpondertechnik, Nutzer) und Kennzahlen (Bauqualität, Wertschöpfung bei Gewerkeerstellung, Nutzungsphase). Das Teilprojekt ‚Kennzahlen und Bauqualität’ deckt weiterhin auch Schnittstellen zu wichtigen und in Folgeprojekten noch weiter zu integrierenden Nachbargebieten wie ‚Baulogistik’, ‚Gebäude-Lebenszyklusanalysen’ ab. Die Verknüpfung der Kennzahlen von Baustoffen/ Baumaterialien zu Kennzahlen und Aussagen auf den weiteren, nächst höheren Produktebenen (Bauteile, eingebaute Bauteile zu Bausystemen sowie ‚Funktionale Einheiten’ wie Räume und Gebäude) ist an konkreten Beispielen für die Anwendung der RFID-Systeme zu untersuchen: als Demonstratoren werden typische Bauteile und Gewerke ausgewählt. Bei diesen ist einerseits das Zusammenführen von Einzeldaten für den Fachplaner und Nutzer zu wesentlichen, neuen Funktionalitäten und Mehrwerten zu beschreiben sowie andererseits die anzuwendende Transponder- und Lesetechnik für bautypische Anforderungen hinsichtlich Lebensdauer, Randbedingungen sowie der Informationsfluss aufzuzeigen.“559 Der Schwerpunkt dieses Projektes war zweigeteilt: Das Fraunhofer IMS sollte, tlw. finanziert aus einem zusätzlichen Koordinationsprojekt, der ARGE RFIDimBau u. a. in Form eines „RFID-Guides“ Basisinformationen zur RFID-Technik und insbesondere UHF-Systemen liefern. Aufgrund der kurzen Laufzeit der Forschungsprojekte wurde es jedoch erforderlich, dass nach einer kurzen Einführung des Fraunhofer IMS in die RFID-Technik jeder ARGE RFIDimBau-Partner seine eigenen, anwendungsorientierten Grundlagenuntersuchungen durchführte, so dass von Vorleistungen des IMS nur wenig profitiert werden konnte. Der BU Wuppertal wurde vom Fraunhofer IMS allerdings eine Messkammer zur Verfügung gestellt, so dass eigene Grundlagenuntersuchungen zur RFID-Technik durchgeführt werden konnten (vgl. Kap. 11). Das Fraunhofer IBP hatte das Ziel, die Bauqualität funktionaler Einheiten (FE) insbesondere bzgl. bauphysikalischer Qualitäten anhand der Kennzahlenbildung unter Zuhilfenahme von RFID-Technik zu untersuchen, auch unter Einsatz von Sensortranspondern, die z. B. seitens des Fraunhofer IMS entwickelt wurden. Auf der Messe Bau 2007 zeigte das Fraunhofer-Team auf dem ARGE RFIDimBauTeil des Standes des BBR u. a. passive Sensortransponder, mit denen Druck- und Temperaturverhältnisse im Innern von Vakuumisolierpaneel festgestellt werden konnten. Damit wurde eine Anwendung gezeigt, die neben dem Vorteil der sichtkon-

559

König (2006)

9 RFID Anwendungen

325

taktfreien Identifizierung auch den der Möglichkeit der Integration von Sensoren zur Erfassung von Zustandsdaten nutzte. Dieses System wurde auch auf der Baustelle inHaus2 eingesetzt:

Abb. 9-9: Einsatz von Sensortranspondern in Vakuumisolierpaneel auf der inHaus2-Baustelle560

Ferner wurden auf der inHaus2-Baustelle Sensortransponder u. a. in Beton eingesetzt (vgl. hierzu auch folgende Ziff. 9.2.1.5). Auf dem RFIDimBau-Kongress im Februar 2008 präsentierte das IBP eine Anwendung, bei der auf Bauteilen angebrachte, induktiv arbeitende Transponder (LF bzw. HF) als Schlüssel zu Datenbanken genutzt wurden, in denen die Daten zu den Einzelkomponenten z. B. einer Fassade (Eigenschafts- und Ereignisdaten) zu Datensätzen „Funktionaler Einheiten“ aggregiert wurden, u. a. um hieraus Kennzahlen zu entwickeln, die z. B. zur Gewinnung bauphysikalischer Qualitätsaussagen genutzt werden sollen. Der Einsatz der RFID-Technik beinhaltete in dieser Anwendung das Erfassen einzelner ID, die teilweise im Sichtbereich lagen, so dass ein Teil der Anwendung ggf. auch unter Einsatz der Barcode-Technik realisierbar erschien. Da in dieser Anwendung genau wie im „InWeMo“ offenbar das „Data-on-Network“-Prinzip genutzt wird, sind die beiden Projekte auf Seiten des Informationsflusses ohne Weiteres kombinierbar.

560

Grinewitschus (2007)

326

9 RFID Anwendungen

Der genaue Inhalt der Arbeiten des Fraunhofer IMS sowie des Fraunhofer IBP ist jedoch dem entsprechenden Forschungsbericht zu entnehmen. Bzgl. der Zuordnung einzelner ID zu einer FE sei lediglich auf das Aggregationsevent nach EPCglobal verwiesen, auf das u. a. unter nachfolgender Ziff. 9.2.1.6 zu einem Projekt des BIBA noch eingegangen wird. Eine zu Beginn des Projektes vorgesehene Kooperation des Verfassers mit dem IMS auf der inHaus2-Baustelle, in deren Rahmen die BU Wuppertal beabsichtigte, dort Praxistests auch mit einem LKW-Portal durchzuführen, konnte trotz mehrfacher Anlaufbesprechungen leider nicht vollständig verwirklicht werden. Lediglich Praxistests im Bereich der Personallogistik konnten auf der inHaus2-Baustelle durch die BU Wuppertal durchgeführt werden (vgl. Kap. 11, Demonstrator Nr. 4), wohingegen eine Kooperation bei Tests bzgl. des Einsatzes der RFID-Technik zur Materialflussdokumentation nicht realisiert werden konnte. Offenbar wurde die zusammen mit der BU Wuppertal konzeptionell vorbesprochene Lösung für die LKW-Baustellenzufahrt, das Vorhalten eines RFID-LKW-Gate-Gestells und eines InSite-Containers umgesetzt und die Fraunhofer Institute IMS und IML führten eigene Voruntersuchungen mit einem UHF-RFID-LKW-Portal außerhalb des ARGE RFIDimBau-Projektes „RFIDKennzahlen“ durch. Die Ergebnisse dieser Tests bestätigen – soweit bekannt – die Ergebnisse der BU Wuppertal zu den Grenzen solcher passiver LKW-RFID-Portale (vgl. Kap. 11).

Abb. 9-10: Vortests mit UHF-RFID-LKW-Portal auf dem Parkplatz des Fraunhofer IML in Dortmund (links) und auf der inHaus2-Baustelle in Duisburg (rechts)561

Projekt „RFID-Leitsystem“ (TU Darmstadt) „Das Ziel des Forschungsvorhabens ‚Kontextsensitives RFID-Gebäude-Leitsystem’ ist die Entwicklung eines Ortungs- und Leitsystems für Einsatzkräfte in komplexen Gebäuden mit Publikumsverkehr. Hierbei sollen erstens die Standorte der Einsatzkräfte im Gebäude und zweitens einsatzrelevante Informationen über Brandschutz-

561

Ebel (2008) und vom Bögel (2008)

9 RFID Anwendungen

327

anlangen und Gebäudetechnik im räumlichen Kontext zur aktuellen Position der Einsatzkräfte bereitgestellt werden. … Es soll ein RFID-Gebäude-Leitsystem entwickelt werden, das es ermöglicht, die Position der Einsatzkräfte zu überwachen und auf digitalen Gebäudeplänen darzustellen. Diese Gebäudepläne können mittels einer zu entwickelnden integrierten Bestandsdokumentation der brandschutztechnischen Anlagen verwaltet werden: Gerade Flughäfen und andere Großbauten werden im Laufe des Lebenszyklus’ durch sich ändernde Nutzungsanforderungen fortwährend umgebaut, erweitert und modernisiert. Die Gebäudepläne und Beschreibungen der technischen Brandschutzeinrichtungen auf dem erforderlichen aktuellen Stand zu halten und an örtlich verteilten Brandmeldezentralen bereitzustellen, stellt einen sehr hohen Aufwand dar, der manuell kaum geleistet werden kann. Dazu sollen auf der Grundlage eines am Institut entwickelten Fachmodells Brandschutz (Brandschutztechnische Elemente plus Gebäude) Methoden erforscht werden, um erstens die Aktualisierung der Bestandsdokumentation der brandschutztechnischen Einrichtungen computergestützt zu unterstützen und zweitens im Alarmfall diese Informationen auf mobilen Endgeräten kontextsensitiv vor Ort zur Verfügung zu stellen.“562 Der genaue Inhalt der Arbeiten der TU Darmstadt ist später dem entsprechenden Forschungsbericht zu entnehmen. Ggf. können auch zusätzlich kontextsensitive Daten über auf passiven UHF-RFID-Tags vorgehaltene ID abgerufen werden; nach ersten Erfahrungen mit der passiven UHF-Technik ist jedoch nach Einschätzung des Verfassers ein passives UHF-RFID-System, das so zuverlässig ist, dass Einsatzkräfte sich im Ernstfall darauf verlassen könnten, mittelfristig vermutlich nicht realisierbar. Nach Einschätzung der BU Wuppertal wird eine Ortung und Navigation im Gebäude zuverlässig allenfalls unter Einsatz aktiver RFID-Technik im UHF- oder MW-Bereich möglich sein. Auf weitere Forschungsprojekte im Bereich Ortung und Navigation sowie Leitsysteme für Gebäude und die grundsätzlich verschiedenen Methoden der Ortung bzw. Positionsbestimmung unter Einsatz von RFID-Technik wird an anderer Stelle des vorliegenden Berichts noch hingewiesen (vgl. z. B. Ziff. 9.3.16).

9.2.1.4 Weitere Projekte der TU Darmstadt u. a. in Zusammenarbeit mit der Carnegie Mellon University Pittsburgh (USA) Unter der gemeinsamen Betreuung des Instituts für Numerische Methoden und Informatik im Bauwesen der TU Darmstadt und des Department of Civil and Environmental Engineering der Carnegie Mellon University (Pittsburgh, USA) wurde 2006 im Rahmen eines „Student Research Projects” eine Arbeit erstellt zum Thema „Construction Supply Chain Management supported by Radio Frequency Identification (RFID) Technology“.563 Dort wurde u. a. das in nachfolgenden Abbildungen darges-

562 563

Rüppel, Stübbe (2007) Vgl. IBB [Hrsg.] (2008a)

328

9 RFID Anwendungen

tellte Konzept entwickelt, in dem eine zentrale Projektdatenbank von verschiedenen verteilten Applikationen wie z. B. 3D-CAD-Applikation, Terminplanungssoftware aber auch RFID-bezogener Datenbanken, die z. B. mit Ereignissen an Gate- oder mobile Readern, versorgt werden. Dieses Konzept wurde auch im „InWeMo“ weitestgehend wieder aufgegriffen, allerdings um die sich durch die EPCglobal-Standardisierung zusätzlich ergebenden Möglichkeiten erweitert und anhand von Demonstratoren erprobt (vgl. auch Kap. 10 und 11). Auf weitere Projekte an der Carnegie Mellon University wird unter nachfolgender Ziff. 9.2.4 noch eingegangen.

Abb. 9-11: „Construction Processes supported by RFID Technology”-Konzept mit zentraler Projektdatenbank und verteilten (lokalen) RFID-Ereignisdatenbanken564

564

IBB [Hrsg.] (2008b)

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329

Abb. 9-12: Konzept zur RFID-basierten Sammlung von Daten in einer zentralen Datenbank entlang des Lebenszyklus eines Betonfertigteils

9.2.1.5 Weitere Projekte an der TU Dresden und am University College Cork Recherchiert man nach Projekten zum Thema RFID im Bauwesen, so ist festzustellen, dass zwischen Instituten der TU Dresden (Fakultät Informatik, Lehrstuhl Softwaretechnologie, Institut für Bauinformatik, Institut für Baubetriebswesen) und dem University College Cork eine Zusammenarbeit stattfindet und Projekte teils auch gemeinsam durchgeführt werden. Diese Institutionen beschäftigen sich schon seit mehreren Jahren mit dem Thema RFID im Bauwesen. Die von der TU Dresden gemeinsam mit dem University College Cork betreute Arbeit von Hauke Deckarm565 zum Thema „Einsatz der RFID-Technologie im Betonbau“ wurde 2006 im Rahmen des „15. Sächsischen Bautages“ als herausragende Diplomarbeit ausgezeichnet. „In dieser Arbeit werden die Einsatztauglichkeit verschiedener RFID-Systeme im Betonbau untersucht und Methoden entwickelt, mit denen eine Beurteilung vor dem Einbau erfolgen kann. Die Funktionsweisen der beiden wichtigsten Technologien werden erarbeitet und die wichtigsten Bestandteile der RFID-Systeme erläutert. Dazu werden die unterschiedlichen physikalischen Grund565

Beteiligt am Forschungsprojekt „IntelliBau“ (vgl. Jehle et al. (2008))

330

9 RFID Anwendungen

lagen zweier Frequenzbereiche der RFID-Technologie gegeneinander abgegrenzt und ausführlich erläutert. Die Bewertung der Randbedingungen aus dem Betonbau erfolgt separat für magnetische (13,56 MHz-HF) und elektromagnetische (868 MHzUHF) Systeme. Für beide Systeme kann eine Abschätzung der Funktionstauglichkeit erfolgen, die auf unterschiedlichen, materialabhängigen Parametern basiert. Dies lässt sich mit der Formel für die Lesereichweite realisieren. Je nach Frequenz ergeben sich unterschiedliche Formeln mit jeweils einem materialabhängigen Parameter. Bei HF-Systemen ist dies die relative magnetische Permeabilität des Betongemisches, bei UHF-Systemen die Schirmdämpfung von Betonscheiben. Zur Bestimmung der Parameter werden Versuchsreihen entwickelt. Damit lässt sich die Verwendbarkeit verschiedener Transponder zerstörungsfrei bewerten.“566 Gemeinsamer Schwerpunkt der o. g. Projekte der TU Dresden sowie des University College Cork scheint es zu sein, Potenziale der RFID-Technik insbesondere für den Bereich des Stahlbetonbaus zu analysieren und auf Basis dieser Analysen Anwendungen, Anforderungen und ggf. Standards abzuleiten. Neben den Untersuchungen zum Einsatz der RFID-Technik im Betonbau wurden im University College Cork zudem auch Experimente durchgeführt, wie Wasser- und Elektroleitungen passive RFID-Technik beeinflussen können.

Abb. 9-13: Versuchsaufbau in Cork zum Testen der Beeinflussung passiver UHF-RFID-Technik durch Leitungen hinter Wandbauplatten bzw. hinter Ziegel567

566 567

TU Dresden [Hrsg.] (2007) Abb. zusammengefügt aus Cech (2006)

9 RFID Anwendungen

331

Den Projekten in Cork und Dresden sind u. a. auch die folgenden drei Abbildungen zuzuordnen, die interessante Visionen verdeutlichen, die inzwischen auch an anderer Stelle aufgegriffen und z. T. bereits umgesetzt wurden.

Abb. 9-14: Nutzung der RFID-Transponder verschiedener Bauteile zur Kontrolle der richtigen Zuordnung von Anschlusspunkten568

Das Prinzip zur Anschlusskontrolle unter Einsatz der RFID-Technik wurde inzwischen an vielen Stellen als mögliche RFID-Anwendung in Montageprozessen aufgenommen.

Abb. 9-15: RFID-Leser am Kranhaken569

568

Cech (2006) und Cech, Menzel (2004)

332

9 RFID Anwendungen

Bzgl. des RFID-Lesers am Kranhaken ist z. B. hinzuweisen auf Studien in den USA, u. a. an der Carnegie Mellon University (vgl. nachfolgende Ziff. 9.2.4), bei denen auch die Kombination mit zusätzlichem GPS-Modul am Kran untersucht wurde.

Abb. 9-16: Transponder mit angebundener Sensorik im Betonbauteil und zusätzlicher Tag zur Identifizierung: dauerhaft verbauter ID-Tag und abnehmbarer aktiver Sensor-Tag im Paralleleinsatz570

Exkurs: Bestehende Systeme und Forschungsbedarf zum Thema „Sensortransponder in Beton“ Ein System zum RFID-Sensortag-basierten Monitoring der Betonaushärtung wurde bereits 2002 von der Identec Solutions AG vorgestellt571 und wird inzwischen z. B. von dieser als „Concrete Maturity Monitoring System“ (CMMS) vermarktet. 2004 gewann dieses System den „Nowa Award for Innovation“.572

Abb. 9-17: System zum Monitoring der Betonaushärtung mittels aktiver RFID-Sensortags573

569

Cech, Menzel (2004) Cech (2006) und Cech, Menzel (2004) 571 Vgl. Identec Solutions [Hrsg.] (2002) 572 Vgl. Identec Solutions [Hrsg.] (2004) 573 Identec Solutions [Hrsg.] (2004) 570

9 RFID Anwendungen

333

Die Ergebnisse einer Untersuchung des Michigan Department of Transportation (MDOT) zusammen mit der Tony Angelo Cement Construction Compani of Novi zum Einsatz des CMMS aus den Jahren 2003 und 2004 wurden veröffentlicht.574 Ein White Paper ist verfügbar.575 Als neuere Beispielanwendungen bekannt sind der Bau des Sandbergtunnels (Jäger Bau GmbH, Österreich) sowie der des „Freedom Towers“ in New York, bei dessen Bau 20.000 Sensortransponder verbaut werden und dessen Bauzeit durch den Einsatz der Transponder pro Etage um ca. 3 bis 4 Tage verkürzt werden soll.576 Die aktiven Sensor-Transponder der Identec Solutions AG kosten derzeit ca. 40 €.577

Abb. 9-18: Monitoring der Betonaushärtung mittels aktiver RFID-Sensortags beim Bau des Sandbergtunnels578

Zum Einsatz aktiver Sensortransponder für Betonbauteile etc. wird auch auch in Dänemark intensiv geforscht (vgl. Ziff. 9.2.2.7). Untersuchenswert erscheint aus heutiger Sicht, ob ggf. auch weit kostengünstigere semi-aktive UHF-Sensortags, wie sie z. B. zur Sicherung von Kühlketten in der Lebensmittelbranche entwickelt werden, für Einsatzzwecke im Bau geeignet sind, die i. d. R. kein Überleben des Tags über mehrere Jahre hinweg erfordern. Auch der Einsatz passiver Sensortags, bei denen zwar keine Protokollierung der Messdaten im Tag selbst erfolgt, sondern nur zum Zeitpunkt der Lesung Zustandsdaten erfasst werden, erscheint untersuchenswert. Solche Transponder werden z. B. für die Überwachung des Reifendrucks in Fahrzeugen genutzt bzw. entwickelt.579

574

Andrew, DeFinis (2004) Vgl. Hansen, Surlaker (2006) Vgl. o. V. (2008a), Pfitscher (2008) jeweils zum Freedom Tower und Schmidt (2007) zum Sandbergtunnel 577 Aussage im Rahmen von Pfitscher (2008) 578 Pfitscher (2008) 579 Vgl. z. B. o. V. (2001) oder IQ-mobil [Hrsg.] (2008) 575 576

334

9 RFID Anwendungen

Tests mit RFID-Sensoren im Beton führte auch das Fraunhofer IMS 2007 auf der inHaus2-Baustelle durch: „Erhöhte Aktivität herrscht[e am 15.08.2007 auch] im Hochfrequenzlabor des Fraunhofer-Instituts IMS in Duisburg. Die Forscher sind gerade dabei, die elektrischen Eigenschaften von fast einhundert RFID-Transpondern (kurz Tags genannt) zu vermessen. Diese werden in wenigen Stunden auf der nahen Baustelle des InHaus2 in eine Bodenplatte aus Beton vergossen. Mit Hilfe der Transponder soll die Temperatur der Betonkernaktivierung gemessen werden.“580 „Weiteres Thema [auf der inHaus2-Baustelle] sind drahtlos per RFID-Technik vernetzte Sensoren, die mit dem Beton vergossen werden und den Aushärteprozess überwachen.“581 „Das gesamte inHaus2-Gebäude wird mit einer IT-Infrastruktur ausgestattet, die es dem Betreiber ermöglicht, eine Vielzahl von Informationen wie Betriebsdaten oder Planungsdaten und ihre Relationen zueinander zu unterschiedlichen Zwecken auszuwerten. Um dieses Ziel zu erreichen, werden beim Bauprozess bereits Sensoren in die Bodenplatte und Wände integriert. Diese zeichnen Druck, Temperatur und Feuchtigkeit auf, so dass die Überwachung des Feuchtigkeitsgehaltes im Estrich und die der Temperaturen im Beton möglich ist. Diese Daten sind wertvoll für die Materialforschung, da sie unter anderem Rückschlüsse auf das thermische Verhalten von Materialien erlauben.“582

Abb. 9-19: Einbau und Auslesen von RFID-Sensortags in Beton auf der inHaus2-Baustelle583

580

Fraunhofer IMS [Hrsg.] (2007) Vgl. z. B. FhG [Hrsg.] (2007) 582 Fraunhofer Verbund Mikroelektronik [Hrsg.] (2007) und Scherer (2007) 583 Grinewitschus (2007) 581

9 RFID Anwendungen

335

9.2.1.6 Studentenprojekt am BIBA (Bremen) zur EPCglobal-konformen Abbildung eines Montageprozesses am Beispiel einer Telefonsäule der Telekom Am Bremer Institut für Betriebstechnik und angewandte Arbeitswissenschaft an der Universität Bremen (BIBA) wurde 2006 ein Studentenprojekt durchgeführt, bei dem unter Einsatz eines Handlesers der Nordic ID GmbH und passiver UHF-Tags (EPC Class 1 Gen2) der Prozess der Montage einer Telekomsäule EPCglobal-konform EDV-seitig abgebildet wurde. Über dieses Projekt informierten sich die „InWeMo“Projektmitarbeiter bei einem Termin am 18.06.2007 vor Ort, bei dem auch einige weitere interessante RFID-Projekte und Versuchsaufbauten im LogDynamics Labor des Instituts vorgestellt wurden. Bei dem Projekt wurden Einzelteile einer Telefonsäule mit UHF-RFID-Transpondern gekennzeichnet (vgl. z. B. nachfolgende Abb.).

Abb. 9-20: UHF-Tag (Paxar-Space-Tag) eingebracht in Touchscreen der Telefonsäule584

Der Produktlebenszyklus der Telefonsäule wurde analysiert.

Abb. 9-21: Beispiel für eine Lebenszyklusdarstellung für einen Monitor einer Telefonsäule585

584 585

BIBA (2006) Ebd.

336

9 RFID Anwendungen

Für einen UHF-Handleser wurde eine Software entwickelt, mit der die Prozesse entlang der Lieferkette (bis zur Entsorgung) erfasst werden können.

Abb. 9-22: Im Projekt des BIBA genutzter linear polarisierter UHF-Handleser der Nordic ID GmbH und Screenshot einer Benutzeroberfläche586

Die Daten wurden in EPC IS-konformen Datensätzen abgelegt.

Abb. 9-23: Darstellung der EPC IS-Struktur des BIBA587

Dabei wurden gerade für die Montageprozesse auch EPCglobal-konforme Aggregationsereignisse genutzt, bei denen die Einzel-ID, z. B. die der Einzelbestandteile der Säule, einer Parent-ID der „Funktionalen Einheit“ Säule, also dem sog. „Master-Tag“ zugeordnet werden.

586 587

BIBA (2006) Ebd.

9 RFID Anwendungen

337

Abb. 9-24: Beispiel für eine Datensatzstruktur: Aggregation-Event (TSS = „Master-Tag“ = parentID; zugeordnete Tags der Komponenten (BT) = childEPC)588

Das BIBA ist auch involviert in das internationale Projekt PROMISE, auf das unter nachfolgender Ziff. 9.2.2.2 noch eingegangen wird.

9.2.1.7 Die Umfrage der Technischen Fachhochschule Berlin zum Thema „RFID in der Baulogistik“ U. a. im Rahmen einer Masterthesis von Herrn Daniel Doberstein589 mit dem Thema „Einsatz von RFID in der Baulogistik“590 wurde an der Technischen Fachhochschule Berlin, Prof. Ullmann und Prof. Axmann, eine Umfrage zum Thema „RFID in der Baulogistik“ durchgeführt und im Dezember 2007 veröffentlicht.591 Mit Herrn Doberstein bestand während der Umfragephase ein Informationsaustausch statt. Aus der Beantwortung der Frage 5a dieser Umfrage wird deutlich, dass besonders hohes Potenzial gesehen wird im Bereich der „Versorgungslogistik (Arbeitsvorbereitung, Belieferung etc.)“ in Verbindung mit Objekten der Baustelleneinrichtung, Maschinen und Stückgütern (vgl. nachfolgende Abb.). Die Veröffentlichung der Studie endet mit dem Hinweis, dass die von der ARGE RFIDimBau „… zu erwartenden Forschungsergebnisse … wichtige Erkenntnisse bezüglich des konkreten Einsatzes von RFID im Bauwesen zur Verfügung stellen [werden] und die bauspezifische RFID-Entwicklung somit maßgeblich vorantreiben [werden].“592

588

BIBA (2006) Nicht zu verwechseln mit Herrn Uwe Dobbestein, der für die Webseite http://www.rfidbaulogistik.de/ verantwortlich ist. (vgl. Dobbestein (2007)) 590 Doberstein (2007) 591 Axmann et al. (2007) 592 Ebd., S. 30 589

338

9 RFID Anwendungen

Abb. 9-25: Ergebnisse der „Nutzenbewertung von RFID“ durch die Befragten in der Studie „Einsatz von RFID in der Baulogistik“ der TFH Berlin593

9.2.1.8 Projekte im Umfeld des Lehrstuhls fml der TU München Auch der Lehrstuhl für Fördertechnik Materialfluss Logistik der TU München (fml) beschäftigt sich mit dem Einsatz der RFID-Technik im Bauwesen. Dort wurde im Rahmen der Initiative „Bayern Innovativ“ im März 2007 ein „Cluster Treff“ „RFID in der Baulogistik“ veranstaltet. „Idee dieses Cluster-Treff's ist, Anwendungsmöglichkeiten und Potenziale der RFID-Technik im Bereich der Bauwirtschaft aufzuzeigen und zu diskutieren. Von der Organisation der Baustelle, des Bauhofs, bis hin zur Kennzeichnung von Bauteilen sind hier vielfältige Einsatzmöglichkeiten denkbar.“594 Aus dem Bericht zum Treffen kann wie folgt zitiert werden: „Aktuelle Projektarbeiten in den Bereichen RFID und Baulogistik erläuterte der Lehrstuhlinhaber Professor Willibald Günthner. Als technische Hilfsmittel für die Baulogistik wurden u. a. das prozessorientierte Informationssystem EIS (Equipment Information System) sowie verschiedene Simulationsprogramme zur Visualisierung von Prozessabläufen am Bau vorgestellt. Hinsichtlich des RFID-Einsatzes wird derzeit die automatische Erfassung,

593 594

Axmann et al. (2007), S. 25 Vgl. u. a. Bayern Innovativ (2007a)

9 RFID Anwendungen

339

Verfolgung und zeitnahe Buchung von Werkzeugen und Hilfsmitteln auf Baustellen untersucht. An aktuellen Beispielen wurde unter anderem [von der Firma INDYON GmbH] ein Bauhofmanagement mit RFID vorgestellt.“595 Darüber hinaus beschäftigt sich der Lehrstuhl fml im Rahmen eines AiF-geförderten Forschungsprojektes mit dem Thema „RFID-Einsatz in der Baubranche“. Die Projektverantwortlichen beschreiben Ziel und Vorgehen des zum 01.08.2007 gestarteten Projektes wie folgt: „Ziel des Forschungsprojekts ist die automatisierte Identifikation von Betriebsmitteln über ein RFID-System, um eine deutlich verbesserte Kontrolle der Teile zu ermöglichen. Besonders für kleine und mittelständische Unternehmen stellt die Auto-ID eine Möglichkeit dar, die verwaltungsintensiven Warenein- und -ausgangskontrollen hinsichtlich Kosten und Qualität zu optimieren, um sich dem Wettbewerbsdruck osteuropäischer Billiganbieter stellen zu können. Auch kann die Vollständigkeit der Ladung beim Transport zwischen verschiedenen Einsatzorten aufwandsarm und zeitnah überprüft werden, um Schwund oder Fehllieferungen aufzudecken. Des Weiteren lassen sich Buchungsvorgänge von Material auf Kostenstellen automatisieren und Einsatzzeiten von Betriebsmitteln besser dokumentieren. Dadurch ist eine effizientere Planung und Auslastung der oft teuren und daher nur eingeschränkt verfügbaren Betriebsmittel möglich. Ein weiteres Forschungsziel ist daher die Entwicklung eines mobilen, autarken Identifikationssystems, welches den schwierigen Umwelt- und Umgebungseinflüssen auf der Baustelle gewachsen ist. In Form von RFID soll hierbei eine neue Technologie für die Baubranche erschlossen werden. Das System soll über eine Kommunikationseinheit zur zentralen Datenübertragung Warenbewegungen automatisch erfassen und mit einer Datenbank abgleichen. Um die Systeme der Forschungspartner problemlos integrieren zu können, wird eine modulare Systembauweise mit neutralen Schnittstellen verwendet.

Abb. 9-26: Modellskizze eines mobilen RFID-Gates für den Baustelleneinsatz

595

Bayern Innovativ (2007b)

340

9 RFID Anwendungen

Zunächst werden in Zusammenarbeit mit den beteiligten Industriepartnern die zu untersuchenden Einsatzszenarien sowie die Anforderungen an das System geklärt. Dabei werden die Betriebsmittel klassifiziert, Kennzeichnungsmöglichkeiten erörtert und die relevanten Prozesse auf der Baustelle und diesbezügliche Einsatzmöglichkeiten für die Identifizierungstechnologie diskutiert.

Abb. 9-27: Material- und Informationsfluss

Im nächsten Schritt folgt die Definition der Systemarchitektur, in deren Rahmen die Komponenten der RFID- und Übertragungstechnik und deren Anbindung festgelegt werden. Des Weiteren müssen die für die Baustelle und die dortigen Umgebungsbedingungen geeigneten Tags sowie die zu kennzeichnenden Betriebsmittel gemäß den vorab festgelegten Anforderungen definiert werden. Für verschiedene Baustellen- bzw. Betriebsmitteltypen erfolgt die Konzeption des I-Punktes, bspw. in Form portabler Lesegeräte oder mobiler, autarker Gates. Anschließend sind die Anforderungen an das mit der Übertragungseinheit gekoppelte zentrale Datenverwaltungssystem bzgl. Datengenerierung, -übertragung und -kontrolle zu bestimmen. Zur Validierung der Ergebnisse erfolgt zum Ende des Projekts der Aufbau eines Demonstrators, welcher durch Feldversuche die Ergebnisse gemäß den Anforderungen verifiziert.“596 596

Schneider (2007)

9 RFID Anwendungen

341

Ergebnis des Projektes „InWeMo“ ist, u. a. dass die in obiger Modellskizze gezeigte LKW-Ladung mit Hilfe passiver UHF-RFID-Technik nicht erfasst werden kann (vgl. Kap. 11 bzgl. der Grenzen eines (mobilen) LKW-Portals bei Einsatz passiver UHFTransponder). Dies ist zwar auch den Projektverantwortlichen am Lehrstuhl fml bewusst und sei daher nur angemerkt, da über solche Abbildungen auch in anderen Branchen bereits zu hohe Erwartungen an die RFID-Technik geweckt wurden, die enttäuscht werden mussten und somit den Begriff RFID unnötig mit Misserfolgen in Verbindung brachten. Schneider (fml) geht davon aus, dass die Frage, „Welche Betriebsmittel tatsächlich [mit einem mobilen RFID-LKW-Portal] identifiziert werden können und wie die einzelnen Prozessvariablen wie bspw. die Transporteinheit LKW aussehen muss, um RFID-fähig zu sein, … im Projektverlauf geklärt werden [wird].“597 Hierzu wurde der Informationsaustausch zwischen dem fml und der BU Wuppertal bereits initiiert, da grundsätzlich Parallelen in den Projektzielen existieren und gleichzeitig Doppelforschung vermieden werden soll. Schließlich ist das fml Forschungspartner im bayerischen Forschungsverbund des Projektes „ForBAU - Virtuelle Baustelle - Digitale Werkzeuge für die Bauplanung und -abwicklung", das zum 01.01.2008 startete.598 „Das Projekt [ForBAU] besteht aus insgesamt vier Teilprojekten, die von sieben Lehrstühlen bayerischer Universitäten (TUM, Universität Nürnberg-Erlangen, FH-Regensburg, DLR) bearbeitet werden. Der Fokus der Forschungsarbeiten liegt auf dem Einsatz von digitalen Werkzeugen wie z. B. Ablaufsimulationen oder PDM-Systemen bei der Bauplanung und -abwicklung. Kerngedanke des Vorhabens ist die Integration von verschiedenen EDV-Hilfsmitteln, um ein Bauprojekt in einem digitalen Modell abbilden zu können. Dieses soll während des Baufortschritts laufend aktualisiert werden. Um diese Ist-Daten zu sammeln, sollen u. a. AutoID-Systeme wie RFID zum Einsatz kommen. Es werden im TP 4 ‚BauIDENT’ Methoden erarbeitet, die eine EDV-gestützte, automatisierte Erfassung der für eine Weiterverarbeitung relevanten Baustellendaten ermöglichen.“599 „Die Bayerische Forschungsstiftung fördert den Verbund in den nächsten drei Jahren mit insgesamt 2,25 Mio. €.“600 Neben den o. g. Lehrstühlen ist über den Lehrstuhl für Betriebswirtschaftslehre, insbesondere Logistik, der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg auch die Arbeitsgruppe für Technologien der LogistikDienstleistungswirtschaft (ATL) des Fraunhofer Instituts für Integrierte Schaltungen (IIS) in das Projekt eingebunden. Zu den Projektmitarbeitern am fml wurde Ende 2007 durch Mitarbeiter des Projektes „InWeMo“ Kontakt aufgenommen mit dem Ziel, hier einen Informationsaustausch zu erreichen, um etwaige Doppelforschung ausschließen und gegenseitig von Zwischenergebnissen profitieren zu können. Weiterhin erfolgte ein Austausch am Rande des RFIDimBau-Kongresses im Februar 2008 und durch anschließenden E-Mail-Kontakt. Weitere Abstimmungsgespräche sind geplant.

597

Schneider per E-Mail am 29.02.2008 Vgl. Kortenbruck (2007) und Klaubert, Schorr (2007) 599 Klaubert per E-Mail am 03.03.2008 600 Kortenbruck (2007) 598

342

9 RFID Anwendungen

Abb. 9-28: Struktur im Forschungsverbund ForBAU601

9.2.1.9 Das Projekt „RFID-gestützte Baustellenlogistik“ und weitere Projekte im Umfeld des Fraunhofer IFF Durch das Fraunhofer Institut Fabrikbetrieb und -automatisierung (IFF) Magdeburg zusammen mit weiteren Projektpartnern wurde bei der Stahlbau Magdeburg GmbH im Rahmen eines Forschungsprojektes, gefördert von der Stiftung Industrieforschung, ein RFID-Pilotprojekt mit Fertigteilen aus Stahl auf einer Baustelle unter dem Titel „RFID-gestützte Baustellenlogistik“ durchgeführt. Zur Projektleiterin des Projektes wurde Kontakt aufgenommen, um einen Informationsaustausch zu erreichen und es wurde eine Informationsveranstaltung am 21.02.2007 in Magdeburg besucht. Ein Bericht über das Projekt liegt derzeit (Stand November 2007) (noch) nicht vor. In dem Projekt des IFF wurden passive RFID-Transponder zum Schutz vor äußeren Umwelteinflüssen in Folien einlaminiert. Die einlaminierten Transponder wurden mittels eines Drahts an einer Bohrung im Stahlbauteil so befestigt, dass sie im Moment des Auslesevorganges genügend Abstand von der Metalloberfläche besaßen und die Daten zuverlässig auf das Lesegerät übermittelt werden konnten. Nach Angaben des IFF konnten während des Pilotprojektes sehr gute Erfahrungen bzgl. der Zuverlässigkeit der Auslesung der Transponder an den gekennzeichneten Stahlbaufertigteilen gesammelt werden. Bei der Montage konnten die Daten zuverlässig ausgelesen und Informationen über nachfolgende Montageprozesse schneller zur Verfügung gestellt werden. Ziel war es u. a., den Warenübergang sicher zu dokumentieren.

601

Klaubert per E-Mail am 03.03.2008, vgl. auch z. B. o. V. (2008b)

9 RFID Anwendungen

343

Abb. 9-29: Abbildungen zu den baubezogenen RFID-Projekten des Fraunhofer IFF: mit induktiv arbeitenden Transpondern markierte Stahlbauteile, Handleser und Gesamtkonzept602

Das vorliegende Informationsmaterial lässt darauf schließen, dass in diesen Projekten keine UHF-Technik eingesetzt, sondern dass primär mit induktiven RFIDHandlesern gearbeitet wurde. Aus Sicht des Verfassers ist die RFID-technische Seite dieser Anwendung – eine Lesung von induktiven RFID-Labeln mit Handlesern – zwar wenig anspruchsvoll; das Projekt zeigt jedoch am Beispiel der Demonstration eines „Gesicherten Warenübergangs“, dass RFID-Technik, wenn sie richtig eingesetzt wird, Prozessabläufe auch im Bau zuverlässig unterstützen kann. Das Projekt des IFF weist dabei gewisse Ähnlichkeiten auf zu einem Projekt der Iowa State University, Department of Civil and Construction Engineering (Prof. Jaselskis) aus dem Jahr 2000 (veröffentlicht 2003 unter Bezugnahme auf seine Veröffentlichung von 1995).603 Dort wurde auf Basis eines Workshops zur Ermittlung von Anwendungsmöglichkeiten der RFID-Technik aus Sicht der Bauwirtschaft von der Abteilung Bauingenieurwesen exemplarisch für eine der gefundenen Anwendungsmöglichkeiten ein Pilotprojekt auf zwei Baustellen durchgeführt, bei dem der Prozess des Trackings von Material über den Einsatz von induktiv arbeitender RFID-Technik vereinfacht wurde. Ziel war z. B. der automatisierte Abgleich von Lieferlisten, die Speicherung von Mengen, Zuständen und Lagerorten etc. auf dem Tag (dezentral) und die Weitergabe dieser Daten an ein zentrales Tracking-System. In einem Artikel zum Projekt wurde in Form eines umfangreichen Flussdiagramms eine Entscheidungshilfe für die Einführung eines RFID-Systems veröffentlicht. Unterstützt wurde das Projekt durch das an der University of Texas angesiedelte Construction Industry Institute

602 Vgl. u. a. Technologie-Transfer-Zentrum [Hrsg.] (2007), Gebert et al. (2007), Fraunhofer IFF [Hrsg.] (2007a), Gründler et al. (2006), Richter (2006a) und Schenk (2007a) 603 Vgl. Jaselskis, El-Misalami (2003)

344

9 RFID Anwendungen

(CII) und einige Unternehmen. Sowohl die beiden Universitäten als auch das CII selbst beteiligen sich an den später aufgeführten Projekten in den FIATECHInitiativen zum Thema RFID (vgl. Ziff. 9.2.4.2). 

Abb. 9-30: Abbildungen zu einem RFID-Projekt an der Iowa State University im Jahr 1998604

Auch einige weitere Projekte des Fraunhofer IFF unter der Überschrift „RFID in der Instandhaltung“, z. B. „… von Schüttgutanlagen“ und „… im Anlagenbau“ sind in diesem Zusammenhang von Interesse, da seitens der eingesetzten Technik ähnliche Rahmenbedingungen zu gelten scheinen (Einsatz mobiler, passiver, induktiv arbeitender RFID-Technik in metallischer Umgebung). Das Fraunhofer IFF koordinierte im Zeitraum 2004 bis 2006 auch ein zu diesem Themenkomplex passendes Projekt eLOGMAR-M unter dem Titel „Web-based and mobile solutions for collaborative work environment with logistics and maritime applications“ und trug zu diesem Projekt bei u. a. mit einem Aufsatz „RFID Technologies for Controlling an Optimizing Special Logistic Processes.“605 Die Veröffentlichungen zu den Projekten des Fraunhofer IFF wurden bei der Bearbeitung des Projektes „InWeMo“ berücksichtigt. Die Möglichkeiten beim Einsatz mobiler, induktiv arbeitender RFID-Technik können jedoch als weitgehend bekannt vorausgesetzt werden, so dass im Projekt „InWeMo“ der Einsatz passiver UHF-Technik fokussiert wurde. Auf einige bzgl. der Nutzung der RFID-Technik vergleichbare Systeme zur Montage-, Wartungssteuerung sowie zum Asset-Management wird u. a. auch unter Ziff. 9.3.8 noch eingegangen. 604 605

Vgl. u. a. Jaselskis, El-Misalami (2003) Vgl. u. a. Fraunhofer IFF [Hrsg.] (2006b), Richter, Röben, Schenk (2006)

9 RFID Anwendungen

345

Abb. 9-31: Abbildungen zu den wartungs- und instandhaltungsbezogenen RFID-Projekten des bzw. unter Beteiligung des Fraunhofer IFF und weiteren Institutionen: getaggte Objekte, mobile RFID-Handleser u. a. für der Montage von Bauwerken (oben rechts)606

9.2.1.10 Die „Digitale Gebäudeakte“ des Fraunhofer ISST mit Anbindung von RFID- und NFC-Systemen Das Fraunhofer ISST konzipiert in seinem Forschungsbereich „Smart Building“ eine „’Digitale Gebäudeakte’, die die gesamte Informationskette von der Planung über den Bau, den Betrieb bis zur Verwertung eines Gebäudes unterstützt .. Das Institut bietet Planern, Betreibern und Facility Managern von Gebäuden damit ein Konzept, wie alle relevanten Informationen personalisiert und gefiltert zur Verfügung gestellt werden können. … Das Fraunhofer ISST bietet mit dem Konzept der Digitalen Gebäudeakte eine Beratung zu folgenden Aspekten: Bestimmung aller relevanter Informationen sowie Konzeption, wie diese Informationen gesammelt und bereitgestellt werden können (z. B. über den Einsatz von RFIDFunkchips und die Bestimmung eindeutiger Schlüssel zur Kennzeichnung von Anlagen).“607 Auch die Möglichkeit der Nutzung von NFC-Technik wird angepriesen.

606 607

Gebert et al. (2005), Fraunhofer IFF [Hrsg.] (2007a), Fraunhofer IFF [Hrsg.] (2007b) Fraunhofer ISST [Hrsg.] (2007)

346

9 RFID Anwendungen

Das Fraunhofer ISST stellt diesbezüglich zutreffend fest, dass eine „Digitale Gebäudeakte“, soll sie von verschiedenen im Wertschöpfungsprozess Beteiligten genutzt werden können, „kein Konzept von der Stange, sondern immer Ergebnis einer individuellen Beratung“608 ist und veranstaltet 2008 mehrere Workshops, in denen einerseits der Prototyp einer fertigen „Digitalen Gebäudeakte“ vorgestellt wurde609, andererseits die Entwicklungsmöglichkeiten noch diskutiert werden610. Mit Blick auf die Untersuchung des Einsatzpotenzials von RFID-Technik in der Bauund Immobilienwirtschaft ist also festzustellen, dass Konzepte zur Integration von beliebigen Daten in einem Gebäudeinformationsmodell bzw. einer „Digitalen Gebäudeakte“ vorliegen. Im Prinzip werden Daten dabei z. B. einfach an die im 3D-CAD-Plan vorhandenen Bauteile per Datenbank, ggf. unter Nutzung einer Product-LifecycleManagement (PLM)-Software, angefügt. Mit diesem Thema beschäftigen sich auch weitere Forscherteams. Da die RFID-Technik hier als Identifikationstechnik mit ihren bauteilbezogenen ID „nur“ als „Schlüssel“ zu den Datenbanken dient, wird hierauf nicht vertieft eingegangen. Wie „Digitale Gebäudeakten“ an das Informationsmodell des „InWeMo“ angebunden werden können, zeigt u. a. die ARGE RFIDimBauSchnittstellendarstellung, auf die in Kap. 10 eingegangen wird. In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, dass bereits seit den 70er Jahren an einem für eine „Digitale Gebäudeakte“ grundlegenden IFC-Standard gearbeitet wird, dass mit einer Fertigstellung nach Auffassung von Fachleuten allerdings in den nächsten 10 Jahren nicht zu rechnen ist.611 An 3- bis 5D-CAD-Modellen und deren Verknüpfung mit den unterschiedlichsten Informationen arbeiten derzeit jedoch zahlreiche Forscher, insbesondere jedoch auch die Bauindustrie selbst, z. T. auch in Kooperationen, da es sich hier um Grundlagenarbeit handelt, die die Bauindustrie als sehr bedeutsam ansieht (digitale Planung und digitale Projektabwicklung).

