Helmus / Meins-Becker / Laußat RFID in der Baulogistik

Forschungsbericht zum Projekt "Integriertes Wertschöpfungsmodell mit RFID in der Bau- und Immobilienwirtschaft"
2009
ISBN: 978-3-8348-9319-2
Verlag: Vieweg & Teubner
Format: PDF
Kopierschutz: 1 - PDF Watermark

E-Book, Deutsch, 735 Seiten, eBook

Reihe: RFID im Bauwesen

Das Ziel des Forschungsvorhabens liegt 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.

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.

Zielgruppe

Research

Autoren/Hrsg.

Helmus, Manfred

Meins-Becker, Anica

Laußat, Lars

Kelm, Agnes

Inhaltsverzeichnis

1;Vorwort;6
2;Inhaltsübersicht;8
3;Inhaltsverzeichnis;9
4;Anlagenverzeichnis;22
5;Abbildungsverzeichnis;23
6;Tabellenverzeichnis;36
7;Abkürzungsverzeichnis;38
8;1 Einleitung und Zielstellung;45
8.1;1.1 Vorarbeiten am LuF B&B der BU Wuppertal;48
8.1.1;1.1.1 Forschung zum Thema Wertschöpfungspartnerschaften;48
8.1.2;1.1.2 Forschung zum Thema RFID;48
8.2;1.2 Vermeidung von Doppelforschung und Nutzung von Synergien;51
8.2.1;1.2.1 Auflagen und Hinweise des Fördermittelgebers;51
8.2.2;1.2.2 Projekte im Rahmen der Forschungsinitiative ZukunftBau des BMVB/ BBR: Die ARGE RFIDimBau;51
9;2 Vorgehensbeschreibung;53
10;3 Logistik entlang der Wertschöpfungskette der Bau- und Immobilienwirtschaft;55
10.1;3.1 Logistik allgemein;56
10.1.1;3.1.1 Der Logistikbegriff: Ursprung, Entwicklung und Definitionsansätze;56
10.1.2;3.1.2 Aufgabenfelder und Ziele der Logistik;61
10.1.3;3.1.3 Logistiksysteme: Klassifikationen und Abgrenzungen;62
10.1.4;3.1.4 Zuordnung der Unternehmenslogistik zur Mikro- und Meta- Logistik;66
10.1.5;3.1.5 Logistikprozesse und Arten der Gütertransformation;67
10.1.6;3.1.6 Logistikkosten und Wertschöpfung: Nutzen/Kosten-Verhältnis für Logistiksysteme;68
10.2;3.2 Grundlagen der Baulogistik;70
10.2.1;3.2.1 Besondere Rahmenbedingungen der Baulogistik;70
10.2.2;3.2.2 Objekte der Baulogistik;72
10.2.3;3.2.3 Definition der Baulogistik;73
10.2.4;3.2.4 Bereiche der Baulogistik;76
10.2.5;3.2.5 Baulogistik als Supply Chain Management (SCM);77
10.3;3.3 Wertschöpfungskette der Bau- und Immobilienwirtschaft;79
10.3.1;3.3.1 Definition Wertschöpfung;79
10.3.2;3.3.2 Definition Wertschöpfungskette;79
10.3.3;3.3.3 Wertschöpfungsketten in der Bau- und Immobilienwirtschaft;80
10.3.4;3.3.4 Wertschöpfungsketten mit RFID außerhalb der Bau- und Immobilienwirtschaft;80
10.4;3.4 Lebenszyklus und Nutzenzyklen eines Bauwerks;83
10.4.1;3.4.1 Definition Lebenszyklus eines Bauwerks;83
10.4.2;3.4.2 Definition Nutzungszyklen eines Bauwerks;83
10.5;3.5 Die Rolle der Material- und Personallogistik in der Wertschöpfungskette der Bau- und Immobilienwirtschaft über den Lebenszyklus eines Bauwerks;84
10.5.1;3.5.1 Bedeutung der Klassifizierung, Kennzeichnung und Identifizierung in logistischen Prozessen;84
10.5.2;3.5.2 Materialfluss innerhalb der Versorgungslogistik;84
