RFID in der Baulogistik (eBook)

Prof. Dr.-Ing. Manfred Helmus ist Leiter des Lehr- und Forschungsgebietes Baubetrieb und Bauwirtschaft der Bergischen Universität Wuppertal. Die dort als wissenschaftliche Mitarbeiter angestellten Autoren und Mitherausgeber, Anica Meins-Becker, Agnes Kelm und Lars Laußat, verfassten den im Rahmen der Forschungsinitiative „ZukunftBAU“ geförderten Forschungsbericht.

Vorwort 6
Inhaltsübersicht 8
Inhaltsverzeichnis 9
Anlagenverzeichnis 22
Abbildungsverzeichnis 23
Tabellenverzeichnis 36
Abkürzungsverzeichnis 38
1 Einleitung und Zielstellung 45
1.1 Vorarbeiten am LuF B& B der BU Wuppertal
1.1.1 Forschung zum Thema Wertschöpfungspartnerschaften 48
1.1.2 Forschung zum Thema RFID 48
1.2 Vermeidung von Doppelforschung und Nutzung von Synergien 51
1.2.1 Auflagen und Hinweise des Fördermittelgebers 51
1.2.2 Projekte im Rahmen der Forschungsinitiative ZukunftBau des BMVB/ BBR: Die ARGE RFIDimBau 51
2 Vorgehensbeschreibung 53
3 Logistik entlang der Wertschöpfungskette der Bau- und Immobilienwirtschaft 55
3.1 Logistik allgemein 56
3.1.1 Der Logistikbegriff: Ursprung, Entwicklung und Definitionsansätze 56
3.1.2 Aufgabenfelder und Ziele der Logistik 61
3.1.3 Logistiksysteme: Klassifikationen und Abgrenzungen 62
3.1.4 Zuordnung der Unternehmenslogistik zur Mikro- und Meta- Logistik 66
3.1.5 Logistikprozesse und Arten der Gütertransformation 67
3.1.6 Logistikkosten und Wertschöpfung: Nutzen/Kosten-Verhältnis für Logistiksysteme 68
3.2 Grundlagen der Baulogistik 70
3.2.1 Besondere Rahmenbedingungen der Baulogistik 70
3.2.2 Objekte der Baulogistik 72
3.2.3 Definition der Baulogistik 73
3.2.4 Bereiche der Baulogistik 76
3.2.5 Baulogistik als Supply Chain Management (SCM) 77
3.3 Wertschöpfungskette der Bau- und Immobilienwirtschaft 79
3.3.1 Definition Wertschöpfung 79
3.3.2 Definition Wertschöpfungskette 79
3.3.3 Wertschöpfungsketten in der Bau- und Immobilienwirtschaft 80
3.3.4 Wertschöpfungsketten mit RFID außerhalb der Bau- und Immobilienwirtschaft 80
3.4 Lebenszyklus und Nutzenzyklen eines Bauwerks 83
3.4.1 Definition Lebenszyklus eines Bauwerks 83
3.4.2 Definition Nutzungszyklen eines Bauwerks 83
3.5 Die Rolle der Material- und Personallogistik in der Wertschöpfungskette der Bau- und Immobilienwirtschaft über den Lebenszyklus eines Bauwerks 84
3.5.1 Bedeutung der Klassifizierung, Kennzeichnung und Identifizierung in logistischen Prozessen 84
3.5.2 Materialfluss innerhalb der Versorgungslogistik 84
3.5.3 Personalfluss innerhalb der Versorgungslogistik 85
3.5.4 Informationsfluss innerhalb der Versorgungslogistik 86
3.5.5 Verbesserungs- und Optimierungspotenzial in der Materiallogistik 86
3.5.6 Verbesserungs- und Optimierungspotenzial in der Personallogistik 88
4 Grundlagen zum elektronischen Datenaustausch, zur Warenwirtschaft, zur Identifizierung und Kennzeichnung sowie zu Ordnungs- und Klassifizierungssystemen und ( Stamm-) Datenbanken 95
4.1 Einführung zum EPC und zum EPCglobal-Netzwerk 95