9.2.1.11 Studie des Forschungsinstituts für Rationalisierung (fir) der RWTH Aachen zum Einsatz der RFID-Technik in Facility ManagementProzessen Das Forschungsinstitut für Rationalisierung (fir) der RWTH Aachen veröffentlichte 2007 Ergebnisse einer Umfrage zum Einsatzpotenzial der RFID-Technik in Facility Management (FM) Prozessen mit dem Titel „RFID im After Sales und Service“.612 Dort ergab sich bzgl. der Potenzialeinschätzung für einzelne FM-Prozesse folgendes Bild:

608

Fraunhofer ISST [Hrsg.] (2007) Vgl. z. B. Fraunhofer ISST [Hrsg.] (2008a) Vgl. z. B. Fraunhofer ISST [Hrsg.] (2008b) 611 Aussagen auf der European Conference of Construction Logistics 2008 (ECCL 08) am 26.05.2008. Einige Projekte zum Thema IFC und somit zu Gebäudeinformationsmodellen etc. werden auch im Rahmen der Forschungsinitiative „ZukunftBAU“ gefördert (vgl. z. B. BBR [Hrsg.] (2008)), so dass hier auf eine Beschleunigung der Entwicklungen zu hoffen ist. 612 Quadt, Rhensius (2007) 609 610

9 RFID Anwendungen

347

Abb. 9-32: Nutzenpotenzial von RFID im Facility Management nach Prozesskategorien: Ergebnis einer Studie des fir der RWTH Aachen613

9.2.1.12 Einschätzung des Instituts für Arbeitswissenschaft und Betriebsorganisation an der Universität Karlsruhe zum Anwendungspotenzial der RFID-Technik in der Bauindustrie Börkircher vom Institut für Arbeitswissenschaft und Betriebsorganisation der Universität Karlsruhe kommt 2006 u. a. nach Verweis auf die wenig fortgeschrittene Standardisierung zur Einschätzung, dass es noch einige Zeit bis zur Nutzung von RFIDSystemen in der Bauwirtschaft benötigt und weist zurecht auf die Bedeutung der Kooperation der Bauwirtschaft mit RFID-Anbietern hin: „Schließlich ersetzt der Einsatz von RFID-Systemen nicht die Planung des Bauablaufs. Aber RFID-Systeme können helfen, die Planung des Bauablaufs transparenter zu machen. Wenn die Zeit dafür reif ist, kann auch die RFID-Technologie eine erfolgsversprechende Technologie mit nahezu unbegrenzten Anwendungsmöglichkeiten für die Bauindustrie werden. Jedoch sollte vorher auch in Deutschland, ähnlich den amerikanischen Pilotstudien, eine Kooperation zwischen RFID-Anbietern und der Bauwirtschaft forciert werden.“614

613 614

Rhensius (2007) Börkircher (2006)

348

9 RFID Anwendungen

9.2.1.13 Die Projekte mit Logistikschwerpunkt im Rahmen des Forschungsprogramms „Next Generation Media“ (Förderung durch BMWi) Im Rahmen des Forschungsprogramms „Next Generation Media“ des BMWi werden derzeit elf Forschungsprojekte gefördert, die sich in unterschiedlichen Projektstufen befinden.615 „Am Anfang von next generation media stand ein Ideenwettbewerb zum Thema ‚Vernetzte intelligente Objekte’. Aus diesem Wettbewerb sind nach fachkundiger Begutachtung 11 Projekte als Sieger hervorgegangen, die als förderungswürdig eingestuft und mittlerweile alle gestartet worden sind. Die Entwicklung des Programms next generation media vollzog sich in folgenden Phasen: Phase 1 (01.06.2004 - 30.09.2004): Ausschreibung, Erarbeitung und Einreichung von Projektskizzen zum Ideenwettbewerb Phase 2 (01.10.2004 - 15.11.2004): Auswahl der besten Projektvorschläge durch eine unabhängige Jury Phase 3 (ab Januar 2005): Antragstellung durch die Gewinner des Wettbewerbs Phase 4 (ab Frühjahr 2005): Bewilligung und Beginn der Projektdurchführung der fünf besten Projekte nach Prüfung der eingegangenen Anträge Phase 5 (ab Februar 2006): Start der Begleitforschung und Bewilligung und Beginn der Projektdurchführung der verbliebenen sechs Projekte nach Prüfung der eingegangenen Anträge Die Auswahl der 11 zur Förderung vorgeschlagenen Verbundprojekte erfolgte durch eine vom BMWi eingesetzte interdisziplinäre Jury …“616 Von den elf Projekten beschäftigen sich die nachfolgend beschriebenen vier Projekte mit dem Einsatz der RFID in der (Material-) Logistik und waren daher bei der Bearbeitung des Projektes „InWeMo“ in Hinblick auf Anknüpfungspunkte und die Vermeidung von Doppelforschung zu untersuchen. Doppelungen konnten jedoch nicht festgestellt werden, da sich die logistischen Zusammenhänge und Strukturen in der Bauwirtschaft stark von denen in der Automobilindustrie und anderen Branchen unterscheiden. Lediglich in der Berücksichtigung der EPCglobal-Entwicklungen sowohl im Projekt „InWeMo“ als auch in nachfolgend aufgeführten Projekten sind Anknüpfungspunkte zu erwarten. Ähnlichkeiten gibt es natürlich in den übergeordneten Zielen wie der Rückverfolgbarkeit, dem Echtzeit-Tracking etc.

615 616

Vgl. hierzu sowie zu Folgendem BMWi [Hrsg.] (2007) BMWi [Hrsg.] (2007)

9 RFID Anwendungen

349

Ko-RFID - Unternehmensübergreifende RFID-basierte Logistiknetze mit einem Vertrauensmodell zur individuellen Steuerung von Prozesstransparenz Das Projekt „Ko-RFID - Unternehmensübergreifende RFID-basierte Logistiknetze mit einem Vertrauensmodell zur individuellen Steuerung von Prozesstransparenz“ hat eine Laufzeit von 05/2007 bis 09/2009 bei einem Fördervolumen von ca. 5 Mio. Euro. An dem Projekt Beteiligte (ohne assoziierte Partner) sind die DaimlerChrysler AG, die Gerry Weber AG, die Humboldt-Universität zu Berlin (Institut für Wirtschaftsinformatik), die Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg (Arbeitsgruppe Wissensmanagement und Wissensentdeckung), die SAP AG, die Technische Universität Berlin (Bereich Logistik) sowie die Wellmann GmbH. Die Projektverantwortlichen beschreiben Ziel und Vorgehen des in 9 Teilprojekte gegliederten Vorhabens wie folgt: „Der Einsatz moderner RFID-Technik zur Optimierung von Wertschöpfungsketten und zur Verbesserung von Transparenz und Kommunikation zwischen allen Beteiligten ist das Ziel dieses Projekts. Erprobt wird der Einsatz RFID-basierter Logistiksysteme in der Textil-, Automobil- und Küchenherstellerbranche, um Standards, Schnittstellen, Applikationen und neue Konzepte des vertrauensbasierten ökonomischen Handelns zu erarbeiten.“617 LAENDmarKS - Rückverfolgbarkeit von Automobilkomponenten durch prozesskettenübergreifende RFID-gestützte Erfassung von Produktions- und Logistikdaten Das Projekt „LAENDmarKS - Rückverfolgbarkeit von Automobilkomponenten durch prozesskettenübergreifende RFID-gestützte Erfassung von Produktions- und Logistikdaten“ hat eine Laufzeit von Sept. 2005 bis Aug. 2008618 (Fördervolumen nicht veröffentlicht619). An dem Projekt Beteiligte (ohne assoziierte Partner) sind die DaimlerChrysler AG, IBM, die IBS AG, die Keiper GmbH & Co. KG, die Ruhr-Universität Bochum, die TBN GmbH sowie die Volkswagen AG. Die Projektverantwortlichen beschreiben Ziel und Vorgehen wie folgt: „Für Unternehmen, die große Produktserien über längere Zeiträume herstellen und auf den Markt bringen, ist die lückenlose Zulieferung von Bauteilen ein zentrales Thema. Die rechtzeitige Identifikation fehlerhafter Teile vor dem Einbau in komplexe Produkte und ein hierfür nötiges, effizientes Fehlermanagement sind daher unverzichtbare Instrumente zur Minderung betriebswirtschaftlicher Schäden. Im Projekt LAENDmarKS wird vor diesem Hintergrund ein praxistaugliches Konzept zur Vernetzung intelligenter Objekte entlang der Logistikkette entwickelt. Anhand der erfassten Daten können automatisch Notfallszenarien gestartet und laufend optimiert werden.

617

BMWi [Hrsg.] (2007) Keiper [Hrsg.] (2008) 619 Vgl. Keiper [Hrsg.] (2008) 618

350

9 RFID Anwendungen

So stabilisiert das System die Lieferprozesse innerhalb des Produktionsablaufs. Erprobt werden Konzept und Technologien in einer prozessübergreifenden Kooperation von Partnern in der Automobilproduktion. Ziel ist es, ein durchgängiges Nachverfolgungssystem (Trackingsystem) bei der Weitergabe von Automobilkomponenten aufzubauen, das bei Fehlern umgehend alle Betroffenen automatisch über auffällige Ereignisse informiert und steuernd in die Logistikkette eingreift.“620 LogNetAssist - Intelligentes Assistenzsystem zur Steuerung von Logistiknetzen einschließlich RFID-gestützter Datenerfassung Das Projekt „LogNetAssist - Intelligentes Assistenzsystem zur Steuerung von Logistiknetzen einschließlich RFID-gestützter Datenerfassung“ hat ein Fördervolumen von über 3 Mio. Euro (Laufzeit nicht veröffentlicht621). An dem Projekt Beteiligte (ohne assoziierte Partner) sind die BSH Bosch Siemens Hausgeräte GmbH, die DaimlerChrysler Truck Group, die E-Business- und Prozess-Consulting GmbH, das FraunhoferInstitut für Materialfluss und Logistik (IML), die PSI Logistics GmbH sowie die SAP AG. Die Projektverantwortlichen beschreiben Ziel und Vorgehen wie folgt: „Um den gestiegenen Anforderungen und dem verstärkten Wettbewerb in Logistik und Warendistribution entsprechen zu können, verfolgt das Projekt LogNetAssist das Ziel, RFID-gestützte Assistenzsysteme zur Steuerung intelligenter Logistiknetzwerke zu entwickeln. Der Einsatz innovativer Funktechnologien unterstützt die praxisnahe Erprobung von modulbasierten Konzepten, die eine multimediale Statusvisualisierung und eine ereignisorientierte Entscheidungsunterstützung ermöglichen. Betriebszustände im Warenfluss können auf einem Leitstand audiovisuell dargestellt werden und bei veränderten Situationen gibt das Assistenzsystem Entscheidungshilfen für die weitere Behandlung derartiger Ausnahmefälle. In ausgewählten, branchenübergreifenden Szenarien können mit diesem Verfahren Daten und Ereignisse in Echtzeit gesammelt und verarbeitet werden. Das Assistenzsystem kommt sowohl in Pilotprojekten bei ‚weißer Ware’ der Bosch Siemens Hausgeräte als auch in den Logistikprozessen der Truck Group bei Daimler Chrysler zum Einsatz.“622 Sm@rt Logistics - RFID-gestütztes Produktions- und Beschaffungslogistiksystem für die Automobilzulieferindustrie An dem Projekt „Sm@rt Logistics - RFID-gestütztes Produktions- und Beschaffungslogistiksystem für die Automobilzulieferindustrie“ (Laufzeit und Fördervolumen nicht veröffentlicht623) sind (neben den assoziierten Partnern) beteiligt die Intellion AG, die RWTH Aachen (Laboratorium für Werkzeugmaschinen und Betriebslehre (WZL)), die

620

BMWi [Hrsg.] (2007) Vgl. Fraunhofer IML [Hrsg.] (2007) 622 BMWi [Hrsg.] (2007) 623 Vgl. BMWi [Hrsg.] (2007) und WZL [Hrsg.] (2008) 621

9 RFID Anwendungen

351

simcron GmbH, die Technische Universität Dresden (Professur für Verkehrsnachrichtensysteme) sowie die tedrive Germany GmbH. Die Projektverantwortlichen beschreiben Ziel und Vorgehen wie folgt: „Heutzutage ist die Qualität bei der Produktion von Gütern und Waren nicht mehr der alleinige Garant für den wirtschaftlichen Erfolg der Hersteller. Immer stärker entscheidet die Effizienz vorgelagerter Prozesse wie etwa bei der Produktionslogistik über den wirtschaftlichen Erfolg. Daher widmet sich dieses Verbundprojekt der Frage, wie sich logistische Abläufe in der Produktion durch den Einsatz innovativer ITund Funktechnologien effizient gestalten lassen. Herausforderung sind dabei die Dynamik nachfrageorientierter Fertigungsprozesse und die technischen Hürden für intelligente und vor allem störfreie Funknetze in Fabrikumgebungen.“624

9.2.2 Vorhaben in Europa 9.2.2.1 Das europäische Projekt „BRIDGE - Building Radio Frequency IDentification for the Global Environment” Das Projekt „BRIDGE (Building Radio Frequency IDentification for the Global Environment) is a European Union funded 3-year Integrated Project addressing ways to resolve the barriers to the implementation of RFID and EPCglobal technologies in Europe” und startete im Sommer 2006 unter dem 6. EU FP.625 Im Rahmen des BRIDGE-Projektes wird davon ausgegangen, dass die EPCglobalStandardisierung zum Maßstab beim Einsatz der RFID-Technik werden wird. Diese Auffassung teilt der Verfasser, legte daher das „InWeMo“ entsprechend aus (vgl. Kap. 10) und setzte in den demonstrativen Untersuchungen EPCglobal-konforme Technik sowie an EPCglobal-Standards orientierte Datenbankstrukturen ein (vgl. Kap. 11). „The project [BRIDGE] consists of a series of business, technical development and horizontal activities. Seven Business work packages have been set up to identify the opportunities, establish the business cases and perform trials and implementations in various sectors including anti-counterfeiting, pharmaceuticals, textile, manufacturing, re-usable assets, products in service and retail non-food items. The project includes an important research and development program in various aspects of RFID hardware, software, network and security. A series of horizontal activities will provide training and dissemination services, enabling the adoption of the technology on a large scale in Europe for the sectors addressed by BRIDGE and beyond.”626

624

BMWi [Hrsg.] (2007) BRIDGE-Projekt [Hrsg.] (2008) 626 Ebd. 625

352

Die Arbeitsbereiche des BRIDGE-Projektes lauten: „Technical Work Packages: WP1: Hardware Development WP2: Serial-Level Lookup Service WP3: Serial-Level Supply Chain Control WP4: Security Business Application Work Packages: WP5: Anti-Counterfeiting Business Application WP6: Pharma Traceability Business Application WP7: Textile Industry Business Application WP8: Manufacturing Process Application WP9: Reusable Asset Management WP10: Products in Service WP11: Item level tagging for non-food item Horizontal Work Packages: WP12: Training Platform, Courseware and Certification WP13: Dissemination and Adoption Tools WP14: Consortium Management activities WP15: Innovation and Policy”627

Abb. 9-33: Struktur der Projekts im BRIDGE-Programm628

627 628

BRIDGE-Projekt [Hrsg.] (2008b) BRIDGE-Projekt [Hrsg.] (2008c)

9 RFID Anwendungen

9 RFID Anwendungen

353

Abb. 9-34: Vorgehen innerhalb der einzelnen Arbeitspakete im BRIDGE-Programm629

Der Bau- und Immobiliensektor ist demnach in dem Programm nicht schwerpunktmäßig vertreten, eine starke Überschneidung von Inhalten daher nicht zu erwarten. Anknüpfungspunkte zu den Workpackages 5 bis 11 gibt es allerdings zahlreiche. Interessant auch für Projekte im Bau- und Immobiliensektor sind jedoch primär die Workpackages 1 bis 4 (Technik und Sicherheit) sowie 12 bis 16 (Querschnittsthemen). Einige interessante Veröffentlichungen finden sich bereits unter http://www.bridge-project.eu/index.php/public-deliverables/en/.630 Das Projekt Bridge steht u. a. auch in Zusammenhang mit dem nachfolgend beschriebenen Projekt PROMISE und dem Projekt DYNAMITE, wie sich z. B. an dem gemeinsamen Trainingsworkshop „Advances in wireless sensing, tracking and smart information processing technologies for Product, Asset and Maintenance Lifecycle Management“ im Februar 2008 zeigt.631 Darüber hinaus hofft der Verfasser, dass die o. g. Projekte aus dem „next generation media“-Programm mit den BRIDGE- sowie PROMISE-Projekten kooperieren, da dem Anschein nach ähnliche übergeordnete Themen behandelt werden.

629

BRIDGE-Projekt [Hrsg.] (2008d) BRIDGE-Projekt [Hrsg.] (2008e) 631 PROMISE-Projekt [Hrsg.] (2007/2008) 630

354

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9.2.2.2 Das europäische Projekt „PROMISE - Product Lifecycle Management and Information Tracking using Smart Embedded Systems“ An dem internationalen Projekt „PROMISE - Product Lifecycle Management and Information Tracking using Smart Embedded Systems“ arbeiten mehrere Einrichtungen gemeinsam.632 Neben europäischen Institutionen sind auch australische, japanische und US-amerikanische vertreten.633 Im Rahmen dieses Projektes soll ein Modell entwickelt werden, wie dem Kunden unter Einsatz der RFID-Technik über drei Lebenszyklusphasen Informationen über das Produkt vermittelt werden können. Das Projekt begann 2003 und ist ebenfalls dem EU FP zuordenbar. Informationen finden sich u. a. auf den Internetseiten http://www.promise-plm.com und http://www.promise.no. Der Ansatzpunkt wird wie folgt beschrieben: „In the actual globally changing business environment, companies are seeking new ways of providing additional value to customers and gain a competitive edge over their competitors. Past initiatives aimed solely at product cost, quality, or time-tomarket are no longer sufficient to gain market advantage. The focus today is on innovation: products that differentiate themselves from others while also being affordable, reliable, and early to market. Total management of the product lifecycle is critical to innovatively meet customer needs throughout its entire life cycle without driving up costs, sacrificing quality, or delaying product delivery. The ability of industry to provide such holistic products and supporting services is currently limited by the information gap in the products life cycle (i.e. the flow of information between the design/production phase and middle and end of life phase of the products life cycle). PROMISE offers the following business proposition to the Product Lifecycle stakeholders: to create value by transforming information to knowledge at all phases of the product lifecycle and thus improve product and service quality, efficiency and sustainability.“634 „The fact that the information flow is broken before a product closes its life cycle does not allow the feedback of the expertise and know-how, from service and maintenance and recycling experts back to the designers and producers. Design methodologies like – Conceptual Design, DFU (Design for Use), DFM (Design-For-Manufacturing) DFA (Design for assembly), DFS (Design-For-Service). DFE (Design-ForEnvironment) etc., generally defined as Design For X or DFX, are dependent on reverse information flows to produce more competitive and sustainable products. … PROMISE will develop appropriate technology and associated information models for decision-making as well as business processes (standardisation). This is done to enable the seamless flow, tracing and updating of information about a product, after its delivery to the customer and up to its final destiny (decommissioning, deregistration, re-use, re-manufacturing, recycling, disposal, …) and back to the designer and producer. This is illustrated in Figure 1 below; where dashed thick lines represent mate632

“The EU consortium consists of 21 partners from 9 countries. In addition there is close cooperation and integration with 2 external projects (OPAK and M-Lab).” PROMISE-Projekt [Hrsg.] (2007b) 633 PROMISE-Projekt [Hrsg.] (2007/2008) 634 PROMISE-Projekt [Hrsg.] (2007/2008)

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355

rial flow allow the product line including ‘recycling’ loops, while dotted lines represent information loops. The breakthrough contribution of PROMISE, in the long term, is to allow information flow management to go beyond the customer, to close the product lifecycle information loops, and to enable the seamless e-Transformation of Product Lifecycle Information to Knowledge.”635 In der ersten Phase „Beginning Of Life“ (BOL) sollen dem Kunden Informationen zur Verwendung bzw. zum Einbau geliefert werden. In der zweiten Phase „Middle Of Life“ (MOL) erhält der Kunde Informationen zur Nutzung. Hier stehen vor allem Daten für das Wartungsmanagement im Vordergrund. Die Phase „End Of Life“ (EOL) bildet schließlich die dritte Phase. Hier erhält der Kunde die nötigen Informationen über die Zusammensetzung des Bauteils, daraus folgt die entsprechende Zerlegung und Sortierung und die umweltgerechte Entsorgung. 636 Prinzipiell geht es also im Projekt PROMISE um den Informationsfluss über den Lebenszyklus zwischen den an der Wertschöpfungskette Beteiligten und somit um ein Thema, das für die Bearbeitung des Projektes „InWeMo“, in dem vergleichbare Ansätze behandelt werden, jedoch speziell auf die Bau- und Immobilienbranche bezogen, von besonderem Interesse ist. Die veröffentlichten Ergebnisse und Ideen aus dem Projekt PROMISE sind daher auch in das „InWeMo“ für die Bau- und Immobilienwirtschaft einzubeziehen (vgl. Kap. 10). Hinzuweisen ist auf das mutmaßlich hohe Potenzial, die Ergebnisse des Projektes PROMISE in Zusammenhang mit dem Thema der RFID-bezogenen „Digitalen Gebäudeakte“ zu nutzen, da es in beiden Fällen darum geht, Product-Lifecycle-Daten über eine ID dem einzelnen Produkt bzw. Bauteil zuordenbar zu machen und diese über Software bzw. Netzwerke zur Verfügung zu stellen. Im Projekt PROMISE wird dabei offenbar ein Konzept verfolgt, dass sowohl die Möglichkeiten des „Data-OnNetwork“-Prinzips („PLM-System“) als auch des „Data-On-Tag“-Prinzips („Product Embedded Information Device (PEID)“) nutzen möchte. Aus Sicht des Verfassers ist nach Abschluss des Projektes PROMISE zu untersuchen, für welche Daten die Nutzung des „Data-On-Tag“-Prinzips tatsächlich erforderlich ist und ob sich hieraus Anhaltspunkte auch für die Bau- und Immobilienwirtschaft ergeben. Das „InWeMo“ beruht darauf, dass insbesondere auf das „Data-OnNetwork“-Prinzip gesetzt wird; zur Gewährung der Schnittstellen zum ARGE RFIDimBau-Projekt „IntelliBau“ ist das „InWeMo“ jedoch in seiner Struktur kompatibel auch zu Systemen, die „Data-On-Tag“-Daten nutzen (vgl. u. a. Kap. 10 und Anl. 10.2).

635 636

PROMISE-Projekt [Hrsg.] (2007/2008) NAEC et al. [Hrsg.] (2006), S. 86

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9 RFID Anwendungen

Abb. 9-35: Systemkonfiguration im Projekt PROMISE637

9.2.2.3 Der Themenschwerpunkt „Processes and ICT“ im Rahmen der „European Construction Technology Platform“ (ECTP) Auch bezüglich baubezogener Forschungsprojekte wird – u. a. vor dem Hintergrund europäischer Forschungsprogramme – versucht, europaweit abgestimmte Forschung zu erreichen.638 Hierzu werden europäische Projekte eingerichtet, wie z. B. die „European Construction Technology Platform“ (ECTP).639 Ein Schwerpunkt innerhalb der ECTP ist der Bereich „Processes and ICT“ (PICT), zu dem z. B. auf der European Conference of Construction Logistics 2008 (ECCL 08) im Mai 2008 ein aktueller Bericht „Vision and Strategic Research Agenda Focus Area Processes and ICT“ vorgestellt und verteilt wurde. Dort wird u. a. erläutert:

637

PROMISE-Projekt [Hrsg.] (2007/2008) Auch entkoppelt von den nationalen Initiativen (z. B. ZukunftBau etc.) oder gar Initiativen auf Bundeslandebene (z. B. Bayern Innovativ etc.), weswegen in Verbindung mit unzureichender Pflege und Zugänglichkeit von Datenbanken zu laufenden Forschungsprojekten die Vermeidung von Doppelforschung auch bei bestem Willen der jeweiligen Forscher stark erschwert wird. 639 Vgl. z. B. ECTP [Hrsg.] (2008a) 638

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„From March 2006 to the end of 2007 the activities of PICT were supported by the Strat-CON project ‘Strategic Actions for Realising the Vision of ICT in Construction’ (www.stratcon.org/) under the ERABUILD programme (www.erabuild.net). The StratCON Consortium constituted: VTT - Technical Research Centre of Finland (www.vtt.fi); supported by TEKES, the Finnish Funding Agency for Technology and Innovation, CSTB - Centre Scientifique et Technique du Bâtiment, France (www.cstb.fr) ; supported by the French Ministry of Equipment (Ministére de l’Ecologie, du Développement et de l’Aménagement Durables) under the CSTB research programme, TU-Wien, Vienna University of Technology, Austria (http://www.tuwien.ac.at/); supported by the Austrian Program on Technologies for Sustainable Development, HAUS der Zukunft.“640 Die Verbindung zu den anderen Schwerpunkten neben PICT in der ECTP veranschaulicht folgende Abbildung aus o. g. Bericht, aus der u. a. deutlich wird, dass das Thema PICT als Querschnittsthema angesehen wird:

Abb. 9-36: Struktur der Schwerpunkte der ECTP: „Processes and ICT (PICT)“ als Querschnittsthema641

Die Einordnung des ECTP in den Raum der baubezogenen Forschungsförderung in Europa wird unter Nutzung der folgenden Abbildung ebenfalls in dem Bericht verdeutlicht:

640 641

CTP (2008b), S. 2 Ebd., S. 7

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Abb. 9-37: Überblick über einen Teil der europäischen Bauforschungslandschaft (u. a. ohne ZukunftBau)642

In der aufgezeigten „Roadmap“ für die entsprechende Forschung im industriellen Bereich wird u. a. für die Themen „RFID tagging“ und „Logistics Management Systems“ kurzfristig Forschungsbedarf gesehen, wie nachfolgende Abbildung zeigt:

642

ECTP (2008b), S. 10

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359

Abb. 9-38: „Roadmap“ für die Forschung im industriellen Bereich643

In der „Roadmap for Intelligent Constructions“ wird das Thema RFID den Bereichen „Wired connection models & protocols“ sowie mittelfristig “System Control & integration of intelligent devices” zugeordnet: „Wired connection models & protocols: still under development and even more looking for harmonisation and standardisation (NFC …, Wi-Fi, RFID, ZigBee etc.), they aim at establishing and managing communication between objects.”644 „System Control & integration of intelligent devices: specify and develop enhanced products characterised not only by improved features (e. g. optimising the equation quality/ duration/cost) and capabilities (e.g. smart buildings), but also shipping with e.g. fully digitalised, unique and personalised, universal electronic cards or digital mock-ups, that could manage the information structuring and integration for the product, allowing traceability of all parts of the final end product (so as to provide all guarantees of quality and safety to the client), and long-term memory of end products for maintenance, enhancement, refurbishment, and even the demolition process (in terms of potential reuse of parts of the building). Such products / devices will com643 644

ECTP (2008b), S. 23 Ebd., S. 39

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municate by embedding appropriate tags (RFID, etc…), and will allow to improve global monitoring of complex systems in the built environment.”645

Abb. 9-39: „Roadmap“ für die Forschung im Bereich „Intelligent Constructions“646

Zentrales Element in vielen Projekten ist dabei wieder das xD-Gebäudeinformationsmodell und damit das Thema IFC. Daher wird neben weiteren interessanten „Roadmaps“ auch eine für den Bereich „Digital Models“ sowie für darauf basierende Geschäftsprozesse aufgeführt, die hier nicht wiedergegeben werden sollen.

645 646

ECTP (2008b), S. 40 Ebd., S. 38

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9.2.2.4 EU: Studie „RFID in Construction“ im Forschungsprogramm ERABUILD Im europäischen Forschungsprogramm ERABUILD, an dem sich seit dem 01.09.2004 acht Mitgliedsländer der Europäischen Union beteiligen (Deutschland, Dänemark, Finnland, Schweden, Großbritannien, Österreich, Frankreich und die Niederlande) wird das Ziel verfolgt, die Entwicklung einer dauerhaften Kooperation und Koordinierung zwischen nationalen Forschungsprogrammen zum nachhaltigen Bau und Betrieb von Gebäuden zu unterstützen. Grundlage dafür ist die Schaffung eines Netzwerks, welches ein Standardformat zur Beschreibung von Projekten entwickelt. Somit soll eine Erleichterung des Ergebnisaustausches erreicht werden. Das ERABUILD-Netzwerk arbeitet darauf hin, die Projekte in ein länderübergreifendes Forschungsprogramm mit gemeinsamen Zielen einzubinden. Im Rahmen von ERABUILD haben die Institutionen x x x x

dti – Department of Trade and Industry, National Agency for Enterprise and Construction, Tekes - The Finnish Funding Agency for Technology and Innovation und formas - The Swedish Research Council for Environment, Agricultural Sciences and Spatial Planning

im Dezember 2006 eine gemeinsam erstellte Studie mit dem Titel „RFID in construction“ veröffentlicht647,, die einen Überblick darüber geben soll, wie weit der Einsatz der RFID-Technik im Bauwesen bzw. in der branchenbezogenen Forschung ist. Ferner sind die Ergebnisse eines Workshops zur Zukunft der RFID-Technik im Bauwesen enthalten. Der Bericht wurde erstellt unter Einbeziehung der weiteren Institutionen x x x x

647

Salford University, UK, School of Construction & Property Management, VTT - Technical Research Centre of Finland, Prolog Bygglogistik Malmö sowie Lund University, Dept. of Industrial Management and Logistics Sweden.

Vgl. NAEC et al. [Hrsg.] (2006)

362

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Der Bericht sieht folgende „Roadmap for Construction RFID Applications“:

Abb. 9-40: ERABUILD „Roadmap for Construction RFID Applications”648

Die im o. g. Bericht beschriebenen Projekte wurden im Projekt „InWeMo” untersucht und sind neben weiteren zum Großteil in diesem Kap. 9 aufgenommen.

9.2.2.5 Finnland: Teilprojekt „RFID technology in construction industry“ des VTT Finnland im Programm „Value Added Mobile Solutions 2005-2010“ (VAMOS) Innerhalb des finnischen Programms „Value Added Mobile Solutions 2005-2010“ (VAMOS, Laufzeit 2005 bis 2010) wird von der VTT ein Projekt mit dem Titel „RFID technology in construction industry“ bearbeitet.649 Die Nachfrage per E-Mail im Mai ergab, dass das Projekt im April 2008 endete und mit einem Forschungsbericht im September zu rechnen ist.

648 649

NAEC et al. [Hrsg.] (2006) Vgl. Tekes [Hrsg.] (2008)

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9.2.2.6 Norwegen: Master Thesis zum Thema „Possible Use of RFID Technology in Support of Construction Logistics” am Agder University College Offenbar unabhängig von Förderprogrammen verfassten Mortensen und Pedersen im Juni 2004 – und somit im Vergleich zu vielen anderen baubezogenen RFIDProjekten in Europa bereits relativ früh – eine Master Thesis am Agder University College mit dem Titel „Possible Use of RFID Technology in Support of Construction Logistics”, die im Internet veröffentlicht wurde.650

9.2.2.7 Dänemark: Studie „SensoByg“ des Danish Building Research Institute (SBi) an der Aalborg University i. V. m. dem Danish Technological Institute zum Einsatz von Feuchtigkeits- und TemperatursensorTranspondern in Bauteilen In Dänemark wird unter dem Akronym „SensoByg“ in einem Projekt der Einsatz von Sensortranspondern im Beton untersucht, mit dem z. B. Brückenbauwerke überwacht werden sollen.651 Nachfolgende Abbildung verdeutlicht den Ansatz im noch nicht abgeschlossenen Projekt „SensoByg“, das in verschiedene Teilprojekte gegliedert wurde,652 und zu dem sich Zwischenergebnisse auf Dänisch z. B. unter http://www.sensobyg.dk/21530 (28.05.2008) finden.

Abb. 9-41: Ansatz im dänischen Projekt „SensoByg“653

Ziel und Inhalt des Programms beschreiben die Verantwortlichen wie folgt: „Purpose: To develop low-cost, reliable surveillance systems for the construction sector using embedded, wireless sensor technology and intelligent decision support systems. Content: Focus is on surveillance of moisture and temperature in the construction sector via wireless sensors. The greatest potential lies in controlling moisture- and

650

Vgl. Mortensen, Pedersen (2004) Vgl. SBi [Hrsg.] (2008a) und SBi [Hrsg.] (2008b) 652 Vgl. zu den Teilprojekten SBi [Hrsg.] (2008c) 653 Vgl. SBi [Hrsg.] (2008d) 651

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temperature while the greatest challenges lies in the embedment of the sensors in concrete and the wireless transmission in structures with a high content of metal.“654 Versuche mit ersten Prototypen wurden bereits durchgeführt:

Abb. 9-42: Abbildungen zu Versuchen u. a. zum Feuchtigkeitsmonitoring in Brückenbauwerken im Projekt „SensoByg“655

654 655

SBi [Hrsg.] (2008b) SBi [Hrsg.] (2008e)

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9.2.2.8 EU / Universität Luxemburg: Das europäische Projekt „Ubiquitous IPcentric Government & Enterprise Next Generation Networks – Vision 2010“ U-2010 Auch im Rahmen des europäisch ausgerichteten Projektes „Ubiquitous IP-centric Government & Enterprise Next Generation Networks – Vision 2010“, für das eine Kooperation mit Japan besteht656, zum – vereinfacht gesprochen – Unfall- bzw. Katastrophenmanagement, gefördert im Rahmen des 6. EU Forschungsrahmenprogramms (FRP), koordiniert von der Universität Luxemburg, wird als ein Punkt unter vielen der Einsatz von RFID untersucht, so z. B. zur Unterstützung von Einsatzkräften bei Unfällen in Tunneln.657 In einem mehrstufigen Konzept kommt die RFID-Technik im „Schritt 3: ‚Mobile und drahtlose Verfolgung und Überwachung von Opfern in Krisensituationen’“ wie folgt zum Einsatz: „Sind alle erforderlichen Rettungskräfte vor Ort, ist das primäres Ziel die Versorgung und Sichtung der Opfer. In diesem dritten Demonstrationsteil wurde gezeigt, wie wirkungsvoll drahtlose Kommunikation mit Sensortechnik kombiniert werden kann, um die medizinische Versorgung und Verfolgung der Opfer zu unterstützen. Den Opfern wurde ein sog. "Tag", in Form eines Armbandes, angelegt und die Informationen über ihren Status per RFID-Programmierung abgespeichert. Gleichzeitig wurde diese Information zu einer sicheren Internet-Datenbank hochgeladen. Während das Opfer bzw. der Patient untersucht, evakuiert und hospitalisiert wird, kann er durch die Sensoren automatisch verfolgt werden. Mit diesem System sind der Rettungsmannschaft und der Zentrale Zustand und Position jedes Opfers jederzeit bekannt. Dies ist ein wichtiger Punkt bei größeren Katastrophen, insbesondere wenn die Opfer über mehrere Krankenhäuser verteilt werden.“658

Abb. 9-43: Armband mit RFID-Technik im Demonstrator des Projektes u-2010 für die Abwicklung von Unfällen in Tunneln659

656

Vgl. z. B. University of Luxembourg [Hrsg.] (2007) Vgl. z. B. rfid ready [Hrsg.] (2008a) 658 rfid ready [Hrsg.] (2008a) 659 o. V. (2007a) 657

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Der Armband-Tag enthält neben der RFID-Technik auch einen Barcode zur Identifizierung und eine mehrfarbige Drehscheibe, zur visuellen Information der Einsatzkräfte. In diesem Zusammenhang ist auf einige Projekte zum Einsatz der RFID-Technik im Tunnelbau zu verweisen (vgl. Ziff. 9.3.2.2).

9.2.2.9 GB: Das Projekt „COMIT - Construction Opportunities for Mobile IT“ im Rahmen des “Construction Research Programme” des dti Beschäftigt man sich mit dem Thema RFID im Bauwesen, sollte neben einigen hier nicht aufgeführten Studien zum Einsatz mobiler IuK-Technik im Bauwesen auch das Projekt bzw. inzwischen die Organisation „Construction Opportunities for Mobile IT“ (COMIT)660 bekannt sein. Dort werden verschiedene Projekte durchgeführt und dokumentiert, so z. B. Untersuchungen zum Einsatz von mit RFID-Modulen ausgestatteten Handlesern z. B. bei der Byzak Ltd. (vgl. Ziff. 9.3.8.2).661 Das COMIT-Projekt ist hervorgegangen aus dem „Construction Research Programme“ des Department for Trade and Industry (dti), heute integriert im Department for Business, Enterprise and Regulatory Reform (BERR).662

Abb. 9-44: Logo der Organisation COMIT663

In aktuell anvisierten COMIT-Projekten mit RFID-Bezug, für die derzeit noch Partner gesucht werden (Stand 30.05.2008), soll z. B. im Projekt „Intelligent Tools“ mit Blick auf den Gesundheitsschutz der Einsatz von RFID-Vibrationssensortranspondern in Maschinen untersucht664 und im Projekt „Review of RFID in Construction“ ein Überblick über den Stand des Einsatzes der RFID-Technik im Bauwesen gegeben werden665. Eine Abstimmung mit dem nordamerikanischen Projekt FIATECH erfolgt: „The organisation has strong ties with like-minded bodies in the UK and is a supporter of the UCI (Uniting Construction Information) initiative. COMIT is also developing close links with worldwide organisations such as FIATECH …“666

660

Vgl. z. B. COMIT-Projekt [Hrsg.] (2008a) Vgl. auch dti [Hrsg.] (2007) Vgl. BERR [Hrsg.] (2008) 663 dti [Hrsg.] (2007) 664 Vgl. COMIT-Projekt [Hrsg.] (2008b) 665 Vgl. COMIT-Projekt [Hrsg.] (2008c) 666 Vgl. COMIT-Projekt [Hrsg.] (2008d) 661 662

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9.2.2.10 GB: Das Projekt „RFID Tagging Technology” des bre im Rahmen des „Construction Research Programme” des dti Ebenfalls dem Rahmen des „Construction Research Programme” des dti (bzw. BERR) zuzuordnen ist das Projekt „RFID Tagging Technology“, das federführend von der britischen Building Research Establishment Ltd. (bre) durchgeführt wurde, und in dem untersucht wurde, wie RFID-Technik in Form von Handlesern genutzt werden kann, um Baumaterialien zu verfolgen und die Informationen in die Terminplanung einfließen zu lassen.667 Dieses Projekt basiert auf vorangehenden Studien des bre668 sowie dem „iTAG“-Projekt von Bovis Lend Lease (vgl. Ziff. 9.3.8.2).669 Ihm folgen weitere Projekte, so z. B. eines bei dem Türenhersteller Hazlin (vgl. Ziff. 9.3.9), eines mit Fokus auf Fertigbauteile aus Beton („Smart Concrete“)670 und zum Facility Management.671

Abb. 9-45: Erfassen von RFID-Transpondern im Beton (Eisenbahnschwellen) im Projekt „RFID Tagging Technology“ des bre672

667

Vgl. dti [Hrsg.] (2007) Vgl. z. B. bre [Hrsg.] (2002) Vgl. dti [Hrsg.] (2007a) 670 Vgl. u. a. Bassi, R. [bre] [Hrsg.] (2002) 671 Vgl. z. B. Esmail (o. J.) oder NAEC et al. [Hrsg.] (2006) 672 Esmail (o. J.) 668 669

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Vom bre wurde mit Unterstützung von Microsoft und unter Berücksichtigung der EPCglobal-Initiative ein Konzept für eine Architektur der Softwarelandschaft entwickelt, das nachfolgende Abbildung verdeutlichen soll, und das sich auch im „InWeMo“ ähnlich wiederfindet (vgl. Kap. 10 und 11):

Abb. 9-46: Vom bre zusammen mit Microsoft entwickelte Softwarearchitektur zum Einsatz von RFID im Bauwesen unter Berücksichtigung des EPCglobal-Netzwerks673

9.2.2.11 GB: Studie „RFID applications in construction and facility management” am Imperial College of Science and Medicine London Auf das Potenzial der RFID-Technik für den Bausektor verweist auch eine Studie des Imperial College of Science and Medicine in London, Department of Civil Engineering, aus dem Jahr 2006 mit dem Titel „RFID applications in construction and facility management“: „Construction is following the general industry trend towards the introduction of hard and soft automation for many aspects of materials identification and tracking. Recent developments in RFID… tagging provide the hardware solution and cyber-agents are part of the software scheme employed. The agents – programs that can make autonomous decisions and take necessary action when required – are totally dependent upon sensors (rather than human intervention) to provide real-time information on parameters such as location, condition and timing: RFID tags are seen as an appropriate sensor type for providing this kind of information. The potential of RFID 673

Esmail (o. J.)

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369

tagging technology in the construction and management of facilities is assessed in terms of value chains, a number of applications for improving efficiency are reviewed, and others are proposed. Although there is little evidence presently of RFID adoption in the wider construction sector, the paper concludes that a breakthrough will result from applications that emphasise the management of the building or facility, in particular energy consumption.”674

9.2.2.12 GB: Forschung zum Thema „Electronic Tagging Technologies in the Construction Industry” an der School of Construction and Property Management der Salford University Forscher der Salford University beteiligten sich an der unter Ziff. 9.2.2.4 aufgeführten Studie „RFID in Construction“ im Rahmen des ERABUILD-Programms und führten nach Angaben in der ERABUILD-Studie im Zeitraum bis 2005 unter der Überschrift „Electronic Tagging Technologies in the Construction Industry“ auch eigene Grundlagenuntersuchungen zum Einsatzpotenzial der RFID-Technik in der Bauindustrie durch.675

9.2.2.13 GB: Studie „RFID applied to the built environment: Buried Asset Tagging and Tracking System” an der School of Built and Natural Environmet der Glasgow Caledonian University An der School of Built and Natural Environment der Glasgow Caledonian University wurden Untersuchungen durchgeführt zur Lesbarkeit von LF-RFID-Transpondern, die in die Erde eingebaut wurden und erste Ergebnisse 2005 veröffentlicht in einem Aufsatz mit dem Titel „RFID applied to the built environment: Buried Asset Tagging and Tracking System”.676 Es wird von einem Versuch berichtet, in dem LFTransponder in bis zu 2 m Tiefe im Erdreich gelesen werden konnte.

Abb. 9-47: Prinzip der Versuche zur Beurteilung der Lesbarkeit von RFID-Tags im Erdreich677

674

Atkin, Leiringer, Wing (2006) Vgl NAEC et al. [Hrsg.] (2006), S. 91 676 Vgl. Dziadak et al. (2005) 677 Ebd. 675

370

9 RFID Anwendungen

Bzgl. der Einsatzmöglichkeiten induktiver Transponder im Erdreich verweist der Verfasser auf das System von 3M, das unter Ziff. 9.3.10 vorgestellt wird.

9.2.2.14 GB: Studie „Pervasive Technologies for Workspace Management at Nationwide Building Society”, durchgeführt u. a. durch die School of Construction Management & Engineering der University of Reading Auf der „CIB World Building Conference 2007“ wurde unter dem Titel „Pervasive Technologies for Workspace Management at Nationwide Building Society” vorgestellt, welche Einsatzmöglichkeiten für die RFID-Technik gesehen werden.678

9.2.2.15 GB / Spanien: Studie „An IT infrastructure and safe collaboration in modern construction site” Auf dem „22nd International Symposium on Automation and Robotics in Construction“ (ISARC2005) wurde unter dem Titel „An IT infrastructure and safe collaboration in modern construction site” ein Konzept vorgestellt, das die Nutzung von RFIDTechnik zur Überwachung von Bauprozessen beinhaltet, das im Rahmen des EU „FutureHome“-Projektes gefördert wurde und an dem spanische und englische Forscher bzw. Unternehmen beteiligt waren.679

Abb. 9-48: Abbildung eines möglichen Einsatzkonzeptes für RFID-Technik auf Baustellen (Gate, Handleser, Leser am Kran, Positionierungssystem etc.)680

678

Child, Clifford, Elmualim (2007) Vgl. Abderrahim et al. (2005) 680 Vgl. ebd. 679

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371

9.2.3 Forschungsprojekte in Israel 9.2.3.1 Israel: Arbeiten zum Einsatz der RFID-Technik zur Erfassung und Kontrolle des Bauprozessfortschritts am Israel Institute of Technology und am National Building Research Institute Navon (Faculty of Civil Engineering, Israel Institute of Technology) und Goldschmidt (National Building Research Institute) veröffentlichten 2002 einen Aufsatz mit dem Titel „Monitoring labor inputs: automated-data-collection model and enabling technologies“, in dem u. a. der Einsatz der RFID-Technik zum automatisierten Erfassen der Daten bzgl. des Arbeitseinsatzes auf Baustellen beschrieben wird.681 Die Idee, zur Erfassung des Fortschritts des Bauprozesses RFID-Technik einzusetzen, nahm Navon 2005 auch im Aufsatz „Automated project performance control of construction sites“ auf.682

9.2.3.2 Israel / USA: Beteiligung der Faculty of Civil Engineering des Israel Institute of Technology an Forschung in den USA Die Faculty of Civil Engineering des Israel Institute of Technology arbeitet bei RFIDThemen auch zusammen mit Forschern aus den USA, was sich z. B. an der Mitarbeit Sacks am Aufsatz „Tracking and locating components in a precast storage yard utilizing radio frequency identification technology and GPS” (2006) zeigt, auf den unter Ziff. 9.2.4 (Projekte in den USA / FIATECH) noch eingegangen wird.

9.2.4 Forschungsprojekte in Nordamerika 9.2.4.1 Überblick In Nordamerika (USA und Kanada) wird an verschiedenen Institutionen zum Thema RFID im Bauwesen geforscht. Nachfolgend wird auf Projekte folgender Einrichtungen eingegangen, die i. d. R. Firmen in die Forschung einbeziehen, z. T. in der FIATECHInitiative zusammenarbeiten sowie z. T. auch ausländische Forscher (z. B. die Istanbul Technical University, die TU Darmstadt, das Laboratoire d’Automatique der Ecole Centrale de Lille (Frankreich) oder das Israel Institute of Technology) in ihre Arbeiten einbeziehen:

681 682

Navon, Goldschmidt (2002) Navon (2005)

372

USA x x x x x x x x x x x x x x x

9 RFID Anwendungen

National Institute of Standards and Technology (NIST) Gaithersburg Carnegie Mellon University Pittsburgh Purdue University Ohio State University University of Kentucky Lexington Florida State University Florida International University Florida A&M University California State University Long Beach / San Diego State University Penn State University University of Texas Austin (inkl. Construction Industry Institute (CII)) University of Nebraska Arizona State University Iowa State University Ames Portland State University

Kanada x University of Calgary x University of Waterloo x Ryerson University Toronto x Concordia University Montreal 9.2.4.2 Das FIATECH „Smart Chips-Project” Vergleichbar mit der „European Construction Technology Platform“ (ECTP) (vgl. Ziff. 9.2.2.3) existiert in Nordamerika die Vereinigung FIATECH683. Dort wiederum gibt es eine Roadmap mit Gliederung interessanter Themen in verschiedene Themenschwerpunkte. Mit Blick auf das Thema RFID ist das „Smart Chip Project“ von besonderem Interesse. Einige der FIATECH-Projekte, an denen die Carnegie Mellon University Pittsburgh beteiligt war, wurden nach Einladung durch die Verfasser in einem Vortrag auf dem RFIDimBau-Kongress im Februar 2008 in Berlin vorgestellt.684

683

„FIATECH is not a separate entity, but is a part of the University of Texas at Austin (‘University’), a component institution of The University of Texas System (‘System’), governed by the Board of Regents. FIATECH is a subunit of the Construction Industry Institute (‘CII’), an organized research unit in the College of Engineering of the University. FIATECH is subject to written policies of the University, and the staff of FIATECH generally will be University employees.”, vgl. FIATECH [Hrsg.] (2003) 684 Vgl. ARGE RFIDimBau [Hrsg.] (2008)

9 RFID Anwendungen

373

9.2.4.3 Studien zur Erfassung von Materialien auf Baustellen unter Einsatz von RFID-Handlesern mit GPS-Modulen: Rückrechnung des Standorts durch Teilmengenbildung von an verschiedenen, durch GPS-Ortung kartierbaren Einzelerfassungsmengen Offenbar gemeinsam von den Institutionen Carnegie Mellon University Pittsburgh685, University of Texas at Austin686, University of New Mexico687, University of Waterloo688 und Ecole d’Automatique de Lille689 wurden in Verbindung zur FIATECH-Initiative Untersuchungen dazu durchgeführt, ob die Lage von Objekten dadurch bestimmt werden kann, dass aus den Einzelerfassungsmengen eines RFID-Handlesers von verschiedenen Standpunkten aus eine Schnittmenge gebildet wird, wie nachfolgende Abbildungen visualisieren:

Abb. 9-49: Versuchsfeld und Formelwerk690

Dieses Konzept ist z. B. wesentlicher Bestandteil der Dissertation von Song (University of Texas, 2005), der nachfolgende Abbildung entnommen ist, die die Idee nochmals verdeutlicht. 685

Vgl. z. B. Akinci et al. (2006) Vgl. z. B. ebd., Caldas, Haas, Song (2006), Song (2005), Caldas et al. (2006) und (2007) Vgl. z. B. Caldas et al. (2007) 688 Vgl. z. B. Caldas, Haas, Song (2006), Caldas et al. (2006), Caldas et al. (2007) 689 Vgl. z. B. Caldas set al. (2006) und Caldas et al. (2007) 690 Caldas et al. (2007) 686 687

374

9 RFID Anwendungen

Abb. 9-50: Prinzip der Lokalisierung über RFID-Lesungen von verschiedenen Standpunkten aus und Schnittmengenbildung691

Ein vergleichbares Prinzip, allerdings unter Einsatz aktiver Transponder, wird inzwischen z. B. in zur Standortbestimmung von PKW auf großen Parkplätzen genutzt, in dem ein mit GPS und RFID-Leser ausgestattetes Fahrzeug regelmäßig den Parkplatz abfährt, und die aktiven RFID-Transponder an den abgestellten Fahrzeugen erfasst.