10.5.3;3.5.3 Personalfluss innerhalb der Versorgungslogistik;85
10.5.4;3.5.4 Informationsfluss innerhalb der Versorgungslogistik;86
10.5.5;3.5.5 Verbesserungs- und Optimierungspotenzial in der Materiallogistik;86
10.5.6;3.5.6 Verbesserungs- und Optimierungspotenzial in der Personallogistik;88
11;4 Grundlagen zum elektronischen Datenaustausch, zur Warenwirtschaft, zur Identifizierung und Kennzeichnung sowie zu Ordnungs- und Klassifizierungssystemen und ( Stamm-) Datenbanken;95
11.1;4.1 Einführung zum EPC und zum EPCglobal-Netzwerk;95
11.2;4.2 Einführung zum Datenaustausch im digitalen Zeitalter;97
11.2.1;4.2.1 Zusammenhänge und Überblick über Kap. 4;97
11.2.2;4.2.2 Beispiel zur Verdeutlichung der Relevanz eines elektronischen Datenaustausches für Effizienz und Produktivität in der Wertschöpfungskette Bau;98
11.2.3;4.2.3 Das Konzept der Efficient Consumer Response (ECR);99
11.2.4;4.2.4 Warenwirtschaftssysteme;100
11.2.5;4.2.5 Electronic Data Interchange (EDI);102
11.2.6;4.2.6 Die Entwicklung zum Electronic-Commerce (e-Commerce);104
11.3;4.3 Identifizierung;107
11.4;4.4 Markierungs- und Kennzeichnungsverfahren;110
11.4.1;4.4.1 Allgemeine Kennzeichnung, Markierung und Identifizierung;110
11.4.2;4.4.2 Kennzeichnungsmethoden;110
11.4.3;4.4.3 Kennzeichnung in der Wertschöpfungskette Bau;123
11.4.4;4.4.4 Systeme der Nummernvergabe z. B. zur Identifizierung von Herstellern und Produkten durch Kennzeichnung von Produkten bzw. Verpackungen;133
11.5;4.5 Klassifizierungs- und Ordnungsnummernsysteme;145
11.5.1;4.5.1 Abgrenzung Kennzeichnung und Klassifizierung bzw. Identifizierung und Ordnung;145
11.5.2;4.5.2 Etablierte Ordnungs- bzw. Klassifizierungssysteme in der Bauwirtschaft;147
11.5.3;4.5.3 Das Suchen im Zeitalter des e-Commerce;151
11.5.4;4.5.4 Vision für die Baubranche;156
11.5.5;4.5.5 Die deutsche Standardwarenklassifikation;158
11.5.6;4.5.6 Der United Nations Standard Products and Services Code ( UNSPSC);159
11.5.7;4.5.7 Die Global Product Classification (GPC);163
11.5.8;4.5.8 Das Klassifizierungssystem eCl@ss;166
11.5.9;4.5.9 ETIM-Klassifikationsmodell;174
11.5.10;4.5.10 Das Klassifizierungssystem Proficl@ss;179
11.5.11;4.5.11 Das Klassifizierungssystem bau:class und der Neutrale Baustoffkatalog;185
11.5.12;4.5.12 Ordnungssystem von HeinzeBauOffice;198
11.6;4.6 Stammdatenbanken;199
11.6.1;4.6.1 Allgemein;199
11.6.2;4.6.2 SINFOS (und SA2);201
11.6.3;4.6.3 Heinze: Das HeinzeBauOffice und die BauDatenbank;207
11.6.4;4.6.4 Baustoffkatalog.com und der Neutrale Artikelkatalog;216
11.7;4.7 Datenaustauschformate;217
11.7.1;4.7.1 Allgemein;217
11.7.2;4.7.2 XML-Format;218
11.7.3;4.7.3 GAEB DA XML;220
11.7.4;4.7.4 BMEcat;222
11.7.5;4.7.5 PRICAT;222
11.8;4.8 Zusammenfassung und Fazit;223
11.8.1;4.8.1 Kennzeichnung;223
11.8.2;4.8.2 Klassifizierung;224
11.8.3;4.8.3 Stammdatenbanken;225
11.8.4;4.8.4 Datenaustauschformate;226
12;5 Umfrage Zutritts- und Zufahrtskontrollsysteme;227