4.2 Einführung zum Datenaustausch im digitalen Zeitalter 97
4.2.1 Zusammenhänge und Überblick über Kap. 4 97
4.2.2 Beispiel zur Verdeutlichung der Relevanz eines elektronischen Datenaustausches für Effizienz und Produktivität in der Wertschöpfungskette Bau 98
4.2.3 Das Konzept der Efficient Consumer Response (ECR) 99
4.2.4 Warenwirtschaftssysteme 100
4.2.5 Electronic Data Interchange (EDI) 102
4.2.6 Die Entwicklung zum Electronic-Commerce (e-Commerce) 104
4.3 Identifizierung 107
4.4 Markierungs- und Kennzeichnungsverfahren 110
4.4.1 Allgemeine Kennzeichnung, Markierung und Identifizierung 110
4.4.2 Kennzeichnungsmethoden 110
4.4.3 Kennzeichnung in der Wertschöpfungskette Bau 123
4.4.4 Systeme der Nummernvergabe z. B. zur Identifizierung von Herstellern und Produkten durch Kennzeichnung von Produkten bzw. Verpackungen 133
4.5 Klassifizierungs- und Ordnungsnummernsysteme 145
4.5.1 Abgrenzung Kennzeichnung und Klassifizierung bzw. Identifizierung und Ordnung 145
4.5.2 Etablierte Ordnungs- bzw. Klassifizierungssysteme in der Bauwirtschaft 147
4.5.3 Das Suchen im Zeitalter des e-Commerce 151
4.5.4 Vision für die Baubranche 156
4.5.5 Die deutsche Standardwarenklassifikation 158
4.5.6 Der United Nations Standard Products and Services Code ( UNSPSC) 159
4.5.7 Die Global Product Classification (GPC) 163
4.5.8 Das Klassifizierungssystem eCl@ss 166
4.5.9 ETIM-Klassifikationsmodell 174
4.5.10 Das Klassifizierungssystem Proficl@ss 179
4.5.11 Das Klassifizierungssystem bau:class und der Neutrale Baustoffkatalog 185
4.5.12 Ordnungssystem von HeinzeBauOffice 198
4.6 Stammdatenbanken 199
4.6.1 Allgemein 199
4.6.2 SINFOS (und SA2) 201
4.6.3 Heinze: Das HeinzeBauOffice und die BauDatenbank 207
4.6.4 Baustoffkatalog.com und der Neutrale Artikelkatalog 216
4.7 Datenaustauschformate 217
4.7.1 Allgemein 217
4.7.2 XML-Format 218
4.7.3 GAEB DA XML 220
4.7.4 BMEcat 222
4.7.5 PRICAT 222
4.8 Zusammenfassung und Fazit 223
4.8.1 Kennzeichnung 223
4.8.2 Klassifizierung 224
4.8.3 Stammdatenbanken 225
4.8.4 Datenaustauschformate 226
5 Umfrage Zutritts- und Zufahrtskontrollsysteme 227
5.1 Ziel der Befragung 227
5.2 Auswertung 227
5.3 Zusammenfassung der Ergebnisse 237
5.4 Ergebnisse weiterer Umfragen zum Einsatz der RFID-Technik in und außerhalb der Baulogistik 239
6 Auto-ID-Systeme neben RFID 243
6.1 Grundlagen 243
6.1.2 OCR-Systeme (Texterkennung) 249
6.1.3 Barcode-Systeme (Bild-/Grafikerkennung) 249
6.1.4 Magnet-Karten-Systeme (digitale Kennzeichnung) 254
6.1.5 Chip-Karten-Systeme (digitale Kennzeichnung) 255
6.1.6 iButton (Mikrochip in Metallgehäuse) 256
6.2 Beispiele für Auto-ID-Systeme neben RFID außerhalb des Bauwesens 257
6.2.1 Etablierte Anwendungen 257
6.2.2 Anwendungen in der Entwicklung 260
6.2.3 Veröffentlichte Visionen für zukünftige Anwendungen 261
6.3 Auto-ID-Systeme neben RFID im Bauwesen 263
6.3.1 Anwendungen und Szenarien in der Bauwirtschaft 263
6.3.2 Veröffentlichte Visionen zukünftiger Techniken 264