9.2.4.4 Studien zur Erfassung von mit aktiven Transpondern gekennzeichneten Stahlrohren auf Ladeflächen mittels LKW-Portal Ebenfalls Bestandteil der Dissertation von Song ist die im Rahmen der FIATECHInitiative zusammen mit der Flour Construction Corp. durchgeführte Untersuchung, ob und wie gut unter Einsatz aktiver RFID-Technik durch ein Portal festgestellt werden kann, welche vorgefertigten Stahlrohrelemente sich auf der Ladefläche eines Fahrzeuges befinden.692

691 692

Song (2005) Vgl. Song (2005)

9 RFID Anwendungen

375

Abb. 9-51: Abbildungen zum Test eines aktiven RFID-Portals zur Erfassung metallischer Ladung auf offenen Ladeflächen693

Auch bei diesem Projekt waren mehrere Institutionen beteiligt (Carnegie Mellon University, University of Texas at Austin, FIATECH, Fluor Corp.) und Ergebnisse wurden ebenfalls im Rahmen der FIATECH-Initiative veröffentlicht.694

693 694

Song (2005) Vgl. Neben Song (2005) auch Akinci et al. (2004)

376

9 RFID Anwendungen

9.2.4.5 Studie zur RFID-unterstützten Indoor-Lokalisierung u. a. an der Carnegie Mellon University Ebenfalls im Rahmen der FIATECH-Initiative, jedoch diesmal in Zusammenarbeit mit der Istanbul Technical University und dem Construction Engineering Research Laboratory Champaign, wurden an der Carnegie Mellon University Studien durchgeführt, ob und wie gut RFID-Technik die Indoornavigation unterstützen kann, z. B. um hierdurch Facility Management-Prozesse zu unterstützen. Ergebnisse wurden z. B. unter den Titeln „Tracking Components and Maintenance History within a Facility Utilizing Radio Frequency Identification Technology “ oder „Locating Building Components within a Facility using Radio Frequency Identification Technology” veröffentlicht.695

Abb. 9-52: Prinzip der Untersuchungen zum kombinierten Einsatz von RFID am Beispiel eines zu wartenden Ventils: Navigation zum Zielort und dortige Identifizierung von Objekten696

695 696

Vgl. z. B. Akinci et al. (2007) oder Akinci, Ergen (2006) ARGE RFIDimBau [Hrsg.] (2008)

9 RFID Anwendungen

377

9.2.4.6 Studie u. a. an der Carnegie Mellon University zur Kombination von GPS und RFID an u. a. Kränen zur Automatisierung in der Lagerverwaltung Auch im Rahmen der FIATECH-Initiative und auch diesmal in Zusammenarbeit mit der Istanbul Technical University und zudem mit dem Israel Institute of Technology Haifa wurde an der Carnegie Mellon University ein Projekt durchgeführt in dem untersucht wurde, ob z. B. durch kombinierten Einsatz von (a) passiver UHF-RFIDTechnik und (b) aktiver RFID-Technik mit GPS-Modulen an Krantraversen die Verwaltung von Lagern für Betonfertigteile automatisiert werden kann. Ergebnisse sind z. B. unter den Titeln „Automation of Effective Tracking and Locating Precast Components at a Storage Yard“ oder „3D Modelling and Real-Time Monitoring in Support of Lean Production of Engineered-to-Order precast Concrete Buildings“ veröffentlicht.697

Abb. 9-53: Abbildungen zum Test mit einem mit RFID- und GPS-Technik ausgestatteten Krans und Betonfertigteilen: Über RFID-Technik erkennt der Kran seine Ladung und über GPS den Ort des Abladens698

697 698

Vgl. z. B. Akinci, Ergen, Sacks (o. J.) und ARGE RFIDimBau [Hrsg.] (2008) ARGE RFIDimBau [Hrsg.] (2008)

378

9 RFID Anwendungen

9.2.4.7 Studie der Texas A&M University zusammen mit der Zachry Construction Corp. zum Thema „RFID Reliability Test for Tool Tracking on Construction Sites“ Auch im Rahmen der FIATECH-Initiative wurden Projekte zum RFID-unterstützten Werkzeugmanagement durchgeführt. So haben z. B. die Texas A&M University zusammen mit der Zachry Construction Corp. Versuche durchgeführt einerseits zur Erfassung von mit RFID-gekennzeichneten Werkzeugen in einer Werkzeugkiste und andererseits zur Erfassung von Werkzeugen beim Durchgang durch ein Portal, wobei jeweils aktive RFID-Technik eingesetzt wurde. Bei den Tests mit dem Erfassungsportal sollte untersucht werden, wie viel Zeit diese Art der Erfassung im Vergleich zu einer Barcode-Lösung mit entsprechendem Barcode-Terminal sparen kann.699

Abb. 9-54: Abbildungen zum Test zur Erfassung von Werkzeugen in einer Kiste700

Bei den Tests mit einem RFID-Leser innerhalb der Werkzeugkiste (vgl. obige Abb.) hat sich gezeigt, dass bei offener Kiste 206 von 210 Werkzeugen erfasst wurden und bei geschlossener Kiste 210 von 210. Auf die RFID-basierte Abfrage von Objekten in Kisten, Regalen etc. wird unter dem Stichwort der „permanenten Inventur“ unter nachfolgender Ziff. 9.3.4 noch eingegangen.

699 700

Vgl. z. B. Kang, Kalla, Sutton (2006) Ebd.

9 RFID Anwendungen

379

Abb. 9-55: Abbildungen zum Test zur Erfassung von Werkzeugen durch ein Portal im Vorbeigehen zum Vergleich zu der Erfassung von Werkzeugen unter Einsatz von Barcodes an einem Terminal701

701

Kang, Kalla, Sutton (2006)

380

9 RFID Anwendungen

Die Tests mit dem Erfassungsportal konnten zeigen, dass die Erfassung im Vorbeigehen erwartungsgemäß zwar grundsätzlich Zeit spart, dass jedoch die Erfassungszuverlässigkeit auch bei aktiven Systemen bei zu hoher Durchgangsgeschwindigkeit abnimmt.

9.2.4.8 Studie zum Thema „The Use of Smart Chip Technology in the Electrical Contracting Industry“ der University of Kentucky Auch die University of Kentucky beschäftigt sich seit einigen Jahren mit dem Thema RFID. So wurde z. B. 2003 im Rahmen einer Examensarbeit im Department of Civil Engineering das Thema „RFID Technology and ist Applications in the Commercial Construction Industry“ bearbeitet oder im Projekt „The application of active radio frequency identification technology for tool tracking on construction job sites“ die Möglichkeiten des Kennzeichnens von Elektrowerkzeugen mit RFID-Transpondern untersucht.702 Dort wurde u. a. ermittelt, aus welcher Entfernung Werkzeug in einem geöffneten Metallschrank im Raum mittels aktiver RFID-Technik erfasst werden kann, wie beispielhaft folgende Abbildung verdeutlichen kann:

Abb. 9-56: Untersuchung des Erfassungbereichs von mit aktiven RFID-Transpondern ausgestatteten, in offenen Metallschränken in Räumen lagernden Werkzeugen703

702 703

Vgl. z. B. Goodrum, Durfee, McLaren (2006) Ebd.

9 RFID Anwendungen

381

9.2.4.9 Studie „Measuring the Effectiveness of RFID on Mechanical Contracting Jobsites: A Practical Evaluation“ an der University of Nebraska Ende 2007 beendete eine Gruppe von Forschern an der University of Nebraska eine Studie zum Thema „Measuring the Effectiveness of RFID on Mechanical Contracting Jobsites: A Practical Evaluation”.704 Das Ergebnis wird wie folgt zusammengefasst: „RFID technology has allowed a wide variety of firms to track assets in a wide spectrum of industries, including the construction industry. These RFID systems … can be an important tool for increasing productivity in the mechanical contracting environment. In this study, a methodology derived in the RFID Supply Chain Lab at the University of Nebraska - Lincoln, called Design for Six Sigma Research, was used to evaluate the performance of RFID technologies in a construction environment. Lab and on-site testing were used to analyze RFID reader interrogation rates. The testing results confirmed that RFID technology could perform at 60-99 % accuracy levels for the stated conditions and products. The economic analysis of a best, worst, and most likely case scenarios yielded cumulative profits of $270,459, $201,462, and $236,026 respectively. As a result, it has been concluded that using RFID technology is a viable strategy in the mechanical contracting industry, for products with the stated characteristics and operational parameters.”705

9.2.4.10 Studie „Integration Bar Coding and RFID to automate Data Collection from Construction Sites“ der Concordia University Montreal 2006 stellten Forscher der Concordia University auf der „Joint International Conference on Computing and Decision Making in Civil and Building Engineering” eine Studie mit dem Titel „Integration Bar Coding and RFID to automate Data Collection from Construction Sites“ vor, in der eine mögliche Rolle der Datenerfassung auf Baustellen unter Einsatz der RFID-Technik beschrieben wird.706 Die Verfasser teilen die Auffassung, dass eine Kombination von RFID- mit Barcode-Technik oft sinnvoll sein wird.

9.2.4.11 Studie „Real Time Locating System for Construction Site Management“ der Ryerson University Toronto Ebenfalls 2006 auf der „Joint International Conference on Computing and Decision Making in Civil and Building Engineering” vorgestellt wurde von einem Vertreter der Ryerson University Toronto eine Studie mit dem Titel „Real Time Locating System [RTLS] for Construction Site Management“.707 Die Studie enthält u. a. ein Konzept zur Verbindung von Bauprozess- und Bauprojektdaten, z. B. CAD-Daten, wie folgende Abbildung zeigt: 704

Vgl. Franca et al. (2007) MCERF [Hrsg.] (2007) 706 Vgl. El-Omari, Moselhi (2006) 707 Vgl. Sadeghpour (2006) 705

382

9 RFID Anwendungen

Abb. 9-57: Konzept zur Zusammenführung von Bauprozessdaten des RTLS mit weiteren Bauprojektdaten über eine Datenbank sortiert nach RFID-Tag-ID708

9.2.4.12 Studie „Evaluation of a Real-Time Construction Project Progress Tracking“ der Florida State University Im Rahmen der „The Joint International Conference on Construction Culture, Innovation and Management“ (CCIM) wurde 2006 von Forschern der Florida State University eine Studie zum Thema „Evaluation of a Real-Time Construction Project Progress Tracking” vorgestellt.709 Bis 2006 wurde das theoretisch entwickelte Konzept jedoch noch nicht umgesetzt bzw. erprobt.

708 709

Sadeghpour (2006) Vgl. AbdelRazig, Ghanem, Mahdi (2006)

9 RFID Anwendungen

383

9.2.4.13 Projekte des National Institute of Standards and Technology (NIST) Auch das National Institute of Standards and Technology (NIST) in den USA forscht seit 1999 an einem System zur Lokalisierung, Identifikation und zum Tracking von Baumaterial und -gerät auf Baustellen und beteiligt sich bei FIATECH.710 Als Beispiel wird der Stahlbau genutzt. Das Ziel der Feldversuche ist, die Materialbuchungen und die damit verbundenen Verrechnungsprozesse zu automatisieren, falsche oder beschädigte Lieferungen abzulehnen und die Reklamationen direkt bearbeiten zu können. Folgende Abbildung zeigt die Einbindung der RFID-Technik in das Gesamtkonzept des NIST; die RFID-Technik wird dabei vom NIST als eine Technik neben diversen anderen angesehen.711

Abb. 9-58: Konzept des NIST zur Zusammenführung von Baudaten unter Berücksichtigung der RFID-Technik, Zweig mit RFID-Bezug durch die Verfasser markiert712

710

Eine Übersicht einiger Veröffentlichungen findet sich unter NIST BFRL [Hrsg.] (2008). Vgl. z. B. Furlani, Stone (1999), Furlani, Pfeffer, Stone (2000) und Furlani, Pfeffer (2000) 712 Furlani, Pfeffer, Stone (2000) 711

384

9 RFID Anwendungen

In einer Vision des NIST soll der RFID-Tag zur Identifizierung der Materialien durch Bauroboter dienen, die, unterstützt von weiteren Techniken, autonom Bauwerke erstellen können: „In a typical scenario, erectable steel for the next sequence is delivered to the site and placed in the laydown area. The electronic manifest is verified as the RFID tags on the steel are read. These RFID tags provide piecemark information as well as the applicable portion of the product data model which describes the piece. The RFID system also provides a generic localization function which informs the overall site controller that the steel is in a certain area of the site.“713 Diese Vision wird vom NIST anhand von Modellen erprobt.

Abb. 9-59: Modellkran des NIST für das u. a. mit RFID und LADAR unterstützte, autonome Bauen714

713 714

Vgl. z. B. Lytle, Saidi (2006) Lytle, Saidi (2006)

9 RFID Anwendungen

385

9.2.5 Forschungsprojekte in Asien Nachdem nun einige Projekte in Europa, Israel und Nordamerika vorgestellt wurden, soll in diesem Abschnitt der Blick auf Projekte in asiatischen Ländern gerichtet werden, auch wenn infolge von Sprachbarrieren und begrenzter Recherchezeit sicher nur ein kleiner Teil der tatsächlich in diesen Ländern stattfindenden Projekte recherchiert werden konnte. So können Forschungsaktivitäten im Bereich „RFID und Bauwesen“ z. B. in den Ländern Südkorea, Japan und Taiwan festgestellt werden.

9.2.5.1 Projekte in Südkorea Projekt in Sanyong Zum Bau der Stadt New Songdo715 wurde berichtet, dass dort zahlreiche RFIDAnwendungen umgesetzt werden sollen, insbesondere in Verbindung mit Sensornetz-Anwendungen. Später soll in der Stadt RFID-Technik produziert werden: „Südkoreas Regierung will bis zum Jahr 2010 etwa 800 Millionen Dollar in die RFIDForschung und -Produktion stecken. Im Land werden verschiedene RFIDForschungszentren errichtet. Ab 2006 soll in Songdo die RFID-Produktion anlaufen. Songdo ist eine futuristische Stadt in der Nähe von Seoul, die am Reißbrett geplant wurde und bis 2014 fertiggestellt sein soll.“716 Unter der Überschrift „Ubiquitous Sensor Networks (USN)-City“ (uCity), soll Songdo als Testlandschaft für die dort entwickelte und produzierte Technik dienen: „Wie so ein USN in der Praxis aussieht, wird man wohl bald in New Songdo City in Augenschein nehmen können. Obwohl es bereits andere Projekte in Südkorea gibt, die in Richtung uCity zielen, soll New Songdo einzigartig sein. Auf der künstlichen Insel 40 Meilen entfernt von Seoul entsteht nach den Plänen der Regierung ein ‚u-IT Hub’ als künftiges Zentrum der RFID/USN Industrie. Die Hightech-Infrastruktur soll als ein riesig dimensioniertes Testlabor dienen, das sich der Frage widmet: Wie sieht ‚u-Life’ aus? Es fange alles mit einer Smartcard an, die als Hausschlüssel diene, erläutert John Kim aus Nachfrage der New York Times. Derselbe Schlüssel soll auch die Benutzung der U-Bahn ermöglichen, zum Bezahlen der Parkgebühren eingesetzt werden, als Kinoticket Einlass gewähren und so weiter. Das ganze werde anonym funktionieren, verspricht Kim als Verantwortlicher für die Planungen, und nicht mit persönlichen Daten verbunden sein. Darüber hinaus wird das ‚u’ von ‚ubiquitious’ = „überall vorhanden“ spürbar sein im drahtlosen Zugang zu digitalen Contents, der selbstverständlich an jedem Ort in Songdo verfügbar ist. Und natürlich wird es auch um mehr Sicherheit gehen: Sensoren an Brücken und Gebäuden sollen beispielsweise Gefahren und Schäden durch Taifune anzeigen.“717

715

Vgl. New Songdo City Development [Hrsg.] (2006) CNET Networks Deutschland [Hrsg.] (2005) 717 Gatzke (2005) 716

386

9 RFID Anwendungen

Das Fraunhofer IML berichtet ferner von der dort beabsichtigten Anwendung „Transponder auf Mehrwegflaschen: Ein Lesegerät im Container erkennt, ob der Verbraucher das Leergut korrekt entsorgt hat.“718 Die Studie „An Application Model of RFID Technology on Progress Measurement and Management of Construction Works” und das Projekt „RFID-based Project Management System” der Sungkyunkwan University An der Sungkyunkwan University in Südkorea machen sich Forscher Gedanken, wie RFID-Technik zur Dokumentation und Kontrolle des Baufortschritts eingesetzt werden kann, und veröffentlichten zur „23rd International Symposium on Automation and Robotics in Construction“ 2006 (ISARC2006) unter dem Titel „An Application Model of RFID Technology on Progress Measurement and Management of Construction Works“ ein entsprechendes Konzept.719

Abb. 9-60: Visualisierung eines Konzepts zur Nutzung der RFID-Technik zur Kontrolle und Dokumentation des Baufortschritts für das Beispiel des Stahlbaus720

In dem Projekt wurden in fünf Bauprojekten für Bürogebäude 120 Arbeitsprozesse untersucht und ein Modell bestehend aus sechs Stufen abgeleitet, wie zur Fortschrittserfassung dieser Prozesse u. a. RFID-Anwendungen entwickelt werden können: Die Sungkyunkwan University gewann zusammen mit der DoallTech Ltd. die 2007er FIATECH CETI-Awards mit einem „RFID-based Project Management System“: „This entry presents RFID applications that have been implemented in the Korea construction industry. Doalltech, the technology provider of this entry, developed and

718

ten Hompel (2007a) Chin et al. (2006) 720 Bde. 719

9 RFID Anwendungen

387

successfully implemented RFID-based Project Management System (RPMS) for daily labor control at about 400 construction projects in Korea and some other countries, and also for logistics of ready-mixed concrete, and tracking the number of dump trucks for excavation, which has been implemented at about 200 projects. Sungkyunkwan University (SKKU) and Doalltech Corporations have jointly developed RPMS further to support the supply chain management of long-lead items, such as structural steel, precast concrete, and curtain wall members, and the system has been applied to 8 construction projects as of December 2007.“721

Abb. 9-61: Modell zur Entwicklung einer RFID-Anwendung zur Kontrolle und Dokumentation des Baufortschritts722

721 722

Vgl. FIATECH [Hrsg.] (2008a) Chin et al. (2006)

388

9 RFID Anwendungen

Gemeinschaftsstudie dreier koreanischer Universitäten mit dem Titel „Improving Power Crane Productivity Using Wireless Technology“ Forscher der Korea University, der Mokpo National University, jeweils Department of Architectural Engineering sowie der Korea Maritime University, Division of Architecture and Ocean Space haben 2006 unter dem Titel „Improving Power Crane Productivity Using Wireless Technology“ von einer Studie berichtet, in der Baustellenkräne informationstechnisch an die Baudatenerfassung angeschlossen werden und u. a. auch der Einatz von RFID-Transpondern berücksichtigt wurde:723

Abb. 9-62: System- und Informationsflussskizze zur Nutzung von RFID-Handlesern i. V. m. Baustellenkränen724

Das Thema RFID im Bauwesen am Korea Institute for Construction Technology (KICT) Das CII schreibt 2006, dass sich auch das Korea institute for Construction Technology (KICT) mit dem Thema RFID im Bauwesen beschäftigt: „Outside the US the Korea Institute for Construction Technology (KICT) may offer a more global perspective and opportunity to this topic.“725 2007 z. B. bewarb sich das Institut mit dem Thema „Bridge and Road Condition Monitoring Using Wireless Sensor Network“ beim FIATECH CETI- bzw. STAR-Award.726

723

Vgl Cho et al. (2006) Vgl ebd. 725 Vgl. CII [Hrsg.] (2006) 726 Vgl. FIATECH [Hrsg.] (2008b) 724

9 RFID Anwendungen

389

9.2.5.2 Projekte in Japan Auch in Japan wird untersucht, ob und ggf. wie RFID-Technik im Bereich der Bauund Immobilienwirtschaft eingesetzt werden kann. Nachfolgend werden einige Beispiele zu den Themenbereichen „RFID als Construction Project Management Tool“, zur Logistikoptimierung, (u. a. mit dem Ziel der CO2-Reduktion), zum „Intelligenten Beton“ sowie zur Bauwerksüberwachung bzw. zur Facility ManagementUnterstützung präsentiert. Studie „Construction Management Tools Using 3D-CAD, Virtual Reality, RFID, and Photography Technologies” der Waseda University So wird auch in Japan untersucht, wie RFID-Technik in Verbindung mit digitaler Bauplanung und -steuerung als Werkzeug für das Baumanagement genutzt werden kann, und Ideen und Ergebnisse z. B. 2006 von der Waseda University, Department of Architecture präsentiert unter der Überschrift „Construction Management Tools Using 3D-CAD, Virtual Reality, RFID, and Photography Technologies“.727 Gemeinschaftsprojekt „Development of Construction Logistics System using Radio Frequency Identification“ u. a. zur CO2-Reduktion In einer anderen Studie, an der die Waseda University beteiligt war, wurde im Projekt „Development of Construction Logistics System using Radio Frequency Identification“ u. a. das Thema „Using RFID to reduce CO2“ untersucht. In einem Pilotprojekt konnte festgestellt werden, dass bei einer RFID-unterstützten Optimierung von Baustellenverkehren eine CO2-Reduktion von 22 % möglich wurde. An dieser 2005 und 2006 durchgeführten Studie, über die 2007 von Forschern des Technical Research Institutes der Obayashiu Corp. berichtet wurde, waren die Institutionen Obayashi Corp., Waseda University, Takenaka Corp., Hitachi Ltd. und E-Clutch Corp. beteiligt.728

727 728

Vgl. Kano (2006) Vgl. Kaneko, Kondo, Hamada (2007)

390

9 RFID Anwendungen

In dem Projekt wurde das nachfolgend skizzierte Konzept umgesetzt.

Abb. 9-63: Systemübersicht zum Projekt „Development of Construction Logistics System using Radio Frequency Identification”729

Eingesetzt wurde HF- und UHF-Technik, die Datenerfassung wurde in ein Tracking & Tracing-System und an eine Baulogistikkontrollsoftware eingebunden (vgl. nachfolgende Abb.).

Abb. 9-64: Screenshots zur Baulogistikkontrollsoftware im Projekt „Development of Construction Logistics System using Radio Frequency Identification“730

729 730

Kaneko, Kondo, Hamada (2007) Ebd.

9 RFID Anwendungen

391

An den verschiedenen Stationen wurde unterschiedliche Technik eingesetzt, wie nachfolgende Abbildungen verdeutlichen.

Abb. 9-65: Screenshots zum Baulogistikkontrollsystem im Projekt „Development of Construction Logistics System using Radio Frequency Identification“: RFID-Erfassung mit UHFPalettengate beim Verladen (links), Ladung (mitte), RFID-Erfassung auf dem LKW mit HFHandleser (rechts)731

Berücksichtigung der RFID-Technik in der digitalen Bauplanung und -abwicklung in der Gemeinschaftsstudie „Parts and packets unification radio frequenca identification application for construction“ der Osaka University und der Shimizu Corp. Ein Gesamtsystem zur digitalen Bauabwicklung, bei dem visionär auch Roboter genutzt werden sollen (vgl. einführende Ziff. 9.2.1.1), insbesondere jedoch von der Verbindung von 3D-CAD-Plänen und weiteren Informationen u. a. über RFID ausgegangen wird, konzipiert auch die Osaka University u. a. unter der Überschrift „Parts and packets unification radio frequency identification application for construction“.732 Das Projekt „Cyber Concrete“ des YRP Ubiquitous Networking Laboratory und der Sumitomo Osaka Cement „Intelligenter Beton“ u. a. in Verbindung von RFID-Systemen mit Sprachsteuerung ist auch ein Entwicklungsthema in Japan, wie z. B. am 15.12.2006 unter der Überschrift „Cyber-concrete lets walls speak“ berichtet wurde. „Sumitomo Osaka Cement and YRP Ubiquitous Networking Laboratory have developed cyber-concrete, a smart form of concrete embedded with RFID tags that can store data. Researchers developed a durable coating for YRP’s ‘ucode’ tags, which have a larger storage capacity than ordinary IC tags, and they developed a special reader that, when held near the concrete, retrieves the stored data and converts it into spoken form.

731 732

Kaneko, Kondo, Hamada (2007) Arai, Arai, Yagi (2005)

392

9 RFID Anwendungen

Sumitomo is set to begin field testing the technology at its cement factories this month, with the aim of making it available to large construction companies in the spring of 2007. While the potential applications of cyber-concrete are endless, the companies are initially promoting it as a new tool for managing structural safety data. Cyber-concrete can store information about itself, such as when, where and how it was manufactured and data about strength and quality, making for more efficient and reliable safety inspection systems. This traceability data can be used by construction companies, inspectors, or tenants concerned about building safety. Public concern for structural safety has risen with a recent building safety inspection scandal involving the discovery of falsified quake-resistance data for a number of buildings in Tokyo and the surrounding areas. Perhaps cyber-concrete will bring a little peace of mind, allowing people to bypass the shady inspectors and ask buildings directly how safe they are - which is great as long as buildings have no reason to be dishonest. And should you find yourself trapped under three floors of cyber-concrete after the Big One, at least you’ll have something to talk to while waiting for the rescue bots to arrive.”733

Abb. 9-66: Vision im „Cyber Concrete“-Projekt734

733 734

o. V. (2006a) o. V. (2006a)

9 RFID Anwendungen

393

Entwicklung eines „On-Site Inspection Support System Using RFID“ u. a. am Muroran Institute of Technology Bereits 2002 wurde ein u. a. am Muroran Institute of Technology entwickeltes „OnSite Inspection Support System Using RFID Tags and Personal Digital Assistants“ vorgestellt.735 Nachfolgende Abbildungen verdeutlichen das System, bei dem mobile Mitarbeiter PDA bzw. Mobiltelefone mit RFID-Modulen nutzen, um Arbeitsanweisungen zu erhalten und ausgeführte Tätigkeiten unter Einbindung der RFID-Lesung zu dokumentieren (vgl. zu solchen Systemen auch Ziff. 9.3.8).

Abb. 9-67: Übersicht über das „On-Site Inspection Support System“ (links) und möglicher Screenshot bei Dokumentation der Beurteilung eines Risses im Beton (rechts)736

735 736

Vgl. Yabuki (2002) Ebd.

394

9 RFID Anwendungen

Abb. 9-68: Möglicher Screenshot für eine Arbeitsanweisung (links) und Übersicht über das Informationsflusssystem (rechts)737

Abb. 9-69: System im Einsatz bei der Staudamminspektion des Haneji Dams in Okinawa738

737 738

Yabuki (2002) Ebd.

9 RFID Anwendungen

395

Dieses realisierte System ist Teil eines Gesamtkonzeptes zur Verbindung der realen Infrastrukturen mit deren Abbildern in der virtuellen Welt.

Abb. 9-70: Verbindung der realen und der virtuellen Welt („zentraler Modellserver“) über verschiedene Techniken739

Für dieses Konzept, in dem RFID nur eine von vielen Techniken ist, werden in einem Vortrag aus dem Jahr 2005 vier weitere RFID-Anwendungsfelder aufgezeigt, so u. a. auch der Einsatz eines RFID-LKW-Gates für Baustellen. Nachfolgende Abbildungen verdeutlichen die vier Visionen „1. Bridge maintenance support 2. Life-cycle management of construction materials (reinforcing bars) 3. Life-cycle management of temporary materials (scaffolding) 4. Management of facilities and land by utilization of information stakes.“740

739 740

Yabuki (2005) Ebd.

396

Abb. 9-71: Vision 1: „Bridge Maintenance Support“ mit RFID741

Abb. 9-72: Vision 2: „Life-cycle management of construction materials“742

741 742

Yabuki (2005) Ebd.

9 RFID Anwendungen

9 RFID Anwendungen

397

Abb. 9-73: Vision 3: „Life-cycle management for temporary materials“743

Abb. 9-74: Vision 4: „Management of facilities and land by utilization of information stakes“744

743 744

Yabuki (2005) Ebd.

398

9 RFID Anwendungen

9.2.5.3 Projekte in Taiwan Gemeinschaftsprojekt „M-ConRFIDSCM - Mobile Construction RFID-based Supply Chain Management Portal System“ der National Taipei University of Technology und der Feng Chia University zur Entwicklung eines mobilen RFIDPortals für die Baulogistik 2006 berichteten Forscher der National Taipei University of Technology sowie der Feng Chia University in Taiwan von einem Projekt „Mobile Construction RFID-based Supply Chain Management Portal System“ (M-ConRFIDSCM), in dem eine internetbasierte Systeminfrastruktur zum Einsatz von RFID-Systemen auf Baustellen entwickelt wurde.745 Nachfolgende Abbildungen verdeutlichen das System:

Abb. 9-75: Systemübersicht zum Projekt der Universitäten National Taipei und Feng Chia in Taiwan zum RFID-basierten SCM in der Bauwirtschaft746

745 746

Vgl. Lin, Lin, Wang (2006) Ebd.

9 RFID Anwendungen

399

Abb. 9-76: Einsatz von PDA mit RFID auf der Baustelle im Projekt der Universitäten National Taipei und Feng Chia in Taiwan zum RFID-basierten SCM in der Bauwirtschaft747

747

Lin, Lin, Wang (2006)

400

9 RFID Anwendungen

9.3 Exemplarische Darstellung einiger Anwendungsbeispiele bzw. -szenarien zum Einsatz der RFID-Technik in der Bauwirtschaft 9.3.1 Gliederung Nachdem unter Ziff. 9.2 nun einige Projekte aus der Forschung vorgestellt wurden, soll unter Ziff. 9.3 nachfolgend ein Überblick über den Entwicklungsstand existierender RFID-Systeme gegeben, d. h. über RFID-Projekte und -Anwendungen in der Bau- und Immobilienwirtschaft, die den Stand reiner Forschungsprojekte offenbar überschritten haben. Dabei wird folgende Gliederung gewählt: 9.3.2 9.3.3 9.3.4 9.3.5

Zutrittskontrollsysteme mit und ohne Anbindung von Zeiterfassungssystemen Diebstahlschutz durch elektronische Maschinensteuerung und „Smart-Keys“ Das Prinzip der RFID-basierten „permanenten Inventur“ Einsatz der RFID-Technik zum Tracking & Tracing von Fahrzeugen, Anhängern, Containern etc. 9.3.6 Einsatz der RFID-Technik zum Datensammeln unter Nutzung des „Data-onTag“-Prinzips für Tracking- & Tracing-Anwendungen 9.3.7 Einsatz einfacher mobiler RFID-Leser (Datensammler) für Tracking- & Tracing-Anwendungen (z. B. mobile Zeiterfassung und Rundgangskontrolle) 9.3.8 Einsatz komplexer mobiler RFID-Leser u. a. für das Tracking & Tracing, Werkzeug- und Asset-Management sowie zur Steuerung und Dokumentation des Einsatzes mobiler Mitarbeiter etc. 9.3.9 RFID-unterstützte Produktionssteuerung in der Bauzuliefererindustrie 9.3.10 Kennzeichnung von Bauteilen, Bauelementen und sonstigen Bauprodukten u. a. zur Montagesteuerung und Anbindung von Gebäude- bzw. Bauwerksinformationsmodellen (Objektsicht: objektbezogene Informationsablage) 9.3.11 RFID-Einsatz im Qualitätsmanagement: Dokumentation von Montage- und Prüfprozessen 9.3.12 RFID-Systeme zur Lagerverwaltung 9.3.13 RFID-Einsatz im Behältermanagement (z. B. Gefahrstoff- und Abfallbehältern) 9.3.14 RFID-unterstützte Automatisation in Gebäuden 9.3.15 Sensor-RFID-Systeme für die Baubranche 9.3.16 RFID-unterstützte Lokalisierung, Ortung, Navigation etc. Themenbezogen werden jeweils weitere interessant erscheinende Projekte außerhalb der Bauwirtschaft, die jedoch nach Einschätzung der Verfasser Übertragungspotenzial bieten, mit aufgeführt.

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401

9.3.2 Zutrittskontrollsysteme mit und ohne Anbindung von Zeiterfassungssystemen in der Immobilienwirtschaft und im Baustelleneinsatz 9.3.2.1 Allgemeines zu Zutrittskontrollsystemen Grundlagen Zutrittskontrollsysteme, die auf Einsatz der RFID-Technik basieren, sind mittlerweile stark verbreitet. Bei Zutrittskontrollen mithilfe der RFID-Technik werden die herkömmlichen Schlüssel durch Transponder ersetzt bzw. um diese ergänzt.

Abb. 9-1: Mögliche Bauformen digitaler RFID-Schlüssel748

Unterscheidung zwischen Authentifizierung/ Authentisierung, Verifizierung und Identifizierung Im Bereich der Zutrittskontrolle wird z. B. unterschieden, ob eine Authentifizierung eines Mitarbeiters gegenüber z. B. einer Smart-Card z. B. durch einen Abgleich des gescannten und des auf der Smart-Card gespeicherten Fingerabdrucks erfolgt (im Sinne einer Verifikation einer durch Vorlage der Smart-Card behaupteten Identität) oder ob dieser Abgleich des gescannten Fingerabdruckes mit einem in einer (zentralen) Datenbank gespeicherten Abdruck erfolgt, was einer Identifizierung entspricht.749 Mögliche Kombinationen von RFID-Lesern und Schließeinrichtungen Die Aufgabe der Schlösser übernehmen die RFID-Lesegeräte. Hierzu ist die (automatische) Schließeinrichtung an ein RFID-Lesegerät anzubinden. Dies kann z. B. auf die nachfolgend dargestellten Arten erfolgen. Gesteuert werden können gleichermaßen Türschlösser, Schranken, Drehkreuze, Kniehebelsperren, Schließzylinder etc.

748

DOM [Hrsg.] (2008) Die Begriffe Identifizierung, Identifikation, Authentisierung, Authentifizierung und Verifizierung wurden in Kap. 4 bereits erläutert. 749

402

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x

Separater Leser neben der Sperr- und Schließeinrichtung (z. B. neben Tür, vor Schranke oder vor Drehkreuz etc.)

Abb. 9-2: RFID-Leser für Zutrittskontrollsystem der Cichon + Stolberg Elektroanlagenbau GmbH (C+S) in Aufputzgehäusen750

Abb. 9-3: RFID-Leser für Zutrittskontrolle neben einer Fahrzeugtür751

750 751

C+S [Hrsg.] (2008) AIM [Hrsg.] (2004a)

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x

403

Separater Leser neben der Sperr- und Schließeinrichtung mit Anbindung einer weiteren Sicherheitseinrichtung (z. B. Fingerabdruckleser, mechanisches Schloss oder Tastatur zur PIN-Eingabe)

Abb. 9-4: RFID-Leser-Terminal mit zusätzlicher Tastatur der C+S GmbH, RFID-Leser in Kombination mit Fingerabdruckscanner „FOD 500V“ der Jerra Soft GmbH, Prototyp einer Kombination aus Fingerabdruckscanner und RFID-Leser der Fa. Repac (für Baustellen in Italien)752

x

Leser integriert in Norm-Schließzylinder

Abb. 9-5: RFID-Schließzylinder der dom Sicherheitstechnik GmbH753

752 753

NuovaQuasco [Hrsg.] (2008) DOM [Hrsg.] (2008)

404

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x

Leser integriert in „Aufsatz“ für Möbelschlösser

Abb. 9-6: RFID-Möbelschloss der Lehmann Vertriebsgesellschaft mbH & Co. KG754

Unterscheidung in Online- und Offline-Systeme Man unterscheidet bei Zutrittskontrollen mit RFID-Technik zwischen Online- und Offline-Systemen. Online-Systeme kommen zur Anwendung, wenn eine große Anzahl von Menschen zu einer im Vergleich eher geringen Anzahl von Bereichen (Räumen, Gebäuden usw.) Zutritt hat. Hierbei sind alle Lesegeräte mit einem zentralen Rechner verbunden. Über den zentralen Rechner können die Nummern der zum Zutritt berechtigten Transponder in die Lesegeräte eingespielt werden. Gelangt ein Transponder in die Reichweite des Lesegeräts, gleicht dieses die Transpondernummer mit einer Liste der berechtigten Nummern ab und gibt gegebenenfalls den Zutritt frei. Die ID von verloren gegangenen Transpondern können einfach vom Zentralrechner aus in den Berechtigungslisten der zugehörigen Leser gelöscht werden und die abhanden gekommenen Transponder sind somit nutzlos. Offline-Systeme werden angewandt, wenn es viele Bereiche gibt, zu denen jeweils nur wenige Personen eine Zutrittsberechtigung haben, wie z. B. in einem Hotel. Die einzelnen Lesegeräte sind nicht miteinander oder mit einem Zentralrechner verbunden. Bei Offline-Systemen werden in jedem Lesegerät nur Schlüsselkennungen gespeichert, die zu dem Bereich Zutritt haben. Die Nutzer bekommen dann einen Transponder programmiert, auf dem all die Schlüsselkennungen gespeichert sind, die ihren Zutrittsberechtigungen entsprechen. Das Lesegerät vergleicht die gespeicherten Schlüsselkennungen mit denen im Transponder und gibt den Zutritt bei einer positiven Übereinstimmung frei. Als Bauformen für Transponder kommen in beiden Systemen Plastikkarten und Schlüsselanhänger am häufigsten vor.755

754 755

o. V. (2007b) Vgl. Finkenzeller (2006), S 410

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405

Unterscheidung in mobile und stationäre Systeme Darüber hinaus unterscheidet man mobile und stationäre Zeiterfassung, die oft an Zutrittskontrollsysteme gekoppelt wird. Auf „mobile ‚Zutrittskontrolle’“ soll nicht detaillierter eingegangen werden, auch wenn dieses System, bei dem ein Kontrolleur mit PDA die Kontrolle der Mitarbeiterausweise durchführt, sicher für viele Baustellen anwendbar erscheint, insbesondere da es ohne Absperrungen etc. auskommt.756

Abb. 9-7: Mobiles Zutrittskontrollsystem757

Solche Systeme kommen z. B. bei Veranstaltungen zum Einsatz, tlw. Barcodebasiert. Systeme der mobilen Zeiterfassung werden später beschrieben, folgende Ziff. beschreibt zunächst stationäre Systeme.

9.3.2.2 Zutrittskontroll- und Zeiterfassungssysteme in der Bau- und Immobilienwirtschaft RFID-basierte Zutrittskontrollen in Gebäuden gehören heute zum Alltag und sind fester Bestandteil in Facility Management-Systemen. In der Kopplung mit Zeiterfassungs- und ggf. zusätzlich Maschinendatenerfassungssystemen werden sie auch als Betriebsdatenerfassungssysteme bezeichnet. Betriebsdatenerfassungssysteme werden bereits im stationären Bereich der Bauwirtschaft genutzt758, auch unter Einsatz von RFID-Technik759.

756

Vgl. hierzu z. B. Sonik [Hrsg.] (2008), Maxicard [Hrsg.] (2008) und S&K Trading [Hrsg.] (2008) Sonik [Hrsg.] (2008) 758 Vgl. z. B. die Betriebsdatenerfassung beim der Bauer AG (vgl. z. B. GFOS [Hrsg.] (2007) 759 Vgl. hierzu z. B. KABA [Hrsg.] (o. J.), (2002) und (2003) 757

406

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Weniger verbreitet sind Zutrittskontroll-, Zeit- bzw. Betriebsdatenerfassungssysteme bisher auf Baustellen, dort am weitesten fortgeschritten offenbar bei Tunnelbaustellen.760 Dort werden sie nach Einschätzung des Verfassers in den nächsten Jahren zunehmend an Bedeutung gewinnen. Neben der Zutrittskontrolle und Zeiterfassung sind auch aktive RFID-Systeme zur Ortung und Überwachung von Mitarbeitern im Baubereich – oft als „Real Time Location Systeme“ (RTLS) bezeichnet – entwickelt worden, insbesondere um in sicherheitsrelevanten Bereichen den Aufenthaltsort von Mitarbeitern bestimmen zu können, so z. B. im Kernkraftbau bzw. -betrieb761 oder im Tunnelbau762. Der Verfasser ist der Meinung, dass gerade auch der Bereich der Arbeitssicherheit viele Anwendungsmöglichkeiten für die RFID-Technik bietet und verweist noch mal darauf, dass dieses Thema von ihm aus Sicht der Bauwirtschaft in einem parallel laufenden Forschungsprojekt behandelt wird. Nachfolgend werden einige Beispiele aus der Baupraxis aufgeführt. Systeme zur aktiven Ortung von Mitarbeitern (vgl. hierzu u. a. Ziff. 9.3.16) werden dabei nicht aufgenommen, da sie vermutlich im ARGE RFIDimBau-Projekt der TU Darmstadt behandelt werden, in dem es um Navigation (also eine „umgekehrte Ortung“) geht. Das System „InSite“ der Streif Baulogistik GmbH als Beispiel für eine Zugangskontrolle für Baustellen Die Streif Baulogistik GmbH hat mit dem „InSite“-Container ein Zugangskontrollsystem entwickelt, in dem RFID-Technik (LF) integriert ist. Der Container beinhaltet einen vollständigen Pförtnerarbeitsplatz. Zusätzlich ist der Container mit zwei Drehsperren ausgerüstet, durch die der Zutritt zur Baustelle möglich ist. Um die Drehkreuze frei zu schalten, erhalten berechtigte Personen eine Ausweiskarte mit integriertem Transponder. Das System ist modular aufgebaut. So lassen sich die Rechner mehrerer Container zu einem Netzwerk zusammenfügen. Auch die Integration weiterer Drehsperren ist möglich. Der Anbieter sieht folgende Vorteile: „Schutz vor Imageschäden durch unbefugtes Betreten Schutz vor Vandalismus und Diebstählen Schneller Zugriff auf anwesende Personen Möglichkeit zur statistischen Kontrolle von Anwesenheitszeiten“763

760

Vgl. z. B. rfidready [Hrsg.] (2008a), Brux (2004) und Bechler (2007) Vgl. z. B. Gambon (2007) 762 Vgl. z. B. Santos (2006) 763 Vgl. Streif Baulogistik [Hrsg.] (2007) 761

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407

Abb. 9-8: „InSite“-Container der Streif Baulogistik GmbH764

Vergleichbare Systeme bzw. das Betreiben solcher Systeme bieten neben der Streif Baulogistik GmbH auch verschiedene andere Firmen unter Einsatz von RFIDTechnik an, wie z. B. die bauserve GmbH765, die Stiftec Service GmbH766, die Skanska AB (System „ByggTrac“)767, der Feedback Oy (System ELKU)768 oder, integriert in ein Gesamtkonzept, die Safe Tool AB (System „Area Security“, vgl. Ziff. 9.3.4). Ausblick auf eine Weiterentwicklung zur Anbindung von Fingerabdrucklesern am Beispiel des Prototyps des italienischen Systems Repac und Ausblick auf weitere Forschung zu diesem Thema unter Berücksichtigung z. B. der Entwicklungen der Jerra Soft GmbH Das System der Streif Baulogistik GmbH wurde im Rahmen der Demonstratoren des Projektes „InWeMo“ genutzt (vgl. Kap. 11). Von verschiedenster Stelle war zu hören, dass in der Baupraxis auf Baustellen, auf denen Baustellenausweise genutzt werden, diese weitergegeben werden. Daher wurde der Wunsch an den Verfasser herangetragen zu untersuchen, ob RFID-Technik ggf. i. V. m. biometrischen Systemen hier Abhilfe schaffen könnte. Diese Untersuchungen sollen in einem Forschungsprojekt in den Jahren 2008 bis 2010 vorgenommen werden. Hierbei werden voraussichtlich Systeme untersucht, die Fingerabdruckscanner und RFID-Leser parallel nutzen und überprüfen, ob zum Mitarbeiterausweis auch der passende Finger vor Ort ist und dabei auf eine zentrale Speicherung biometrischer Daten verzichten.

764

Vgl. Streif Baulogistik [Hrsg.] (2007) Vgl. bauserve [Hrsg.] (2008) 766 Vgl. Stiftec Service [Hrsg.] (2008) 767 Vgl. TracTechnology AB [Hrsg.] (2008) 768 Vgl. z. B. Feedback Oy [Hrsg.] (2008) 765

408

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Abb. 9-9: RFID-Leser in Kombination mit Fingerabdruckscanner „FOD 500V“ der Jerra Soft GmbH und dort eingebauter Fingerabdruckleser einzeln769

In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, dass auch in Italien an einer Baustellenlösung für ein solches System gearbeitet wird.

Abb. 9-10: Prototyp einer Kombination aus Fingerabdruckscanner und RFID-Lesersystem Repac (für Baustellen in Italien)770

Interessant scheinen in diesem Zusammenhang auch für die Grenzkontrolle entwickelte mobile RFID-Leser mit integriertem Fingerabdruckleser, wie sie z. B. von der Psion Teklogix GmbH auf der Cebit 2008 präsentiert wurden, die wie folgt auf der Internetseite beschrieben werden: „Der WORKABOUT PRO mit Morphocheck verfügt über vielfältigste Möglichkeiten zur Datenaufnahme wie kontaktloses [RFID] oder kontaktiertes Lesen von elektronischen Chips, 2D Barcodes, MRZ Codes auf Ausweisen über OCR Leser und optimierte Fingerabdruckkontrolle. Damit kann der WORKABOUT PRO G2 mit Morphocheck innerhalb von Sekundenbruchteilen eine Verifizierung aus einer Datenbank mit 1000 Vorlagen durchführen. Damit bietet Morphocheck eine flexible und sichere Lösung für schnelle und sichere Biometriedatenerfassung. Besonders geeignet ist das System für Zugangskontrollen in privaten oder staatlichen Einrichtungen oder auch für Kontrollen auf Flughäfen, an Grenzen etc.“771

769

Jerra Soft [Hrsg.] (2008) NuovaQuasco [Hrsg.] (2008) 771 Psion Teklogix [Hrsg.] (2008) 770

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Abb. 9-11: Mobiler Kombileser mit u. a. RFID (induktiv), Barcode und Fingerabdruck772

Ausblick auf eine Weiterentwicklung zu Systemen des RFID-basierten Personentrackings Beim Ausbau des Dubai International Airport nutzt das ausführende Unternehmen Thermo die RFID-Technik, um die Zutrittskontrolle und die Zeiterfassung zu beschleunigen. Beim Ausbau des Flughafens sind 1.500 Arbeiter, verteilt auf 40 Nachunternehmer beschäftigt. Mit herkömmlichen Methoden bildeten sich zu Schichtbeginn lange Schlangen an den Eingängen zur Baustelle. Nach einer Testphase wurden alle auf der Baustelle tätigen Personen (mit Ausnahme eines Subunternehmers) mit Transpondern ausgestattet, die den Zutritt ermöglichen. Gleichzeitig werden über die Transponder die Arbeitszeiten erfasst. Zusätzlich sind auf der Baustelle ca. 50 Lesegeräte mit jeweils einem Radius von 40 m installiert. Die Arbeiter sind verpflichtet die Transponder jederzeit offen zu tragen, damit ihre jeweiligen Positionen ermittelt werden können. Thermo ist mit den Ergebnissen der neu eingeführten Technik so zufrieden, dass eine Ausdehnung des Systems auf andere Bereiche, wie z. B. die Baumaschinen, angedacht wird.773 Ob ein solches Personentracking über 40 m-Radien mit dem deutschen Datenschutzrecht vereinbar ist, halten die Verfasser jedoch für fraglich.