12.1;5.1 Ziel der Befragung;227
12.2;5.2 Auswertung;227
12.3;5.3 Zusammenfassung der Ergebnisse;237
12.4;5.4 Ergebnisse weiterer Umfragen zum Einsatz der RFID-Technik in und außerhalb der Baulogistik;239
13;6 Auto-ID-Systeme neben RFID;243
13.1;6.1 Grundlagen;243
13.1.1;6.1.2 OCR-Systeme (Texterkennung);249
13.1.2;6.1.3 Barcode-Systeme (Bild-/Grafikerkennung);249
13.1.3;6.1.4 Magnet-Karten-Systeme (digitale Kennzeichnung);254
13.1.4;6.1.5 Chip-Karten-Systeme (digitale Kennzeichnung);255
13.1.5;6.1.6 iButton (Mikrochip in Metallgehäuse);256
13.2;6.2 Beispiele für Auto-ID-Systeme neben RFID außerhalb des Bauwesens;257
13.2.1;6.2.1 Etablierte Anwendungen;257
13.2.2;6.2.2 Anwendungen in der Entwicklung;260
13.2.3;6.2.3 Veröffentlichte Visionen für zukünftige Anwendungen;261
13.3;6.3 Auto-ID-Systeme neben RFID im Bauwesen;263
13.3.1;6.3.1 Anwendungen und Szenarien in der Bauwirtschaft;263
13.3.2;6.3.2 Veröffentlichte Visionen zukünftiger Techniken;264
14;7 Die Auto-ID-Technik der RFID;265
14.1;7.1 Grundlagen, Klassifizierung und Normung;265
14.1.1;7.1.1 Was ist RFID?;265
14.1.2;7.1.2 Grundlagenliteratur;270
14.1.3;7.1.3 Klassifizierung der RFID-Technik nach Frequenzbereichen und Reichweiten;271
14.1.4;7.1.4 Klassifizierung in aktive und passive RFID-Systeme;277
14.1.5;7.1.5 Normen und Standards;277
14.2;7.2 Bestandteile und Funktionsweise eines RFID-Systems: allgemein und verdeutlicht am Beispiel eines passiven UHF- Systems;284
14.2.1;7.2.1 Objekt;285
14.2.2;7.2.2 UHF-Luftschnittstelle;286
14.2.3;7.2.3 RFID-Transponder allgemein;304
14.2.4;7.2.4 Aufbau und Funktion passiver UHF-Transponder;310
14.2.5;7.2.5 Antennen an bzw. in LF/HF-RFID-Lesegeräten;322
14.2.6;7.2.6 Antennen und Antennenkabel an bzw. in UHF-RFID-Lesegeräten;323
14.2.7;7.2.7 Lesegeräte allgemein;324
14.3;7.3 Middle- & Software zur Verarbeitung der mit RFID-Systemen erzeugten Daten;334
14.3.1;7.3.1 Datenverwaltung;334
14.3.2;7.3.2 Software;336
14.3.3;7.3.3 Middleware;336
15;8 Vergleich von Auto-ID-Systemen: insbesondere Barcode vs. RFID;339
15.1;8.1 Vorteile eines RFID-Systems;339
15.2;8.2 Kosten;342
15.3;8.3 Tabellarischer Vergleich der Eigenschaften von Auto- ID- Systemen;350
15.4;8.4 RFID-Transponder als Barcode-Ersatz?;354
16;9 Stand der RFID-Anwendung in der Bau- und Immobilienwirtschaft;355
16.1;9.1 Einführung;355
16.1.1;9.1.1 Aufforderung zur Vermeidung von „Doppelforschung“;355
16.1.2;9.1.2 Ausgangspunkt bei der Analyse bestehender und sich in der Entwicklung befindlicher RFID- Systeme mit Bezug zur Bau-und Immobilienwirtschaft;355
16.1.3;9.1.3 Ergebnis der Strukturierung der bau- und immobilienbezogenen RFID- Systeme;357
16.2;9.2 Darstellung einiger parallel laufender Forschungsprojekte und Studien zum bau- und immobilienwirtschaftlichen Einsatz der RFID- Technik;359
16.2.1;9.2.1 Forschungsprojekte und Studien in Deutschland unter Ver-weis auf thematisch angrenzende Vorhaben im Ausland;361