7 Die Auto-ID-Technik der RFID 265
7.1 Grundlagen, Klassifizierung und Normung 265
7.1.1 Was ist RFID? 265
7.1.2 Grundlagenliteratur 270
7.1.3 Klassifizierung der RFID-Technik nach Frequenzbereichen und Reichweiten 271
7.1.4 Klassifizierung in aktive und passive RFID-Systeme 277
7.1.5 Normen und Standards 277
7.2 Bestandteile und Funktionsweise eines RFID-Systems: allgemein und verdeutlicht am Beispiel eines passiven UHF- Systems 284
7.2.1 Objekt 285
7.2.2 UHF-Luftschnittstelle 286
7.2.3 RFID-Transponder allgemein 304
7.2.4 Aufbau und Funktion passiver UHF-Transponder 310
7.2.5 Antennen an bzw. in LF/HF-RFID-Lesegeräten 322
7.2.6 Antennen und Antennenkabel an bzw. in UHF-RFID-Lesegeräten 323
7.2.7 Lesegeräte allgemein 324
7.3 Middle- & Software zur Verarbeitung der mit RFID-Systemen erzeugten Daten
7.3.1 Datenverwaltung 334
7.3.2 Software 336
7.3.3 Middleware 336
8 Vergleich von Auto-ID-Systemen: insbesondere Barcode vs. RFID 339
8.1 Vorteile eines RFID-Systems 339
8.2 Kosten 342
8.3 Tabellarischer Vergleich der Eigenschaften von Auto- ID- Systemen 350
8.4 RFID-Transponder als Barcode-Ersatz? 354
9 Stand der RFID-Anwendung in der Bau- und Immobilienwirtschaft 355
9.1 Einführung 355
9.1.1 Aufforderung zur Vermeidung von „Doppelforschung“ 355
9.1.2 Ausgangspunkt bei der Analyse bestehender und sich in der Entwicklung befindlicher RFID- Systeme mit Bezug zur Bau-und Immobilienwirtschaft 355
9.1.3 Ergebnis der Strukturierung der bau- und immobilienbezogenen RFID- Systeme 357
9.2 Darstellung einiger parallel laufender Forschungsprojekte und Studien zum bau- und immobilienwirtschaftlichen Einsatz der RFID- Technik 359
9.2.1 Forschungsprojekte und Studien in Deutschland unter Ver-weis auf thematisch angrenzende Vorhaben im Ausland 361
9.2.2 Vorhaben in Europa 395
9.2.3 Forschungsprojekte in Israel 415
9.2.4 Forschungsprojekte in Nordamerika 415
9.2.5 Forschungsprojekte in Asien 429
9.3 Exemplarische Darstellung einiger Anwendungsbei-spiele bzw. - szenarien zum Einsatz der RFID- Technik in der Bauwirtschaft 444
9.3.1 Gliederung 444
9.3.2 Zutrittskontrollsysteme mit und ohne Anbindung von Zeiterfassungssystemen in der Immobilienwirtschaft und im Bau-stelleneinsatz 445
9.3.3 Diebstahlschutz durch elektronische Maschinensteuerung und Einsatz von „ Smart- Keys“ am Beispiel der Systeme Hilti TPS und Rösler Obserwando 454
9.3.4 Das Prinzip der RFID-basierten „permanenten Inventur“ an Beispielen des „ intelligenten Magazin“, „ intelligenten Schlüs-selkastens“, „ intelligenten Regals“ etc. 457
9.3.5 Einsatz der RFID-Technik in Portalen bzw. Gates zum Tracking & Tracing von Fahrzeugen, Anhängern, Containern etc.
9.3.6 Einsatz der RFID-Technik zum Datensammeln unter Nutzung des „ Data- on- Tag“- 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 für Tracking & Tracing- Anwendungen, Werkzeug- und Asset- Management sowie Steuerung und Dokumentation des Einsatzes mobiler Mitarbeiter etc.