772 773

Psion Teklogix [Hrsg.] (2008) Vgl. z. B. Pinnacle [Hrsg.] (2007) und absolute-it.com [Hrsg.] (2007)

410

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Nutzung RFID-gekennzeichneter PSA als Mitarbeiterausweis für die Zutrittskontrolle und das Tracking von Personen in einer Werft In einer finnischen Werft setzte die Aker Yards AKA aus Sicherheitsgründen ein Zutrittskontrollsystem ein, das die Mitarbeiter, die oft keine Hand zum Vorzeigen von Mitarbeiterausweisen frei haben, quasi im Vorbeigehen identifiziert und somit eine bereichsweise Verfolgung der Mitarbeiter auf dem Werftgelände gewährleistet (sog. Bereichswechselkontrolle). Hierzu wurden die Helme der Mitarbeiter mit passiven UHF-RFID-Transpondern versehen und 23 Lesestationen installiert.

Abb. 9-12: Nutzung eines UHF-RFID-Tags auf dem Helm zur Zutrittskontrolle in einer finnischen Werft der Akar Yards ASA774

9.3.3 Diebstahlschutz durch elektronische Maschinensteuerung und Einsatz von „Smart-Keys“ am Beispiel der Systeme Hilti TPS und Rösler Obserwando Exkurs Wegfahrsperren Der starke Anstieg von Kfz-Diebstählen Anfang der 90er Jahre führte zur Entwicklung, die RFID-Technik als elektronische Wegfahrsperre für Kraftfahrzeuge zu nutzen. Das Prinzip ist einfach. Im Zündschlüssel ist ein Transponder integriert. Wird er im Zündschloss umgedreht, schaltet sich ein Lesegerät frei, welches die Berechtigung überprüft, das Kfz starten zu dürfen. Die Einführung der elektronischen Wegfahrsperre war ein voller Erfolg. Die Diebstahlzahlen sanken rapide. Mittlerweile hat sich die Technik durch Integration von Verschlüsselungsverfahren dahingehend weiterentwickelt, dass die Systeme kaum zu umgehen sind. Heutzutage werden Autos meist mit den Originalschlüsseln gestohlen, die den Besitzern zuvor entwendet wurden.775

774 775

Hild (2007), vgl. auch Kalliokoski (2007) Vgl. Finkenzeller, K. (2006), S. 422

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TPS der Hilti Corp. Um Werkzeugdiebstählen auf Baustellen entgegen zu wirken, hat die Hilti Corp. das elektronische Sicherheitssystem „Theft Protection System“ (TPS) entwickelt. Dieses schützt Hilti Geräte vor unbefugter Inbetriebnahme und ist vergleichbar mit dem Prinzip der Wegfahrsperre im Auto.776 Die Basis des TPS ist eine in Hilti-Geräten integrierte Elektronik mit einem RFIDLesegerät, die vom Eigentümer mit einer kundenspezifisch codierten RFID-Karte (Company Card) aktiviert und programmiert wird. Mit einem speziellen dazu programmierten RFID-Transponder als Schlüssel kann der Mitarbeiter die Maschine zur Benutzung frei schalten. Wird das Gerät für mehr als 20 Minuten von der Spannungsversorgung getrennt, erlischt die aktivierte Funktionsbereitschaft. Das Gerät ist also von Unbefugten nicht einsetzbar. (Nach Aussagen der Hilti Corp. sei auch der Ausbau der Elektronik zwecklos, denn ohne Freischaltung mit dem zugehörigen Freischaltschlüssel kann man das Gerät nicht in Betrieb nehmen.) Diese Technik wird seit 2005 in einen Teil der im oberen Preissegment liegenden Maschinen eingebaut. Der Einbau wird nach und nach auf mehr Produktgruppen erweitert. Die RFID-Technik ist in den entsprechenden Geräten ab Werk eingebaut. Die Inbetriebnahme wird durch den Kauf von zusätzlichem Zubehör, bestehend aus einer Company Card und diversen Transpondern für die Nutzer, möglich. Das TPS ist als flexibles System konzipiert, es können, je nach Bedarf, mit einem oder mehreren Schlüsseln eine oder mehrere Maschinen in Betrieb genommen werden. Ebenso können verschiedenen Gerätegruppen unterschiedliche Schlüssel zugeordnet werden. Die Geräte müssen nur einmal mit der Company Card auf die Codes der jeweiligen Schlüssel aktiviert werden, ab dann können sie von den verantwortlichen Mitarbeitern selbstständig entsichert bzw. geschützt werden. Die Geräte, die mit diesem Sicherheitssystem ausgerüstet sind, tragen auf dem Gehäuse und den zugehörigen Koffern entsprechende Aufkleber, um potenzielle Diebe auf die Sinnlosigkeit ihres Unterfangens hinzuweisen. Für Diebe ist ein solches Gerät wertlos, wenn nicht gleichzeitig auch ein Freischaltschlüssel mit entwendet wird.

776

Vgl. Hilti [Hrsg.] (2007a), (2007b) und (2008)

412

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Abb. 9-13: Abbildungen zum TPS-System der Fa. Hilti777

Ein vergleichbares System wurde 2005778 für eine Motorsäge vom „Innovation Lab“ in Dänemark vorgestellt:

Abb. 9-14: Abbildungen zur mit RFID-Startmechanismus geschützten Motorsäge des „Innovation Lab“ in Dänemark779

777

Vgl. Hilti [Hrsg.] (2008) Vgl. Innovation Lab [Hrsg.] (2005) 779 Innovation Lab [Hrsg.] (2006) 778

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Obserwando der Rösler miniDat GmbH Die Rösler miniDat GmbH bietet mit Obserwando780 – erstmalig vorgestellt auf der Bauma 2007 – ein System für Baumaschinen an, bei dem die Nutzung der Maschinen nur mit einem elektronischen Schlüssel (iButton, vgl. Kap. 6) möglich ist. Dies verhindert, dass unbefugtes und ungeschultes Personal die Maschinen bedient. Die dazu benötigte Hardware wird von der Rösler miniDat GmbH an interessierte Unternehmen vermietet. Die elektronischen Schlüssel sind individuell programmierbar. Somit ist auch eine Zuordnung möglich, welcher Mitarbeiter wann die Maschine genutzt hat. Zur Baumaschinenverfolgung ist ein GPS-System angebunden. Die Baumaschinen sind zudem über ein Funknetzwerk mit einem Server verbunden, der mindestens einmal täglich verschiedene Maschinendaten, wie Nutzer und Einsatzdauer, ausliest. Ein Überblick über die webbasierte Benutzeroberfläche kann über den Gastzugang unter www.obserwando.de gewonnen werden (Stand: 24.04.2008). „Zur Abrundung von Diebstahlschutz und Datenerfassung können die Maschinen optional auch mit einem elektronischen Schloss ausgerüstet werden. Hier stehen alle Möglichkeiten des miniKey, eines elektronischen Schlüsselsystems, das RÖSLER bereits seit vielen Jahren vertreibt, in Kombination mit Obserwando zur Verfügung. Mit dem Schlüssel kann der Zugang zu den Maschinen auf autorisiertes und geschultes Personal beschränkt werden. Das Starten der Maschine mit dem herstellerüblichen Schlüssel, z. B. durch Schwarzarbeiter oder andere auf der Baustelle arbeitende Gewerke, ist nicht mehr möglich. Die eindeutige Zuordnung von Maschinenführer zur Arbeitszeit und damit auch zum Verursacher eventueller Schäden, führt zu einem deutlich pfleglicheren Umgang mit den Maschinen. Jeder Schlüssel kann jederzeit individuell über die Internetseite programmiert werden und den Zugang zu einzelnen Maschinen und Maschinengruppen steuern.“781 Der elektronische Schlüssel kann zudem für ein angebundenes Zutrittskontrollsystem genutzt werden. Interessant erscheint gerade die Möglichkeit der Kombination von Zutrittskontroll-, Werkzeugverwaltungs- und Maschinennutzungsberechtigungslösungen bei Nutzung eines gemeinsamen elektronischen Schlüssels, das schon in Zusammenhang mit dem Konzept der SafeTool AB angesprochen wurde.

9.3.4 Das Prinzip der RFID-basierten „permanenten Inventur“ an Beispielen des „intelligenten Magazin“, „intelligenten Schlüsselkastens“, „intelligenten Regals“ etc. Die Bau- und Mietstation der Gradwohl GmbH Die Miet- oder Baustationen der Gradwohl GmbH werden mit Verbrauchsmaterialien sowie Mietgeräten bestückt und dienen dann der Versorgung der vor Ort befindlichen Personen. Es werden mit der Mietstation sowohl Privatleute angesprochen, als auch 780 781

Vgl. Rösler miniDat [Hrsg.] (2008a) Rösler miniDat [Hrsg.] (2008a)

414

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mit der Baustation Bauarbeiter. Zu den Kunden von Gradwohl gehören z. B. Bauunternehmen wie die Strabag AG, die Bilfinger Berger AG, die Hochtief Construction AG etc. In Kooperation mit der Hilti Corp. ist die Baustation auch bekannt geworden als „Hilti OnSite-Container“.782 Daneben wird dieses elektronische oder „intelligente Magazin“ zunehmend auch für die unternehmensinterne Maschinen- und Werkzeugverwaltung eingesetzt.783 Berechtigte Personen erhalten eine RFID-Card oder einen Schlüsselanhänger mit RFID-Transponder, der ihnen Zugang zu dem Container oder der Mietstation ermöglicht. Im Inneren befinden sich in Schließfächern die jeweiligen Maschinen oder Verbrauchsmaterialien wie z. B. Bohrer. Sie werden vom Benutzer über einen Touchscreenmonitor ausgewählt. Der Vorgang wird seiner ID-Card zugeordnet und über DSL oder ISDN in die Zentrale übermittelt. Die Rückgabe der Geräte erfolgt auf gleiche Weise. Der Vorteil ist hier in der personallosen und durchgehenden Ausgabe von Werkzeugen und Materialien, in der minutengenauen Abrechnung und in der Möglichkeit, bestimmte Werkzeuge und Verbrauchsmaterialien direkt auf der Baustelle zu erhalten und somit Fahrzeiten zu sparen, zu sehen.784 Nach dem Motto „mieten wann Sie wollen“ kann der Kunde in der „Mietstation“ mit seiner EC- oder Kundenkarte an 365 Tagen rund um die Uhr Geräte mieten sowie das entsprechende Verbrauchsmaterial kaufen. Entsprechendes gilt für den Bauarbeiter auf der Baustelle, wenn er von seinem Arbeitgeber eine entsprechende Nutzungsberechtigung für ein auf der Baustelle vorhandenes System bekommt. Das System wird online und unter Einbindung von Überwachungskameras überwacht.

Abb. 9-15: Bau- und Mietstation der Gradwohl GmbH785

782

Die Hilti Corp. bietet dieses System inzwischen (Stand Frühjahr 2008) nicht mehr an. Technisch ähnliche Systeme gibt es u. a. auch von der Fa. Rösler (iButton als elektronischer Schlüssel) und von der Fa. Deister (RFID- Transponder oder Fingerabdruck als elektronischer bzw. biometrischer Schlüssel), vgl. hierzu z. B. Rösler miniDat GmbH [Hrsg.] (2008b) und Deister [Hrsg.] (2008a) 784 Vgl. Gradwohl [Hrsg.] (2008a) 785 Gradwohl [Hrsg.] (2008a) 783

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Das „intelligente Magazin“ im Konzept der SafeTool AB als Teil eines Gesamtkonzeptes für die Baustelle Auch die schwedische SafeTool AB hat Werkzeugcontainer mit RFID-Technik ausgerüstet mit dem Ziel, dass der gesamte Vorgang der Entnahme- und Rückgabe automatisch erfasst wird. Bei diesem System „SafeTool“ trägt der Mitarbeiter zur Zugangskontrolle einen personenbezogenen RFID-Ausweis an seiner Kleidung. Durch ein RFID-Lesegerät an der Tür des Materialcontainers wird die Zutrittsberechtigung kontrolliert. Ist der Mitarbeiter zur Werkzeugausleihe befugt, öffnet sich automatisch der Schließmechanismus und der Container kann betreten werden. Dabei wird der Mitarbeiter wiederum von einem Lesegerät erfasst und bei der Entnahme von Werkzeugen werden die Daten des gekennzeichneten Werkzeuges mit den Daten des Mitarbeiters in Verbindung gebracht. Über GPRS werden die Daten an die Zentrale der Firma übermittelt, wo sie entsprechend verbucht werden. So kann jede Ausleihe und Rückgabe unter Angabe von Datum und Zeit der jeweiligen Person genau zugeordnet werden. Ergebnis auch dieses Werkzeugmanagementsystems mit RFID-Technik sind Diebstahlschutz, verantwortungsvollerer Umgang mit Werkzeugen, permanente Bestandskontrolle und Rückverfolgbarkeit zum Nutzer.786

Abb. 9-16: Das System „SafeTool“ der SafeTool AB787

786 787

SafeTool AB [Hrsg.] (2008) SafeTool AB [Hrsg.] (2008)

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Die Daten können über das Produkt „Information System“ zusammen mit den Daten aus dem System „SafeTank“ verarbeitet werden788, bei dem es um Sicherung von Dieseltanks mit Hilfe der RFID-Technik geht:

Abb. 9-17: Das System „SafeTank“ der SafeTool AB789

Darüber hinaus ist eine Anbindung eines Zutrittkontroll- und Zeiterfassungssystem vorgesehen, denn die SafeTool AB hat mit dem System „Area Security“ ebenfalls ein RFID-basiertes Zutrittskontrollsystem auf den Einsatz auf Baustellen übertragen. Der Mitarbeiter trägt eine RFID-Karte, über die er identifiziert und ihm der Zutritt gewährt wird. Die Zutrittskontrollanlagen, z. B. für Drehkreuze, sind über GPRS mit dem Internet und so z. B. mit der Firmenzentrale verbunden und zentral programmierbar.

Abb. 9-18: Das System „Area Security“ der SafeTool AB790

788 789

Vgl. SafeTool AB [Hrsg.] (2008) Ebd.

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Schlüsselverwaltungssystem „ProxSafe“ der Deister Electronic GmbH Speziell zur Verwaltung von Schlüsseln und kleineren Wertgegenständen bietet die Deister Electronic GmbH das Produkt „ProxSafe“ an.791 Dieses System gibt es in verschiedenen Ausführungsformen, beispielhaft soll ein elektronischer Schlüsselkasten beschrieben werden: Das System besteht aus einem mit zwei RFID-Lesern ausgestatteten Anmeldeterminal und einer Anzahl von jeweils mit RFID-Lesern ausgestatteten Steckplätzen, den RFID-Transponder in dem für die Berechtigungsabfrage des Terminals erforderlichen RFID-Ausweisen der Mitarbeiter und den RFID-Transpondern in den „Schlüsselanhängersteckern“ („keytag“) und funktioniert wie folgt: „Jeder Schlüssel ist manipulationssicher mit einem elektronischen Schlüsselanhänger (keytag) verbunden. Dieser Anhänger wird zur Verwahrung im proxCylinder verriegelt und seine Kennung kontaktlos gelesen. Die Bedienung des Kabinetts erfolgt über einen proxSafe Bedienterminal. Hier wird der Nutzer [z. B. über einen RFIDMitarbeiterausweis] identifiziert und die Schlüsselberechtigung überprüft. Bei einem berechtigten Zugriff wird das Kabinett geöffnet, der entsprechende Steckplatz entriegelt und hinterbeleuchtet. Auch bei der Schlüsselrückgabe wird der Steckplatz hinterleuchtet um den Benutzer zum richtigen proxCylinder zu führen. …“792.

Abb. 9-19: Schlüsselkasten „proxSafe maxx 32 Kabinett“ aus dem „proxSafe“-Programm der Deister Electronic GmbH793

790

SafeTool AB [Hrsg.] (2008) Vgl. auch das technisch vergleichbare, jedoch auf den Baubereich ausgelegte System der Gradwohl GmbH sowie das unter dieser Ziff. erwähnte System der Rösler miniDat GmbH. Hinzuweisen ist zudem auch auf das System der Fa. ecos systems GmbH, bei dem u. a. RFID-Transponder genutzt werden können (vgl. ecos systems [Hrsg.] (2008)). 792 Deister Electronic [Hrsg.] (2008) 793 Deister Electronic [Hrsg.] (2008) 791

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Exkurs: Verwaltung von Steckplätzen in Patchfeldern als grundlegendes Prinzip zum Einsatz von RFID in der Haustechnik? Das Prinzip, einzelne kleine Steckplätze mit RFID-Readern und die zugehörigen Stecker mit RFID-Tags auszustatten, findet sich auch in Projekten wieder, in denen die Steckplätze für die einzelnen Kabelenden auf den Patchfeldern in Netzwerkschränken mit RFID-Lesern ausgestattet werden und die Kabelenden mit RFID-Tags. Solche Systeme befinden sich bei HP offenbar seit einigen Jahren in der Entwicklung794 und wurden 2008 auf der Cebit von der data-complex GmbH795 ausgestellt.

Abb. 9-20: Mit RFID-Lesern ausgestattete Kabelsteckplätze: HP 2007796

Abb. 9-21: Mit RFID-Lesern ausgestattete Kabelsteckplätze: data-complex 2008797

Das Übertragen des Prinzips der Ausstattung von Steckerplätzen mit RFID-Lesern und der Ausstattung von Steckern mit RFID-Tags ist aus Sicht der Verfasser für viele andere Anwendungsbereiche vorstellbar und bietet enormes Potenzial auch für die Haustechnik – insbesondere wenn zusätzlich vorhandene Elektroleitungen (und ggf. auch Wasser- und Heizungsleitungen?798) für die Datenübertragung genutzt würden. So scheint es z. B. technisch machbar, vorhandene Steckdosen in Gebäuden mit Lesern auszustatten, die zugehörigen Geräte mit Tags, und in der Hauszentrale sich794

Vgl. HP [Hrsg.] (2007) Vgl. Horn (2008) 796 HP [Hrsg.] (2007) 797 Horn (2008) 798 Von entsprechenden Forschungsprojekten war zu hören. 795

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tbar zu machen, welches Gerät in welcher Steckdose steckt, wann und wie es genutzt wurde etc.; ggf. könnten auch Steckdosen bei unberechtigtem Stecker abgeschaltet werden. Exkurs: „Intelligentes Regal“, „Intelligenter Schreibtisch“, „Intelligenter Schreibtisch“, „Intelligenter Medikamentenschrank“, „Smart-Box“, „intelligenter Container“, „Lady Bag“, „Ford Work Solution Tool Link“ etc. Nach einem vergleichbaren Prinzip arbeiten auch Systeme, bei denen der Inhalt von (Hoch-)Regalplätzen, (Kühl-)Schrankfächern oder Ablageflächen auf Schreibtischen etc. von RFID-Leseantennen an den einzelnen Ablageplätzen bzw. den einzelnen Fächern über in den abgelegten Objekten platzierte RFID-Tags erkannt und an ein System übermittelt wird. Hierbei wird durch die RFID-Technik erfasst, was sich an einem Platz, in einem Gefäß oder auf einer Fläche befindet. Nachfolgende Abbildungen geben Beispiele für die Nutzung dieses Prinzips wieder. Hinzuweisen ist ferner auf Ziff. 9.2.4.7.

Abb. 9-22: Beispiel für einen Tischleser als „intelligente Schreibtischablage“799

Abb. 9-23: Prototyp der „Smart-Box“ des Fraunhofer IFF800 und Modell des „intelligenten Containers“ des BIBA801

799

Kulpa [Hrsg.] (2007) o. V. (2006b) 801 Microsystems Center Universität Bremen [Hrsg.] (2008) 800

420

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Abb. 9-24: Visionen zum „intelligenten Kühlschrank“802

Abb. 9-25: „Intelligente Regale“ als Teil der „Metro Future Store“-Initiative803

Abb. 9-26: „Intelligente Schließfächer“ der ecos systems GmbH mit optional eingebauten RFIDLesern zur Detektion von Gegenständen in den Schließfächern804

802 803

o. V. (2008c) und METRO [Hrsg.] (2008) Metro [Hrsg.] (2008)

9 RFID Anwendungen

421

Über entsprechende Software können die einzelnen „intelligenten Gefäße“ zusammen mit ihrem permanent identifizierten Inhalt auch als Suchsysteme genutzt werden, wie in nachfolgender Abbildung verdeutlicht am Bsp. der Aktensuche in Büros und der Software „Findentity“ der Tanx Software GmbH.805

Abb. 9-27: Screenshot Raumplan mit eingetragenen RFID-Lesestandorten und der markierten gesuchten Akte (links) und Arbeitsplatzansicht (rechts)806

Von Ford wurde 2008 das System „Tool Link“ der Marke DeWalt (Black & Decker) als Teilkomponente der „Ford Work Solution“ vorgestellt, bei dem ein fahrzeuggebundener RFID-Leser die auf der Ladefläche eines Fahrzeugs vorhandenen Maschinen erkennt und diese im Display des Bordcomputers anzeigen kann, um z. B. Vollständigkeitskontrollen etc. durchzuführen. Über die Kopplung mit dem Fahrzeuggebundenen GPS und drahtlosen Datenübertragungstechnologien wird es bei diesem System möglich, von der Unternehmenszentrale aus zu erkennen, (a) welche Werkzeuge sich auf der Ladefläche eines Fahrzeuges befinden und (b) wo sich das Fahrzeug selbst befindet. Das System soll ab 2009 erhältlich sein und wurde auf passive UHF-Tags nach EPCglobal-Standard ausgelegt.807

804 Vgl. ecos systems [Hrsg.] (2008): „Inhaltserkennung durch RFID-Überwachung: Diese moderne Identifizierungsmethode ermöglicht erstmals die Erkennung eines Gegenstandes pro Fach. Rückgabe durch einfaches Zurücklegen des Gegenstandes.“ 805 Vgl. z. B. das System „Findentity“ der Thax Software GmbH (vgl. Thax Software [Hrsg.] (2008)) 806 Thax Software [Hrsg.] (2008) 807 Vgl. Aussage im Video unter ThingMagic, Ford [Hrsg.] (2008)

422

9 RFID Anwendungen

Abb. 9-28: RFID-System „Tool Link“ zur Erfassung von Werkzeugmaschinen auf Ladeflächen von Fahrzeugen als Teilsystem der „Ford Work Solution“808

Ein weiteres Beispiel für die Erleichterung des Alltags mittels eines solchen „intelligenten Gefäßes“ ist die von kanadischen Wissenschaftlerinnen der Simon-FraserUniversity entwickelte „Ladybag“, eine Handtasche die abfragt und signalisiert, ob Schlüsselbund, Portemonnaie und Mobiltelefon eingesteckt wurden:

808

ThingMagic, Ford [Hrsg.] (2008)

9 RFID Anwendungen

423

Abb. 9-29: Die „intelligente Handtasche” „Ladybag”809

Grenzen der „permanenten Inventur“ Diese Systeme sind z. T. bereits verfüg- bzw. realisierbar, zum anderen Teil befinden sie sich noch in der Entwicklung, tlw. wird es vermutlich bei Visionen bleiben. Kritisch sind dabei stets solche Anwendungsszenarien zu betrachten, bei denen jemand ein Interesse daran haben könnte, das System umgehen zu wollen; z. B. um im Supermarkt nur einen Teil des Einkaufswageninhaltes bezahlen zu müssen. Auch bei zu hohen Anforderungen an die Pulkerfassung i. V. m. nicht vorhersehbarer Anordnung des „Gefäßinhaltes“ ist stets mit Schwierigkeiten zu rechnen. Denn grundsätzlich setzt die Physik der Zuverlässigkeit solcher Systeme infolge von Abschirmungs-, Absorptions- und Reflexionsverhalten natürliche Grenzen; auf die Probleme mit Metallen und Flüssigkeiten in Abhängigkeit der Frequenzbereiche wurde ja bereits eingegangen, die Schwierigkeiten bei der Erfassung des ungeordneten Inhalts im Gefäß Einkaufswagen können inzwischen als bekannt vorausgesetzt werden. Zudem ist bei solchen Systemen stets sicherzustellen, dass das Lesefeld sich nicht mit dem Lesefeld eines benachbarten Bereichs überschneidet, so dass die Zuordnung von Objekt zum Aufenthaltsort eindeutig erfolgen kann.

9.3.5 Einsatz der RFID-Technik in Portalen bzw. Gates zum Tracking & Tracing von Fahrzeugen, Anhängern, Containern etc. RFID-Projekte, in denen Portale dazu genutzt werden Paletten- oder Gabelstaplerbewegungen zu erfassen, existieren inzwischen zahlreiche (vgl. auch Ziff. 9.3.12). Nachfolgend soll dargestellt werden, wie durch den Einsatz größerer Portale auch LKW-Bewegungen registriert und somit Fahrzeuge und Container verfolgt werden können.

809

Block (2006)

424

9 RFID Anwendungen

Beispiel aus der Baubranche: Kennzeichnung von Wechselbrücken bei der Internorm Fenster GmbH mit aktiver RFID-Technik Der Fenster- und Türenhersteller Internorm Fenster GmbH liefert Just-In-Time hergestellte Produkte in firmeneigenen Containern an seine Kunden. Durch Scannen eines am Produkt befestigten Barcodes wird dieses dem entsprechenden Transportcontainer zugeordnet. Das Verlassen des Werksgeländes eines Containers wurde früher durch einen Mitarbeiter an der Ausfahrt schriftlich dokumentiert und anschließend zeitaufwändig sowie tlw. fehlerhaft per Hand in das EDV-System eingegeben. Dieser Prozess soll mit dem derzeitig (Stand 2007) in der Pilotphase befindlichen Einsatz von RFID fehlerfreier und schneller gestaltet werden. Auch sollen kostspielige Fehllieferungen vermieden und die allgemeine Umlaufzeit der Container verringert werden.810 Hierzu wurden Wechselbrücken und LKW mit aktiven RFID-Transpondern ausgestattet, die bei der Vorbeifahrt an einem Gate gelesen werden:

Abb. 9-30: Abbildungen zum aktiven RFID-System bei der Internorm Fenster GmbH811

810 811

Electronic Commerce Centrum Stuttgart-Heilbronn [Hrsg.] (2006a) Ebd.

9 RFID Anwendungen

425

Exkurs zum Einsatz aktiver RFID-Systeme zur Fahrzeug-, Maschinen- und Ladungserfassung in der Bauwirtschaft und zur Verbreitung dieser Systeme in anderem Wirtschaftsbereichen Tests mit aktiven RFID-Systemen zur Erfassung von LKW-Ladungen bzw. Fahrzeugen auch auf Baustellen fanden inzwischen an mehreren Orten statt, so z. B. in Großbritannien im Rahmen eines Projektes der British Telecom („BT Constructnet“), unterstützt von der OxLoc Ltd., Wavetrend und Laing O’Rourke812 oder in den USA im Rahmen von Forschungsprojekten in einer Initiative der FIATECH (vgl. zu letzteren Ziff. 9.2.4.4)813.

Abb. 9-31: Aktiver Einzel-RFID-Transponder auf Baumaschinen bei einem Praxistest auf Baustellen in Großbritannien814

Abb. 9-32: Aktive RFID-Transponder zur Pulkerfassung von Stahlrohren bei einem Praxistest in den USA815

812 BT British Telecom Group [Hrsg.] (2006e); BT British Telecom Group [Hrsg.] (2006c); BT British Telecom Group [Hrsg.] (2006d); NAEC et al. [Hrsg] (2006); OxLoc Ltd. [Hrsg.] (o. J.); Wavetrend [Hrsg.] (2008); Laing O’Rourke [Hrsg.] (2008) 813 Song (2005) 814 BT British Telecom Group [Hrsg.] (2006d); BT British Telecom Group [Hrsg.] (2006c)

426

9 RFID Anwendungen

Aktive Transponder sollen z. B. auch bei der Caterpillar eingesetzt werden, um Baumaschinen zwischen RFID-Gates zu verfolgen816; auch aus den Arabischen Emiraten wird berichtet, dass damit begonnen wurde, Baufahrzeuge und Anhänger mit aktiven RFID-Transpondern auszustatten, so z. B. bei der Fa. Al Jaber aus Abu Dhabi.817

Abb. 9-33: Zufahrt der Fa. Al Jaber mit Gate zur Erfassung von mit aktiven RFID-Transpondern versehenen Fahrzeugen818

Eine Kombination mit GPS-Modulen ist hierbei oft vorgesehen, auch die Kombination mit Diebstahlschutzsystemen ist möglich. Letzteres ist z. B. möglich mit dem System „Ktrack“ der Kilands Office Systems Inc.819 Inzwischen hat diese Art von aktivem System sich bei Einsatz von einzelnen Transpondern an Wechselbrücken, Fahrzeugen und Containern als praxistauglich erwiesen und wird heute z. B. i. V. m. Wechselbrücken in Deutschland (Deutsche Post AG / DHL Vertriebs GmbH & Co. OHG) oder Mautsystemen außerhalb Deutschlands genutzt.

815

Song (2005) Vgl. O’Connor (2007a) 817 Collins (2006) 818 Ebd. 819 Vgl. z. B. KBMS – Kilan Business Management System [Hrsg.] (2008) 816

9 RFID Anwendungen

427

Abb. 9-34: Aktive Transponder der Identec Solutions AG an Wechselbrücken der Deutschen Post AG bzw. der DHL Vertriebs GmbH & Co. OHG820

Abb. 9-35: Maut-System in Singapur821

Derzeit wird in Projekten ferner untersucht, ob aktive RFID-Transponder nicht auch in Nummernschilder eingebracht werden können, um die Fahrzeugerkennung auf diesem Weg abzuwickeln. Sogenannte „e-Plates“ soll es z. B. in Großbritannien und Malaysia822 geben.

820

AIM [Hrsg.] (2004b) o. V. (2008d) 822 Vgl. z. B. e-Plate [Hrsg.] (2008) und Ziegler (2006) 821

428

9 RFID Anwendungen

Abb. 9-36: Aktive RFID-Transponder im „e-Plate“ der Identec Solutions AG823

Exkurs zur Idee der Lieferdokumentation mittels Einzel-RFID-Tags im Bauwesen Die Idee, ein RFID-System zur Erfassung von Lieferungen auch auf Baustellen einzusetzen (Stichwort „elektronischer Lieferschein“ etc.), wurde am Beispiel von Betonfahrzeugen bereits 1995 von der Iowa State University publiziert:

Abb. 9-37: Skizze für ein System zur Erfassung der An- und Abfahrtszeiten mittels RFID-Tag am Betonfahrzeug824

823 824

Pfitscher (2008) Jaselskis (1995)

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429

Aufgegriffen bzw. ggf. auch neu erdacht wurde sie seitdem vielfach. In Deutschland hat z. B. die Dr. Jung & Partner Software und Consulting AG aus Berlin zusammen mit dem Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration (IZM) ein „Quality Chain Management (QCM)-System“ entwickelt, das firmenübergreifend Qualitätssicherungssysteme und Produktionssysteme auf der Grundlage von elektronischen Smart-Labels und mobilen Schreib- und Lesegeräten vernetzen soll. Als Ergebnis entstand ein Labormuster für ein QCM-System für Produktion, Lieferung, Einbau und Identitätsprüfung von Transportbeton. Dabei begleitet ein Transponder den Baustoff permanent im Sinne eines elektronischen Lieferscheins von der Herstellung über Transport und Lagerung bis zur Prüfung. Mit Beladen des Transporters mit der bestellten Betonsorte werden die Produktinformationen auf den Transponder am Fahrzeug geschrieben und mit Verlassen des Betonwerks zur Kontrolle ausgelesen. Die Daten werden über eine zentrale Datenbank an den Kunden übermittelt und dieser hat aufgrund der Vorlage der Produktdaten die Möglichkeit, diese Daten bei der Lieferung zu nutzen. In diesem Zusammenhang wurde auch eine Baustellenampel konzipiert, die nach Identifikation des Mischfahrzeugs über eine automatische Kontrollstation mit Hilfe des Transponders geschaltet werden soll. Dabei lädt die Station den zur Lieferung gehörenden elektronischen Lieferschein aus dem Netzwerk herunter. Die Fa. Dr. Jung & Partner Software und Consulting AG hat zusammen mit der Max Bögel GmbH den elektronischen Lieferschein in die Praxis umgesetzt. Allerdings stieß man bei der Einführung der Transponderbeschreibung bzw. Auslesung mit mobilem Lesegerät auf Berührungsängste mit dieser neuen Technik von Seiten der Angestellten des Betonwerkes und der Transportunternehmen. Deshalb überträgt man zurzeit die Lieferscheindaten über das Internet oder Fax an den Kunden. Auch dadurch kommen die notwendigen Informationen über den Baustoff sehr zeitig an autorisierter Stelle an und es können entsprechende Entscheidungen über die Lieferung getroffen werden. Allerdings wird nach Auffassung von Dr. Jung durch weitere erforderliche Optimierungsmaßnahmen der Transponder als Lieferschein auf den Baustellen eingeführt werden, denn dadurch sind weitere kleine Schritte in Richtung automatisierter Projektabwicklung möglich.825 Fahrzeugerfassung mit semi-aktiver RFID-Technik im UHF- und MW-Bereich u. a. zur Schrankensteuerung Zur Erfassung von Fahrzeugen zwecks Steuerung der Schranken von Zu- und Ausfahrten werden inzwischen offenbar vermehrt semi-aktive Systeme im MW-, aber auch im UHF-Bereich eingesetzt. Solche Systeme sind in Deutschland z. B. erhältlich von der Deister Electronic GmbH. Nachfolgende Bilder zeigen ein von der Dynasys Technologies Inc. aus den USA installiertes „SECURAPLEX Gate Security System“:

825 Vgl. u. a. die unter Dr. Jung & Partner Software & Consulting [Hrsg.] (2008a) aufgeführten Berichte sowie Dr. Jung & Partner Software & Consulting [Hrsg.] (2008b) und Vortrag Dr. Herrmann Jung vom 21.02.07

430

9 RFID Anwendungen

Abb. 9-38: Beispiel zum Einsatz semi-aktiver RFID-Technik im MW-Bereich zur Fahrzeugerfassung und Schrankensteuerung826

Von ersten Systemen, bei denen im Baubereich semi-aktive Transponder, die dem angekündigten EPC Class 3-Standard genügen sollen, eingesetzt werden, wird inzwischen ebenfalls berichtet, so z. B. von dem System „PaveTag“ der Minds Inc. zur Verfolgung von Fahrzeugen mit heißem Asphalt im Straßenbau.827

Abb. 9-39: Systemskizze zum System „PaveTag“ der Minds Inc.828

826

Regenhardt (2007) Vgl. z. B. Intelleflex [Hrsg.] (o. J.) 828 Intelleflex [Hrsg.] (o. J.) 827

9 RFID Anwendungen

431

Abb. 9-40: Abbildungen zum Einsatz semi-aktiver RFID-Transponder zur Verfolgung von Straßenbaufahrzeugen (Lieferung heißen Asphalts) im System „PaveTag“ der Minds Inc. 829

Passive UHF-Systeme in der Entwicklung und der Demonstrator im Projekt „InWeMo“ Im Rahmen des Projektes „InWeMo“ sollte untersucht werden, ob auch bei Einsatz der passiven UHF-Technik, die sich derzeit in einer Phase ständiger Weiterentwicklung befindet, inzwischen eine Erfassung von Fahrzeugen und Containern möglich ist, einerseits bei Einsatz eines Handlesers, andererseits innerhalb der Möglichkeiten der passiven Technik bei Einsatz eines LKW-RFID-Portals (vgl. Kap. 11). Hierzu wurden auch Projekte untersucht, bei denen die Erfassung von mit passiven UHF-RFID-Transpondern ausgestatteten Containern und LKW ein Ziel war, so u. a. eine Versuchsanlage der Microplex Printware AG Varel bei der Rehm Logistik GmbH, bei der durch die Fa. Microplex entwickelte, linear polarisierte Antennen eingesetzt wurden und eine Protokollierung der Wetterdaten erfolgte:

829

Intelleflex [Hrsg.] (o. J.)

432

9 RFID Anwendungen

Abb. 9-41: Versuchsgate der Microplex Printware AG bei der Rehm Logistik GmbH zur LKWErfassung mittels passiver UHF-Technik und Skizze aus der Produktbeschreibung830

830

Gaertner (2006), Microplex Printware [Hrsg.] (2008) und eigene Aufnahmen vom 15.06.2007

9 RFID Anwendungen

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Exkurs Containerlogistik am Beispiel der Laudis Systems LLC Interessant erscheint auch das Projekt der Laudis Systems LLC in China, wo die Erfassung von Seecontainern mittels passiver Tags nicht nur im LKW-Portal erfolgt, sondern diese auch durch Leser an den Staplern identifiziert werden können:

Abb. 9-42: Nutzung passiver Tags zur Erfassung im LKW-Portal (links) und durch mit Lesern ausgestatteten Stapler (rechts) im System der Laudis Systems LLC831

Exkurs Containerlogistik am Beispiel der Schenker AG Hinzuweisen ist in diesem Zusammenhang auch auf das Projekt „Smart Box“ der Schenker AG zur Containerverfolgung u. a. mittels passiver UHF-Technik.

Abb. 9-43: Passiver UHF-Tag der Intermec Technologies Corp. auf einem Container der Schenker AG832

831 832

Gambon (2006) Regenhardt (2007)

434

9 RFID Anwendungen

Abb. 9-44: Workflow im Projekt „Smart Box“ der Schenker AG833

Komplexere Systeme zur Containerverfolgung, die z. B. auf die Kopplung mit GPS oder Verriegelungs- und Siegelsysteme setzen, wurden im Rahmen des Projektes „InWeMo“ nicht genauer untersucht. Hinzuweisen ist darauf, dass in einigen Projekten insbesondere die Kopplung mit GPS-Modulen untersucht wird. Die Unterschiede im Nutzen dieser Systeme verdeutlicht z. B. ausschnittsweise folgende Abbildung.

833

Regenhardt (2007)

9 RFID Anwendungen

435

Abb. 9-45: Verschiedene Techniken zur Containeridentifizierung und Verfolgung, Darstellung aus dem Projekt „Smart Box“ der Schenker AG834

Fazit zum Einsatz passiver UHF-RFID-Technik in LKW-Portalen Prinzipiell kann – auch nach den eigenen, in Kap. 11 beschriebenen Untersuchungen – heute (Stand Mai 2008) festgehalten werden, dass eine Erfassung von Fahrzeugen, Anhängern und Containern bei Abstimmung der Systeme unter Einsatz passiver UHF-Technik möglich ist. Dabei kann der Transponder auch unterhalb einer LKWPlane angebracht werden.

9.3.6 Einsatz der RFID-Technik zum Datensammeln unter Nutzung des „Data-on-Tag“-Prinzips für Tracking & TracingAnwendungen Einen anderen Weg zur Erfassung von Fahrzeugan- und -abfahrten mit einem RFIDbasierten System beschreitet die Gera Ident GmbH zur Dokumentation von Frischbetonlieferungen in Dubai. Bei diesem System werden auf Großbaustellen in Dubai die Fahrt- und Standzeiten der Transportbetonmischer elektronisch erfasst und ausgewertet. Das System funktioniert wie eine elektronische Stempeluhr und wurde speziell für den Baustelleneinsatz entwickelt: Auf den von Betonlieferanten zu beliefernden Baustellen werden batteriebetriebene und autark arbeitende RFID-Schreibgeräte installiert (Betriebstemperatur von -10 bis +70 °C, resistent gegenüber rauer Umgebung (IP 65)). Von diesen lassen sich die Fahrer bei Ankunft auf der Baustelle sowie beim Verlassen der Baustelle Zeitstempel auf eine von ihnen mitgeführte RFIDTransponderkarte (HF) schreiben. Die Karten können mehrere Zeitstempel speichern

834

Regenhardt (2007)

436

9 RFID Anwendungen

und werden am Ende einer Schicht in der Zentrale über einen Tischleser ausgelesen und in die EDV übernommen.

Abb. 9-46: Batteriebetriebenes, baustellentaugliches System der Gera Ident GmbH zur Dokumentation von Ankunfts- und Abfahrzeiten für Betonlieferfahrzeuge in Dubai835

Hinzuweisen ist darauf, dass bei diesem System die Möglichkeit der RFID-Technik, die Daten auf dem Transponder zu schreiben und dort zu aktualisieren genutzt wird („Data-on-Tag“-Prinzip). In vielen anderen Fällen, in denen Mitarbeiter mit RFIDSmartcards ausgestattet werden, dienen diese lediglich als Träger einer festen ID und Daten zu Leseereignissen dieser ID werden im Netzwerk verarbeitet, das an den Leser direkt oder indirekt (z. B. über Datenpuffer im mobilen Gerät) angeschlossen ist („Data-on-Network“-Prinzip). In dieser Anwendung werden also autarke Leser für den Bauzeitraum räumlich verteilt und dort fest installiert und die Personen führen RFID-Transponder als Speicherkarten mit sich. Es existieren jedoch auch verschiedene Systeme, bei denen quasi „andersherum“ vorgegangen wird. D. h. es werden RFID-Transponder als Markierungspunkte räumlich verteilt und befestigt und die Personen führen mobile Lesegeräte mit sich, um die Daten an diesen Markierungspunkten „einzusammeln“. Auch bei diesen Systemen werden die Daten später an das übergeordnete System übergeben. Auf solche Systeme wird nachfolgend kurz eingegangen. Die Verfasser halten dieses System infolge der Flexibilität prinzipiell auch als Arbeitszeiterfassungssystem für kleinere Bauunternehmen für geeignet, wenn eine entsprechende Zeitwirtschaftssoftware angeschlossen wird („RFID-Stempeluhr“).

835

Per E-Mail von der Fa. GiS Gera.ident-Systeme, vgl. GERA-IDENT [Hrsg.] (2008)

9 RFID Anwendungen

437

9.3.7 Einsatz einfacher mobiler RFID-Leser (Datensammler) für Tracking & Tracing-Anwendungen (z. B. mobile Zeiterfassung und Rundgangskontrolle) Systeme, bei denen mobile Mitarbeiter mit einfachen mobilen RFID-Lesern, sog. Datensammlern zu Datenerfassung ausgestattet sind, werden z. B. eingesetzt zur Dokumentation der Kontrollgänge von Wachpersonal, der Einsatzzeiten von Servicekräften oder der Anwesenheitszeiten von Bauarbeitern auf Baustellen. Bei diesen Systemen geht es prinzipiell darum, die Anwesenheit mobiler Mitarbeiter an bestimmten Orten zu bestimmten Zeiten elektronisch zu dokumentieren und die Daten medienbruchfrei, z. B. über USB, GPRS oder BlueTooth, in eine übergeordnete Software übergeben zu können. Die einfachen mobilen RFID-Lesegeräte unterscheiden sich von den komplexeren, unter nachfolgender Ziff. 9.3.8 beschriebenen dadurch, dass nur wenige Zusatzfunktionen integriert sind, was sich durch keine bis wenige Tasten äußert und dadurch, dass nicht ganze mobile Computer angebunden sind. Zwei Beispiele für solche mobilen RFID-Lesegeräte (LF- bzw. HF-Frequenzbereich) im baustellentauglichen Gehäuse zeigt folgende Abbildung. Zugehörige Transponder sind in den unterschiedlichsten Bauformen vorhanden.

Abb. 9-47: Mobile RFID-Datensammler mit und ohne Zusatzfunktionen der Deister Electronic GmbH836

Bei einfachen Systemen werden auch sogenannte, aus dem Barcodebereich bekannte Ereignislesungen vorgenommen, bei denen der Mitarbeiter mit seinem mobilen Gerät von ihm mitgeführte Transponder scannt, um die mit der Transponder-ID verbundenen Vorkommnisse mit Zeitstempel in das System einzugeben (z. B. Zeitstempel + Tätigkeit gem. mitgeführter Ereignistransponder-ID + Ort der Ausführung gem. dort installierter ID). Folgende Abbildung verdeutlicht, wie solche Ereignistransponder-ID mitgeführt werden können:

836

Deister Electronic [Hrsg.] (2008)

438

9 RFID Anwendungen

Abb. 9-48: Möglichkeiten der Mitführung von Ereignis-ID-Transpondern in Form von SmartCards (links) bzw. als Alternativsystem in Form von iButtons (mitte und rechts)837

Exkurs: Einsatz von Mobiltelefonen mit RFID-Modul (NFC) Zukünftig werden auch vermehrt Mobiltelefone erhältlich sein, die RFID-Leser enthalten und für solche Applikationen einsetzbar wären. Hierbei wird ein eigener Standard, der Near Field Communication (NFC)-Standard, genutzt, bei dem es sich ebenfalls um RFID-Technik im induktiven Bereich handelt. Durch den Einsatz der Mobiltelefone ergeben sich zahlreiche Möglichkeiten, zugleich wird der Bereich der einfachen Datensammlung verlassen. Auf den Einsatz der sich dann ergebenden komplexeren RFID-Handleser wird nun unter folgender Ziff. eingegangen.