16.2.2;9.2.2 Vorhaben in Europa;395
16.2.3;9.2.3 Forschungsprojekte in Israel;415
16.2.4;9.2.4 Forschungsprojekte in Nordamerika;415
16.2.5;9.2.5 Forschungsprojekte in Asien;429
16.3;9.3 Exemplarische Darstellung einiger Anwendungsbei-spiele bzw. - szenarien zum Einsatz der RFID- Technik in der Bauwirtschaft;444
16.3.1;9.3.1 Gliederung;444
16.3.2;9.3.2 Zutrittskontrollsysteme mit und ohne Anbindung von Zeiterfassungssystemen in der Immobilienwirtschaft und im Bau-stelleneinsatz;445
16.3.3;9.3.3 Diebstahlschutz durch elektronische Maschinensteuerung und Einsatz von „ Smart- Keys“ am Beispiel der Systeme Hilti TPS und Rösler Obserwando;454
16.3.4;9.3.4 Das Prinzip der RFID-basierten „permanenten Inventur“ an Beispielen des „ intelligenten Magazin“, „ intelligenten Schlüs-selkastens“, „ intelligenten Regals“ etc.;457
16.3.5;9.3.5 Einsatz der RFID-Technik in Portalen bzw. Gates zum Tracking & Tracing von Fahrzeugen, Anhängern, Containern etc.;467
16.3.6;9.3.6 Einsatz der RFID-Technik zum Datensammeln unter Nutzung des „ Data- on- Tag“- Prinzips für Tracking & Tracing- Anwendungen;479
16.3.7;9.3.7 Einsatz einfacher mobiler RFID-Leser (Datensammler) für Tracking & Tracing- Anwendungen ( z. B. mobile Zeiterfassung und Rundgangskontrolle);481
16.3.8;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.;482
16.3.9;9.3.9 RFID-unterstützte Produktionssteuerung in der Bauwirtschaft;507
16.3.10;9.3.10 Kennzeichnung von Bauteilen, Bauelementen und sons-tigen Bauprodukten u. a. zur Montagesteuerung und Anbin-dung von Gebäude- bzw. Bauwerksinformationsmodellen;509
16.3.11;9.3.11 RFID-Einsatz im Qualitätsmanagement: Dokumentation von Montage- und Prüfprozessen;520
16.3.12;9.3.12 RFID-Systeme zur Lagerverwaltung;522
16.3.13;9.3.13 RFID-Einsatz im Behältermanagement am Beispiel von Lebensmittelverpackungen, Gefahrstoff- und Abfallbehältern;524
16.3.14;9.3.14 RFID-unterstützte Automatisation in Gebäuden;528
16.3.15;9.3.15 Sensor-RFID-Systeme für die Baubranche;534
16.3.16;9.3.16 RFID-basierte Lokalisierung, Ortung, Navigation: Mögliche Systeme;535
16.4;9.4 Fazit bzgl. Stand von Forschung und Entwicklung: Forschungsbedarf;538
17;10 Entwicklung des integrierten Wertschöpfungsmodells mit RFID in der Bau- und Immobilienwirtschaft „ InWeMo“;541
17.1;10.1 Ziel;541
17.2;10.2 Vorüberlegungen;542
17.2.1;10.2.1 Grundkonzept der Vision „EPCglobal-Netzwerk“;542
17.2.2;10.2.2 Funktionsweise des EPCglobal-Netzwerkes;552
17.3;10.3 Das Konzept des integrierten Wertschöpfungsmodells „ InWeMo“;554
17.3.1;10.3.1 Funktionsweise des „InWeMo“ anhand eines Beispiels;554
17.4;10.4 Nutzung des „InWeMo“ durch Dritte (z. B. ARGE RFI-DimBau);563
17.4.1;10.4.1 Applikationen, die mittels RFID erzeugte/ erfasste Daten nutzen ( außerhalb der Projekte der ARGE RFIDimBau);565
17.4.2;10.4.2 Applikationen, die mittels RFID erzeugte/ erfasste Daten nutzen ( Projekte der ARGE RFIDimBau);567