9.3.9 RFID-unterstützte Produktionssteuerung in der Bauwirtschaft 507
9.3.10 Kennzeichnung von Bauteilen, Bauelementen und sons-tigen Bauprodukten u. a. zur Montagesteuerung und Anbin-dung von Gebäude- bzw. Bauwerksinformationsmodellen 509
9.3.11 RFID-Einsatz im Qualitätsmanagement: Dokumentation von Montage- und Prüfprozessen 520
9.3.12 RFID-Systeme zur Lagerverwaltung 522
9.3.13 RFID-Einsatz im Behältermanagement am Beispiel von Lebensmittelverpackungen, Gefahrstoff- und Abfallbehältern 524
9.3.14 RFID-unterstützte Automatisation in Gebäuden 528
9.3.15 Sensor-RFID-Systeme für die Baubranche 534
9.3.16 RFID-basierte Lokalisierung, Ortung, Navigation: Mögliche Systeme 535
9.4 Fazit bzgl. Stand von Forschung und Entwicklung: Forschungsbedarf 538
10 Entwicklung des integrierten Wertschöpfungsmodells mit RFID in der Bau- und Immobilienwirtschaft „ InWeMo“ 541
10.1 Ziel 541
10.2 Vorüberlegungen 542
10.2.1 Grundkonzept der Vision „EPCglobal-Netzwerk“ 542
10.2.2 Funktionsweise des EPCglobal-Netzwerkes 552
10.3 Das Konzept des integrierten Wertschöpfungsmodells „ InWeMo“ 554
10.3.1 Funktionsweise des „InWeMo“ anhand eines Beispiels 554
10.4 Nutzung des „InWeMo“ durch Dritte (z. B. ARGE RFI-DimBau) 563
10.4.1 Applikationen, die mittels RFID erzeugte/ erfasste Daten nutzen ( außerhalb der Projekte der ARGE RFIDimBau) 565
10.4.2 Applikationen, die mittels RFID erzeugte/ erfasste Daten nutzen ( Projekte der ARGE RFIDimBau) 567
10.4.3 Sonstiges 569
10.5 Zusammenfassung und Fazit 570
11 Demonstration des „InWeMo“ in Form des „RFID-Bauservers“ anhand von Praxisbeispielen 571
11.1 Übersicht der Demonstratoren und Begründung der Demonstratorauswahl 572
11.1.1 Vorüberlegungen zu den Demonstratoren Nr. 2 und Nr. 3 ( Materiallogistik) 573
11.1.2 Vorüberlegungen zu dem Demonstrator Nr. 4 (Personal-logistik) 581
11.2 Technikauswahl für die Praxistests 587
11.3 Praxisvortests: „Vertrautmachen“ mit der verfügbaren RFID- Technik im UHF- Bereich 591
11.3.1 Tests zu Normen und Readereinstellung 591
11.3.2 Transpondervergleichsuntersuchungen 591
11.4 Anwendungsorientierte Systementwicklung 606
11.4.1 Systemaufbau und Gesamt-Konzept 606
11.4.2 Controller-Software 608
11.4.3 Applikationen 626
11.5 Praxistest Demonstrator Nr. 1 – Anwendung des „In- WeMo“ in der Materiallogistik: Demonstration des „ RFID- Bauservers“ 654
11.6 Praxistest Demonstrator Nr. 2– Anwendung des „In- WeMo“ in der Materiallogistik: Warenein- und - ausgangserfassung am Beispiel eines Baustellencontainers: LKW- Portal zur Containererfassung 654
11.6.1 Versuchsvorbereitung 655
11.6.2 Durchführung der Praxistests Nr. 1 bis Nr. 6 661
11.6.3 Gesamtfazit Praxistest Demonstrator Nr. 2 674
11.7 Praxistest Demonstrator Nr. 3 – Anwendung des „In- WeMo“ in der Materiallogistik: Warenein- und - aus-gangserfassung am Beispiel eines Baustellencontainers: Inventarerfassung in Baustellencontainern mittels Handleser 675
11.7.1 Versuchsvorbereitung 676
11.7.2 Versuchsaufbau und -durchführung 680
11.7.3 Gesamtfazit Praxistest Demonstrator Nr. 3 693
11.8 Demonstrator Nr. 4 – Anwendung des „InWeMo“ in der Personallogistik: Zutrittskontrolle, Zeiterfassung, PSA-Kontroll- und Diebstahlschutzportal für die Baustelle 695
11.8.1 Diebstahlschutzportal - Versuchsvorbereitung und Ver-suchsdurchführung 695
11.8.2 Zutrittskontrolle, Zeiterfassung und PSA-Portal - Versuchsvorbereitung und Versuchsdurchführung 699
12 Fazit und Ausblick 705
12.1 Ausgangslage 705
12.2 Zusammenfassung der Ergebnisse 706
12.3 Ausblick 711
12.4 Abschlussfazit 712
Literaturverzeichnis 713
Forschende Stelle 776
Praxispartner 777