9.3.8 Einsatz komplexer mobiler RFID-Leser für Tracking & TracingAnwendungen, Werkzeug- und Asset-Management sowie Steuerung und Dokumentation des Einsatzes mobiler Mitarbeiter etc. 9.3.8.1 Stationäre Objekte Die unter vorangehender Ziff. 9.3.7 beschriebenen Systeme haben gemein, dass sie lediglich der Erfassung von Daten dienen, nicht jedoch gleichzeitig die mobilen Mitarbeiter mit umfangreicheren Informationen versorgen können. U. a. hierin liegt der Unterschied zu den folgend beschriebenen Systemen, bei denen mobile LF- bzw. HF-Lesegeräte von mobilen Servicemitarbeitern auch zur Informationsversorgung am Einsatzort genutzt werden. So bieten mobile RFID-Leser mit angeschlossenem PDA und entsprechendem Bildschirm die Möglichkeit, Servicemitarbeiter situationsgerecht (kontextsensitiv) mit Informationen zu dem identifizierten Objekt zu versorgen. Diese Informationen werden entweder aus einer mitgeführten Datenbank oder 837

Deister Electronic [Hrsg.] (2008), B Mobile & Time-Systems [Hrsg.] (2007)

9 RFID Anwendungen

439

über W-LAN, GPRS, UMTS etc. aus dem Netzwerk im Hintergrund zur Verfügung gestellt. Gleichzeitig können durch den Mitarbeiter die in diesen Datenbanken bzw. im Netzwerk liegenden Datensätze zu dieser ID aktualisiert werden, z. B. bzgl. der durch ihn durchgeführten (Wartungs-)Arbeiten. In diesem Zusammenhang sollte z. B. auch an die situationsgerecht automatisierte Auftragserteilung an Mitarbeiter gedacht werden. Solche Systeme werden nicht nur in Forschungsprojekten untersucht (vgl. Ziff. 9.2), sondern befinden sich bereits an vielen Orten im Einsatz, auch in der Bau- und Immobilienbranche. Insbesondere für die Nutzungsphase, z. B. für das Facility Management, bieten solche Systeme enormes Potenzial zur Steigerung der Effizienz von Prozessen. So können z. B. Transponder am Eingang zu Räumen als ID der Schlüssel zum „Digitalen Raumbuch“ sein. Wird eine Reinigung, Wartungsarbeit oder Reparatur durchgeführt, kann der jeweilige Mitarbeiter über ein mobiles Schreib- und Lesegerät die entsprechenden Informationen an die zentrale Datenbank des Facility Managements gebunden an diese ID übermitteln, bei Bedarf über W-LAN, GPRS etc. auch in Echtzeit. Über den Zeitstempel des Leseereignisses kann auch kontrolliert werden, ob Reinigungs- oder Wartungsintervalle eingehalten wurden. Prinzipiell wird hierbei natürlich nicht immer raumweise vorgegangen, sondern dieses Prinzip lässt sich auf alle Objekte anwenden und wird bereits heute u. a. für ortsfeste Anlagen- und Gebäudeteile, für die gesetzliche Vorschriften zu Wartungsintervallen bestehen, für Maschinen, Baumbestände, Spielgeräte auf Spielplätzen etc. genutzt. Bekannte Beispiele aus diesem Bereich sind die der Kontrolle von Brandschutzklappen, Kanalschächten, Schiebern etc., auf die nachfolgend kurz eingegangen wird (Ziff. 9.3.8.1), bevor anschließend (Ziff. 9.3.8.2) Systeme beschrieben werden, bei denen neben den RFID-Lesern auch die zu verwaltenden Objekte mobil sind, so z. B. die Werkzeug- und Schalungselementeverwaltung sowie das Servicemanagement von Toilettenhäuschen. Brandschutzklappen: RFID-System der GOD Barcode Marketing GmbH für die Pala GmbH Die Firma GOD Barcode Marketing mbH stattet Brandschutzklappen der Pala GmbH zu Wartungszwecken mit wiederbeschreibbaren RFID-Tags aus. Neben Serien- und Produktionsnummer wird auf dem Tag ein Teil der Wartungshistorie der Brandschutzklappe gespeichert, zeitgleich werden die Daten (mittels WLAN) vom Lesegerät an einen Server geschickt und hier in einer Datenbank gespeichert, aus der sich die gesamte Historie einer Brandschutzklappe ableiten lässt. Das System arbeitet somit sowohl nach dem „Data-on-Tag“- als auch dem „Data-on-Network“-Prinzip und ermöglicht so eine größtmögliche Transparenz bei der Protokollierung und Wartung bei gleichzeitiger Reduzierung des Aufwandes.838

838 Anwenderbericht der Firma GOD Barcode Marketing, verteilt auf Messe LogiMAT 2007; vgl. auch GOB Barcode Marketing [Hrsg.] (2006)

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9 RFID Anwendungen

Abb. 9-49: RFID-System zur RFID-basierten Kennzeichnung und Identifikation von Brandschutzklappen839

Brandschutzklappen: System der Fraport AG Die Fraport AG hat die nachweispflichtige Inspektion der 22.000 Brandschutzklappen auf dem Frankfurter Flughafen an drei spezialisierte Wartungsfirmen vergeben. Bei der Auftragsvergabe an die einzelnen Servicemitarbeiter und der Auftragsdokumentation wird die RFID-Technik (HF) eingesetzt. So wurden alle 22.000 Brandschutzklappen mit Transpondern versehen, die speziell für Metalloberflächen ausgelegt wurden. Die Fraport AG beschreibt den Ablauf bei Einsatz des an das SAP-System angebundenen RFID-Systems wie folgt: „Die neue Lösung läuft seit Juli 2003 im Probebetrieb. Zuerst werden die Wartungsaufträge auf die Endgeräte übertragen. Der Wartungstechniker überprüft dann vor Ort die Komponenten. Anschließend dokumentiert er mit einem Zeitstempel, der auf dem RFID-Tag gespeichert wird, dass die Wartung durchgeführt wurde. Der Wartungstechniker kann die Aufträge nur in Verbindung mit seiner persönlichen Kennung und den Daten der an jeder Komponente angebrachten RFID-Tags öffnen und bearbeiten. Die Kennung steht in Form eines Barcodes auf seinem Ausweis. Zum Beenden des Auftrages ist ein weiteres Einlesen und Beschreiben des RFID-Tags erforderlich. Danach sind nachträgliche Veränderungen des Auftrags auf dem netpad unmöglich. Nach dem Abschluss der Arbeiten werden die Wartungsinformationen über einen Web-Application-Server mit dem SAP-System abgeglichen. Mit einer weiteren Anwendung auf dem netpad können die Servicetechniker die Daten der RFIDTags zur Kontrolle ihrer Tätigkeit abfragen.“840

839 Anwenderbericht der Firma GOD Barcode Marketing, verteilt auf Messe LogiMAT 2007; vgl. auch GOB Barcode Marketing [Hrsg.] (2006) 840 Psion Teklogix [Hrsg.] (2007)

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Mit der Automatisierung der Prozesse konnte die Fraport AG die Instandhaltungskosten sowie die administrativen Tätigkeiten des technischen Personals reduzieren. Ein wichtiger Nutzen liegt in der Nachweisbarkeit der ausgeführten Wartungsarbeiten. Kanalschächte etc.: Wartungs- und Servicemanagement bei den Entsorgungsbetrieben Warendorf Bei den Entsorgungsbetrieben der Stadt Warendorf befindet sich ein RFID-System der TECTUS Transponder Technology GmbH im Einsatz, mit dem das Wartungsmanagement der Kanalschächte erfolgt. In diesem Projekt wurden ca. 5.500 Schächte der Stadt Warendorf ca. 20 cm unterhalb der Kanaldeckelauflage mit passiven, durch ein Polyamid-Gehäuse geschützten und zusätzlich in Polyurethan eingegossenen Transpondern (LF) versehen. Der Wartungsprozess läuft nun wie folgt ab: Der entsprechende Wartungsauftrag wird mittels einer Software, hier „Amsbeck Konverter“, auf das Handheld der Mitarbeiter übertragen. Auf dem Transponder befindet sich eine ID, die im Handheld mit dem Datensatz eines Objektes verknüpft wird, der im GIS (Geografisches Informationssystem) der Verwaltung bereits vorhanden ist. Sind die Mitarbeiter vor Ort, öffnen sie den Schachtdeckel, entfernen den Schmutzfänger und halten das Handheld an den Transponder. Dieser hat eine sehr geringe Reichweite und wird deshalb nur in unmittelbarer Nähe zum Handheld aktiviert. Somit ist gewährleistet, dass der Mitarbeiter tatsächlich Schachtdeckel und Schmutzfänger entfernt hat. Ist der Schacht identifiziert, werden die entsprechenden Wartungsarbeiten durchgeführt, mittels eines Kürzelsystems im Handheld dokumentiert und von dort später in eine zentrale Datenbank übertragen. Aufgrund der guten Resultate mit diesem RFID-System ist eine Erweiterung für die Wartung, Reparatur und Nutzung der ca. 1.500 Schieber und Absperrorgane vorgesehen.

Abb. 9-50: Abbildungen zum RFID-unterstützten Wartungssystem der Entsorgungsbetriebe Warendorf841

841 Entsorgungsbetriebe der Stadt Warendorf [Hrsg.] (o. J.), Electronic Commerce Centrum StuttgartHeilbronn [Hrsg.] (2006b), Informationsforum RFID [Hrsg.] (2006a)

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Asset Management bei den Berliner Wasserbetrieben Vergleichbar ist ein bei den Berliner Wasserbetrieben eingesetztes System. Dort sollen 60.000 Wirtschaftsgüter mit Transpondern der Smart Tec GmbH & Co. KG ausgestattet werden.842

Abb. 9-51: Abbildungen zum RFID-unterstützten Asset-Management-System der Berliner Wasserbetriebe843

Bei dem System der Berliner Wasserbetriebe steht neben den Wartungsaspekten das gesamte Anlagenmanagement (Verwaltung von Wirtschaftsgütern = AssetManagement) im Vordergrund. Das Konzept der Verwaltung von Betriebsmitteln unter Einsatz der RFID-Technik, findet sich auch in den nachfolgend aufgeführten Systemen wieder, bei denen jedoch bewegliche, orts-veränderliche, also nicht-stationäre Objekte im Vordergrund stehen.

9.3.8.2 Bewegliche Objekte Inzwischen sind ein Vielzahl von Projekten außerhalb der Bau- und Immobilienwirtschaft veröffentlicht, in denen RFID-basiertes Werkzeug-, Wartungs-, Service und Asset-Management beschrieben wird, so z. B. im Luftverkehr, bei den Aggregaten von Windkraftanlagen etc. Nachfolgend sollen einige Systeme aus der Bau- und Immobilienwirtschaft aufgeführt werden, in denen mobile RFID-Leser in Verbindung mit beweglichen, d. h. ortsveränderlichen Objekten eingesetzt werden, und mobile Mitarbeiter diese Objekte unter Einsatz der RFID-Leser verwalten bzw. warten.

842 843

smart-TEC [Hrsg.] (o. J.) Ebd., Mayer (2005)

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Toilettenhäuschen: Servicemanagement der Toi Toi & Dixi Sanitärsysteme GmbH Das Unternehmen Toi Toi & Dixi Sanitärsysteme GmbH bearbeitet mit ca. 80 Spezialfahrzeugen wöchentlich ca. 12.000 Auslieferungs-, Leerungs- und Reinigungsaufträge etc. Für die Bereiche Auftragserfassung, Dokumentation von Arbeitsabläufen und Bearbeitung von Reklamationen wurde die von der QITS GmbH für die ADCO Umweltdienste GmbH entwickelte RFID-Branchenlösung TOI-Track eingesetzt, um den enormen bürokratischen Aufwand zu reduzieren. In Zusammenarbeit u. a. mit der Höft & Wessel AG wurde eine RFID-Anwendung (LF) für die Toilettenkabinen entwickelt und es wurden ca. 60.000 in Deutschland betriebene Miettoiletten mit Transpondern ausgestattet. Bei der Systementwicklung mussten die extremen Belastungen durch mechanische Beanspruchung, Witterungseinflüsse und die regelmäßige Reinigung mit Hochdruckdampfstrahlern berücksichtigt werden. Unter Beachtung der Randbedingungen wurden scheckkartengroße, PVC-verschweißte und damit robuste und wasserdichte, passive Tags entwickelt, die im Innenraum der Kabinen vernietet, aber gut von außen mittels Reader lesbar sind, ca. in einer Reichweite von 15 cm.844

Abb. 9-52: Einsatz von RFID-Transpondern an Toi-Toi-Toilettenhäuschen845

844 Höft & Wessel [Hrsg.] (2005), Informationsforum RFID [Hrsg.] (2006b), BestPractice-IT [Hrsg.] (2007), Wessel, Rhea (2006), o. V. (2007c) 845 Informationsforum RFID [Hrsg.] (2006b)

444

9 RFID Anwendungen

Die Mitarbeiter wurden mit einem PDA mit RFID-Handleser ausgerüstet, welches nachts über den Anschluss an das zentrale IT-System mit den mitarbeiterspezifischen Serviceaufträgen der nächsten Schicht gespeist wird und in dem der Mitarbeiter im Tagesverlauf die Auftragsbearbeitung dokumentiert. Zur Erweiterung dieses Systems plant das Unternehmen die Erfassung der GeoKoordinaten der Toiletten zur Ermittlung der genauen Kabinenstandorte. Diese räumliche Datenbank soll durch Einsatz von Routenoptimierungsprogrammen die Wartungslogistik verbessern.846 Ablesen von Heizkostenverteilern „Einfache Lösungen [mit aktiven Tags] werden für die Heizkostenverteiler der neuesten Generation genutzt, dort ist das Auslesen sogar möglich, ohne die Wohnungen zu betreten.“847 Identifizieren und Prüfen von Überspannungsableitern mit dem System „DEHNrecord LC M2 Life Check“ der Dehn + Söhne GmbH & Co. KG Von der Dehn + Söhne GmbH & Co. KG wird unter der Bezeichnung „DEHNrecord LC M2“ bzw. „Life Check“ ein RFID-Diagnosesystem für Überspannungsableiter entwickelt, mit dem schnell und berührungslos eine Prüfung möglich sein soll.848

Abb. 9-53: Abb. zum RFID-System „LifeCheck“ der Dehn + Söhne GmbH & Co. KG849

846

Informationsforum RFID [Hrsg.] (2006b), BestPractice-IT [Hrsg.] (2007) Sweeney [Hrsg.] (2006), S. 71 f. 848 Dehn + Söhne (2006) 849 Ebd. 847

9 RFID Anwendungen

445

Werkzeug- und Materialverwaltungssystem „WoDaBau“ der Assion Electronic GmbH Die Assion Electronic GmbH, ein Anbieter von elektronischen Geräten, sowie von Hard- und Software für logistische Systeme, hat mit Unternehmen aus der Bauwirtschaft das Werkzeug- und Gerätemanagementsystem „WoDaBau“ entwickelt. Bei dem System werden Werkzeuge, Geräte und Verbrauchsmaterialien unter Einsatz von RFID- und Barcodetechnik gekennzeichnet. Eingesetzt wird das System z. B. vom Bauunternehmen Albert Weil.850 Dabei liegt der Schwerpunkt der Transponderkennzeichnung zurzeit noch bei den Werkzeugen und Geräten, die mittels einfachen, robusten Transpondern mit einer ID versehen werden. Das Werkzeug- und Gerätemanagement kann infolge der preiswerten Transpondertechnik auch wirtschaftlich bei einfachen Arbeitsgeräten (z. B. Schaufeln, Spitzhacken) angewendet werden, so dass der gesamte Werkzeugbestand erfasst werden kann. Mit Einführung dieses Systems wird der Verwaltungsaufwand und die manuelle Datenerfassung erheblich reduziert. Da bei Lesevorgängen gleichzeitig eine exakte Erfassung des verantwortlichen Personals erfolgt, erhöht sich der Diebstahlschutz; entstandene Beschädigungen, aber auch durchgeführte Reparaturen und Wartungen können so Personen zugeordnet werden. Mit den mobilen Erfassungsgeräten können neben den mit RFID-Transpondern gekennzeichneten Werkzeugen und Maschinen auch herstellerseitig mit Barcode gekennzeichnete Baumaterialien erfasst werden.

850

Krzossa (2007)

446

9 RFID Anwendungen

Abb. 9-54: Abbildungen zum Werkzeug- und Materialverwaltungssystem „WoDaBau“ der Assion Electronic GmbH851

851

Assion Electronic [Hrsg.] (2007a); Krzossa (2007)

9 RFID Anwendungen

447

Weitere Systeme zur RFID-unterstützten Werkzeugverwaltung Werkzeugverwaltungs- und Diebstahlschutzsysteme durch Kennzeichnung von Werkzeugen mit RFID-Transpodern waren bzw. sind auch bei anderen Firmen in der Entwicklung, so z. B. von Bosch unter der Bezeichnung „SafeTool“852 bzw. „Safe & Sound“853 unter Rückgriff auf die Verwaltungslösung von Tool Watch, für die Mitte 2007 ein RFID-Ergänzungskit zur bestehenden Barcodelösung auf den Markt kommen sollte854, und ECP Class1 Gen2-Transponder etc. oder von Ascendant Technologies mit der Bezeichnung „Assettagz Tool Manager“ bzw. „Plattagz“ unter Verwendung von 125 kHz-LF-Transpondern855.

Abb. 9-55: Abbildung zum Pilotprojekt eines Werkzeug- und Materialverwaltungssystems „Safe & Sound“ bei Bosch856

852

Vgl. u. a. Scott (2006) und Eckles (o. J.) Vgl. z. B. Swedberg (2005) Nach Rückfragen bei Bosch schrecken die Schätzungen zu den Investitionskosten zur Errichtung von RFID-Lesestationen an allen erforderlichen Punkten in der Liefer- und Servicekette bisher noch ab, so dass das 2005 publizierte Pilotprojekt noch nicht zum Rollout gekommen ist. 854 ToolWatch [Hrsg.] (2007) 855 Vgl. Ascendant Technologies [Hrsg.] (2008) 856 Scott (2005) 853

448

9 RFID Anwendungen

Abb. 9-56: Abbildungen zum Werkzeugverwaltungs- und Asset-Management-Produkt „PlantTagz“von Ascendent Technologies857

Auf Systeme, die nicht mit Handlesegeräten arbeiten sondern mit fahrzeuggebundenen oder stationären Lesern („Intelligentes Regal“, „Intelligentes Magazin“, „Intelligente Ladefläche“ etc.), wurde bereits hingewiesen (vgl. Ziff. 9.3.4). Exkurs: Diebstahlschutz durch Werkzeugerfassungsportale Versuche, passive RFID-Transponder an Werkzeuge anzubringen und diese im Vorbeigehen durch RFID-Diebstahlschutz-Portale gegen den Willen der die gekennzeichneten Werkzeuge mitführenden Personen zu identifizieren, sind bisher erfolglos verlaufen (vgl. zu diesbezüglichen Tests mit UHF-Portal durch die BU Wuppertal auch Kap. 11). Aus Sicht des Verfassers bietet passive RFID-Technik grundsätzlich auch nicht die Möglichkeit, dass solche Systeme zukünftig entwickelt werden können. Hierzu sei erwähnt, dass im Einzelhandel und Bibliotheken installierte Diebstahlschutzportale (HF) ohne Manipulation nur eine Erfassungswahrscheinlichkeit zwischen 60 und 70 % aufweisen und dass allgemein bekannt ist, wie (einfach) diese Systeme umgangen werden können. Sollten weitere Versuche mit passiver RFDITechnik für Diebstahlschutzportale durchgeführt werden, sieht der Verfasser insbesondere die Auseinandersetzung mit HF-Portalen als sinnvoll an, nicht hingegen die mit UHF-Protalen. Ggf. kann jedoch unter Einsatz aktiver RFID-Technik ein solches Portal entwickelt werden (vgl. Ziff. 9.2.4.7). Asset-Management bei der österreichischen ASFINAG Für die österreichische ASFINAG858 wurde von der schweizerischen Elektrobit Corp. ein RFID-basiertes Asset-Management-System u. a. für den Maschinen- bzw. Fuhrpark entwickelt, bei dem passive UHF-Transponder genutzt werden und die Standards nach EPCglobal auch auf der Seite der Datenweitergabe eingesetzt werden.859

857

Ascendant Technologies [Hrsg.] (2008) „Die ASFINAG plant, finanziert, baut, erhält, betreibt und bemautet das gesamte österreichische Autobahnen- und Schnellstraßennetz mit einer Streckenlänge von fast 2.100 km.“, ASFINAG [Hrsg.] (2008) 859 Elektrobit [Hrsg.] (2008) 858

9 RFID Anwendungen

449

Kennzeichnung von Bohrrohren mit RFID Auch größere, metallische Werkzeuge können mit RFID-Transpondern gekennzeichnet werden. So wird z. B. von einem Projekt u. a. der Fa. Hitachi und Trailblazer Drilling Corp. (Abt. von Savannah Energy Services) berichtet, in dem Bohrrohre mit Transpondern gekennzeichnet wurden.860

Abb. 9-57: Abbildungen von mit RFID-Transpondern gekennzeichneten Bohrrohren861

Da Bohrrohre im Gebrauch infolge der Reibung hohen Temperaturen ausgesetzt sind, sind an die Transponder hohe Anforderungen bzgl. der Temperaturbeständigkeit zu stellen, weswegen auch SAW-Transponder zum Einsatz kommen können.

Abb. 9-58: Abbildungen von mit SAW-Transpondern gekennzeichneten Bohrrohren862

860

Swedberg, Claire (2008); Hitachi [Hrsg.] (2008) Hitachi [Hrsg.] (2008) 862 CTR [Hrsg.] (2008) 861

450

9 RFID Anwendungen

Schalungskennzeichnung „Paschal Ident“ der PASCHAL-Werk G. Maier GmbH als Beispiel für Asset-Management mittels RFID Ein weiteres System der Erfassung von Betriebsmitteln mit RFID-Handlesern findet sich bei dem Schalungshersteller Paschal, der auf der Bauma 2007 sein neues Produktfeature „Paschal-Ident“ vorstellte. Bei diesem System wird jedes Schalungsteil mit einer ID versehen (passive LF-Technik). Diese ID kann z. B. mit einem Handlesegerät ausgelesen werden. Infolge des gewählten Frequenzbereiches und der Einbettung des Transponders in Metall ergeben sich kleine Reichweiten, die die Identifizierung daher auch dann erlauben, wenn mehrere Schaltafeln auf einem Stapel und somit die Transponder dicht beieinander liegen. Durch die Integration der Transponder in die Schalung und das Auslesen mittels Handleser werden laut Pressemitteilung der Fa. Paschal folgende Vorteile erreicht:863 x x x x x

hohe Produktqualität Verbesserung der Produkthaftung und Rückverfolgung Erkennung von Fälschungen objektgenaue Abschreibung des Mietparks Beschleunigung der Inventur mit geringer Fehlerquote

Die für Ende 2007 vorgesehene Markteinführung wurde infolge von Lieferproblemen der Maschinenhersteller auf 2008 verschoben.864

Abb. 9-59: Schalungskennzeichnung und Identifizierung mit dem System „Paschal Ident“865

863

PASCHAL-Werk G. Maier [Hrsg.] (2007) Vgl. Kanfer (2008) 865 Kanfer (2008) 864

9 RFID Anwendungen

451

Asset-Tracking- und -Verwaltungssystem „AssetPulse“ bzw. „AssetGather“ für die Bauwirtschaft und die Inventurlösung „QuickTraQ“ In den USA wurde 2007 ein System zum Tracken von Mietgeräten auf Baustellen vorgestellt mit der Bezeichnung „AssetPulse“ und demonstriert am Beispiel eines Turmdrehkrans. Die web-basierte Oberfläche „AssetGather“ ermöglicht den Zugang zu allen Inventardaten von jedem beliebigen PC; zur Datenerfassung sind verschiedene Auto-ID-Systeme vorgesehen, u. a. aktive, semi-passive und passive RFIDSysteme. Im Demonstrationsbeispiel Turmdrehkran wurden z. B. aktive RFIDSysteme im 433 MHz-Bereich genutzt.866

Abb. 9-60: Bilder zum Pilotprojekt mit einem Turmdrehkran867

Nachfolgende Abbildung zeigt das Konzept der „Rapid Inventory Solution“ mit dem System „AssetGather“.

Abb. 9-61: Systemübersicht über das Produkt „AssetGather“868

866 867

AssetPulse [Hrsg.] (2007d) AssetPulse [Hrsg.] (2007d)

452

9 RFID Anwendungen

Unter der Bezeichnung „QuickTraQ“ wird darüber hinaus eine einfache RFIDbasierte Inventurlösung angeboten.

Abb. 9-62: Systemübersicht zum Produkt „QuickTraQ“ am Beispiel der Kennzeichnung von Betonproben869

868 869

AssetPulse [Hrsg.] (o. J.) Ebd.

9 RFID Anwendungen

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Werkzeug-, Ausrüstungs- und Fahrzeugtrackingsystem „icantrack“ Im Trackingsystem „icantrack“ der identysol Ltd. werden in der „TracMax“-Variante870 GPS- und RFID-basierte Trackinglösungen für den Baubereich kombiniert.

Abb. 9-63: Systemunterkonfigurationen zum System „icantrack“871

Abb. 9-64: Systemübersicht zum System „icantrack“872

870

identysol [Hrsg.] (o. J.) Ebd. 872 Ebd. 871

454

9 RFID Anwendungen

Projekt bei der britischen Baufirma Byzak Ltd. zur Organisation der Wartung von Maschinen mit Einsatz von RFID-Handlesern auf Baustellen Nachfolgende Abbildungen zeigen den RFID-Einsatz bei der britischen Byzak Ltd., wo Maschinen mit RFID-Transpondern gekennzeichnet wurden und die Mitarbeiter auf den Baustellen diese nutzten, um objektspezifisch anhand der ID-Nummer z. B. Wartungsinformationen abzurufen und zu ergänzen und ggf. (Ersatzteil-) Bestellungen zu veranlassen.

Abb. 9-65: Abbildung zum System der Byzak Ltd.: RFID-Hardware873

Abb. 9-66: Abbildung zum System der Byzak Ltd.: RFID-basierter Prozessablauf874

873 874

COMIT-Projekt [Hrsg.] (o. J.) Ebd.

9 RFID Anwendungen

455

Material-Tracking- und Wartungssystem „iTAG“ bei der Bovis Lend Lease AG Auch bei der Bovis Lend Lease AG ist dieses induktive RFID-System mit Handleser in Erprobung, um Materialflüsse und Wartung zu dokumentieren und zu steuern.875 Im Rahmen des Projektes „iTAG“ von Bovis Lend Lease wurde auch die Kombination mit Barcode-Systemen untersucht.876

Abb. 9-67: Abbildung zum System „iTAG“ im Einsatz auf einer Baustelle der Bovis Lend Lease AG in Stratford877

RFID-basiertes System „Field ID“ der N4 Systems Inc. zur Inspektion auf Baustellen Die N4 Systems Inc. bietet unter der Bezeichnung „Field ID“ ein System bestehend aus den Komponenten „Field ID Inspector“, „Field ID Manufacturer“ und „Field ID Safety“ an, mit dem mobile Mitarbeiter bei Service- und Wartungsvorgängen die Identifizierung der Objekte unter Einsatz der RFID-Technik durchführen können; hierbei liegt ein Schwerpunkt auf Spanngurten, Tragseilen und Anschlagsmitteln für Kräne.878

875 Construct IT for Business [Hrsg.] (o. J.a); Marsh, Laurence (2000); AIM [Hrsg.] (o. J.); CITE – The Centre for e-Business in Construction [Hrsg.] (2005) 876 Vgl. z. B. CITE – The Centre for e-Business in Construction [Hrsg.] (2005) 877 Marsh (2000); AIM [Hrsg.] (o. J.) 878 N4 Systems. [Hrsg.] (o. J.)

456

9 RFID Anwendungen

Abb. 9-68: Abbildungen zum Einsatz passiver RFID-Technik zur Kennzeichnung im System „Field ID“ der N4 Systems Inc.879

Abb. 9-69: Abbildungen zum Einsatz passiver RFID-Technik zur Kennzeichnung im System „Field ID“ der N4 Systems Inc.880

879 880

N4 Systems. [Hrsg.] (o. J.) O’Connor (2007b)

9 RFID Anwendungen

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Kennzeichnung persönlicher Schutzausrüstung und Spanngurte: Das System „EPIS“ der SpanSet GmbH & Co. KG Ein RFID-basiertes elektronisches Produktverwaltungs- und -identifikationssystem „EPIS“ wird auch von der SpanSet GmbH & Co. KG genutzt, ebenfalls für Absturzsicherungen, aber auch für Ladungssicherungsgurte etc.

Abb. 9-70: RFID-System „EPIS” der SpanSet GmbH & Co. KG881

881

SpanSet [Hrsg.] (2006)

458

9 RFID Anwendungen

Kennzeichnung persönlicher Schutzausrüstung: Das System „iSafe“ der Capital Safety Group Die Capital Safety Group ist ein Hersteller im Bereich Absturzsicherungen. Damit Absturzsicherungen jederzeit die nötige Sicherheit bieten, müssen sie in regelmäßigen Abständen überprüft und gewartet werden. Im „iSafe“-System nutzt auch die Capital Safety Group die RFID-Technik, um das Wartungs- und Servicemanagement zu optimieren. In die Absturzsicherungen werden passive RFID-Transponder eingearbeitet. Dadurch ist jedes Teil eindeutig identifizierbar. Mit einem Handlesegerät werden bei der Wartung die Daten aus dem Transponder abgeglichen und an einen tragbaren Computer weitergeleitet. In der zugehörigen Software erscheinen sofort alle relevanten Servicedaten zu dem jeweiligen Teil. Eine Verwechslung kann ausgeschlossen werden. Das Unternehmen will Kunden damit die Sicherheit bieten, über den Zustand der Ausrüstung genauestens Bescheid zu wissen.882

Abb. 9-71: RFID-System „iSafe” von Capital Safety883

Exkurs: Kennzeichnung persönlicher Schutzausrüstung mit UHF-Transpondern zur Erfassung in einem PSA-Portal Im bereits angesprochenen Forschungsprojekt des LuF B&B „Sicherheitstechnik mit RFID“ (vgl. Kap. 1) werden die Systeme zum RFID-Einsatz in der Sicherheitstechnikgenauer untersucht und es soll dort festgestellt werden, ob bei Kennzeichnung dieser und weiterer PSA-Objekte mit passiven UHF-Transpondern die Möglichkeit des Einsatzes eines Portals zur Kontrolle des Mitführens der PSA beim Betreten von Arbeitsbereichen (kurz: PSA-Portal) möglich ist. Verschiedene Hersteller von PSA haben in diesem Projekt Interesse signalisiert, ihre Produkte mit Transpondern aus882 883

Vgl. Capital Safety [Hrsg.] (o. J.) Capital Safety [Hrsg.] (o. J.)

9 RFID Anwendungen

459

zustatten bzw. lieferten sogar bereits Muster für die Praxistests. Im Gegensatz zu Diebstahlschutzportalen, bei denen der das Portal durchschreitende ggf. das Interesse haben könnte, mitgeführte Gegenstände zu verbergen, kann beim PSA-Portal davon ausgegangen werden, dass die das Portal durchschreitende Person ein Interesse daran hat, dass die von ihm mitgeführten PSA-Objekte auch erkannt werden. Auf Tests mit dem PSA-Portal, die im Zusammenhang mit dem Projekt „InWeMo“, in dem das Portal in ein Gesamtkonzept für die Personallogistik integriert werden sollte, wird in Kap. 11 noch eingegangen.

Abb. 9-72: Prototyp 1 des PSA-Portals des LuF B&B

460

9 RFID Anwendungen

Die Idee für eine solche Anwendung wurde bereits 2005 im US-Patent „RFID system and method for ensuring personnel safety“ (US-Patent-Nr. 6853303 B2) vom 08.02.2005 festgehalten.884 Gegenstand der dortigen Patentierung ist ein RFIDSystem, mit dem sichergestellt werden kann, dass Mitarbeiter ordnungsgemäß mit der für die jeweilige Tätigkeit notwendigen PSA ausgestattet sind. Jeder Bestandteil der notwendigen Schutzausrüstung wird dabei mit RFID-Transpondern versehen. Diese Transponder beinhalten die erforderlichen Informationen, um die jeweiligen Bestandteile der notwendigen Schutzausrüstung identifizieren zu können. Der jeweilige Zugang zum Arbeits- bzw. Tätigkeitsplatz wird mit einem RFID-Lesegerät ausgestattet. Mit dem Lesegerät werden die Informationen der RFID-Transponder bezüglich der Bestandteile der persönlichen Schutzausrüstung abgefragt. Der Zugang wird genehmigt, wenn die Person alle erforderlichen Bestandteile der notwendigen persönlichen Schutzausrüstung bei sich trägt.

Abb. 9-73: Abbildungen aus dem US-Patent Nr. 6853303 B2885

Vergleichbare UHF-RFID-Portale zur Abfrage von Schutzkleidung befinden sich laut Aussagen von Branchenkennern für Reinräume in der Halbleiterindustrie bereits in der Anwendung, hierzu liegen den Verfassern jedoch keine Veröffentlichungen vor. Nutzung von RFID-Technik beim Bau und der Instandhaltung von Kernkraftwerken 2006 berichtet Hitachi davon, für den Bau und die Instandhaltung von Kernkraftwerken verschiedene RFID-Anwendungen entwickelt zu haben, z. B. für die Anschlusskontrolle bei der Verbindung von Leitungen, die Kontrolle der Mitarbeiter oder die Verfolgung von Materialien. Nachfolgende Abbildungen verdeutlichen die Untersuchungen von Hitachi:886

884

Vgl. Helmus [Hrsg.] (2008) und US-Patentschrift Nr. US 6853303 B2 US-Patentschrift Nr. US 6853303 B2 886 Vgl. z. B. Araki, Kawahata, Ishiwata, Yuto (2005) 885

9 RFID Anwendungen

Abb. 9-74: Systemübersicht zu den Entwicklungen von Hitachi887

Abb. 9-75: Abbildung zu den Entwicklungen von Hitachi888

887 888

Vgl. z. B. Araki, Kawahata, Ishiwata, Yuto (2005) Ebd.

461

462

9 RFID Anwendungen

Abb. 9-76: Abbildung zu den Entwicklungen von Hitachi889

Kennzeichnung von Wischmopps zur Dokumentation der Reinigung und Reduzierung des Schwunds beim Gebäudedienstleister Paul Schulten GmbH & Co. KG „Der bergische Gebäudedienstleister Schulten ist einer der Vorreiter für die innovative RFID-Technologie. Das Unternehmen setzt die Chips … in Wischmopps ein. ‚Die Vorteile liegen gerade im Gesundheitsbereich mit hohen Hygieneanforderungen klar auf der Hand’, so Svend Meyrahn, Abteilungsleiter bei Schulten. ‚Der Chip im Mopp stellt sicher, dass jeder Kunde die richtigen Wischtextilien für seinen speziellen Einsatzbereich bekommt.’ … In der Praxis sieht das so aus: An dem neuen Wischmopp, den Schulten einsetzt, ist eine Lasche befestigt, in der ein RFID-Chip eingenäht ist. … So sind die Chips – und die entsprechenden Wischmopps – jederzeit zu identifizieren. ‚Der Weg eines Wischmopps kann also entlang der Logistikkette genau dokumentiert werden. Vom ersten Einsatz an. Wir wissen, wo er benutzt wurde, können genau festhalten, wie oft er gewaschen und desinfiziert wurde und ihn natürlich rechtzeitig durch einen neuen Mopp ersetzen’, sagt Svend Meyrahn. Gleichzeitig gehen auch deutlich weniger Wischbezüge verloren. ‚Unsere Abläufe lassen sich einfach besser planen und wir haben eine zusätzliche Qualitätskontrolle.’“890

889 890

Araki, Kawahata, Ishiwata, Yuto (2005) Paul Schulten [Hrsg.] (2006)

9 RFID Anwendungen

463

Abb. 9-77: Kennzeichnung von Wischmopps mit RFID-Transpondern der der Paul Schulten GmbH & Co. KG891

9.3.9 RFID-unterstützte Produktionssteuerung in der Bauwirtschaft Ein weiterer großer Einsatzbereich der RFID-Technik ist der der Produktionssteuerung und -überwachung. Hier werden Transportmittel, Produktionsmittel, Produkte, Werkzeuge etc. mit RFID-Transpondern ausgestattet, um einzelne Prozesse in der Fertigung weiter zu automatisieren oder besser überwachen zu können. Die RFIDTransponder dienen dabei oft als Ersatz für Papierbelege in KANBAN-Systemen. Inzwischen sind auch erste Beispiele aus der Bau(zulieferer)industrie bekannt, bei denen RFID-Technik zur Unterstützung von Produktionsprozessen eingesetzt wird. (Nicht zu verwechseln hiermit sind die vorliegenden Konzepte dazu, wie RFIDTechnik zur Unterstützung von Montageprozessen auf Baustellen eingesetzt werden kann oder wie die spätere Verwertung z. B. von Fenstern vom Einsatz der Transponder profitieren könnte892.) RFID-basierte Produktionssteuerung und -dokumentation am Beispiel von Türen- und Fensterherstellern Der schwäbische Türenhersteller Konold Härtsfelder Holzindustrie GmbH setzt zur Produktionssteuerung und Dokumentation des mehrstufigen Herstellungsprozesses für Türen RFID-Technik ein.893 Da sich die bestellten Türen bspw. in Farbe, Holzart, Leisten, Beschlägen und Klinken etc. unterscheiden können, muss in der Produktion gewährleistet werden, dass jeweils die zu genau der vorliegenden Tür passende Weiterverarbeitung erfolgt. An jeder Bearbeitungsstufe kann über die per Lesegerät 891

Paul Schulten [Hrsg.] (2006) Die Möglichkeit der Nutzung der hinter dem Transponder liegenden Information in der Verwertung von Holzfenstern wurde bereits 1998 im Projekt „Verwertungskonzepte für Holzfenster“ des Instituts für Fenstertechnik e. V. (IFT) Rosenheim angesprochen (vgl. z. B. Deutsche Gesellschaft für Holzforschung e. V. [Hrsg.] (2001a) oder Schmid (1998)). 893 Gerd Wohlfarth [Hrsg.] (2006a), Voigt (2006a) 892

464

9 RFID Anwendungen

erfasste eindeutige ID des Werkstückes die erforderliche Information für den folgenden Produktionsschritt abgerufen werden. Hat das Produkt die Produktion und Qualitätssicherung durchlaufen, sind die hinterlegten Daten wiederum Grundlage für die Unterstützung der Kommissionierung. Vor Einbau der Türen auf der Baustelle könnte wiederum durch Auslesen des Transponders festgestellt werden, ob tatsächlich die zum Einbauort gehörende Tür diesen erreicht hat, oder ob es Verwechselungen gab. Ist die Tür eingebaut, kann über das mobile Schreib- und Lesegerät der Einbau mit entsprechenden Informationen quittiert werden. Da die Oberflächen der Türen i. d. R. bearbeitet werden, wurden speziell für diese Produktion sehr flache und wegen der hohen mechanischen Beanspruchung beim Vernageln auch relativ robuste RFID-Transponder entwickelt, die geschützt zwischen zwei Holzleisten der Tür angebracht werden.894 Auch der schwedische Türhersteller Swedoor (Teil der dänischen Vest-Wood-Group) versieht seine Türen mit RFID-Tags, denen Informationen zur Materialqualität und zum Herstellungsprozess zugeordnet werden. Beim Verlassen der Fabrik werden alle Daten auf einen Datenserver gesichert und stehen somit für eventuelle Reklamationen, Rechnungsstellung und zum Führen von Statistiken zur Verfügung. Da der Tag nach Verlassen der Fabrik in der Tür verbleibt, steht er auch für spätere Wartungsarbeiten zur Verfügung.895 Auch der „… finnische Fensterhersteller Fenestra [Oy] arbeitet mit einem automatischen Transportsystem, das jedes Einzelteil individuell verarbeitet.“896 „Ob ein Werkstück gewendet, eine bestimmte Farbe erhalten oder zum Endmontagebereich transportiert werden soll – diese Informationen lassen sich über einen RFIDTransponder abrufen, der an jedem Bauteil angebracht ist. Das ermöglicht es, die Werkstücke zu jeder Zeit im Betriebsablauf zu identifizieren und Informationen über den Bearbeitungsstatus zu erhalten. Der innerbetriebliche Ablauf wird beschleunigt und erleichtert, Fehler sind zudem nahezu ausgeschlossen.“897 Eine Abb. eines Fenestra-Fensters mit RFID-Tag folgt unter Ziff. 9.3.10. Ebenfalls wird berichtet, dass beim britischen Türenhersteller Hazlin of Ludlow RFIDTechnik in der Produktion und Logistik eingesetzt wird, nachdem die Einführung durch die bre unterstützt wurde (vgl. auch Ziff. 9.2.2.10).898

894

Vgl. Voigt (2006a) NAEC et al. [Hrsg] (2006), S. 67, Odsgard [Hrsg.] (2008) Ebd. 897 METRO [Hrsg.] (30.04.2008a) 898 Vgl. z. B. Karim (o. J.), Hazlin of Ludlow [Hrsg.] (o. J.), Hazlin of Ludlow [Hrsg.] (o. J.); Bassi [Hrsg.] (2002a) 895 896

9 RFID Anwendungen

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Versuche zur RFID-basierten Produktionssteuerung bei der Herstellung von Bodenbelägen In einem Projekt der ETF Maschinenfabriek B. V. in den Niederlanden wurde untersucht, ob ein Verfolgen von Rollen für Bodenbeläge in der Produktion unter Einsatz von UHF-RFID-Technik möglich ist:899

Abb. 9-78: Testaufbau zur Verfolgung von Teppichrollen in der Produktion900

9.3.10 Kennzeichnung von Bauteilen, Bauelementen und sonstigen Bauprodukten u. a. zur Montagesteuerung und Anbindung von Gebäude- bzw. Bauwerksinformationsmodellen Seit über den Einsatz der RFID-Technik im Bauwesen diskutiert wird, spricht man davon, dass Bauprodukte durch Einbau von RFID-Transpondern „intelligent“ gemacht werden sollen. Dabei wird in der oberflächlichen Diskussion kaum unterschieden, ob sich die Intelligenz aus der reinen Identifizierbarkeit, also auf Basis eines „Data-on-Network“-Prinzips ergibt, oder ob der RFID-Tag im Bauteil selbst nach dem „Data-on-Tag“-Prinzip im Sinne eines „Product Embedded Device“ (PEID) die Daten vorhält. Als Anwendungsszenarien für das intelligente Bauprodukt werden u. a. die Steuerung der Abläufe auf der Baustelle (Montagesteuerung) oder der einfache Informationsabruf im Laufe des Lebenszyklus angesprochen. I. d. R. wird bei diesen Projekten stets der Bezug zur Anknüpfung an Gebäudeinformationsmodelle, Product-Lifecycle-Management (PLM)-Software, digitalen Bauakten etc. hergestellt. Unterschieden wird zudem danach, ob RFID-Transponder fest eingebaut werden, so dass tatsächlich ein „intelligentes Bauprodukt“ entsteht, oder ob sie nur zeitweise mit dem Bauprodukt verbunden werden. Nachfolgend werden einige diesbezügliche RFID-Projekte skizziert, beginnend mit (Stahl)Betonbauteilen.

899 900

Vgl Jansen (o. J.) Vgl. ebd.

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9 RFID Anwendungen

Auf einige Projekte zum Einbau von Sensortranspondern im Beton wurde bereits hingewiesen. Nachfolgend sollen einige Projekte, bei denen „einfache“ RFID-Tags in Betonbauteile eingebracht werden, aufgeführt werden. Zu verweisen ist in diesem Zusammenhang auch nochmals auf das Projekt „IntelliBau“ der TU Dresden im Rahmen der ARGE RFIDimBau. Die „Intelligenten Betonfertigteile“ und der RFID-unterstützte Montageprozess der dänischen Dalton Betonelementer A/S Die Dalton Betonelementer A/S aus Dänemark hat den RFID-unterstützten Montageprozess für ihre „intelligenten Betonfertigteile" in Zusammenarbeit mit dem Innovation Lab Katrinebjerg praktisch umgesetzt. In dem Projekt der Firma Dalton, über das im Jahr 2003 berichtet wurde, wurden Betonfertigteile mit passiven RFID-Tags versehen, welche lediglich eine ID enthalten, die auf Daten im Netzwerk verweist („Dataon-Network“-Prinzip). Durch Auslesen der ID mittels eines mit Leseeinheit ausgestattete PDA können Arbeiter auf der Baustelle alle notwendigen Informationen wie Konstruktionszeichnungen, Gewicht und Position im Bauwerk aus dem Netzwerk abrufen und am PDA einsehen. Die einzelnen Fertigteilelemente können zuverlässig identifiziert und Fehler bei der Montage vermieden werden. Neben etwaigen ggf. lebensgefährdenden Montagefehlern sollen so auch insgesamt Kosten während der gesamten Bauphase reduziert werden. Dalton Betonelementer hat kalkuliert, dass etwa ein Drittel an Arbeitsstunden eingespart werden können, da die aufgewendete Zeit für die Suche nach Konstruktionsplänen, Umsetzung der Montageschritte und Behebung der Montagefehler deutlich verringert werden könnte.901

Abb. 9-79: Abbildung zum Projekt der Dalton Betonelementer A/S902

901 902

Röttig, Svend (2003); NAEC et al. [Hrsg] (2006), S. 64; CADESIGN [Hrsg.] (2007) Röttig (2003); NAEC et al. [Hrsg] (2006), S. 64;

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Intelligente Rohre: Transponder der Schreiner LogiData GmbH & Co. KG in Betonabwasserrohren Die Schreiner LogiData GmbH & Co. KG berichtet, dass ihr 5 x 5 cm großes ((rfid))TwinPlasto-Label (HF), vergossen in PU, bei einem Kunden direkt bei der Herstellung von Betonabwasserrohren in diese integriert wird, da die Betreiber der Abwasserrohr-Systeme diese für die Dokumentation des Wartungszustandes und die Nachvollziehbarkeit der Herstellerdaten nutzen möchten.903

Abb. 9-80: „Intelligente Betonrohre“ mit Transpondern der Fa. Schreiner LogiData904

903 904

Vgl. Schreiner Group [Hrsg.] (2005); E-Mail-Kontakt vom 11.12.2007 Schreiner Group [Hrsg.] (2005)

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9 RFID Anwendungen

Transponder in Stahlbeton in Projekten der bre Auf ein Projekt der britischen bre, bei dem der Einsatz von RFID-Transpondern in Eisenbahnschwellen untersucht wurde, wurde bereits mit einer Abb. hingewiesen (vgl. Ziff. 9.2.2.10). Nachfolgende Abbildungen verdeutlichen nochmals die Projekte des bre.

Abb. 9-81: Abb. zum Einsatz von RFID in Stahlbetonfertigteilen in Projekten der bre (links: Einbau; mitte: möglicher Handleser; rechts: Nutzung im Lager)905

British Precast sieht einen Einsatzzweck der Transponder auch in der Unterstützung der späteren Recyclingprozesse.906 Transponder an Betonbauteilen Eine Alternative zum Einbringen der Transponder in das Bauteil bietet bei Betonfertigteilen für die Bereiche der Logistik und Montagesteuerung das Anbringen von Transpondern außen an den Fertigteilen, wie z. B. folgender Abb. zu entnehmen ist, die eine Anwendung bei der Ruentex Corp. zeigt:907

Abb. 9-82: RFID-Transponder außen am Betonfertigteil der Ruentex Corp.908

905

Sustainable Concrete [Hrsg.] (o. J.) Vgl. z. B. British Precast [Hrsg.] (o. J.) 907 Jaselskis (2006a) und NAEC et al. [Hrsg] (2006), S. 70 908 Jaselskis (2006a) 906

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Anschluss an Gebäudeinformationsmodelle (Building Information Models (BIM)) in einem Projekt der Firmen Skanska, Enterprixe, Taskinen und Fenestra Die Integration der RFID-bezogenen Daten an ein Gebäudeinformationsmodell wird u. a. untersucht im Projekt der finnischen Skanska AB in Zusammenarbeit mit dem Softwarehersteller Enterprixe. Dort wird ein softwaregestütztes real-time 4D- (3D und Zeit)-Produktionsmodell für Bauwerke erarbeitet. Die einzelnen Bauteile werden mit RFID-Tags versehen und an verschiedenen Punkten der Versorgungs- und Entstehungskette mit mobilen Leseeinheiten erfasst. Die so ermittelten Daten sind über eine Internetplattform von allen an der Produktion beteiligten Personen abrufbar und liefern unter Nutzung des „Data-on-Network“-Prinzips ein Echtzeitbild des Entstehungsprozesses eines Bauwerks. Das Pilotprojekt wurde mit Fenstern der Fenestra Oy und Betonfertigteilen der Taskinen Oy durchgeführt.909 Als RFID-Reader werden in dem Projekt NOKIA-Mobiltelefone mit integriertem RFID-Leser genutzt.910

Abb. 9-83: Konzept der Anbindung der RFID-Technik an ein Gebäudeinformationsmodell für das Beispiel von Betonfertigteilen der Taskinen Oy und Fenstern der Fenestra Oy, umgesetzt von der der finnischen Skanska AB in Zusammenarbeit mit der Fa. Enterprixe911

909

NAEC et al. [Hrsg] (2006), S. 65; Leskinen (2006); Särkilahti (2006); Hörkkö (2006) Pasi Nikulainen (2006) 911 NAEC et al. [Hrsg] (2006), S. 65 910

470

9 RFID Anwendungen

Abb. 9-84: Konzept der Anbindung der RFID-Technik an ein Gebäudeinformationsmodell für das Beispiel von Betonfertigteilen der Taskinen Oy, Abb. der TeliaSonera Finland Oy912

Abb. 9-85: RFID-Label zur Demonstration auf einem Fenster der Fenestra Oy913

Eingebunden in das Projekt war auch das Telekommunikationsunternehmen TeliaSonera.914

912

Pasi Nikulainen (2006) Fenestra Oy [Hrsg.] (2006) 914 Vgl. Leskinen (2006), S. 62ff. 913

9 RFID Anwendungen

471

Anschluss eines Tracking & Tracing-Systems für Betonfertigteile an ein Gebäudeinformationsmodell im Projekt der QTRAC Ltd. bei der MTR Corp. Ltd. Ein System zur Kennzeichnung und Verfolgung von Betonfertigteilen mittels RFID, verknüpft mit einem 3D-CAD-Modell, mit dem Namen „QTRAC“ wurde auch von der MTR Corp. vorgestellt. Nachfolgende 2005 veröffentlichte Abb. vermitteln einen Eindruck zu dem System:915

Abb. 9-86: Abbildung zum System „QTRAC“ der MTR Corp.: Verknüpfung der Kontroll- bzw. Servicedaten mit der Tag-ID mittels RFID916

915 916

Vgl. z. B. Shelly, Ho (2005); Qtrac [Hrsg.] (o. J.) Shelly, Ho (2005)

472

9 RFID Anwendungen

Abb. 9-87: Abbildung zum System „QTRAC“ der MTR Corp.: Systemübersicht: Eine zentrale Datenbank verbindet die RFID-Anwendungen und ermöglicht die Anknüpfung eines 3DModells917

Das System „QTRAC“ der QTRAC Ltd. gehört zu einem Gesamtkonzept bestehend aus den Teilen „LYNX“ (RFID-Einsatz bei Materialtests (vgl. Betonprobewürfel Ziff. 9.3.11)), „QTRAC“ (RFID-basiertes Verfolgen von Betonfertigteilen), „MTRAC“ (Informationsplattform u. a. zu dem System „LYNX“) und „Product Certification“ (RFID-unterstütztes Zertifizierungssystem).918 „RFID-Marking-System“ mit GPS-Kopplung der 3M Company zum Kartieren und Wiederauffinden von Leitungen und anderen unterirdischen baulichen Anlagen Ein interessantes Projekt, bei dem zusätzlich zu den in der Umgebung befindlichen RFID-Tags per GPS die Lage dokumentiert wird, wurde von der 3M Company vorgestellt. Eingesetzt werden kann es z. B. zur Bestimmung der Lage von erdverlegten Leitungen und deren späterem Auffinden. Nachfolgende Abbildungen verdeutlichen

917 918

Shelly, Ho (2005) Vgl. Qtrac [Hrsg.] (o. J.)