17.4.3;10.4.3 Sonstiges;569
17.5;10.5 Zusammenfassung und Fazit;570
18;11 Demonstration des „InWeMo“ in Form des „RFID-Bauservers“ anhand von Praxisbeispielen;571
18.1;11.1 Übersicht der Demonstratoren und Begründung der Demonstratorauswahl;572
18.1.1;11.1.1 Vorüberlegungen zu den Demonstratoren Nr. 2 und Nr. 3 ( Materiallogistik);573
18.1.2;11.1.2 Vorüberlegungen zu dem Demonstrator Nr. 4 (Personal-logistik);581
18.2;11.2 Technikauswahl für die Praxistests;587
18.3;11.3 Praxisvortests: „Vertrautmachen“ mit der verfügbaren RFID- Technik im UHF- Bereich;591
18.3.1;11.3.1 Tests zu Normen und Readereinstellung;591
18.3.2;11.3.2 Transpondervergleichsuntersuchungen;591
18.4;11.4 Anwendungsorientierte Systementwicklung;606
18.4.1;11.4.1 Systemaufbau und Gesamt-Konzept;606
18.4.2;11.4.2 Controller-Software;608
18.4.3;11.4.3 Applikationen;626
18.5;11.5 Praxistest Demonstrator Nr. 1 – Anwendung des „In- WeMo“ in der Materiallogistik: Demonstration des „ RFID- Bauservers“;654
18.6;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
18.6.1;11.6.1 Versuchsvorbereitung;655
18.6.2;11.6.2 Durchführung der Praxistests Nr. 1 bis Nr. 6;661
18.6.3;11.6.3 Gesamtfazit Praxistest Demonstrator Nr. 2;674
18.7;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
18.7.1;11.7.1 Versuchsvorbereitung;676
18.7.2;11.7.2 Versuchsaufbau und -durchführung;680
18.7.3;11.7.3 Gesamtfazit Praxistest Demonstrator Nr. 3;693
18.8;11.8 Demonstrator Nr. 4 – Anwendung des „InWeMo“ in der Personallogistik: Zutrittskontrolle, Zeiterfassung, PSA-Kontroll- und Diebstahlschutzportal für die Baustelle;695
18.8.1;11.8.1 Diebstahlschutzportal - Versuchsvorbereitung und Ver-suchsdurchführung;695
18.8.2;11.8.2 Zutrittskontrolle, Zeiterfassung und PSA-Portal - Versuchsvorbereitung und Versuchsdurchführung;699
19;12 Fazit und Ausblick;705
19.1;12.1 Ausgangslage;705
19.2;12.2 Zusammenfassung der Ergebnisse;706
19.3;12.3 Ausblick;711
19.4;12.4 Abschlussfazit;712
20;Literaturverzeichnis;713
21;Forschende Stelle;776
22;Praxispartner;777

und Zielstellung.- Vorgehensbeschreibung.- Logistik entlang der Wertschöpfungskette der Bau- und Immobilienwirtschaft.- Grundlagen zum elektronischen Datenaustausch, zur Warenwirtschaft, zur Identifizierung und Kennzeichnung sowie zu Ordnungs- und Klassifizierungssystemen und (Stamm-)Datenbanken.- Umfrage Zutritts- und Zufahrtskontrollsysteme.- Auto-ID-Systeme neben RFID.- Die Auto-ID-Technik der RFID.- Vergleich von Auto-ID-Systemen: insbesondere Barcode vs. RFID.- Stand der RFID-Anwendung in der Bau- und Immobilienwirtschaft.- Entwicklung des integrierten Wertschöpfungsmodells mit RFID in der Bau- und Immobilienwirtschaft „InWeMo“.- Demonstration des „InWeMo“ in Form des „RFIDBauservers“ anhand von Praxisbeispielen.- Fazit und Ausblick.

Über Autor(innen)

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.