9 RFID Anwendungen

473

das System, bei denen (relativ große) RFID-Hard-Tags im Boden platziert werden, z. B. an neuralgischen Punkten eines Leitungsnetzes.919

Abb. 9-88: Abb. zum „RFID-Marking-System“ der 3M Company: Systemüberblick zum Markieren und Detektieren von Leitungen920

Abb. 9-89: Abb. zum „RFID-Marking-System“ der 3M Company: Fotos des RFID-Lesegerätes mit GPS-Modul und einiger möglicher RFID-Transponderformen921

919

Vgl. z. B. Wilson (2007) oder HaLeigh (o. J.) Wilson (2007) 921 Ebd. 920

474

9 RFID Anwendungen

Abb. 9-90: Abb. zum „RFID-Marking-System“ der 3M Company: Systemübersicht bzgl. der Verknüpfung mit Planunterlagen und Google Earth mittels GPS922

Abb. 9-91: Abb. zum „RFID-Marking-System“ der 3M Company: Beispiel für das Mapping unter Einsatz von Google Earth923

922

Wilson (2007)

9 RFID Anwendungen

475

Der Bezug der Markierungs-ID zu Plänen kann selbstverständlich auch ohne Einsatz von GPS über Pläne hergestellt werden, zur Vereinfachung dieses Dokumentationsablaufes kann wiederum z. B. ein Barcode-System genutzt werden.

Abb. 9-92: Abb. zum „RFID-Marking-System“ der 3M Company: Markierung der Transponder mit Barcode zur manuellen Verknüpfung mit Planunterlagen924

923 924

Wilson (2007) Ebd.

476

9 RFID Anwendungen

9.3.11 RFID-Einsatz im Qualitätsmanagement: Dokumentation von Montage- und Prüfprozessen RFID-Tags werden auch im Bereich der Bauwirtschaft vermutlich zunehmend eingesetzt, um zu archivierende Objekte zu kennzeichnen. Prinzipiell ist dies aus der RFID-basierten Kennzeichnung in Bibliotheken und bei Dokumentenmanagementsystemen bekannt. Interessant ist diese Art der Kennzeichnung insbesondere auch bei sicherheitsrelevanten Objekten (z. B. die o. g. Gegenstände der PSA, Betonproben etc.). Darüber hinaus können unter Einsatz der RFID-Technik sicherheitsrelvante Montageprozesse (teil-) automatisiert dokumentiert werden, wie das Bsp. des RFIDbasierten Drehmomentschlüssels zeigen kann. Auf Systeme zur Dokumentation von Aufenthaltsorten u. a. von Akten wurde u. a. unter Ziff. 9.3.4 und 9.3.10 bereits eingegangen. Kennzeichnung von Betonprobewürfeln mittels RFID So verweist die MTR Corp. in Hong Kong auf das System „LYNX“ der Qtrac Ltd. (vgl. Ziff. 9.3.10), bei dem RFID-Labels für die Kenzeichnung von Betonprüfkörpern eingesetzt werden. Dabei wird der hergestellte Frischbeton in die Prüfkörperformen gefüllt und ein in einer „Plastiktüte“ verpacktes RFID-Smartlabel auf bzw. knapp unter der Oberfläche eingebracht. Durch Auslesung der ID des Labels mit einem mobilen Lesegerät erfolgt der Zugriff auf zu diesem Probewürfel gehörende Datenbanken, so dass Informationen über Zusammensetzung, Herstellungszeit und andere Parameter abgerufen werden können („Data-on-Network“-Prinzip). Neben der Qualitätssicherung ist eine schnellere Berichterstattung und Anfertigung statistischer Analysen durch die Kennzeichnung mit Smart Labels möglich.925 Auf das Projekt „QTRAC“/ „LYNX“ (Tracking & Tracing von Betonfertigteilen und Anschluss eines 3DGebäudemodells) der MTR Corp. wurde unter Ziff. 9.3.10 bereits eingegangen, nachfolgende Abb. verdeutlichen nochmals den Einsatz im Bereich der Betonprüfung.

925

NAEC et al. [Hrsg] (2006), S. 71; Shelly, Roessner (2004); HKAS Executive [Hrsg.] (2004)

9 RFID Anwendungen

477

Abb. 9-93: Kennzeichnen und Auslesen der mit RFID-Transpondern gekennzeichneten Betonprobewürfel bzw. -zylinder mit dem System „LYNX“ der QTRAC Ltd.926

Veröffentlicht ist diese Idee auch als Forschungsthema an der Courtesy of National Taipei Technology University.

Abb. 9-94: Einbringen und Auslesen eines RFID-Transponders in Betonproben in einem Projekt der Courtesy of National Taipei Technology University927

926 927

Qtrac [Hrsg.] (o. J.) Jaselskis (2006a)

478

9 RFID Anwendungen

Nutzung von RFID-Technik beim Bau und der Instandhaltung von Pipelines Auch für den Bau und die Instandhaltung von Pipelines wurden Anwendungen der RFID-Unterstützung entwickelt, u. a. zur Dokumentation des Anzugsmomentes an Verbindungen.928 Systeme zur Dokumentation von Anzugsmomenten etc. sind natürlich auch in anderen Bereichen u. a. des Baus einsetzbar; eine Verknüpfung der Schrauben-ID mit digitalen Plänen der Anlage bzw. des Bauwerks bietet sich an.

Abb. 9-95: Abbildung aus dem US-Patent 7278341 B1: RFID-Leser im Drehmomentschlüssel und RFID-Tags in Bolzen bzw. Muttern929

9.3.12

RFID-Systeme zur Lagerverwaltung

Im Bereich der Lagerverwaltung haben sich unterschiedliche Systeme etablieren können, die selbstverständlich auch auf Lagersysteme in der Bau- und Immobilienwirtschaft übertragbar sind930, je nach Baustellensituation ggf. sogar auch Baustellen.

928 Vgl. z. B. Hedgepeth, Henrie, Hedgepeth (2006); AIM [Hrsg.] (2007) oder diesbezügliche Patent(ansprüche) unter World Intellectual Property Organization [Hrsg.] (2008) bzw. PatentStorm [Hrsg.] (2008) 929 Sapper (2007a) 930 Vgl. z. B. ebd.

9 RFID Anwendungen

479

Es können u. a. folgende Systeme unterschieden werden. x x x x x x

RFID-Handleser (bis hin zum RFID-Lesehandschuh) zur Identifizierung beim „Picken“ mit und ohne Information und Steuerung der Lagermitarbeiter über das am Lesegerät angeschlossene Display RFID-Leser an Durchgängen (Portale oder Gates) oder Tunnelleser an Förderstrecken zur Identifizierung von Warenbewegungen RFID-Leser am Regal zur Identifizierung des momentanen Regalinhalts über die am Inhalt befestigten RFID-Transponder (vgl. Ziff. 9.3.4 zur „permanenten Inventur“) RFID-Leser am Fördermittel (Stapler, Hubwagen, Kran etc.) zur Identifizierung der aufgenommenen Ladung über RFID-Transponder an der Ladung RFID-Leser am Stapler zur Identifizierung des Aufnahme- bzw. Abladeorts über RFID-Transponder z. B. am Regalfach RFID-Leser am Stapler zur Identifizierung des Aufenthaltsorts über RFIDTransponder im Boden931 (bis hin zu fahrerlosen Fahrzeugen (vgl. Ziff. 9.2))

Abb. 9-96: Beispiele zum möglichen Einsatz von RFID-Lesern im Lager: Abbildung auf Basis einer Vorlage von Symbol Motorola (Handleser ohne Pfeil(932

931 Vgl. z. B. nachfolgende Abbildung zum System „Track & Race“ oder den Artikel unter Wessel, Rhea (2008a) zu einer Anwendung im Baustoffhandel.

480

9 RFID Anwendungen

Bei allen Systemen, in denen RFID-Leser mobil eingesetzt werden, also vom Mitarbeiter oder an Fahrzeugen mitgeführt werden, ist zudem eine Kopplung mit Ortungssystemen möglich, so z. B. mit GPS für Stapler oder Krananlagen, die im Freien genutzt werden, oder z. B. mit UWB-Systemen im Innern von Lagern.

Abb. 9-97: Beispiel zum möglichen Einsatz von RFID-Lesern im Lager: Verfolgen des Staplerstandorts über RFID-Transpondernetz im Boden im System „Track & Race“ der Indyon GmbH933

9.3.13 RFID-Einsatz im Behältermanagement am Beispiel von Lebensmittelverpackungen, Gefahrstoff- und Abfallbehältern RFID-Transponder werden heute bereits an unterschiedlichsten Stellen in Ver- und Entsorgungsprozessen eingesetzt, so z. B. an Hausmüllbehältern, Containern, Fahrzeugen etc. Diese Systeme lassen sich auch bei der Entsorgung im Baubereich einsetzen, bieten aber, da es sich z. T. um Behältermanagementsystem handelt, auch Übertragungspotenzial auf Anlieferprozesse im Bauwesen. Nachfolgend einige Beispiele. Abrechnung der Hausmüllentsorgung über RFID-Tags an Hausmülltonnen und Leser inkl. Waage am Fahrzeug Abrechnungen für die Müllentsorgung werden in der Regel auf der Basis einer Volumenpauschale gestellt. Durch das Anbringen von RFID-Transpondern an Mülltonnen kann in Bremen nur die Anzahl der tatsächlichen Leerungen dem Bürger in Rechnung gestellt werden. In verschiedenen Städten und Kreisen (z. B. Bremen, Dresden, Schweinfurt) geht man inzwischen einen Schritt weiter. Bei der Leerung wird mittels einer geeichten Waage das Gewicht ermittelt. In Kombination mit einem RFID-

932 933

Offermann (2008) Wessel, Rhea (2008a)

9 RFID Anwendungen

481

Transponder an der Mülltonne kann das Abholgewicht einem Haushalt zugeordnet werden. Der Bürger bekommt eine Abrechnung über die tatsächlich abgeholte Müllmenge. „Nach Angaben der Firma Deister sind bundesweit [2006 bereits] rund zehn Millionen Tonnen mit Funkchips bestückt, was etwa zehn Prozent aller Hausmülltonnen entspricht. Die Technik werde seit 1992 in Deutschland genutzt.“934

Abb. 9-98: RFID-Transponder zur Kennzeichnung von Hausmülltonnen935

„Durch Einsatz von RFID Technologie konnte z. B. im Landkreis Schweinfurt eine drastische Reduzierung der Müllmenge um etwa 50% erreicht werden (70 kg Restmüll pro Einwohner pro Jahr).“936 Abwicklung der Entsorgung flüssiger Stoffe unter Einsatz von RFIDTranspondern auf Stahlfässern am Bsp. des LF-RFID-Systems Listopac der SULO Emballagen GmbH & Co. KG Inzwischen werden auch (Mehrweg-)Stahlfässer mit integrierten RFID-Transpondern angeboten, in denen z. B. Lebensmittel oder gefährliche Stoffe transportiert und über die Transponder-ID (rück)verfolgt werden können, so z. B. von der SULO Emballagen GmbH & Co. KG.

934

Vgl. z. B. Spiegel Online [Hrsg.] (2008) Deutsche Welle Projekt [Hrsg.] (2008) 936 Kneist (2007a) 935

482

9 RFID Anwendungen

Abb. 9-99: RFID-Transponder zur Kennzeichnung von Metallfässern: Transponder links im Schraubverschluss und rechts im sog. „Chipnest“937

„Das Chipnest [Mulde zum Einsatz der Transponder] wurde so konzipiert, dass es den RFID-Transponder sicher vor Stößen (beim Stapeln/Handling von Fässern) schützt. Das Chipnest befindet sich immer an einer vorbestimmten Stelle neben dem ¾”-Spund auf dem Oberboden des Fasses.“938

Abb. 9-100: Auslesen der Transponder: manuell (links) und automatisiert in der Förderstrecke (rechts)939

Schrottcontainermanagement bei der Scholz Recycling GmbH Im Metallrecycling-Unternehmen Scholz Recycling GmbH werden an über 50 Standorten unterschiedliche Schrottarten aufbereitet und an Stahlwerke, Hütten und Gießereien europaweit weiterverkauft. Über 5.000 Abfallcontainer werden dabei für La937

Kneist (2007b) Ebd. 939 Ebd. 938

9 RFID Anwendungen

483

gerung und Transport eingesetzt. Durch die Kennzeichnung der Container mittels RFID-Technik wird eine unkomplizierte Erfassung der einzelnen Abfallcontainer ermöglicht. Die Informationen können schnell und fehlerfrei an das sog. „Behälterortungssystem“ übergeben werden, wodurch das Unternehmen stets über genau Angaben zum Standort der Container verfügt.940

Abb. 9-101: Kennzeichnung von Schrottcontainern bei der Scholz Recycling GmbH mittels RFID941

Kennzeichnung von Gefahrgutcontainern mit RFID-Transpondern bei der Chemion Logistik GmbH „Als Spezialist für Logistikleistungen in der Chemie- und chemienahen Industrie hat [die] Chemion Logistik [GmbH] in 2006 im Bayer Chemiepark Leverkusen ein Container-Terminal in Betrieb genommen, das speziell für gereinigte und ungereinigte leere Container angelegt und mit RFID Technologie ausgestattet ist. In der Anlage kommen low-frequency Transponder zum Einsatz. Der kurze Lesebereich des Systems von 5 bis 10 cm gewährleistet eine eindeutige Identifizierung der Container und dadurch ein hohes Maß an Sicherheit. Zwar werden im Lager keine befüllten Behälter eingestellt, doch in den leeren, ungereinigten Stahlcontainern befinden sich häufig Restmengen von gefährlichen Substanzen. Daher ist es extrem wichtig, Verwechslungen der Behälter bei der Ein-, Um-, und Auslagerung und eine daraus mögliche Vermischung chemischer Substanzen bei einer Befüllung zu verhindern.“942

940

Vgl. smart-TEC [Hrsg.] (2008) Vgl. ebd. 942 Vgl. z. B. Chemion Logistik [Hrsg.] (2008) 941

484

9 RFID Anwendungen

Abb. 9-102: Kennzeichnung von Containern und Boxen bei der Chemion Logistik GmbH mittels RFID943

9.3.14

RFID-unterstützte Automatisation in Gebäuden

In der stationären Industrie und in Logistikprozessen wird die RFID-Technik u. a. zur Automatisation von Prozessen genutzt. Hierbei weisen z. B. RFID-Transponder Gabelstaplern oder (z. T. fahrerlosen) LKW den Weg.944 In der Entwicklung befinden sich seit einiger Zeit auch Konzepte, ob und wo eine vergleichbare Automatisierung in der Bau- und Immobilienwirtschaft möglich wäre (vgl. auch die Visionen unter der einführenden Ziff. 9.2.1).

943

Vgl. smart-TEC [Hrsg.] (2008) Vgl. z. B. die bekannte Anwendung der RFID-Tags zur Leitung fahrerloser Container-LKW im Containerterminal des Hamburger Hafens. 944

9 RFID Anwendungen

485

Der intelligente Teppich: Projekt(e) der Fa. Vorwerk So hat das Unternehmen Vorwerk & Co. Teppichwerke GmbH zusammen mit der Infineon Technologies AG einen textilen Bodenbelag als elektronisches Leitsystem unter Einsatz der RFID-Technik entwickelt. Der sogenannte „Smart Carpet“ ermöglicht es Robotern mit Lesegerät, automatisch und intelligent über den Boden zu navigieren. Derartige Roboter können beispielsweise als automatisch gesteuerte Transporteinheit oder als selbst fahrende Reinigungsautomaten eingesetzt werden. Die Steuerung der Roboter wird durch im Rücken des Teppichbodens integrierte Transponder ermöglicht. Diese bestehen aus hauchdünnen Labels in Folie, die den Gehkomfort des Teppichbodens nicht beeinträchtigen. Die RFID-Labels sind passiv, arbeiten mit einer HF Frequenz von 13,56 MHz und erreichen eine Lesereichweite von 10 cm. In geringen Abständen eingearbeitet bilden diese RFID-Labels ein Netz über die gesamte Fläche. Dort werden sie mit Daten beschrieben und mit Auslesung durch die Reinigungsroboter erfolgt der Steuerungsvorgang. Durch das Auslesen der einzelnen RFID-Labels im Teppichboden werden die einzelnen Informationen vom Roboter zu einer virtuellen Landkarte verknüpft. Die zu fahrenden Wege sind dem Roboter somit vorgegeben und er kann als Transportroboter, beispielsweise einen Rollcontainer an einen bestimmten Punkt transportieren. In der Gebäudereinigung eingesetzt, kann er selbstständig vorgegebene Flächen abfahren. Dabei arbeitet er nicht nach dem Zufallsprinzip, sondern reinigt die Flächen systematisch und kann programmiert Hindernisse umfahren. Die Einsatzzeit kann ebenfalls vorher festgelegt werden, beispielsweise nachts oder wenn Sitzungssäle oder Großraumbüros mit Sicherheit nicht genutzt werden. Zusätzlich können Daten über Reinigungsintervalle gespeichert werden, was eine sichere und einfache Dokumentation ermöglicht. Die Vorteile dieses innovativen Produktes liegen nach Vorwerk u. a. in der x x x x x x

Einsparung von Reinigungspersonal, Einsparung von Lohnkosten, Unabhängigkeit der Einsatzzeiten, Reinigungsquote nahe 100%, Möglichkeit, versperrte Flächen intelligent umfahren und später automatisch erneut ansteuern zu können und in der automatischen Dokumentation der Serviceleistungen.

486

9 RFID Anwendungen

Abb. 9-103: Prototyp eines RFID-Reinigungsroboter der Ulmer Inmach Intelligente Maschinen GmbH und des mit RFID-Tags versehenen „Smart Carpet“ von Vorwerk945

945

Vorwerk & Co. Teppichwerke [Hrsg.] (2008)

9 RFID Anwendungen

487

2007 wurde diese Idee im Fraunhofer Magazin nochmals visualisiert:

Abb. 9-104: Raster aus RFID-Tags unter dem Bodenbelag in einem Projekt der Fraunhofer946

Nutzung von RFID-Transpondern zur Unterstützung sehbehinderter Menschen Transponder in Bodenbelägen können auch dazu genutzt werden, Personen, die mit entsprechendem Lesegerät ausgestattet sind, zu führen. Über eine solche Anwendung für blinde Menschen wurde in Japan bereits vor einigen Jahren berichtet.947 Dabei befinden sich die RFID-Tags in den profilierten Bodenelementen, an denen sich Sehbehinderte bereits heute orientieren. Der RFIDLeser sitzt dabei in der Spitze des Blindenstocks.

Abb. 9-105: RFID-Tags zur Führung sehbehinderter Menschen eingebettet in Bodenbelagselemente948

946

Niesing (2007) Vgl. z. B. Schermer (2007) oder Amemiya et al. (2004) 948 Schermer (2007) 947

488

9 RFID Anwendungen

U. a. in Italien wurde inzwischen, gefördert von der EU, eine Teststrecke für ein vergleichbares System eingerichtet.949

Abb. 9-106: RFID-Tags zur Führung sehbehinderter Menschen eingebettet im Pflaster in einer Testanwendung in Italien950

Auf RFID-Systeme, die Blinde im Haushalt oder Bibliotheken bei der Identifizierung von Objekten helfen, soll mangels unmittelbaren Bau(werks)bezug verzichtet werden. Diesbezüglich sind zahlreiche Anwendungsszenarien bekannt. Steuerung von Krankenhausaufzügen durch RFID-Transponder an den Betten Auch über die automatisierte Steuerung von Aufzügen z. B. in Krankenhäusern wird nachgedacht. Hier sollen z. B. Krankenhausbetten mit RFID-Tag versehen werden, die dem Aufzug „mitteilen können“, wohin sie möchten.

Abb. 9-107: RFID-Tag am Krankenhausbett steuert Aufzugsanlage (Vision Schreiner LogiData)951

949 950

Vgl. z. B. Wessel [Hrsg.] (2008b) Ebd.

9 RFID Anwendungen

489

Erfassung von Haustieren: Katzenklappe mit RIFD-Leser Zur Erfassung und Steuerung der Bewegungen von Katzen wurde 2008 eine RFIDbasierte digitale Katzenklappe vorgestellt, die sicher in Haustechniksystem integrierbar ist:

Abb. 9-108: Abb. zur digitalen Katzenklappe, die die Bewegungen von Haustieren erfasst und z. B. signalisiert, ob eine Katze im Haus ist bzw. wann sie dieses verlassen hat952

Steuerung und Dokumentation der Hauspost in Rohrpostanlagen „Wer kennt sie nicht, die guten alten Rohrpostleitungen, die trotz Einzug elektronischer Medien in großen Verwaltungen wie Versicherungen und Banken nicht wegzudenken sind. Auch diese Zustellart wird mit neuesten Technologien ausgestattet, die der eindeutigen zeitlichen wie auch örtlichen Erfassung der oft wertvollen Fracht dienen. Beispielsweise ist eine Dokumentation der Sendungshistorie durch RFIDDatenträger in den Versandhülsen möglich. Hierbei werden speziell entwickelte 8förmige Antennen an Versand- und Empfangstationen oder einfach um die Durchfahrtsrohre gelegt. Sie dienen zum Auslesen der RFID-Datenträger, wobei Datum und Zeitstempel (sekundengenau) nach dem Auslesen in der angeschlossenen Datenbank abgelegt werden. Die Assion Electronic GmbH entwickelte speziell für diesen Zweck einen 13,56 MHz Reader mit Koaxialantenne. Passend zum System konnte die smart-TEC GmbH & Co. KG RFID-Datenträger aus der Produktfamilie smart-DOME einsetzen. Sie finden ihren Einsatz als Informationsträger und werden innerhalb der Versandhülsen angebracht. … Durch die Integration der RFIDDatenträger in die Rohrpostbehälter sowie Installation der Programmier- bzw. Auslesegeräten an allen für die Steuerung und Überwachung der Anlage relevanten Punkten, ist bei entsprechenden Programmanpassungen die Überwachung der gesamten Anlage mit Rückverfolgung einzelner Sendungen möglich.“953

951

Schreiner Group [Hrsg.] (2008) o. V. (2008) 953 rfid ready [Hrsg.] (2007) 952

490

9 RFID Anwendungen

Abb. 9-109: RFID-Leser an neuralgischen Punkten von Rohrpostanlagen954

9.3.15

Sensor-RFID-Systeme für die Baubranche

Auf einige Beispiele für Sensor-RFID-Systeme mit Bau- bzw. Immobilienbezug wurde bereits hingewiesen, diese werden zusammen mit weiteren nachfolgend nochmals aufgelistet: x x x x x

Temperatur- und Feuchtigkeitssensoren für Beton Temperatur- und Feuchtigkeitssensoren für Vakuumisolierpaneel Reifendrucksensoren für LKW und Baufahrzeuge etc. Temperatursensoren für Gebäudeautomatisation etc. SAW-Temperatursensoren für Freileitungen (vgl. nachfolgenden Absatz)

Auf eine umfangreichere Darstellung wird verzichtet. SAW-Sensoren zur Überwachung der Temperatur von Freileitungen Die Funktionsweise von SAW-Systemen wurde in Kap. 7 beschrieben. Bei SAWSystemen lässt sich neben der Identifizierung infolge der Strukturveränderung der Kristalle auch eine Temperatursensorik nutzen, die im Bereich der Bau- und Immobilienwirtschaft z. B. zur Überwachung der Temperatur von Freileitungen eingesetzt wird, wie nachfolgende Abbildungen zu Systemen der Firmen CTR AG (System „Radfit“) bzw. LIDC AG (System „Ribe“) verdeutlichen sollen.955

954 955

rfidready [Hrsg.] (2007a) Vgl. z. B. CTR [Hrsg.] (2006), (2007) und (2008) sowie LDIC [Hrsg.] (2008)

9 RFID Anwendungen

491

Abb. 9-110: Abb. zu SAW-Sensoren in einem System zur Überwachung der Temperatur von Freileitungen956

9.3.16 RFID-basierte Lokalisierung, Ortung, Navigation: Mögliche Systeme Da RFID-basierte Systeme zur Navigation und somit zur Lokalisierung/Ortung insbesondere vom ARGE RFIDimBau-Partner TU Darmstadt untersucht werden, soll an dieser Stelle nur erwähnt werden, dass hier die unterschiedlichsten Systeme vorstellbar sind, die selbstverständlich alle noch mit weiterer Technik wie z. B. GPS-, GSM- oder WLAN-Ortung etc. kombinierbar sind (vgl. zu Bsp. hierzu Ziff. 9.2.4.3 und Ziff. 9.2.4.5 und das Projekt „RFID-Leitsystem“ der TU Darmstadt (Ziff. 9.2.1.3)). So reichen die Systeme vom RFID-Tag im Boden (s. o.), an dem sich der Leser orientiert, über das Tracking & Tracing zwischen Portalen/Gates, das „GPS im Kleinen“ (also die Nutzung von mehreren Referenzpunkten) bis hin zum RFIDSchuhwerk, das Schritt für Schritt den jeweilig neuen Standort eines Fußes ermittelt. Nachfolgende Abbildungen sollen die grundsätzlich unterschiedlichen Prinzipien verdeutlichen, die ohne zusätzliche Technik wie GPS oder WiFi etc. auskommen.

956

CTR [Hrsg.] (2006), (2007) und (2008) sowie LDIC [Hrsg.] (2008)

492

9 RFID Anwendungen

Abb. 9-111: Prinzip der Lokalisierung durch Abgrenzung von Zonen durch Portale/Gates und Erfassung des Zonenübergangs/Bereichswechsels957

Abb. 9-112: Prinzip der Lokalisierung unter Schaffung zahlreicher Referenzpunkte und Einsatz passiver Nahbereichs-RFID-Technik (Einfache Zuordnung der „Cell of Origin“)958

Abb. 9-113: Prinzip der Lokalisierung unter Schaffung weniger Referenzpunkte und Einsatz passiver Weitbereichs-RFID-Technik (Messung von Signalstärken und Schnittmengenbestimmung)959 oder aktiver Technik (nicht dargestellt, da vergleichbares Prinzip)

957 958

Eigene Darstellung (links) und Intellident [Hrsg.] (2008) Schönegger, Wernle (2007) und Indyon [Hrsg.] (2007)

9 RFID Anwendungen

493

Abb. 9-114: Prinzip zur Standortbestimmung über RFID-Technik im Schuh und Berechnung des Fußstandorts „Schritt für Schritt“960

Werden diese Systeme mit 3D-CAD-Modellen von Gebäuden oder Landschaften verknüpft, ergeben sich die unterschiedlichsten Anwendungsmöglichkeiten, von denen einige bereits aufgezeigt wurden.

959 960

Schönegger, Wernle (2007) und vom Bögel, Meyer (2007) Chang et al. (2005)

494

9 RFID Anwendungen

9.4 Fazit bzgl. Stand von Forschung und Entwicklung: Forschungsbedarf In Kap. 9 wurde dem interessierten Leser ein Eindruck vermittelt, auf welchem Stand der Forschung und Entwicklung sich das Thema RFID im Bauwesen weltweit befindet. Es konnte gezeigt werden, dass es inzwischen nicht mehr an Visionen zum Einsatz der RFID-Technik in der Bau- und Immobilienbranche mangelt und dass zahlreiche Pilotprojekte begonnen wurden. Abwarten auf Hardwareentwicklung? Der Verfasser ist der Auffassung, dass mit der kurzfristig verfügbaren RFID-Technik ein Großteil der prinzipiell realisierbaren Visionen umsetzbar sind. Es bedarf daher keines Abwartens auf technischen Fortschritt mehr, auch wenn sich sicher noch einiges in der Entwicklung tun wird, insbesondere im Bereich der Sensortransponder961. Um die richtige Technik zur Realisierung einer Vision auszuwählen, bedarf es allerdings für jeden Anwendungsfall einer neuen Auseinandersetzung mit den Anforderungen. Sollten sich dabei tatsächlich Anforderungen ergeben, die mit der heutigen Technik nicht umsetzbar sind, müssen diese auf detaillierter Ebene beschrieben und der Bedarf prozessbezogen verdeutlicht werden, damit Hardwarehersteller die Bedürfnisse durch Produktentwicklungen befriedigen können. Pauschale Aussagen, wie z. B. „Die Bauwirtschaft braucht robuste wetterfeste Transponder, die auf 10 m gelesen werden und jede Menge Daten aufnehmen können.“ genügen nach Einschätzung des Verfassers nicht, wenn der Fordernde nicht genau erklären kann, für welche Applikation er überhaupt z. B. diese 10 m oder die hohe Speicherkapazität benötigt. Abwarten auf Standardisierung für die Baubranche? Auch das Abwarten auf eine Entwicklung eigener Standards für die Baubranche hält der Verfasser für nicht erforderlich. Vielmehr sollte sich die Baubranche die sich abzeichnenden Standards zu Nutze machen. Durch die Nutzung dieser Standards werden sich diese zudem weiterentwickeln. Die Standardisierung kann jedoch aus physikalischen Gründen nicht dazu führen, dass der Einsatz der RFID-Technik in den verschiedenen Prozessen der Bau- und Immobilienwirtschaft für alle Prozesse mit derselben RFID-Technik erfolgt (z. B. nur passiv UHF). Denn jeder RFIDFrequenzbereich hat andere Vor- und Nachteile und somit seine prozessabhängige Existenzberechtigung. So können Technik-seitig durchaus auch sog. Insellösungen Sinn ergeben.

961

Die jedoch nicht Kern der Identifizierungstechnik RFID sind.

9 RFID Anwendungen

495

Allerdings sollte bei der Einführung von Insellösungen stets untersucht werden, ob sich nicht durch die Nutzung von Standards auf Seiten des Informations- bzw. Datenflusses eine Integration verschiedener Insellösungen abseits des reinen technischen Einsatzes der RFID-Technik ermöglichen lässt (z. B. über die Standards zum „Internet der Dinge“ und zum einheitlichen Produktcode (EPCglobal)). Hier liegt auch der Schlüssel, um bestehende Barcode-Systeme und RFID-Anwendungen zu kombinieren, z. B. über ein gemeinsames bzw. kompatibles Nummernsystem, wie es z. B. von EPCglobal geschaffen wurde. Dabei gilt: „Je kompatibler zu Barcode, je einfacher die Integration. Im einfachsten Fall werden die Daten in einem RFID-Chip codiert, welche auch im Barcode stehen oder gestanden haben.“962 Forschungs- und Entwicklungsbedarf Die Beschäftigung mit dem Thema des Informationsflusses bzgl. der mit RFID erfassten Daten bedarf zukünftig besonderer Zuwendung, allerdings nicht in Form rein konzeptionell Modell-bildender Forschung, sondern in Form praktischer Umsetzung in Software und deren Erprobung in der Praxis. Dabei sollten möglichst robuste Anwendungen in Form von Demonstratoren die Möglichkeiten der verfügbaren RFIDTechnik und deren Einbindung in Informationssysteme verdeutlichen – möglichst anhand von Beispielen, bei denen der wirtschaftliche Nutzen der Informationsflussverbesserung auf den ersten Blick ersichtlich ist. Auf theoretischer Ebene ist daher eine detaillierte Auseinandersetzung mit der Einbindung der RFID-Technik in einzelne, genau zu definierende Geschäftsprozesse erforderlich, nicht die Entwicklung weiterer übergeordneter, visionärer Gesamtkonzepte. Heute gilt es die Frage zu klären: „Wie genau und warum setze ich in welchen Prozessen welche RFID-Technik ein und könnte an dieser Stelle auch eine andere Auto-ID-Technik eingesetzt werden?“ Hingegen kann die Frage „Was könnte der Einsatz der RFID-Technik grundsätzlich bringen?“ aus Sicht der Wissenschaft als prinzipiell beantwortet angesehen werden. Kurz: Die bekannten Visionen müssen nun in konkreten Projekten für einzelne Prozesse mit möglichst hohem Übertragungspotenzial umgesetzt werden. So kann gezeigt werden, dass auch andere Visionen mit RFID-Technik bereits heute realisierbar sind, wenn man den Investitionsbedarf nicht scheut. Gleichzeitig können in solchen Projekten die Vor- und Nachteile verschiedener RFID-Systeme gegeneinander abgewogen und auch Vergleiche zu anderen Auto-ID-Systemen gezogen werden, damit das Bewusstsein über die Leistungsfähigkeit der RFID-Technik weiter geschärft wird, aber auch das bzgl. der Grenzen dieser Technik.

962

Oehlmann (2008)

496

9 RFID Anwendungen

Hier bieten sich u. a. RFID-bezogene Erweiterungen vorhandener Softwaresysteme an, wie z. B. elektronische Bautagebücher, Lohnabrechnungssysteme, Warenwirtschaftssysteme, Lagerverwaltungssysteme, elektronische Lieferschein- und Rechnungserstellung, Mängelmanagementsysteme, Wartungssysteme, Facility Management-Software etc. Bei dieser Forschung sollte vorausgesetzt werden können, dass unter anderen Überschriften als „RFID“ die Forschung zu Themen wie mehrdimensionalen CADModellen, Gebäudeinformationssystemen, „Digitalen Gebäudeakten“ etc. sowie zum IFC-Standard weiterläuft, so dass solche Systeme als mittelfristig verfügbar angesehen werden können.

10 Entwicklung des „InWeMo“

497

10 Entwicklung des integrierten Wertschöpfungsmodells mit RFID in der Bau- und Immobilienwirtschaft „InWeMo“ 10.1 Ziel Das Ziel des zu entwickelnden integrierten Modells "InWeMo" lag in der Gewährleistung eines unternehmensübergreifenden, durchgängigen, lückenlosen und transparenten Informationsflusses, welcher präzise und in Echtzeit Objektinformationen (Object Name (ON) Daten) und Ereignisdaten bezüglich Material- und Personalströmen sowie ggf. Zustandsdaten über die Wertschöpfungsstufen durch den Einsatz der RFID-Technik zur Verfügung stellen kann. Um den Ansprüchen des Modells gerecht zu werden, wurde ein Konzept für eine Datenfluss-/Datenspeicherungs-Netzwerkstruktur, bestehend aus einem internetbasierten, zentralen RFID-Bauserver und mehreren dezentralen Servern der am Bau Beteiligten zum Austausch von Objektinformationen und Ereignisdaten, entwickelt. Ziel ist, dass autorisierte Anwender aus der Bauwirtschaft über standardisierte Schnittstellen die Möglichkeit erhalten, über eine internetbasierte "Datenbank/Suchmaschinenstruktur" Informationen über Objekte (z. B. Artikelstammdaten von Material wie Hersteller, Objektklasse, Seriennummer oder Stammdaten von Personen) sowie durch das RFID-System erzeugte Ereignisdaten (z. B. Uhrzeit und Ort des Warenein- und ausgangs) auszutauschen. Das Erzeugen sowie der Austausch dieser Objektinformationen und der Ereignisdaten wurden im Rahmen dieses Forschungsvorhabens demonstriert (siehe Kap. 11). Bei der Entwicklung des Modells stand dabei nicht die Vereinheitlichung der RFIDTechnik im Vordergrund, sondern die der Datenaustauschstrukturen. Das „InWeMo“ soll somit nicht nur für den Einsatz der RFID-Technik geeignet sein, sondern auch andere Auto-ID-Techniken integrieren können. Es soll dazu geeignet sein Insellösungen miteinander zu vernetzen. Das „InWeMo“ soll die Basis für eine effiziente, da standardisierte Abwicklung von Geschäftsprozessen im Bauwesen bilden.

498

10 Entwicklung des „InWeMo“

10.2 Vorüberlegungen Wie bereits in Kap. 7 erwähnt, verfolgt das LuF B&B für den Bereich der Logistik das Konzept der zentralen Datenvorhaltung („Data-on-Network“), d. h. auf den Transpondern wird je nur eine Nummer zur Identifikation gespeichert. Weitere Informationen zu dieser Nummer befinden sich in Datenbanken. Um einen unternehmensübergreifenden Informationsaustausch mit Hilfe des „InWeMo“ entlang der Wertschöpfungskette gewährleisten zu können, ist die Verwendung einheitlicher Standards (bei Einsatz der RFID-Technik z. B. einheitliche Kennzeichnung, eingesetzte Frequenzen, Schnittstellen, Antikollisionsverhalten) entlang der Lieferkette sehr wichtig. Aus diesem Grund setzte sich das LuF B&B zunächst mit den gängigen internationalen Standards und Normungen auseinander (siehe hierzu Kap. 7). Da insbesondere EPCglobal (GS1) derzeit die Standards zum Einsatz der RFID-Technik voran treibt und im Bereich der Logistik die Kennzeichnung von Objekten und Transporteinheiten mit dem EPC bereits weit fortgeschritten ist, beschäftigte sich der Verfasser näher mit diesem Standard und wurde im gleichen Zuge auf das Konzept des „EPCglobalNetzwerks“ der Organisation EPCglobal (GS1) aufmerksam. Nach reiflicher Überlegung in Bezug auf Übertragungspotenzial diente dieses Netzwerk im Rahmen des Forschungsprojektes als Grundlage zur Entwicklung des Wertschöpfungsmodells „InWeMo“.

10.2.1

Grundkonzept der Vision „EPCglobal-Netzwerk“

Ziel des EPCglobal-Netzwerks ist es, alle relevanten Daten über jedes einzelne Objekt in einer Versorgungskette nach Bedarf jederzeit im Zugriff zu haben und somit die ganze "Geschichte" eines Objektes nachvollziehen zu können. Hierbei werden dezentrale Server, sog. EPC Information Services (EPC IS), welche zu einer bestimmten EPC-Nummer gehörende Objektinformationen oder Ereignisdaten innerhalb von Versorgungsketten enthalten, miteinander verbunden. Die Datenübermittlung wird mittels Internet realisiert. Daher wird das EPCglobal-Netzwerk häufig auch als „Internet der Dinge“ bezeichnet. Die Steuerung der Server und die Autorisierung bzw. der Zugang zu den Informationen wird von verschiedenen Servicekomponenten des Netzwerks übernommen.963

963

Vg. GS1 [Hrsg.] (2005b), S. 3

10 Entwicklung des „InWeMo“

499

Die Standardisierung durch EPCglobal erfolgt in sogenannten Schichten; nachfolgende Abbildung verdeutlicht den Fortschritt der Standardisierung im April 2008:

Abb. 10-1: EPCglobal Standards Overview964

Um die geplante Grundkonzeption des Netzwerks zu verstehen, werden im Folgenden zunächst einzelne Komponenten des EPCglobal-Netzwerks in einer Übersicht zum Aufbau des Netzwerks (Abb. 10-2) dargestellt sowie grundlegende Begriffe im Anschluss erläutert:

964

GS1 [Hrsg.] (2008d)

500

10 Entwicklung des „InWeMo“

Abb. 10-2: Aufbau des EPCglobal-Netzwerkes965

Elektronische Produkt Nummer (Electronic Product Code) Um einheitliche Standards verwenden zu können, ist eine einheitliche Kennzeichnung unumgänglich. Der „Elektronische Produkt Code“ (EPC) bildet das Kernstück des EPC/RFID-Standards und dient zur Kennzeichnung von Objekten. Der EPC wurde bereits ausführlich in Kap. 4 behandelt und wird hier nur kurz wiederholend aufgeführt. Im Gegensatz zur EAN, die Produkte gleicher Art kennzeichnet, kann mit dem EPC jedes einzelne Objekt, bis zur Seriennummer XY identifiziert werden. Der EPC ist weltweit eindeutig und besteht nach derzeitigem Standard (96 bit)966 in der GIDVersion aus den Komponenten Datenkopf, EPC-Manager, Objektklasse und der Seriennummer (vgl. Tab. 10-1)967. x

965

Der Datenkopf (englisch: Header) klassifiziert, welche EPC-Version genutzt wird und welche Informationsart verschlüsselt ist, z. B. SGTIN, SSCC, GRAI etc.

GS1 [Hrsg.] (2008e), S. 7 Vgl. Flörkemeier (2004) 967 Vgl. GS1 [Hrsg.] (2008f)) 966

10 Entwicklung des „InWeMo“

x x x

501

Der EPC-Manager stellt die Kennzeichnungsnummer des Nummerngebers, z. B. des Herstellers dar, im Beispiel eines Betonmischers die Firma XY. Die Objektklasse (englisch: Object Class) beschreibt die Objektnummer. Dies kann beispielsweise eine Artikelnummer wie die EAN sein, im Beispiel für alle Betonmischer der Firma XY mit Handrad usw. Die Seriennummer dient der Identifikation des einzelnen Objektes und stellt eine Durchnummerierung der gefertigten Produkte dar. Hierdurch wird es möglich, z. B. diesen einen Betonmischer von allen anderen des gleichen Typs zu unterscheiden, z. B. über eine Seriennummer (vergleiche EAN 128 Datenbezeichner „21“). Elektronischer Produktcode

Datenkopf

EPC-Manager

Objektklasse

Seriennummer

017

37000

123456

100000000

Tab. 10-1: Elektronischer Produktcode968 im General-Identifier-Format (GID) in der 96 bit Version

Die EPC-Nr. wird auf den Transponder als primäres Identifikationsmittel geschrieben. Über die EPC-Nr. kann auf Datenbanken zugegriffen werden. In diesen Datenbanken können die gewünschten Objektinformationen oder Ereignisdaten, wie beispielsweise das Produktionsdatum oder der Produktionsort, die Chargennummern, das Haltbarkeitsdatum oder aber auch der derzeitige Aufenthaltsort in Echtzeit hinterlegt werden. Das Auffinden und der Austausch dieser Objektinformationen und Ereignisdaten erfolgt mit Hilfe des EPCglobal-Netzwerks. Die Komponenten des Netzwerks werden nachfolgend beschrieben. EPC-Informationsservice (EPC IS) Der EPC-Informationsservice (EPC IS) soll die Verbindung eines Unternehmens zum EPCglobal-Netzwerk darstellen. Dabei handelt es sich um Applikationen, mit deren Hilfe EPC-relevante Informationen, idealerweise aus bestehenden Warenwirtschaftssystemen bzw. Datenbanken, mit autorisierten Netzwerkteilnehmern über Standardschnittstellen ausgetauscht werden. Unter EPC-relevanten Informationen sind Objektinformationen und Ereignisdaten und ggf. zusätzliche Zustandsdaten, z. B. beim Einsatz von Sensortranspondern, zu verstehen.969 Ereignisdaten Häufig werden Ereignisdaten auch als Events (englische Übersetzung) bezeichnet.

968 969

GS1 [Hrsg.] (2008f) Vgl. GS1 [Hrsg.] (2005b), S. 6

502

10 Entwicklung des „InWeMo“

Ereignistypen nach EPCglobal „Insgesamt sind vier Ereignistypen für unterschiedliche Anwendungsfälle definiert, deren wesentliche Merkmale in den folgenden Abschnitten vorgestellt werden“:970 x x x x

Objektereignis Aggregationsereignis Quantitätsereignis Transaktionsereignis

Abb. 10-3: EPC IS-Ereignistypen971

Objektereignis „Dieses Ereignis umfasst Informationen, die sich auf ein oder mehrere EPC beziehen. Es wird in der Regel an den Lesepunkten eingesetzt, wo es um die reine Beobachtung von Objekten geht. Beispielsweise sei hier eine Lagereingangstür genannt. Ein Lesegerät könnte hier immer dann ein Ereignis registrieren, wenn Waren vom Wareneingang ins Lager verschoben werden.“972 Aggregationsereignis „Dieser Typ wird genutzt, wenn Objekte physikalisch aggregiert worden sind. In diesem Fall gibt es eine Anzahl von Objekten, die in einer übergeordneten Einheit zu-

970

GS1 [Hrsg.] (2006a), S. 11 GS1 [Hrsg.] (2006a), S. 12 972 GS1 [Hrsg.] (2006a), S. 13 971

10 Entwicklung des „InWeMo“

503

sammengeführt worden sind. Hierbei könnte es sich beispielsweise um eine Palette handeln, die mit verschiedenen Kartons beladen und anschließend als eine Einheit betrachtet wird. Dieser Ereignistyp ist nicht für sogenannte schwache Verbindungen gedacht; d. h. wenn beispielsweise zwei Paletten zu einer Lieferung gehören. Hierbei würde das Aggregationsereignis nicht zum Einsatz kommen. Für diesen Anwendungsfall ist das Transaktionsereignis besser geeignet.“973 Quantitätsereignis „Ein Quantitätsereignis wird dann verwendet, wenn die Menge bezogen auf eine Objektklasse registriert werden soll. In diesem Fall wird der serialisierte Nummernteil also nicht gespeichert. Dieser Typ wird beispielsweise für die Erfassung von Lagerbeständen genutzt.“974 Transaktionsereignis „Dieser Ereignistyp beschreibt die Verknüpfung (oder Trennung) von physikalischen Objekten mit einer oder mehreren Transaktionen. Beispielweise könnte in einem solchen Ereignis die Referenz auf eine bestimmte Liefermeldung mit den darin angekündigten Objekten verknüpft werden.“975 Im Rahmen des Forschungsprojektes wurden bei der Umsetzung der Demonstratoren Objektereignisse und Transaktionsereignisse, sowie konzeptionell die Quantitätsereignisse eingesetzt. Schlüsseldimensionen von Ereignissen „Jeder EPC IS-Ereignistyp hat vier Dimensionen. Die Dimensionen sind: Objekte oder Entitäten, Datum und Uhrzeit, die Lokation und der Geschäftskontext. Ein Ereignis gibt also Auskunft darüber, Was?, Wann?, Wo? und Warum? passiert ist [vgl. Tab. 11-2]. Die Dimensionen Lokation und Geschäftskontext betrachten dabei jeweils zwei Aspekte. Bei der Lokation wird sowohl der Ort der Erfassung, also der Lesepunkt, als auch die Geschäftslokation, d. h. der Ort wo sich das Objekt nach der Erfassung befindet, angegeben. In der praktischen Umsetzung könnte dies zum Beispiel folgendermaßen aussehen:

x Lesepunkt (engl. Read point): Lagereingangstor x Geschäftslokation (engl. Business location): Lager Beim Geschäftskontext wird ebenfalls ein rück- und vorausblickender Aspekt angegeben.

973

GS1 [Hrsg.] (2006a), S. 13 GS1 [Hrsg.] (2006a), S. 13 975 GS1 [Hrsg.] (2006a), S. 13 974

504

10 Entwicklung des „InWeMo“

Hier sieht eine mögliche Umsetzung so aus:

x Prozessschritt (engl. Business step): Vereinnahmt x Dispositionsschritt (engl. Disposition): in Bearbeitung So wird gezeigt, dass die Ware vereinnahmt worden ist und sich momentan in Bearbeitung befindet. Die Listen der möglichen Vorgabewerte werden innerhalb der EPCglobal-Gremien erarbeitet.“976

Tab. 10-2: Auszug aus dem Vortrag „Supply Chain Lösungen mit GS1 Standards EAN 128, GS1 Databar und EPC/RFID“977 (ergänzt durch eigene Anmerkungen)

976 977

GS1 [Hrsg.] (2006a), S. 11 Kuhlmann (2008), S. 20

10 Entwicklung des „InWeMo“

505

Tab. 10-3: Schlüsseldimensionen978

Objektinformationen / Object Name Daten / Attributinformationen Häufig werden die Objektinformationen auch als Object Name (ON) Daten oder auch als Attributinformationen bezeichnet. Unter den Objektinformationen werden Produktinformationen, wie z. B. Artikelstammdaten (z. B. Ort und Uhrzeit der Herstellung eines Objektes, Farbe, eingesetzte Materialien) verstanden.979 Wie bereits erwähnt, werden die Objektinformationen im EPC IS gespeichert. Die EPC-Nummer trägt keine Daten, die Objekteigenschaften abbilden. Die Objektinformationen werden von Anwendungen erzeugt und aggregiert, sobald das Produkt/Objekt produziert worden ist und seinen Weg durch die Supply Chain aufgenommen hat. Die Objektinformationen können, wie auch die Ereignisdaten, intern oder durch externe Applikationen seitens der Geschäftspartner abgefragt werden. Im letzteren Fall müssen dem Partnerunternehmen jedoch entsprechende Zugriffsrechte gewährt worden sein. EPC-Ermittlungsdienste (EPC Discovery Services (DS)) „Bei den EPC-Ermittlungsdiensten handelt es sich um einen Oberbegriff für Dienste und Funktionalitäten des Netzwerks, die den Netzwerkmitgliedern erlauben, auf Basis der benötigten Information über eine bestimmte EPC-Nummer alle relevanten EPC-Informationsdienste zu lokalisieren. Diese Dienste werden zum Teil von externen, von EPCglobal, Inc. zertifizierten, Dienstleistern bereitgestellt. Festgelegte Ermittlungsdienste werden den EPC IS-Ort registrieren sowie die Ebene der Information bestimmen, die den Netzwerkmitgliedern bereitgestellt wird.

978 979

GS1 [Hrsg.] (2006a), S. 12 Vgl. GS1 [Hrsg.] (2005b), S. 6

506

10 Entwicklung des „InWeMo“

Abfrage-Dienste ermöglichen den Netzwerkmitgliedern, die Lokation der EPC ISServer für eine bestimmte Informationsebene und eine bestimmte EPC-Nummer zu ermitteln. Authentifizierung und Autorisierung sind weitere Bestandteile der EPC-Ermittlungsdienste, um die Sicherheit der Daten zu gewährleisten.“ Nach dem letzten Stand [2005] der Diskussion zur Implementierung dieser Dienste sieht das Designschema des EPC-Netzwerks folgende Komponenten vor:980 Zentraler Objektnamendienst (Root Object Name Service) „Der zentrale oder Haupt-Objektnamendienst (Root ONS) gibt die Lokation der lokalen ONS für einen bestimmten EPC-Manager bekannt. Das heißt, die Information wird auf der Ebene des „Herstellers“ als Nummerngeber gespeichert.“981 Lokaler Objektnamendienst (Local Object Name Service) „Der lokale Objektnamendienst (Local ONS) findet den Ort von EPC IS-Servern für einen bestimmten EPC-Manager und eine Objektklasse. Somit wird eine detaillierte Suche auf Produktebene ermöglicht.“982 EPC Event Registry-Dienste (EPC Event Registry Services) „EPC Event Registry-Dienste gehören neben Root ONS und Local ONS zu den EPCErmittlungsdiensten. Durch sie werden alle EPC IS-Server lokalisiert, die Daten für eine bestimmte EPC-Nummer gespeichert haben. Das heißt, EPC Event RegistryDienste geben die Lokation von EPC IS-Servern für die gesuchten EPC-Manager, Objektklasse und Seriennummer bekannt. Hier wird die Information auf der konkretesten Ebene (der Serialisierung) zusammengestellt. … Events (Ereignisse wie das Auslesen des EPC etc.) werden für eine bestimmte EPC erfasst. Diese Ereignis-Informationen werden auf dem EPC IS-Server gespeichert. Wenn ein EPC IS bestimmte, für das Netzwerk relevante Informationen für eine gegebene EPC-Nummer erhalten hat, wird er dieses Event in dem EPC Event Registry registrieren. Das EPC Event Registry bewahrt keine Ereignis-Informationen auf, sondern es merkt sich nur den Ort (EPC IS-Server), an dem sie zu finden sind. Wird beispielsweise ein mit einer EPC-Nummer gekennzeichnetes Objekt durch die Lieferkette bewegt, meldet jedes Mitglied des EPCglobal™-Netzwerks, der dieses Objekt liest, dies als ein Event an das Netzwerk. Fragt ein Mitglied des Netzwerks die EPC Event Registry ab, kann er alle EPC IS-Server bestimmen, die für ein gegebe-

980

GS1 [Hrsg.] (2005b), S. 7 GS1 [Hrsg.] (2005b), S. 7 982 GS1 [Hrsg.] (2005b), S. 7 981

10 Entwicklung des „InWeMo“

507

nes EPC Event-Informationen halten. Dies stellt Verfolgbarkeit und Rückverfolgbarkeit in der Supply Chain sicher. Die Rolle der EPC Event Registry und der unterstützenden Dienste ist kritisch für das Volumenmanagement von Supply-Chain-Daten innerhalb des EPCglobal™Netzwerks. Im Netzwerk sind daher mehrere solcher dezentralen EPC Event Registry-Server vorgesehen. Dies ermöglicht die Erweiterbarkeit des Systems und unterstützt das dezentrale Datenmodell. Event Registry-Server könnten nach Branchen, Produktgruppen, Ländern etc. organisiert sein.“983 Sicherheitsservices (Security Services) „Sicherheitsservices ermöglichen einen zuverlässigen Austausch der Daten zwischen den Teilnehmern des EPCglobal-Netzwerks. Des Weiteren werden die Teilnehmer des Netzwerks als solche identifiziert und es wird sichergestellt, dass bestimmte Daten nur von dazu Berechtigten geändert oder abgerufen werden können.“984 Zu den Sicherheitsservices gehören x x

Dienste zur Authentifizierung und Zugangsberechtigungsdienste.

Dienste zur Authentifizierung (Authentification Services) „Wie der Name schon sagt, ist die Aufgabe dieser Dienste die Authentifizierung der Teilnehmer, d. h. die Netzwerkteilnehmer werden als solche erkannt. Dies wird mittels digitaler Zertifikate realisiert.“985 Zugangsberechtigungsdienste (Access Control Services) „Diese Dienste steuern den Zugang von Netzwerkteilnehmern zu bestimmten Informationen. In der ersten Implementierung wird voraussichtlich die GLN (Global Location Number = Internationale Lokationsnummer, ILN) als Identifikationsmittel eingesetzt.“986 Prinzipien des EPCglobal-Netzwerks Für das EPCglobal-Netzwerk gelten folgende Prinzipien:987

983

GS1 [Hrsg.] (2005b), S. 7 GS1 [Hrsg.] (2005b), S. 8 985 GS1 [Hrsg.] (2005b), S. 8 986 GS1 [Hrsg.] (2005b), S. 8 987 Vgl. GS1 [Hrsg.] (2005b), S. 3-4 984

508

10 Entwicklung des „InWeMo“

x x

x x x x x

Die Einführung globaler Standards der einzelnen Netzwerk-Komponenten führt dazu, dass sie weltweit auf gleiche Weise zum Einsatz kommen. Die Aufteilung des Netzwerks in verschiedene Schichten und der modulare Aufbau erlauben es, dass Spezifikationen der einzelnen Bestandteile separat festgelegt werden können und somit der Standardisierungs- und Implementierungsprozess stufenweise erfolgen kann. Die Entwicklung des Netzwerks erfolgt als offenes und anbieterneutrales System. Um den Anforderungen verschiedener RFID-Anwendungen gerecht zu werden soll das System erweiterbar sein. Das EPCglobal-Netzwerk kann in verschiedenen Software- und HardwareUmgebungen implementiert werden. Um Datenzugriffe zuverlässig zu gestalten werden Sicherheitsmechanismen vorgesehen. Es werden branchenspezifische Systemarchitekturen und Standards berücksichtigt.

10.2.2

Funktionsweise des EPCglobal-Netzwerkes

Im Folgenden wird die Funktionsweise des EPCglobal – Netzwerkes erläutert. Die Informationen sind der Management-Information „Internet der Dinge“ von EPCglobal (GS1)988 entnommen.

Abb. 10-4: Funktionsweise des EPCglobal-Netzwerkes989

988 989

Vgl. GS1 [Hrsg.] (2005b), S. 8-9 GS1 [Hrsg.] (2005b), S. 8

10 Entwicklung des „InWeMo“

509

Um zu zeigen, wie nutzbringend diese Technik verwendet werden kann, wird hier das „Abfragen der Produktinfo“ und „Tracking und Tracing“, d. h. der Objektinformationen und Ereignisdaten am Beispiel Hersteller – Handel ausgeführt: „1. Der Lebenszyklus einer EPC-Nummer beginnt mit der Kennzeichnung des Produktes/Objektes beim Hersteller (Anbringung des EPC-Etiketts). 2. Der Hersteller nimmt die Produktinformationen für die entsprechende EPCNummer (z. B. Fertigungsdatum, Verfallsdatum, Ort) in den EPCInformationsdienst (EPC IS) auf. 3. Der EPC-Informationsdienst meldet dem Netzwerk das "EPC-Wissen" mit Hilfe der EPC-Ermittlungsdienste (EPC Discovery Services). Der EPC Event Registry-Dienst "merkt" sich den Ort dieser EPC IS-Server. 4. Das mit der EPC-Nummer gekennzeichnete Produkt (Objekt) wird an den Warenempfänger (Handel) versendet. 5. Der Händler zeichnet den "Empfang" des Produktes/Objektes bzw. der entsprechenden EPC-Nummer in seinem EPC-Informationsdienst (EPC IS) auf. 6. Der EPC-Informationsdienst des Händlers meldet dem Netzwerk ein Event. Über die EPC Event Registry-Dienste wird das neue "EPC-Wissen" registriert. 7. Falls der Händler Produktinformationen benötigt, wird er den Haupt-ONS nach dem Ort des lokalen ONS des Herstellers "fragen". 8. Der lokale ONS-Dienst des Herstellers "findet" den EPC-InformationsdienstServer für die gegebene EPC-Nummer. 9. Der Händler kann dann die gewünschten Produktinformationen (z. B. Fertigungsdatum, Mindesthaltbarkeitsdatum) abfragen. EPC-Sicherheitsdienste steuern die Zugangsrechte zum EPCglobal-Netzwerk (Authentifizierung und Zugangsberechtigung).“990

990

GS1 [Hrsg.] (2005b), S. 8

510

10 Entwicklung des „InWeMo“

10.3 Das Konzept des integrierten Wertschöpfungsmodells „InWeMo“ Da sich das Netzwerkkonzept von EPCglobal (GS1) als Grundlage für das „InWeMo“ anbietet, wurde das LuF B&B der BU Wuppertal im Rahmen des Forschungsprojektes Mitglied bei EPCglobal (GS1). Die Entwicklung des Modells fand in Anlehnung an die EPCglobal-Struktur statt bzw. es wurde das Übertragungspotenzial der EPCglobal Struktur auf die Bauwirtschaft untersucht. Abbruchunternehmen

Middleware

Dez. Server = EPC IS („Inhalte-Datenbank“)

z.B. …

beinhaltet: (a) ON - Daten (b) EPC Event Registry Ereignisdaten

Baustoffproduktion / Bauteilfertigung

Middleware

Bauherr / Nutzer / FM / Renovierer / Sanierer

„RFID-Bauserver“

Dez. Server = EPC IS („Inhalte-Datenbank“)

=

z.B. ALHO, Hünne- beinhaltet: (a) ON - Daten beck, Gartner, (b) EPC Event Registry Betoform, Ereignisdaten Klebl

EPC DS (Discovery Service) als „Suchmaschine für die Bauwirtschaft“ („Such-Datenbank“) betrieben von verschiedenen Firmen in Konkurrenz, z.B. von T-Systems, VeriSign etc. als „Suchdienste-Netzwerk“

z.B. Thyssen Krupp Real Estate, …

Middleware

Dez. Server = EPC IS („Inhalte-Datenbank“) beinhaltet: (a) ON - Daten (b) EPC Event Registry Ereignisdaten

(kein Monopol!)

Zulieferer / Baustoffhändler

Middleware

Dez. Server = EPC IS z.B. ALHO, Hünne- („Inhalte-Datenbank“) beck, Gartner, beinhaltet: (a) ON - Daten Betoform, (b) EPC Event Registry Klebl, Streif Ereignisdaten

Bauunternehmen / Baustelle xy z.B. Klebl, Züblin, Hochtief, Runkel

Middleware

Dez. Server = EPC IS („Inhalte-Datenbank“) beinhaltet: (a) ON - Daten (b) EPC Event Registry Ereignisdaten

Abb. 10-5: Das EPCglobal-Netzwerk als Grundlage für das „InWeMo“

10.3.1

Funktionsweise des „InWeMo“ anhand eines Beispiels

Die Funktionsweise des „InWeMo“ wird im Folgenden anhand eines Beispiels in vereinfachter Form erläutert. Die Details können dem Softwarekonzept für den Kerndemonstrator, den „RFID-Bauserver“, entnommen werden (siehe Kap. 11). In Anlehnung an die ausgewählten Demonstratoren (siehe Kap. 11) bietet sich für die Darstellung der Funktionsweise an, die Schnittstelle Zulieferer/Baustelle (siehe Abb. 106) am Beispiel eines vermietbaren Baustellencontainers der Fa. Alho Systembau GmbH (kurz: Alho), Praxispartner im Forschungsprojekt, zu betrachten. Die Fa. Alho verfügt über einen Mietpark von ca. 10.000 Baustellencontainern. Alho ist sowohl Hersteller der Container als auch Zulieferer der Container für Baustellen. Im Folgenden wird der Auslieferungsprozess vom Hersteller/Zulieferer der Container zur Baustelle und der durch das „InWeMo“ realisierbare Informationsaustausch dargestellt.

10 Entwicklung des „InWeMo“

511

Abb. 10-6: Baustellencontainer der Fa. Alho Systembau GmbH nach der Verladung

Die Vorraussetzung für einen funktionierenden Informationsaustausch zwischen den am Bau Beteiligten entlang der Wertschöpfungskette bzw. des Lebenszyklus eines Bauwerks (z. B. Baustoffproduktion, Bauteilfertigung, Zulieferer, Baustoffhändler, Bauunternehmen, Baustelle, Bauherr, Nutzer, FM, Renovierer, Sanierer, Abbruchunternehmen) sind standardisierte Schnittstellen (siehe äußerer Kreis in Abb. 10-7).

Abb. 10-7: „InWeMo“- Erläuterung an der Schnittstelle Zulieferer/Baustelle

512

10 Entwicklung des „InWeMo“

1. Erhalt der EPC-Managernummer Zunächst müssen die Hersteller eines Objektes als erste in der Wertschöpfungskette eindeutige Nummern zur Kennzeichnung erhalten. In Anlehnung an das GS1/EPCglobal-Konzept kann man eine Mitgliedschaft bei GS1/EPCglobal eingehen, um EPC-Anwender werden zu können. Die Gebühr für EPC-Anwender setzt sich aus einer einmaligen Aufnahmegebühr und einer Jahresgebühr zusammen. Die Gebührenhöhe ist von der Umsatzeinstufung abhängig und ist folgender Tabelle zu entnehmen (Stand Oktober 2007):

Tab. 10-4: Gebührentabelle für Mitgliedschaft GS1/EPCglobal991

Nachdem die Mitgliedschaft wirksam geworden ist, erhält der Hersteller von EPCglobal Inc. die Basis- oder EPC-Managernummer und ordnet selbst die Objektklassenund Seriennummern zu. 2. Kennzeichnung von Objekten Der Lebenszyklus der EPC-Nr. beginnt mit der Kennzeichnung des Produktes oder der Versandeinheit (hier z. B. Baustellencontainer, verwendete EPC-Nummer im Forschungsprojekt z. B. 429003201). Transponder

+

Containerhersteller & Containerzulieferer z.B. ALHO

Abb. 10-8: Kennzeichnung eines Objektes (hier Container) mit Transponder

991

GS1 [Hrsg.] (2008g)

10 Entwicklung des „InWeMo“

513

3. Speicherung der Produktinformationen Der Hersteller hat die Möglichkeit, Objektinformationen, wie z. B. Produktbezeichnung, Fertigungsdatum und -ort, eingesetzte Materialien und deren Eigenschaften etc. auf einem dezentralen Server (EPC IS) zu speichern (siehe Abb. 10-9).

Containerhersteller & Containerzulieferer z.B. ALHO

Abb. 10-9: Speicherung von Objektinformationen (ON-Daten) auf dezentralen Servern (EPC IS)

514

10 Entwicklung des „InWeMo“

4. Meldung an den EPC DS Die Auskünfte bzgl. der Objektinformationen werden an den zentralen „RFIDBauserver“ gemeldet (siehe Abb. 10-10). Die Aufgabe des „Bauservers“ ist es, sich den Ort des dezentralen Servers (EPC IS) des Herstellers (hier Containerhersteller) zu merken, der zu einer EPCxy Informationen enthält, d. h. quasi einen Link. Der „Bauserver“ erhält nicht die eigentlichen Objektinformationen.

Abb. 10-10: Meldung der Auskünfte bzgl. Objektdaten (Produktinformationen oder Eigenschaftsdaten) an zentralen RFID-Bauserver

Der „RFID-Bauserver“ ist ein Simulator der EPC DS, welche als „Suchmaschine für die Bauwirtschaft“ („Such-Datenbank“) dient. Diese Server können nach Meinung des Verfassers von verschiedenen Firmen als „Suchdienste-Netzwerk“ in Konkurrenz betrieben werden (z. B. T-Systems, VeriSign etc.).

10 Entwicklung des „InWeMo“

515

5. Warenausgang Werksgelände der Fa. Alho Beim Warenausgang (siehe Abb. 10-11), also wenn der Baustellencontainer das Werksgelände der Fa. Alho verlässt, wird die EPCxy durch einen RFID-Leser gelesen und ein Ereignis wird erzeugt. Diese Ereignisdaten können zu diesem Zeitpunkt bereits intern zur Ladungskonfiguration in Form von Soll-Ist-Vergleichen genutzt werden.

Abb. 10-11: Warenausgang Werksgelände: Erfassen und Speichern von Ereignisdaten

Nach erfolgreicher Kontrolle, d. h. „Ladung vollständig“, werden die Ereignisdaten (was=EPC-Nummer, wo=Leser-Nummer, wann=Uhrzeit der Lesung, warum=Richtungserkennung für Warenausgang) im dezentralen Server (EPC IS) des Herstellers zusammen mit der Bedeutung „Warenausgang Werksgelände Bauhof“ gespeichert und der zentrale RFID-Bauserver wird darüber informiert (Event Registry).

516

10 Entwicklung des „InWeMo“

Die Middleware befindet sich hierbei „zwischen“ den EPC IS und der RFID-Hardware des Containerherstellers/Containerzulieferers (siehe Abb. 10-11). Zu den Aufgaben der Middleware gehören die Übertragung der Ereignisdaten von den Lesern zum EPC IS, das Verwalten der Leser im EPC IS und die Filterung der Daten, die von den Lesegeräten erfasst wurden. 6. Transport Im Anschluss wird der Baustellencontainer zur Baustelle transportiert. Während des Transports bleibt der Transponder, d. h. die EPCxy ungenutzt, Ereignisdaten werden nicht erzeugt.

Abb. 10-12: Transport zur Baustelle

10 Entwicklung des „InWeMo“

517

7. Wareneingang Baustelle Bei Erreichen der Baustelle wird die EPCxy des Containers durch RFID-Leser erfasst. Die Ereignisdaten (was=EPC-Nummer, wo=Leser-Nummer, wann=Uhrzeit der Lesung, warum=Richtungserkennung für Wareneingang) werden im dezentralen Server (EPC IS) der Baustelle zusammen mit der Bedeutung „Wareneingang Baustelle“ gespeichert und der RFID-Bauserver wird über das Ereignis informiert (siehe Abb. 1013). Hierbei befindet sich die Middleware „zwischen“ dem EPC IS der Baustelle und der RFID-Hardware der Baustelle. Zu den Aufgaben der Middleware gehören auch hier die Filterung der Daten die von den Lesegeräten erfasst wurden, das Verwalten der Leser im EPC IS und die Übertragung der Ereignisdaten von den Lesern zum EPC IS.

Abb. 10-13: Wareneingang Baustelle: Erfassen und Speichern von Ereignisdaten

518

10 Entwicklung des „InWeMo“

8. Informationsaustausch Nachdem der Container das Werksgelände von Alho verlassen hat und die Baustelle die zugehörige EPC-Nummer erhalten hat (z. B. bei Vertragsabschluss bereits festgelegt), kann der Bauleiter vom zentralen Bauserver Informationen bezüglich des Ortes des dezentralen Servers von Alho erhalten und somit die Objektinformationen und/oder Ereignisdaten sowie Uhrzeit und Ort des Warenausgangs abfragen. Diese Vorgänge muss man sich selbstverständlich automatisiert vorstellen. Sobald der Container auf der Baustelle angekommen ist, erhält Alho nach Vermittlung über den zentralen „RFID-Bauserver“ Informationen bezüglich des Ortes des dezentralen Servers des Bauunternehmens bzw. der Baustelle und somit Informationen bezüglich Uhrzeit und Ort des Wareneingangs – natürlich ebenfalls automatisiert (siehe Abb. 10-14). „RFID-Bauserver“ = EPC DS (Discovery Service) als „Suchmaschine für die Bauwirtschaft“ („Such-Datenbank“) betrieben von verschiedenen Firmen in Konkurrenz, z.B. von T-Systems, VeriSign etc. als „Suchdienste-Netzwerk“ (kein Monopol!)

Containerhersteller & ContainerZulieferer z.B. ALHO

Abb. 10-14: Informationsaustausch Zulieferer/Baustelle

10 Entwicklung des „InWeMo“

519

10.4 Nutzung des „InWeMo“ durch Dritte (z. B. ARGE RFIDimBau) Soweit einheitliche Standards eingesetzt werden, können ausgewählte vorstellbare Applikationen der am Bau Beteiligten, welche mittels RFID erzeugte/erfasste Daten nutzen, an das „InWeMo“ angebunden werden. Die folgende Abbildung zeigt das „InWeMo“ i. V. m. einer beispielhaften Übersicht von integrierbaren Applikationen inund außerhalb der ARGE RFIDimBau sowie Beispiele für die Datenflüsse zwischen den Applikationen. Diese Abbildung wurde mit den ARGE RFIDimBau-Partnern abgestimmt und ist Teil des gemeinsamen Manteldokumentes. Sie ist dem Bericht auch beigefügt in Anlage 10-1. Übergeordnete Datenbanken (mögliche Zuordnung zu Klassen etc.) Bauproduktbezogenen Datenbanken (Baustoff, Bauteil, etc.) Bauregellisten, Listen aus Güte- oder Umweltsiegelsystemen (z.B. RAL, Umweltdeklarationsdatenbanken etc.) Klassifizierungssysteme z.B. bau:class, ecl@ss, proficlass etc. (bau:class und ecl@ss sind nicht kompatibel!!!)

Artikelstammdatenbanken für das Bauwesen z.B. von Heinze Bauoffice

Software mit Standardleistungstexten z.B. Standardleistungsbuch oder Textbausteine der Berufsgenossenschaften etc.

CAD-Software und Terminplanung (4D / 5D) Zu jedem im CAD-Plan bezeichneten Objekt können über den Bauserver eine Vielzahl von Objekt- und Ereignisdaten abgerufen werden und so z.B. der Baufortschritt visualisiert werden. z.B. ViCon

AVA-Software mit GAEB-Schnittstellen z.B. STLBau, …

… Abbruchunternehmen

…

z.B. …

Vision: Software zur ggf. optimierenden Bau(prozess)simulation etc. z.B. auf Basis mit RFID erfasster Bauprozessdaten Middleware

Dez. Server = EPC IS („Inhalte-Datenbank“)

„Digitales Bautagebuch“, „Digitales Projektbuch“, „Digitales Raumbuch“ (mit u.a. Bauphysik- , Navigations-, FM-Hinweisen)

beinhaltet: (a) ON - Daten (b) EPC Event Registry Ereignisdaten

BU Wuppertal / TU Dresden / Fraunhofer

„Intelligentes Bauteil“ Baustoffproduktion / Bauteilfertigung

Middleware

Bauherr / Nutzer / FM / Renovierer / Sanierer

„RFID-Bauserver“

Dez. Server = EPC IS („Inhalte-Datenbank“)

=

z.B. ALHO, Hünne- beinhaltet: (a) ON - Daten beck, Gartner, (b) EPC Event Registry Betoform, Ereignisdaten Klebl

EPC DS (Discovery Service) als „Suchmaschine für die Bauwirtschaft“ („Such-Datenbank“) betrieben von verschiedenen Firmen in Konkurrenz, z.B. von T-Systems, VeriSign etc. als „Suchdienste-Netzwerk“

z.B. Thyssen Krupp Real Estate, …

Middleware

Dez. Server = EPC IS („Inhalte-Datenbank“) beinhaltet: (a) ON - Daten (b) EPC Event Registry Ereignisdaten

(kein Monopol!)

Semi-dezentrale Vorhaltung der bauteil- und nutzerbezogenen Informationen am Bauteil, Unterstützung der Kommunikation zwischen Beteiligten und Dienstleistern, Materialkennwerte und Herstellerdaten werden über Bauserver bezogen und nach Auffassung der TU Dresden dann zusätzlich im Transponder gespeichert, Nutzung der Informationen über den gesamten Lebenszyklus. Speicherstruktur und Einbauort sind Teil der Forschung und sollen langfristig standardisiert werden. TU Dresden

„Digitaler Kiosk zur Funkt. Einheit“ Zulieferer / Baustoffhändler

Bauunternehmen / Baustelle xy

Middleware

Dez. Server = EPC IS z.B. ALHO, Hünne- („Inhalte-Datenbank“) beck, Gartner, beinhaltet: (a) ON - Daten Betoform, (b) EPC Event Registry Klebl, Streif Ereignisdaten

z.B. Klebl, Züblin, Hochtief, Runkel

Middleware

Dez. Server = EPC IS („Inhalte-Datenbank“) beinhaltet: (a) ON - Daten (b) EPC Event Registry Ereignisdaten

Erfassung, Bewertung und Nutzung von bauphysikalischen Kennzahlen zur Unterstützung verschiedener Prozesse in der Planungs-, Bau- und Nutzungsphase mit Fokus auf die bauphysikalische Qualität von Funktionalen Einheiten (FE), auch unter Einsatz von Sensortranspondern. Ziel: dynamische Information der Funktionalität einer Konstruktion über die langen Zeiträume des Gebäudebetriebs. Fraunhofer IBP/IMS

„Indoornavigation“

Logistiksoftware von Speditionen z.B. zur Verknüpfung von fahrzeugbezogenen GPSDaten mit ladungsbezogenen EPC zum Tracking „zwischen“ den RFIDLesungen beim Wareneinund -ausgang etc.

Enterprise Ressource Planing (ERP)-Software und Materialwirtschaft z.B. SAP-Anwendungen

Material-Logistiksoftware (z.B. zum Tracking & Tracing und zu Warenein- und -ausgangskontrollen sowie zur Inventur)

Modulare Personallogistik-Software (z.B. Lohnabrechnung / Zeitwirtschaft / Zutrittskontrolle / PSA-Kontrolle / Maschinenberechtigung und -buchung / Diebstahlschutz / ...)

BU Wuppertal

BU Wuppertal

zur Unterstützung der Orientierung und Navigation von Rettungskräften in Gebäuden während der Nutzungsphase. Basis sind z. B. die 3D-CAD-Daten der Digitalen Gebäudeakte, die kontextsensitiv einzogen werden, ggf. auch Bauteilinformationen über die bauteilbezogene Vermittlung durch den Bauserver (d.h. über das EPC-Netzwerk) oder aus den intelligenten Bauteilen. TU Darmstadt

RFID-Baulogistikleitstand zur erweiterten Baulogistik

Legende Standardisierte Anfrage einer Applikation an das Netzwerk (also über den EPC DS) sowie Antwort aus den einzelnen EPC IS

ausgewählte vorstellbare Applikation eines im Lebenszyklus Beteiligten, die mittels RFID erzeugte/ erfasste Daten nutzt (aus Projekten der ARGE RFIDimBau)

ausgewählte vorstellbare Applikation eines im Lebenszyklus Beteiligten, die mittels RFID erzeugte/ erfasste Daten nutzt (außerhalb der ARGE RFIDimBau) Beispiel für Datenfluss zwischen Applikationen

Beispiel für Zuordnung einer Applikation zu einem Beteiligten

Abb. 10-15: Anbindung ausgewählter vorstellbarer Applikationen der im Lebenszyklus Beteiligten, die mittels RFID erzeugte/ erfasste Daten nutzen (aus Projekten der ARGE RFIDimBau sowie außerhalb der Projekte der ARGE RFIDimBau)

520

10 Entwicklung des „InWeMo“

Grundsätzlich können beliebige Applikationen die im Netzwerk verfügbaren Informationen nutzen. Es wäre beispielsweise denkbar, dass die ein Bauwerk betreffenden Informationen in einem sog. „Datensammeltopf“ in Form eines PLM- (Product Lifecycle Management) /PLD- (Product Lifecycle Data) Systems oder einer „Digitalen Gebäudeakte“ / eines „digitalen Gebäudeinformationsmodells“ bzw. eines „digitalen Raumbuchs“ oder einer „digitalen Projektakte“ vereint werden. Einige Applikationen nutzen zur Erzeugung der in der Datenbank liegenden Daten eine Auto-ID-Technik, andere nutzen sie zum Abrufen der zu einem Objekt gehörenden Informationen. Eine Teilmenge hieraus nutzt die Auto-ID-Technik der RFID. Betrachtet man die Unterschiede in der RFID-Technik, kann das Spektrum der Kombinationsmöglichkeiten des Einsatzes der RFID-Technik z. B. wie folgt dargestellt werden. Die im vorliegenden Projekt genutzten Techniken sind gelb markiert. Applikationen, die selbst keine Auto-ID-Techniken nutzen, jedoch ggf. dennoch auf mit Auto-ID-Systemen erzeugte Daten zurückgreifen Einspeisen von Daten

Abrufen von Daten

Netzwerk

Abrufen von Daten, ggf. unter Nutzung einer AutoID-Technik

Einspeisen von Daten, ggf. unter Nutzung einer Auto-ID-Technik

Applikationen, die Auto-ID-Techniken nutzen Arten der Auto-IDTechnik Arten von RFIDSystemen

(Auswahl)

nach Frequenz aktiv / passiv

Arten von RFIDLesern

Arten von RFIDTags

RFID

Sensorik

Biometrie

OCR

…

MW

LF

HF

UHF 433

UHF 800 - 900

aktiv

semi-aktiv

semi-passiv

passiv

Gates / Portale

Terminals

maschinengebunden

fahrzeuggebunden

read-only

write-once

mehrfachbeschreibbar

---

---

Tempertaur

Druck

Erschütterung

Spannung

Feuchtigkeit

stationär

nach Ort

Beschreibbarkeit

Barcode

mobil Handleser

Abb. 10-16: Beispielhafte Darstellung der Nutzung eines zentralen Netzwerks durch verschiedene Applikationen sowie Darstellung einer Gliederung der Möglichkeiten zum Einsatz von Auto-ID-Technik und Angabe der im Projekt „InWeMo“ genutzten Systeme

Im Folgenden werden einige Visionen zum Einsatz der RFID-Technik sowie deren Anbindung an das „InWeMo“ und Nutzung des „InWeMo“ erläutert. Hierbei werden zunächst einige Anknüpfungsmöglichkeiten von Applikationen außerhalb der sich bereits in Bearbeitung befindlichen Projekte der ARGE RFIDimBau dargestellt.

10 Entwicklung des „InWeMo“

521

10.4.1

Applikationen, die mittels RFID erzeugte/ erfasste Daten nutzen (außerhalb der Projekte der ARGE RFIDimBau)

10.4.1.1

Anbindung bauproduktbezogener Datenbanken

Erweiterung von Stammdatenbanken und Klassifikationssystemen Zu einer der integrierbaren Applikationen außerhalb der Projekte der ARGE RFIDimBau gehört die Anbindung an bauproduktbezogene (Baustoff, Bauteil etc.) Datenbanken, wie z. B. Artikelstammdatenbanken (z. B. Heinze Bauoffice), Bauregellisten, Listen aus Güte- und Umweltsiegelsystemen (z. B. RAL, Umweltdeklarationsdatenbanken etc.) und Klassifizierungssystemen (z. B. bau:class und ecl@ss). Diese Anbindungen werden ermöglicht, indem die bauproduktbezogenen Datenbanken die EPC-Nummer (bis zur Objektklasse) von den Herstellern/Händlern (die ersten die die EPC-Nr. vergeben) automatisiert zugesendet bekommen bzw. diese abfragen. Die EPC-Nummern können dann von den Betreibern der bauproduktbezogenen Datenbanken dazu genutzt werden, über den zentralen „RFID-Bauserver“ ebenfalls automatisiert aktuelle Objektinformationen (z. B. Artikelstammdaten) von den EPC IS der am Bau Beteiligten abzurufen und diese aufbereitet den Kunden zur Verfügung zu stellen. Anbindung neutraler Ausschreibungssysteme Um Leistungsverzeichnisse zu erstellen werden häufig Standardleistungstexte aus z. B. dem Standardleistungsbuch (STLB-Bau) oder aus Textbausteinen der Berufsgenossenschaften zu Hilfe genommen. Diese Texte sind hersteller- und produktneutral, können allerdings durch bauproduktbezogene Datenbanken um bauproduktbezogene Informationen ergänzt werden. Im Folgenden wird ein kurzes Beispiel für einen Standardleistungstext aus dem STLB-Bau aufgeführt: „000.10.0010 ... m ... EUR/m ... EUR STLB-Bau 2007-10 000 Bauzaun H 2m aufstellen räumen Bauzaun, auf unbefestigtem Untergrund, Zaunoberkante über Oberfläche Gelände 2m, aufstellen und räumen.“992 Dieser Standardleistungstext kann um die Angabe der Hersteller von Bauzäunen und die spezifischen Objektinformationen ergänzt werden, indem die Daten aus bauproduktbezogenen Datenbanken bezogen werden, z. B. nach Suche von Herstellern über „wer liefert was?“. Die Objektinformationen (z. B. Artikelstammdaten) werden von den bauproduktbezogenen Datenbanken über Abfrage beim „RFID-Bauserver“ stets aktuell vorgehalten.

992

GAEB [Hrsg.] (2008)

522

10.4.1.2

10 Entwicklung des „InWeMo“

Anbindung von Softwareapplikationen für die CAD-Planung und Terminplanung

Weiterhin können durch geeignete Softwareapplikationen für die CAD-Planung sowie für die Terminplanung zu jedem in einem CAD-Plan aufgeführten, mit einer EPC-Nr. gekennzeichneten Objekt (z. B. Fertigteil) eine Vielzahl von Objektinformationen und Ereignisdaten über den „RFID-Bauserver“ abgerufen werden. Die den Objekten zugewiesenen EPC-Nummern werden vom Hersteller (z. B. Fertigteilwerk) selber festgelegt und von den Planern in den CAD-Plan übernommen. Als Folge kann z. B. ein Abgleich mit den um die bauproduktbezogenen Informationen in den Standardleistungstexten des Leistungsverzeichnisses sowie eine regelmäßige Visualisierung und Kontrolle des Baufortschritts und der eingebauten Materialien bzw. Objekte erfolgen.

10.4.1.3

Bauprozesssimualtion

An vielen Forschungsinstituten wurden bereits erste Untersuchungen zur Bauprozesssimulation durchgeführt – so auch am LuF B&B der BU Wuppertal. Aufgrund der überwiegenden Einzelfertigung in der Bauwirtschaft sowie der vielseitigen Einflüsse auf die Effizienz von Bauleistungen sind die Planung, Arbeitsvorbereitung und Kalkulation von Baumaßnahmen ungenau. Auch wenn bei Bauvorhaben in zunehmendem Maße auf industriell produzierte Fertigteile zurückgegriffen wird, existieren weiterhin viele Bauprozesse, die individuell auf jede einzelne Baustelle zugeschnitten werden müssen. Diese Prozesse sind von einer Vielzahl sowohl beeinflussbarer als auch nichtbeeinflussbarer Randbedingungen abhängig. Diese vorab systematisch zu erfassen, ist ein zentrales Element der Kalkulations- und Planungsphase. Um die Bauprozesssimulation weiter voran treiben zu können, werden zunächst Methoden zur Erfassung von Bauprozessdaten benötigt. Diese Erfassung kann unter Umständen durch den Einsatz der RFID-Technik ermöglicht werden. Im Folgenden wird diesbezüglich ein kurzes Beispiel aufgeführt: Beim Einbau eines Fensters finden unterschiedlichste Bauprozesse statt. Hierzu gehören u. a. die Anlieferung i. V. m. dem Wareneingang, der Zwischenlagerung und schließlich dem Einbau. Hierbei können eine Vielzahl an Ereignisdaten entstehen, welche im EPC IS der Baustelle gespeichert werden. Bei der Wareneingangskontrolle wird z. B. durch das Lesen mittels eines LKW-Portals oder durch die Erfassung mittels eines Handlesers ein Ereignis (EPC-Nr., Uhrzeit und Ort des Wareneingangs, sowie ggf. die Richtungserkennung) erzeugt. Nachdem das Fenster abgeladen wurde, bevor es zwischengelagert wird, kann die EPC-Nr. auf dem Transponder wiederum per Handleser eingelesen werden und im Folgenden werden weitere Ereignisdaten (EPC-Nr., Uhrzeit und Ort der Zwischenlagerung) erzeugt. Auch vor und nach dem Einbau können durch Lesen der EPC-Nr. mittels Handleser Ereignisdaten (EPC-Nr., Uhrzeit und Ort des Anfangs und des Endes des Einbaus) erfasst werden. Die erzeugten Ereignisdaten lassen sich über den „RFID-Bauserver“ in Echtzeit abrufen. Durch diese Ereignisdaten lassen sich Rückschlüsse über z. B. die Dauer von Arbeitsprozessen (z. B. Dauer für den Einbau eines Fensters) schließen.

10 Entwicklung des „InWeMo“

10.4.1.4

523

Tracking der Ladung im LKW

Eine weitere integrierbare Applikation sieht der Verfasser im Tracking der Ladung im LKW während des Transports zwischen den RFID-Lesungen beim Warenein- und -ausgang. Da es bereits erste Anwendungen zum Tracking der LKW durch das Erzeugen fahrzeugbezogener GPS-Daten gibt, wäre es denkbar diese Daten mit den ladungsbezogenen EPC-Nummern zu verknüpfen. Über den „RFID-Bauserver“ kann z. B. die Baustelle bei Berechtigung die beim „Warenausgang Bauhof“ erzeugten RFID-Ereignisdaten abrufen. In den Objektinformationen zu der EPC-Nr. der Ladung könnten die zuständige Spedition sowie der transportierende LKW hinterlegt worden sein und als Zustandsdaten die derzeitigen Aufenthaltsorte verknüpft werden. Falls während des Transports GPS-Daten erzeugt werden, würde die Baustelle wissen, wo sich derzeit der LKW befindet.

10.4.1.5

Integration von Enterprise Ressource Planning (ERP)Softwareapplikationen

Weiterhin ist es denkbar und oft Ziel einer RFID-Implementierung, bereits bestehende Enterprise Ressource Planning (ERP)-Softwareapplikationen zu integrieren, was auch im Rahmen des Forschungsprojektes im Demonstrator Nr. 2 Materiallogistik umgesetzt wurde.

10.4.2

Applikationen, die mittels RFID erzeugte/ erfasste Daten nutzen (Projekte der ARGE RFIDimBau)

Im Folgenden werden die Anbindungsmöglichkeiten der sich bereits in Bearbeitung befindlichen Projekte, speziell der Demonstratoren der ARGE RFIDimBau an den „RFID-Bauserver“ dargestellt.

10.4.2.1

LuF B&B der BU Wuppertal – Projekt: „InWeMo“

Das LuF B&B fokussierte den Bereich der Material- und Personallogistik. Im Bereich der Materiallogistik ermöglicht das „InWeMo“-Modell durch die Bereitstellung von Objektinformationen eine Qualitätskontrolle z. B. beim Wareneingang auf der Baustelle. Falls der Hersteller eines Produktes die Objektinformationen in Bezug auf Gütesiegel etc. auf seinem EPC IS hinterlegt hat, kann beim Lesen der EPC-Nr. z. B. auf der Baustelle im Anschluss mit Hilfe des „InWeMo“-Modells kontrolliert werden, ob die angelieferte Ware über die erforderliche Qualität verfügt. Des Weiteren kann über das „InWeMo“-Modell ein Tracking und Tracing, d. h. die Sendungsverfolgung (engl.: Tracking & Tracing; track = Weg, trace = Verfolgung, Protokoll) ermöglicht werden, indem alle durch das Lesen der EPC-Nr. erzeugten Ereignisdaten in den EPC IS der am Bau Beteiligten entlang der Wertschöpfungskette gespeichert werden.

524

10 Entwicklung des „InWeMo“

Im Bereich der Personallogistik wurde vom LuF B&B ein modulares System, bestehend aus Zeiterfassung, Zutrittskontrolle, Erfassung und Kontrolle der persönlichen Schutzausrüstung, Werkzeugverbuchung und Diebstahlschutz entwickelt. Das „InWeMo“-Modell ermöglicht durch Lesen einer EPC-Nr. auf einem Transponder, z. B. im Baustellenausweis integriert, während der Zutrittskontrolle/Zeiterfassung z. B. den Nachunternehmern eine Kontrolle bezüglich der Anwesenheitspflicht und der Arbeitszeit sowie bei Bereichswechselkontrollen des Aufenthaltsortes seiner Mitarbeiter auf der Baustelle. Weiterhin ist es möglich eine Qualitätskontrolle der eingesetzten persönlichen Schutzausrüstung durchzuführen, indem beim Lesen der EPC-Nr. des Transponders des Helms über das „InWeMo“-Modell die Objekteigenschaften geprüft werden. Auch im Bereich der Werkzeugverbuchung ermöglicht das „InWeMo“-Modell eine Rückverfolgbarkeit in Bezug auf die Personen, die das Werkzeug/die Maschine bereits in der Benutzung hatten. Somit werden die Verursacher von Beschädigungen nachweisbar. Zusammenfassend ermöglicht das „InWeMo“ ein effizientes Erreichen der klassischen Ziele der Logistik (vgl. Kap. 3): Das in der in der zum zu den am für den

richtige richtigen richtigen richtigen richtigen richtigen richtigen

Objekt Menge, Qualität, Zeitpunkt, Kosten, Ort Kunden

(z. B. Material oder Personal) muss

10.4.2.2

Institut für Baubetriebswesen der TU Dresden – „IntelliBau“

und verfügbar sein.

Weiterhin sieht das „InWeMo“-Modell neben der Integration von Systemen mit zentraler Datenvorhaltung („Data-on-Network“) auch eine Integration von Systemen mit semi-dezentraler Datenvorhaltung („Data-on-Network“ und „Data-on-Tag“), welche von dem Institut für Baubetriebswesen der TU Dresden im Rahmen des Forschungsprojektes „IntelliBau“ verfolgt wird, vor. Bei der semi-dezentralen Datenvorhaltung (siehe Kap. 7) im Bauteil erhält der RFID-Transponder einen zusätzlichen Speicherbereich, in den zusätzlich zur ID (z. B. EPC) veränderliche Daten eingetragen werden können. Das „IntelliBau“-Projekt hat die Entwicklung eines Standards bzgl. der Strukturierung des zusätzlichen Bereichs als Ziel. Der Speicher soll objekt- und nutzerbezogene Informationen über das Bauteil, die Herstellung, die Nutzung und eventuelle Umbauarbeiten enthalten. Zudem hat das „IntelliBau“-Projekt das Ziel den Einbauort solcher Transponder in Bauteilen (z. B. Wand, Stütze etc.) zu standardisieren. Die Anbindung dieser semi-dezentralen Datenvorhaltung bzw. die Auffindbarkeit eines Transponders mit dezentraler Datenvorhaltung ist über eine in einer Datenbank abgelegte Information möglich. Dieser Datenbankeintrag sagt aus, wo im Bauteil dieser Tag mit der Nr. EPCxy eingebaut wurde und ist erforderlich, solange der Einbauort nicht durch einen z. B. von der TU Dresden entwickelten Standard geregelt ist.

10 Entwicklung des „InWeMo“

10.4.2.3

525

Fraunhofer Institute für Bauphysik und Mikroelektronische Schaltungen und Systeme – Projekt: „Kennzahlen und Bauqualität“

Die Fraunhofer Institute für Bauphysik (IBP) und Mikroelektronische Schaltungen und Systeme (IMS) verfolgen im Rahmen des Forschungsprojektes „Kennzahlen und Bauqualität“ die Verknüpfung komplexer zusammengesetzter Baukonstruktionen (z. B. Fenster) zu sog. Funktionalen Einheiten (FE) mit Fokus auf die bauphysikalische Qualität. Hierbei ist es wichtig, z. B. vor Einbau eines Fensters zu prüfen, ob das Fenster über die entsprechenden Gütesiegel, Materialeigenschaften etc. verfügt. Diese Objektinformationen könnten von Artikelstammdatenbanken oder Klassifizierungssystemen, welche aktuelle Objektinformationen über die EPC-Nummern durch das „InWeMo“-Modell erhalten haben oder direkt über das „InWeMo“-Modell beim EPC IS des Herstellers bezogen werden. Hierbei sei bzgl. der Aggregation von einzelnen gekennzeichneten Bauteilen zu Funktionalen Einheiten insbesondere noch auf die EPC-Ereignistypen der Aggregation und Transaktion verwiesen (vgl. Ziff. 10.2.1).

10.4.2.4

Institut für Numerische Methoden und Informatik im Bauwesen – Projekt: „RFID-Gebäude-Leitsystem“

Das Projekt „RFID-Gebäude-Leitsystem“ des Instituts für Numerische Methoden und Informatik im Bauwesen der TU Darmstadt dient zur Unterstützung der Orientierung und Navigation von Rettungskräften in Gebäuden während der Nutzungsphase. Die Basis bilden kontextsensitive Daten, welche durch die Lesung mittels eines RFIDHandlesegeräts über EPC-Nummern in den Bauteilen (siehe Projekte „IntelliBau“ und „Kennzahlen und Bauqualität“) bezogen werden können. Es ist vorstellbar, dass dieser Datenbezug über Artikelstammdatenbanken i. V. m. Klassifizierungssystemen, welche aktuelle Objektinformationen über die Objekte hinter den EPC-Nummern durch das „InWeMo“-Modell erhalten haben, oder direkt über das „InWeMo“ vom EPC IS des Herstellers erfolgen kann.

10.4.3

Sonstiges

Weiterhin können Objektinformationen, welche z. B. für ein „Digitales Bautagebuch“, ein „Digitales Projektbuch“ oder ein „Digitales Raumbuch“ benötigt werden, über das „InWeMo“-Modell bezogen werden. Verbindendes Element kann projektbezogen die „Digitale Gebäudeakte“ als „Gebäudeinformationssystem“ sein (vgl. BIM und IFC als Anknüpfungspunkt). Hierbei würde im 4D-CAD-Plan jedem Objekt EPC zugeordnet, zu denen über das EPC-Netzwerk die Informationen (Eigenschafts-, Ereignis- und Zustandsdaten) gesammelt und verwaltet werden können. Auch die Anbindung bestehender Product Lifecycle Management-Software (PLM) ist vorstellbar.

526

10 Entwicklung des „InWeMo“

10.5 Zusammenfassung und Fazit Das Ziel des zu entwickelnden integrierten Modells "InWeMo" lag in der Gewährleistung eines unternehmensübergreifenden, durchgängigen, lückenlosen und transparenten Informationsflusses, welcher präzise und in Echtzeit Objektinformationen (Object Name (ON) Daten) und Ereignisdaten bezüglich Material- und Personalströmen sowie ggf. Zustandsdaten über die Wertschöpfungsstufen durch den Einsatz der RFID-Technik zur Verfügung stellen kann. Um das Ziel zu erreichen, setzte sich das LuF B&B mit den gängigen internationalen Standards und Normungen auseinander und überprüfte insbesondere das EPCglobal-Netzwerk, welches für andere Branchen entwickelt wurde und sich in einem weit fortgeschrittenen Entwicklungsstand befindet, auf Übertragungspotenzial für die Bauwirtschaft. Das Ergebnis zeigt, dass das EPCglobal-Netzwerk Übertragungspotenzial für die Bauwirtschaft bietet und somit als Basis für das Modell „InWeMo“ genutzt werden konnte. Anhand eines Beispiels aus der Bauwirtschaft an der Schnittstelle Zulieferer/Baustelle wurde das „InWeMo“ erläutert und die Umsetzung im Rahmen von Praxistests erfolgreich demonstriert. Das Ergebnis zeigt, dass das „InWeMo“ den geforderten Informationsaustausch in Echtzeit zwischen allen am Bau Beteiligten gewährleistet. Der Vorteil des Modells ist, dass es nicht nur informationsseitig die RFIDTechnik vereinheitlicht, sondern dass sich wegen des „Data-on-Network“-Prinzips auch andere Auto-ID-Techniken integrieren lassen. Die Voraussetzung ist der Einsatz einheitlicher Standards. Sobald einheitliche Standards eingesetzt werden, können auch verschiedenste Applikationen der am Bau Beteiligten, welche mittels einer Auto-ID-Technik erzeugte/erfasste Daten nutzen, an das „InWeMo“ angebunden werden. So können auch die Projekte der ARGE RFIDimBau-Partner in das „InWeMo“ einfach integriert werden, selbst wenn für Teilbereiche eine „Data-on-Tag“Datenvorhaltung erfolgt.

11 Demonstration des „InWeMo“

527

11 Demonstration des „InWeMo“ in Form des „RFIDBauservers“ anhand von Praxisbeispielen Das Ziel des Forschungsprojektes war die Entwicklung eines integrierten Modells „InWeMo“, welches einen unternehmensübergreifenden, durchgängigen, lückenlosen und transparenten Informationsfluss zwischen allen am Bau Beteiligten präzise und in Echtzeit insbesondere bezüglich Material- und Personalströmen über die Wertschöpfungsstufen durch den Einsatz der RFID-Technik gewährleisten kann. Dieses Modell „InWeMo“ wurde in Form eines Konzeptes für eine Datenfluss-/Datenspeicherungs-Netzwerkstruktur, bestehend aus einem internetbasierten, zentralen RFID-Bauserver und mehreren dezentralen Servern (EPC IS) zum Austausch von Eigenschafts-, Ereignis- und Zustandsdaten entwickelt und in Kap. 10 erläutert. Das Erzeugen sowie der Austausch der Eigenschafts- und Ereignisdaten sollte im Rahmen des Forschungsvorhabens ferner anhand eines Demonstrators (Demonstrator Nr. 2) aus der Materiallogistik gezeigt werden. Ein weiterer Demonstrator aus der Materiallogistik (Demonstrator Nr. 3) verdeutlicht eine Möglichkeit zur Erweiterung des Systems. Ein Demonstrator aus der Personallogistik (Demonstrator Nr. 4) verdeutlicht die Grenzen bei Einbeziehung personenbezogener Daten (Datenschutz). Die Ergebnisse der Demonstratorentwicklung werden im Rahmen dieses Kapitels aufgeführt.

528

11 Demonstration des „InWeMo“

11.1 Übersicht der Demonstratoren und Begründung der Demonstratorauswahl Das theoretische Wertschöpfungsmodell „InWeMo“ wurde in Anlehnung an bestehende RFID-Standards der Organisation GS1/EPCglobal, insbesondere dem EPCglobal-Netzwerk, auch als „Internet der Dinge“ bezeichnet, entwickelt (vgl. Kap. 10). Um das Modell „InWeMo“ in der Anwendung, d. h. in Form eines internetbasierten zentralen Informationsaustauschs bzgl. Eigenschafts-, Ereignis- und Zustandsdaten zwischen allen am Bau Beteiligten zeigen zu können, wurde ein internetbasierter Kerndemonstrator (Demonstrator Nr. 1) in Form des „RFID-Bauservers“ i. V. m. verschiedenen Demonstratoren aus der Material- und Personallogistik aufgesetzt. Die nachfolgende Abbildung zeigt eine Übersicht der Demonstratoren.

Abb. 11-1: Übersicht der im Forschungsprojekt ausgewählten Demonstratoren

Im Bereich der Material- und Personallogistik wurden die Demonstratoren Nr. 2, Nr. 3 und Nr. 4 in Anlehnung an die folgende, bereits in Kap. 3 festgelegte, Definition ausgewählt.

11 Demonstration des „InWeMo“

11.1.1

529

Vorüberlegungen zu den Demonstratoren Nr. 2 und Nr. 3 (Materiallogistik)

In Anlehnung an die im vorigen Abschnitt aufgeführte Definition wurde im Bereich der Materiallogistik die Materialein- und -ausgangserfassung i. V. m. der Kontrolle, Steuerung und der Dokumentation von an- und abzuliefernden Materialien und der begleitende Informationsaustausch über den „RFID-Bauserver“ untersucht. Ziel war es hierbei zu prüfen, inwieweit ein RFID-LKW-Portal für die Materialein- und -ausgangserfassung geeignet erscheint. Für diese Untersuchungen wurde ein passives RFID-System im UHF-Frequenzbereich ausgewählt. Die Vorteile bestehen hierbei in den niedrigeren Kosten und der Wartungsfreiheit gegenüber aktiven Systemen sowie in der höheren Reichweite von passiven UHF-Frequenzbereichen gegenüber anderen Frequenzbereichen (siehe hierzu auch Kap. 7). Außerdem ist der Standard der RFID-Technik im UHF-Frequenzbereich bereits von der Organisation EPCglobal enorm voran getrieben worden. Zudem wurde sich innerhalb der ARGE RFIDimBau auf diesen Frequenzbereich als Untersuchungsschwerpunkt geeinigt. Um die Machbarkeit einer realistischen Durchführung einer Materialein- und -ausgangserfassung durch ein RFID-LKW-Portal untersuchen und beurteilen zu können, wurden zunächst die bisher gängigen Kennzeichnungssysteme zur Identifizierung von Materialien betrachtet. Wie bereits in Kap. 4 erwähnt, wird im Bauwesen nicht einheitlich gekennzeichnet. Am meisten verbreitet ist die Kennzeichnung mit Farbmarkierung, mit Klarschrift und im Ansatz mit dem Barcode. Des Weiteren wurde festgestellt, dass Informationen auf mehreren Etiketten/Datenträgern verteilt werden und sehr umfassend sind, was an folgendem Beispiel kurz verdeutlicht werden soll. Kennzeichnung im Bauwesen Typenschild des Herstellers

Prüfvermerk des Sachkundigen Inventarisierung Eigentümer

Abb. 11-2: Beispiel für Kennzeichnung in Klarschrift i. V. m. dem Objekt hinzugefügten Datenträgern: Typenschild mit Hersteller- und Eigenschaftsangaben, Eigentümerangaben inkl. Inventarisierungsnummer, Prüfangaben etc.

530

11 Demonstration des „InWeMo“

Aus Abbildung 11-2 wird ersichtlich, dass hier einem Objekt mehrere Datenträger hinzugefügt wurden. Das Typenschild enthält Angaben zum Hersteller und zu Eigenschaften des Objektes. Weiterhin befinden sich auf einem weiteren Datenträger Angaben zum Eigentümer inkl. der Inventarisierungsnummer und eine weitere Kennzeichnung beinhaltet den Prüfvermerk des Sachkundigen. Nicht abgebildet sind die temporären Kennzeichnungen, die im Rahmen der logistischen Prozesse das Objekt begleiten. Diese Vielzahl von Informationen könnten ggf. durch den Einsatz eines zusätzlichen RFID-Transponders, welcher eine Identnummer mit dahinterliegenden Datenbanken erhält, gebündelt werden. Des Weiteren war es für eine funktionierende Materialein- und -ausgangserfassung von an- und abzuliefernden Materialien wichtig, die LKW- und Ladungs-Typen im Bauwesen im Hinblick auf die Eignung von RFID-Portalkonstruktionen zur (teil-) automatisierten Erfassung der Ladung zu untersuchen. In Anlage 11.1 werden verschiedene LKW- und Ladungstypen aufgezeigt. Insbesondere aufgrund der unterschiedlichen im Bauwesen eingesetzten Materialien, sowie auch der LKW-Typen, galt es das Item-Tagging (Kennzeichnung der „Einzelteile“) gegenüber dem Tagging von logistischen Einheiten bzgl. der Machbarkeit des Einsatzes eines LKW-Portals abzugrenzen. In diesem Zusammenhang zeigt die folgende Abbildung die verschiedenen Ebenen, auf denen eine Kennzeichnung mit RFID-Etiketten möglich ist, am Beispiel einer Palette:

Abb. 11-3: Palette mit geschachtelter Kennzeichnung auf mehreren Ebenen993

993

Sweeney [Hrsg.] (2006), S. 210

11 Demonstration des „InWeMo“

531

Hier werden folgende Ebenen unterschieden 1. 2. 3. 4. 5.

Produkt(verpackung) (sog. Item-Level-Tagging), Kartonebene, Versandeinheit (NVE) und Mehrwegtransportverpackung bzw. -träger (MTV) sowie zusätzlich Fahrzeuge/Fördermittel

Die Bezeichnung und Definition der geschachtelten Kennzeichnung auf mehreren Ebenen, welche im EPCglobal-Netzwerk und somit auch im „InWeMo“ dazu genutzt wird, Objekte mit unterschiedlichen Verpackungsebenen rückverfolgen zu können, erfolgt nach der Organisation GS1/EPCglobal für RFID wie folgt: Produkt(verpackung)

SGTIN

Global Trade Item Number, ergänzt um serielle Nummer

Kartonebene

SGTIN

Global Trade Item Number, ergänzt um serielle Nummer

Versandeinheit (NVE)

SSCC

Serial Shipping Container Code

Mehrwegtransport-Verpackung (MTV)

GRAI

Global Returnable Asset Identifier

Fahrzeuge/Fördermittel

GRAI

Global Returnable Asset Identifier

Tab. 11-1: Bezeichnung und Definition der geschachtelten Kennzeichnung auf mehreren Ebenen994 (teilweise durch eigene Bemerkungen ergänzt)

Die folgenden Abbildungen zeigen ausgewählte Beispiele von LKW- und Ladungstypen im Bauwesen im Hinblick auf die Eignung von RFID-Portalkonstruktionen zur (teil-)automatisierten Erfassung der Ladung in Abhängigkeit von der Kennzeichnung auf verschiedenen Ebenen.

994

Nach telefonischer Rücksprache mit GS1/EPCglobal

532

11 Demonstration des „InWeMo“

Abb. 11-4: Struktur in LKW-Ladung – Erfassung der auf Item-Ebene mit RFID gekennzeichneten Ladung durch LKW-Portal vorstellbar (Quellangabe siehe Anlage 11.1)

Abb. 11-5: Struktur in LKW-Ladung – Erfassung der Ladung durch LKW-Portal bei Kennzeichnung der Ladungsträger mit RFID vorstellbar (Quellangabe siehe Anlage 11.1)

Abb. 11-6: Struktur in LKW-Ladung – Erfassung der nicht in Versandeinheiten gegliederten Ladung durch LKW-Portal nur bei Referenzierung zum „Master-Tag“ des LKW vorstellbar (Quellangabe siehe Anlage 11.1)

11 Demonstration des „InWeMo“

533

Die Abbildungen zeigen, dass eine funktionierende Materialein- und -ausgangserfassung nur bei großformatigen Objekten (Item-Tagging), wie z. B. Baustellencontainern oder Fertigteilen funktionieren kann. Bei kleinteiligen, in Ladungsträgern zu transportierender Ware, wie z. B. Schalungsstützen oder Fertigteilen auf Ständern, ist eine Erfassung der Ladung durch die Kennzeichnung der Ladungsträger vorstellbar. Für die Erfassung chaotischer Ladungen, d. h. Ladungen, die nicht in Versandeinheiten gegliedert wurden, mit einem LKW-Portal, ist eine Kennzeichnung der LKW durch einen sog. „Master-Tag“ am LKW erforderlich. Auch um die Ladung im Inneren eines Transporters oder eines Containers mit Hilfe eines RFID-LKW-Portals erfassen zu können, ist ein sog. „Master-Tag“ am LKW erforderlich, da das Portal selber den Inhalt aufgrund der physikalischen Grenzen bzw. der Eigenschaften elektromagnetischer Felder (Abschirmung, Absorption etc.) (vgl. Kap. 7) nicht erfassen kann. Beim Einsatz eines Master-Tags ist eine vorherige Referenzierung erforderlich. Es wird dann nicht das Material der Ladung selbst erfasst, sondern die Ladungseinheit als „Bündel“ vereinnahmt. Eine weitere Möglichkeit des Erfassens des Ein- und Ausgehens von Materialien bietet allerdings auch das Erfassen dieser Ladung durch einen Handleser. Die folgende Abbildung zeigt eine Zusammenfassung der Ergebnisse.

Abb. 11-7: Eignung von RFID-Lesertypen in Abhängigkeit der Kennzeichnungsebene (ItemTagging auf Produktebene, Taggen von Versandeinheiten oder Einsatz von Mastertags

534

11 Demonstration des „InWeMo“

Die automatische Erfassung großformatiger Objekte und deren automatische Einund Ausgangsdokumentation durch ein RFID-LKW-Portal wurde im Rahmen des Forschungsprojektes am Beispiel von Baustellencontainern des Praxispartners, der Fa. Alho Systembau GmbH (kurz: Alho), demonstriert (Demonstrator Nr. 2). Hierzu wurde ein stationäres Portal am Hauptwerkseingang der Fa. Alho, sowie ein mobiles Baustellenportal an einem zweiten temporär genutzten Werkseingang zur Demonstration einer Baustelle installiert. Der Informationsaustausch zwischen der Fa. Alho und einer Baustelle kann durch den Demonstrator Nr. 1 „RFID-Bauserver“ demonstriert werden. Eine Darstellung der Ergebnisse der Praxistests erfolgt in Ziff. 11.5 und 11.6. Zur Erfassung kleinteiliger Objekte, die nicht in Versandeinheiten gegliedert wurden, ist, wie bereits erwähnt, eine RFID-Handleser-unterstützte Eingangs- und -ausgangskontrolle denkbar, welche im Rahmen des Forschungsprojektes am Beispiel der Erfassung von Inventar in Baustellencontainern der Fa. Alho i. V. m. einem (teil)automatisierten Soll/Ist-Abgleich demonstriert wurde (Demonstrator Nr. 3). Eine ausführliche Darstellung der Ergebnisse der Praxistests erfolgt in Ziff. 11.7. Folgendes Prozessdiagramm zeigt die geplanten Funktionalitäten der Demonstratoren Nr. 2 und Nr. 3 (Container und Containerinhalt) bei der Fa. Alho. Der „RFID-Bauserver“ ermöglicht hierbei einen Informationsaustausch zwischen Zulieferer und Baustelle in Echtzeit in Bezug auf den Containerein- und -ausgang.

11 Demonstration des „InWeMo“

ContainerZustand

535

Datenverarbeitung

Datentransfer

Prozess Alho

Vertragsabschluss

Bestellmenge und Lief ertermin stehen gemäß Vertragsabschluss f est und wurden spezif iziert

Zustand Wartung Aktualisierung der Soll-Daten der auszulief ernden Container und des auszulief ernden Inventars mit zugehörigen EPC-Nr. und Übertragung auf einen Handleser

Soll-Daten

Soll-Liste f ür Bestellmenge (Container und zugehöriges Inventar) werden durch Alho f estgelegt

Zustand eines Containers wird vor Beginn der Inventarerfassung durch Eingabemaske am Handleser von „Zustand Wartung“ auf „Zustand Inventarerfassung“ geändert.

EPC-Nr. Datenbank f ür die Zuordnung der Container ID und der EPCNr. mit der zugehörigen SollListe des Inventars

Container ID Soll-Liste Inventar

Ist-Daten

Zustand „Inventarerfassung“

Abgleich der Soll- und der Ist-Daten und automatisches Abhaken der Soll-Liste auf dem Display, sobald IstDaten Teilmenge der Soll-Liste sind

Soll > Ist

Hinweis korrigierte Ist-Daten

Soll < Ist

Hinweis korrigierte Ist-Daten

keine Übereinstimmung

Soll = Ist vollkommene Übereinstimmung

(Fortsetzung auf nächster Seite)

Hinweis

Hinweis

Mitarbeiter beginnt mit der Inventarerf assung, indem per Handleser die EPC-Nr. außen am Container eingelesen wird Anzeige der zugehörigen Container ID und der zugehörigen Soll-Liste des Inventars auf dem Display des Handlesers Erf assung des Inventars durch Handleser wird gestartet und RFID-Lesung erf olgt

Es f ehlt noch Inventar => es besteht die Möglichkeit f ür den Mitarbeiter, das Inventar und somit die Ist-Daten händisch über den Touchscreen nachzupf legen

Es wurde zuviel Inventar erf asst, ggf . wurden andere Transponder erf asst => der Mitarbeiter erhält Inf ormationen, welches Inventar zusätzlich erf asst wurde und er erhält die Möglichkeit die Liste zu korrigieren. Fehllief erung mit Signalgebung auf dem Display Inventar ist vollständig. Mitarbeiter erhält die Möglichkeit, die Inventarerf assung als vollständig am Display zu bestätigen.

536

11 Demonstration des „InWeMo“

Zustand wird von „Inventarerfassung“ auf „Auslieferungslager“ durch Eingabemaske am Handleser geändert und Ergebnis des Soll/Ist-Vergleichs wird gespeichert Zusammenstellung der Lief erung in Abhängigkeit vom LKW und Beladung der LKW (meistens 2 Container je Lief erung) Autom. Erstellung eines Lief erscheins Aktualisierung der Soll-Daten der auszulief ernden Container und des auszulief ernden Inventars mit zugehörigen EPC-Nr.

Zustand „Auslieferungslager“

Verladen => Fahrer erhält Lief erschein Soll-Daten

Soll-Liste f ür Bestellmenge (Container und zugehöriges Inventar) werden durch Alho f estgelegt Beladener LKW f ährt auf RFID-Portal zu.

Steuerung der Lesegeräte durch die Richtungserkennung

Abgleich der Soll- und der Ist-Daten und automatisches Abhaken der Soll-Liste, sobald Ist-Daten Teilmenge der Soll-Liste sind

Übertragung der Richtungserkennungs-Daten

Durch eine Richtungserkennung wird die Fahrtrichtung des LKWs erkannt

Ansteuern des Lesegerätes

Erf assung des Containers durch RFIDPortal

Ist-Daten Ist  Soll

Hinweis

Ist = Soll

Hinweis

Sobald der letzte Container einer Auf tragsnummer das RFID-Portal durchf ahren hat wird der Auf trag f ür Alho als „ausgelief ert“ in der Datenbank abgehakt.

Signalgebung, da Fehllief erung (Prozess endet hier) Durchf ahrt erlaubt bzw. Schranke öf f net sich (f ür spätere Anwendung)

Eintrag in Event-Registry Baustelle erhält über RFID-Bauserver Inf ormation, welcher Container das Werk Alho verlassen hat Auslief erung zur Baustelle

Zustand des Containers wird automatisch von „Auslieferungslager“ in „Transport“ geändert LKW mit Container f ährt auf RFID-Portal auf der Baustelle zu.

Zustand „Transport“

Abgleich der Soll- und der Ist-Daten auf dem Laptop auf der Baustelle und automatisches Abhaken der Soll-Liste sobald Ist-Daten Teilmenge der SollListe sind

Erf assung des Containers durch RFIDPortal

Ist-Daten

Ist  Soll

Hinweis

Signalgebung, da Fehllief erung (Prozess endet hier)

Ist = Soll

Hinweis

Durchf ahrt erlaubt bzw. Schranke öf f net sich (f ür spätere Anwendung)

Eintrag in Event-Registry Sobald der letzte Container einer Auf tragsnummer das RFID-Portal durchf ahren hat, wird der Auf trag als „erledigt“ in der Datenbank abgehakt

Rechnungsstellung (zukünf tig)

Alho erhält über RFID-Bauserver Inf ormation, wann welcher Container auf der Baustelle angekommen ist Ankunf t des Containers auf der Baustelle

Zustand des Containers wird im System von Alho automatisch geändert

Zustand „Container auf Baustelle xy - ausgeliefert“

Abb. 11-8: Zusammenfassung der Funktionalitäten der Demonstratoren Nr. 2 und Nr. 3 für die Materiallogistik

11 Demonstration des „InWeMo“

11.1.2

537

Vorüberlegungen zu dem Demonstrator Nr. 4 (Personallogistik)

Wie bereits in Kap. 9 dargestellt, existieren verschiedene Systeme zum Einsatz der RFID-Technik auch in der Personallogistik. Allerdings sind diese Systeme im Wesentlichen sog. Insellösungen. Bisher gibt es keine Anbieter, die sog. RFIDGesamtkonzepte bestehend aus einzelnen Modulen im Bauwesen, insbesondere auf Baustellen einsetzen.995 Aus diesem Grund wurde im Rahmen des Forschungsprojektes ein modulares Gesamtkonzept für Baustellen entwickelt und dessen Umsetzbarkeit kritisch hinterfragt. Ziel des modularen Konzeptes soll eine Integration möglichst vieler RFID-Einsatzbereiche in der Personallogistik, sowie die Erleichterung der entsprechenden personallogistischen Prozesse sein. Ein RFID-Gesamtkonzept sollte aus einem sog. Basissystem und zusätzlichen optionalen Modulen bestehen. Die Umsetzung des Basissystems sollte so aussehen, dass durch möglichst geringe finanzielle Investitionen ein höchst möglicher Nutzen, gewonnen wird. Die optionalen Module können bei Bedarf integriert werden, um weiteren Nutzen zu schöpfen. Vorausgesetzt wurde zunächst der Wunsch nach Transparenz und die Möglichkeit einer entsprechend sicheren Baustelleneinfriedung.996

11.1.2.1

Auswahl geeigneter Einsatzbereiche der Personallogistik für den Einsatz des RFID-Gesamtkonzeptes auf der Baustelle

Um ein solches RFID-Gesamtkonzept für die Personallogistik entwickeln zu können, wurden im Rahmen des Forschungsprojektes zunächst sinnvolle Einsatzbereiche der RFID-Technik für Baustellen identifiziert. Zu diesen Einsatzbereichen zählen (Definitionen und Erläuterungen der Einsatzbereiche siehe Kapitel 3): x x x x x x

die Zutrittskontrolle, die Zeiterfassung, der Diebstahlschutz, die Werkzeugverbuchung, die Kontrolle der persönlichen Schutzausrüstung (PSA) und die Maschinensteuerung.

Zunächst wurden diese Einsatzbereiche in Bezug auf deren Umsetzungsmöglichkeiten bzw. technische Machbarkeit als Portal- und/oder Terminallösung in Abhängigkeit von Frequenzen untersucht. Der wesentliche Unterschied zwischen Portal- und Terminallösungen besteht darin, dass bei der Portallösung die Anwendung ohne Beeinf-

995 Erste Ansätze sind ggf. bei der Fa. SafeTool AB, allerdings unter Einsatz der aktiven RFIDTechnik, zu finden (vgl. Kap. 9). 996 Ob der Wunsch, Transparenz bzgl. personallogistischer Prozesse zu schaffen, wirklich vorhanden ist bzw. welche Stakeholder existieren, soll in folgenden Forschungsprojekten noch detaillierter hinterfragt werden (Stichwort: Arbeitszeitüberschreitung). Auch mit dem Infrage-Stellen der Voraussetzung „sichere Baustellenumfriedung“ ist zu rechnen.

538

11 Demonstration des „InWeMo“

lussung der Prozesse quasi „im Vorbeigehen“ erfolgt. Der Einsatz von Portallösungen ist im Wesentlichen dort sinnvoll, wo kein willentlicher Akt des Mitarbeiters notwendig ist. Eine Terminallösung hingegen erfordert bei der Anwendung das Handeln des Mitarbeiters. Der Einsatz von Terminallösungen ist somit dort sinnvoll, wo ein willentlicher Akt des Mitarbeiters erforderlich ist. In diesem Zusammenhang sind datenrechtliche Aspekte zu berücksichtigen.

11.1.2.2

Technische Eignungsprüfung der Frequenzbereiche nach Einsatzbereichen für Portal- und Terminallösungen

Die Ergebnisse für eine technische Eignungsprüfung der Frequenzbereiche (siehe den markierten Kernuntersuchungsbereich passiver Systeme) in Abhängigkeit von den Einsatzbereichen bei einer Portallösung sowie bei einer Terminallösung sind folgender Abbildung zu entnehmen. Frequenzbereich

Potenzieller Einsatzbereich in der Personallogistik auf Baustellen nach RFID-Systemen und nach Frequenzbereichen

LF

HF

passiv

passiv

UHF passiv

MV aktiv

aktiv

? ? ? ? ? ? ? (+) ? (+) ? (+) ? (+) ? (+) ? (+) ? (+) ? (+)

Kernuntersuchungsbereich: passive Technik

Bereichswechselkontrolle portalgebunden Portallösungen (Erfassung und Verarbeitung "im Vorbeigehen", d. h. ohne Einfluss auf den Prozess)

Zutrittskontrollportal (mit Drehkreuzsteuerung) Werkzeugverbuchungsportal PSA-Kontrollportal

Terminallösungen (Erfassung und Verarbeitung "durch bewusstes Vorhalten", d. h. ggf. geringer Einfluss auf den Prozess)

Zutrittskontrollportal (mit Drehkreuzsteuerung) PSA-Abfrage Werkzeugverbuchungsportal Bereichswechselkontrolle

Maschinenberechtigung

Maschinenberechtigung Ortung in der Ebene (2D)

Systemlösungen Ortung im Raum (3D)

Legende

+ +

o

/

+ + + + + +

+ + + + + +

+ + + + +

+ + + + +

-----

-----

? (+) ? (/) ?

? (+) ? (+) ? (+)

mit sinnvollen Antennengrößen nicht möglich

Diebstahlschutzportal Zeiterfassung

+ + + + +

? ? ? ? ? ?

Zeiterfassung

+ o / --?

o /

+

technisch möglich (z. T. gem. Aussagen von RFID-Spezialisten) möglich, aber nur bedingt zuverlässig allenfalls sehr stark eingeschränkt möglich technisch nicht möglich noch zu prüfen: Durchführbarkeit tlw. technisch, tlw. theoretisch zu prüfen

Abb. 11-9: Technische Eignungsprüfung der Frequenzbereiche nach Einsatzbereich für Portalbzw. Terminallösung

11 Demonstration des „InWeMo“

539

Die Ergebnisse der Untersuchung zeigen, dass für den Einsatz einer Portallösung nur die Frequenzbereiche HF und UHF in Frage kommen, da im Bereich der LFFrequenz das „Erfassen im Vorbeigehen“ nicht möglich ist. Portale zur Zeiterfassung, zur Bereichswechselkontrolle, zur Zutrittskontrolle, zur Werkzeugverbuchung und zur PSA-Kontrolle sind in den Frequenzbereichen HF und UHF technisch möglich. Da durch eine UHF-Portallösung für eine Zutrittskontrolle, für eine Werkzeugverbuchung und für eine PSA-Kontrolle hohe Reichweiten erzielt werden können, kann es technisch zur Problematik der „Vereinzelung“ kommen. Das bedeutet, dass beispielsweise bei der PSA-Kontrolle alle mit Transponder gekennzeichneten Helme in nächster Umgebung erfasst werden können und somit ggf. ein anderer Helm, anstelle des Helms der zu kontrollierenden Person, erfasst werden könnte. Es ist zwar möglich durch eine Leistungsbegrenzung am Leser die Reichweite zu reduzieren, da ein RFID-System im UHF-Frequenzbereich allerdings im Fernfeld funktioniert, ist ein Mindestabstand zwischen Transponder und Leseantenne einzuhalten (siehe hierzu Kap. 7, Abstand bei der Feig-Antenne 22 cm). Durch eine Abschirmung durch Absorption (z. B. UHF-absorbierenden Schaumstoff oder UHF- absorbierender Folie) oder einer Abschirmung durch Reflexion (z. B. Metall) ist die Vereinzelung gegebenenfalls zu ermöglichen.997 Hierzu wurden im Rahmen des Forschungsprojektes erste Vortests durchgeführt (siehe Ziff. 11.3.2.3). Eine Möglichkeit der Umgehung des Problems der Abschirmung bietet ggf. eine Personalisierung der PSA. Durch eine Portallösung im HF-Frequenzbereich kann ein Diebstahlschutz mit ca. 70-80%iger Sicherheit und 80 cm bis 1,0 m Durchgangsbreite erreicht werden.998 Im UHF- Frequenzbereich ist es durch die Absorption des Körpers sehr leicht möglich den Diebstahlschutz zu umgehen. Auch hierzu wurden erste Tests durchgeführt (siehe Ziff. 11.8.1). Eigene Tests mit UHF-Personenportalen zeigten die Anfälligkeit solcher Portale, die z. B. durch die Absorption des Feldes durch den menschlichen Körper (Flüssigkeit) resultiert. D. h. UHF-Portale für Personen sind voraussichtlich immer nur dann anwendbar, wenn der Durchschreitende ein Interesse daran hat, dass Gegenstände registriert werden (z. B. PSA-Kontrolle, Werkzeugeinbuchung), nicht jedoch wenn sein Interesse darin liegt, etwas zu verbergen (z. B. Werkzeugausbuchung, Diebstahlschutzportal). Die Terminallösungen sind technisch für alle Einsatzbereiche möglich. Dabei sind unterschiedliche Reichweiten erzielbar.

997 Eine Möglichkeit, die Abschirmungsproblematik bei der Vereinzelung in UHF-Personengates zu umgehen, bietet ggf. ein Patent der Fa. tbn GmbH 998 Scemtec Transponder Technology: mündl. Aussage am 06.08.2007

540

11.1.2.3

11 Demonstration des „InWeMo“

Modulares Konzept zum Einsatz der RFID-Technik in der Personallogistik

Um ein sinnvolles, modular zusammensetzbares System für die Personallogistik (Einsatz auf Baustellen) entwickeln zu können, war es weiterhin wichtig die rechtlichen Aspekte zu berücksichtigen. Für eine Zutritts- und Bereichswechselkontrolle sowie die Zeiterfassung ist rechtlich nach derzeitiger Einschätzung der Verfasser ein „willentlicher Akt“ unumgänglich. Um die geeigneten Entscheidungen zu treffen, ob man die Anwendungen in Form einer Portal- oder einer Terminallösung umsetzt, mussten weiterhin folgende psychologischen Aspekte berücksichtigt werden: Falls der durch das Portal gehende möchte, dass die Objekte die er bei sich trägt erfasst werden (PSA-Kontrolle, MA-Ausweiserfassung etc.) ist dieses vermutlich mit einem UHF-Portal realisierbar. Falls der durch ein Portal gehende nicht möchte, dass die Objekte die er bei sich trägt erfasst werden (Diebstahlschutz, Pausenzeiterfassung etc.) ist dieses vermutlich nicht durch ein UHF-Portal, aber ggf. bedingt mit einem HF- oder einem aktiven MW-System realisierbar. Unter Berücksichtigung der technischen Machbarkeit, der rechtlichen sowie der psychologischen Aspekte entstand folgendes Konzept. Das Konzept zeigt den modularen Aufbau. Es besteht aus einem sog. Basismodul und sog. optionalen Modulen.

Abb. 11-10: Modulares Konzept zum Einsatz der RFID-Technik in der Personallogistik

11 Demonstration des „InWeMo“

541

Das Basismodul (Zeiterfassung, Zutrittskontrolle und Bereichswechselkontrolle) besteht aus einem LF/HF-Terminal. Gekoppelt mit dem optionalen Modul PSA-Kontrolle „im Vorbeigehen“ durch ein UHF-Portal wurden diese Einsatzbereiche bereits im Rahmen dieses Forschungsprojektes im Ansatz in Form des Demonstrators Nr. 4 umgesetzt und getestet. Eine ausführliche Darstellung der Ergebnisse der Praxistests erfolgt in Ziff. 11.8. Die optionalen Module können allerdings auch durch ein HF-Portal oder eine LF/HF-Terminallösung oder aber den Einsatz mobiler RFIDGeräte umgesetzt werden, welches während zukünftiger Forschungsaktivitäten ggf. demonstriert bzw. getestet werden soll, soweit Demonstrationen bzw. Tests sinnvoll erscheinen.

11.1.2.4

Datenschutz

Die RFID-Technik wird von vielen Menschen sehr skeptisch betrachtet. Die Angst, dass die RFID-Technik in alle Bereiche des Lebens Einzug erhält und z. B. Daten über das persönliche Kaufverhalten oder zurückgelegte Wege von Unternehmen gespeichert und genutzt werden könnten, ist groß. Von der RFID-Technik sehr kritisch gegenüberstehenden Organisationen wie dem FoeBuD e.V. wird vor allen die Tatsache, dass das Auslesen von Transpondern bzw. der Einsatz der RFID-Technik ohne Wissen der Personen stattfinden kann, kritisiert.

Abb. 11-11: Logo FoeBuD e. V., STOP RFID999

Die Verfasser des Berichtes vertreten die Meinung, dass einerseits bezüglich des Datenschutzes häufig übertrieben (z. B. seitens der Datenschutzorganisationen), andererseits aber auch zu sehr untertrieben (z. B. seitens der Hard- und Softwarehersteller sowie Systemintegratoren) wird. Auch folgende Zitate sollen dies verdeutlichen:

999

FoeBuD [Hrsg.] (2008)

542

11 Demonstration des „InWeMo“

„Die Aufregung bis hin zum großen Rummel ist allseits von Interessen getrieben – auch bei denen, die Sie vor Ausspähung mittels RFID-Tags beschützen wollen. Die Gefahr wird durch die engen Beschränkungen der Technik und die Gesetze der Physik gemildert, wer das nicht sehen will, verweigert sich den Tatsachen.“1000 „Verantwortliche Personen sind in ihrer Unsicherheit gern arrogant und nehmen die Fußangeln öffentlichen Bewusstseins nicht wahr. Auf der anderen Seite reagieren selbsternannte Beschützer der Grundrechte wie mit einem Kniereflex auf komplexe technische Neuerungen, wie sie mit RFID zu erreichen sind. Es wird noch einige Jahre dauern, bis der Schutz vor Fehlentwicklungen durch den notwendigen Kenntnisstand bei allen Entscheidungsträgern sicher erreicht werden wird. Bis dahin haben Schwarzseher, Experten und Überregulierer noch ein weites Feld in der Tages- und Fachpresse.“1001 Die Verfasser halten eine deutliche Kennzeichnung von RFID-Lesern und eine Hinweispflicht auf Lesefelder für sinnvoll. Ggf. kann bei entsprechendem Hinweis auch das Durchschreiten eines UHF-Portals als willentlicher Akt gewertet werden, was UHF-Anwendungen für Zeiterfassung und Zutrittskontrollen weiteren Spielraum bieten würde – dies gilt es zukünftig noch zu untersuchen.

1000 1001

Sweeney [Hrsg.] (2006), S. 36 Sweeney [Hrsg.] (2006), S. 59

11 Demonstration des „InWeMo“

543

11.2 Technikauswahl für die Praxistests Nach der Auswahl der Demonstratoren musste im Projekt zunächst die Technik bestellt werden. Hierzu wurde eine systematische Marktanalyse und Bewertung der Eigenschaften von verschiedenen stationären Lesern, Handlesern und Transpondern durchgeführt. Eine Gesamtübersicht der im Rahmen des Forschungsprojektes beschafften Technik inklusive deren Eigenschaften ist Anlage 7.1 zu entnehmen. Eine wichtige Anforderung an die Technik lag darin, dass die Hardware der rauen Umgebung auf Baustellen standhalten können sollte, d. h. sie sollten staub- und wasserdicht sein. Schutzklassen von mindesten IP 65 waren an dieser Stelle wünschenswert. „Die Erfahrung von Fachleuten aus der RFID-Branche zeigt jedoch: ‚Nicht alles, was IP 65 sein soll, ist wirklich dicht.‘“1002 An dieser Stelle sind die Hersteller der RFID-Technik gefordert, ihre Produkte der rauen Umgebung des Bauwesens noch weiter anzupassen. Dies wird jedoch erst dann geschehen, wenn die Bauwirtschaft diese Produkte fordert, wozu es wiederum belegbar wirtschaftlich sinnvoller Anwendungsszenarien bedarf. Die folgende Abbildung zeigt die Auswahl der stationären Leser sowie der Handleser, welche während der Praxistests genutzt bzw. miteinander verglichen wurden. Stationäre Leser Feig LRU 1000

Intermec IF5

Feig LRU 2000

Deister UDL500 UHF-Gate

Handleser Intermec IP4

Psion Teklogix RD 7950

Höft & Wessel skeye.integral 2 UHF

Micro Plex Prototyp

Abb. 11-12: Beschaffte stationäre Leser/Handleser für Praxistests (Fotos tlw. von den Internetseiten der Hersteller)

1002

Sweeney [Hrsg.] (2006), S. 244

544

11 Demonstration des „InWeMo“

Bei der Auswahl der stationären Leser mussten insbesondere unterschiedliche Portalkonzepte untersucht werden. Auf der einen Seite werden Portallösungen angeboten, die aus Einzellesern mit integrierten Antennen der Fa. Deister electronic GmbH (kurz: Deister) bestehen und auf der anderen Seite werden Portallösungen angeboten, die aus einem Leser mit externen Antennen bestehen (z. B. Feig, Intermec) (siehe Abb. 11-13). Gate aus Einzelreadern mit integrierter Antennen (Deister)

vs.

Gate aus einem Leser mit externen Antennen (z.B. Feig und Intermec)

Quelle: Deister electronic GmbH

Quelle: „Informationsforum RFID“

Abb. 11-13: Gate aus Einzelreadern mit integrierter Antenne (Deister) vs. Gate aus einem Leser mit externen Antennen (z. B. Feig und Intermec)

Der wesentliche Vorteil von Portallösungen, die aus Einzelreadern bestehen, liegt darin, dass keine geometrische Beschränkung durch Antennenkabel vorliegt. Denn bei einem Portal, dass aus einem Leser mit externen Antennen besteht, ist die Länge der Antennenkabel, infolge von deren Dämpfung bei typischerweise eingesetzten Kabeltypen auf ca. 9 m beschränkt. Allerdings ist ein Vorteil des Portals mit einem Leser und externen Antennen, dass eine Kombination von Antennen mit verschiedenen Charakteristiken möglich ist. Im Rahmen des Forschungsprojektes wurden beide Portalkonzepte im Rahmen der Praxistests untersucht. Die folgende Abbildung zeigt eine Auswahl von Antennen für die stationären Leser.

11 Demonstration des „InWeMo“

545

Antennenauswahl für stationäre Leser Intermec

25-200 Series RFID Directional LHCP Antenna

Feig

i-scan UHF ID ISC.ANT.U250/250-EU (neue Version)

Intermec

IA39B Intellitag Rugged Antenna

WiMo

CI-868

Identec Solutions

i-A9185

WiMo

HSP-868

Identec Solutions

i-W900R

Yagi-Antenne

Abb. 11-14: Auswahl von Antennen für stationäre Leser für Praxistests (Fotos tlw. von den Internetseiten der Hersteller)

Da insbesondere für die Erfassung von Baustellencontainern der Fa. Alho (Demonstrator Nr. 2) und auch für das Erfassen des Inventars im Container (Demonstrator Nr. 3) „on Metal“-Transponder eingesetzt werden sollten, zeigt folgende Abbildung eine Auswahl von Transpondern für auf Metall, welche im Forschungsprojekt getestet wurden.

546

11 Demonstration des „InWeMo“

Mehrwegtransponder für auf Metall vorhanden: (von oben nach unten)

-

Siemens „Simatic RF640T“ Intermec „Rigid-Tag“ (kurz) Harting mit EPC C1 Gen2-Inlay Harting (noch mit Atmel TagIDU) Smart Tec „DOME MoM 868“ Wisteq „WTUG 132“ Intermec „Rigid-Tag“ (lang) Schreiner „((rfid))-on metal case“ Deister „UDC160“ Confidex „Survivor“ Sokymat „InLine UHF Tag“ CAEN „A918“

Abb. 11-15: Auswahl von UHF-Transpondern für auf Metall („on Metal“-Transponder)

11 Demonstration des „InWeMo“

547

11.3 Praxisvortests: „Vertrautmachen“ mit der verfügbaren RFID-Technik im UHF-Bereich Um die eigentlichen Praxistests sinnvoll vorbereiten zu können, wurden zunächst sog. Praxisvortests durchgeführt, welche im Folgenden erläutert und deren Teilergebnisse präsentiert werden. Die Arbeitspakete zu den Praxisvortests wurden gemeinsam mit dem am LuF B&B parallel laufenden Forschungsprojekt „Sicherheitstechnik mit RFID“, gefördert von der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung (DGUV), durchgeführt.

11.3.1

Tests zu Normen und Readereinstellung

Um eine Lesersteuerung für die verschiedenen Leser entwickeln zu können (vgl. Ziff. 11.4.2.2.1), war es zunächst wichtig, die zur Readereinstellung auf Basis der nach Norm ETSI 302 208 erlaubten abgestrahlten Leistung von zwei WERP erforderlichen Angaben zur Hardware zu ermitteln. Hierzu war es wichtig, die Kabeldämpfungswerte und den jeweiligen Antennengewinn bei den Herstellern zu beschaffen. Die Kabeldämpfungswerte wurden gemeinsam mit dem Fraunhofer Institut für Mikroelektronische Schaltungen und Systeme (IMS) (Partner der ARGE RFIDimBau) überprüft und die Angaben der Hersteller hierdurch bestätigt. Die Ergebnisse können Anlage 11.3 entnommen werden.

11.3.2

Transpondervergleichsuntersuchungen

Vor und während der eigentlichen Praxistests wurden diverse Transpondervergleichsuntersuchungen durchgeführt. Ein Teil der Ergebnisse wird im Folgenden dargestellt.

11.3.2.1

Erste Reichweitenuntersuchung

Im Rahmen der ersten Reichweitenuntersuchung wurden die wenigen, zum Zeitpunkt der ersten Messungen bereits vorhandenen Transponder, Antennen und Reader (siehe Anlage 11.2, Zeitpunkt der Messungen: April und Mai 2007) auf deren Lesbarkeit bei unterschiedlichen Readereinstellungen in Bezug auf die zu erzielenden Reichweiten untersucht. Die ersten Reichweitenuntersuchungen dienten dazu, ein erstes „Gefühl“ für die Hardware zu erhalten. Die Ergebnisse wurden kritisch betrachtet. Im Folgenden wird der gewählte Versuchsaufbau dargestellt. Weitere Bilder hierzu sind Anlage 11.4 zu entnehmen.

548

11 Demonstration des „InWeMo“

Abb. 11-16: Versuchsaufbau zur ersten Reichweitenuntersuchung

Innerhalb eines Kunststoff-Reifens, und unter Nutzung von hölzernen, metallfreien Ständern etc. – und somit frei von äußeren Störfaktoren – wurden die Transponder nacheinander eingespannt und in verschiedenen Abständen manuell vor die Leseantenne gehalten und so wurde die Reichweite gemessen. Hierbei wurden, in Abhängigkeit von den Tests, entweder die Leserantennen oder die Transponder horizontal und vertikal ausgerichtet. Während der Tests wurde nach dem sog. „Ausschlussverfahren“ vorgegangen. Im ersten Schritt wurden 3 verschiedene Transponder (Smart Label auf Papier geklebt) mit den zu testenden Antennen (Identec Solution up1204, Feig, Wimo) i. V. m. mit dem stationären Leser Feig LRU 2000 getestet. Hierbei wurde die abgestrahlte Reader-Leistung variiert und die Leseantennen je vertikal und horizontal gedreht. Die Ergebnisse sind Anlage 11.4 zu entnehmen. Es war zu erkennen, dass die zwei getesteten Antennen von Identec Solution up1204, sowie die Antenne von Feig tendenziell ähnlich gut abgeschnitten haben und in etwa gleich große Reichweiten bei horizontaler und vertikaler Ausrichtung der Antennen erzielt wurden. Letzteres erklärt sich z. B. aus deren zirkularer Polarisation. Während des Reader-Vergleichs wurde der Reader Feig LRU 2000 mit der FeigAntenne und ein Deister-Reader mit integrierter Antenne miteinander verglichen. Hierzu wurden wieder die Reichweiten von unterschiedlichen Transponder-Typen in Abhängigkeit von unterschiedlichen Readereinstellungen und horizontal bzw. vertikal ausgeri