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Arbeitsschutz im Bauwesen mit RFID

Forschungsbericht zum Projekt 'Sicherheitstechnik mit RFID - Entwicklung, Erprobung und Optimierung von geeigneten Instrumenten zur nachhaltigen Verbesserung des Arbeitsschutzes auf Grundlage von RFID'

Autor	Berit Offergeld, Manfred Helmus, Oliver Sachs, Selcuk Nisancioglu
Verlag	Vieweg+Teubner (GWV)
Erscheinungsjahr	2010
Seitenanzahl	323 Seiten
ISBN	9783834897282
Format	PDF
Kopierschutz	Wasserzeichen/DRM
Geräte	PC/MAC/eReader/Tablet
Preis	49,44 EUR

Die Beiträge des Sammelbands fassen die Entwicklung, Erprobung und Optimierung von geeigneten Instrumenten zur nachhaltigen Verbesserung des Arbeitsschutzes auf der Grundlage der RFID-Technologie zusammen.

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Manfred Helmus ist Leiter des Lehr- und Forschungsgebietes Baubetrieb und Bauwirtschaft der Bergischen Universität Wuppertal. Selcuk Nisancioglu, Berit Offergeld und Oliver Sachs sind dort als wissenschaftliche Mitarbeiter tätig.

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Leseprobe

3 Projektmodul 1 - „Grundlagen“ (S. 27-28)

3.1 Allgemeines

Der Ausgangspunkt für die Bearbeitung und Durchführung des geplanten Forschungsvorhabens ist eine Bedarfsfeststellung für die Anwendung der RFID-Werkzeuge. Auf der Grundlage von Gefährdungsbeurteilungen, Interviews und Unfallstatistiken aller Berufsgenossenschaften wurden zunächst die Gefahrenpotenziale von Tätigkeiten, die für die geplanten RFID-Anwendungen geeignet erscheinen, identifiziert und analysiert. Anschließend wurden verschiedene Vertreter der Wirtschaft, der Berufsgenossenschaften und der Wissenschaft zu Workshops eingeladen, bei denen mögliche Einsatzgebiete der Sicherheitssysteme erläutert und diskutiert werden. Außerdem wurden die Workshops dazu genutzt, die Teilnehmer über das Thema „RFID und Datenschutz“ zu informieren.

Die Diskussion über mögliche Anwendungsgebiete von RFID in den unterschiedlichsten Branchen wurde in intensiven Experten-Interviews vertieft und spezifiziert. Die Ergebnisse der Analysen, Workshops und Experten-Interviews lieferten Hinweise auf Anwendungsgebiete mit besonderer berufsgenossenschaftlicher Bedeutung und werden in Form eines Pflichtenheftes erfasst, in dem die Arbeitsbereiche für den Einsatz der RFIDSysteme genau beschrieben, die Standorte für die Testphase der Sicherungssysteme festgelegt und die Anforderungen an die RFID-Systeme dokumentiert werden. Ferner wird das geplante RFID-System durch eine Patentrecherche auf bestehende Schutzrechte überprüft. Basierend auf dem Pflichtenheft werden die Sicherheitssysteme in den Modulen Entwicklung und Testphase umgesetzt.

3.2 Analyse von Unfallstatistiken und Gefährdungsbeurteilungen

3.2.1 Grundlagen

Im Rahmen der BG-übergreifenden Analyse von Unfallstatistiken und Gefährdungsbeurteilungen zur Identifizierung von möglichen RFID-Anwendungen musste zunächst festgestellt werden, dass eine übergreifende eindeutige Korrelation von Arbeitsunfällen und deren Zusammenhang mit fehlender bzw. falscher persönlicher Schutzausrüstung (PSA) für sämtliche Branchen nicht herzustellen ist, da eine Abfrage der PSA im Zusammenhang mit einem Arbeitsunfall im Unfallmeldebogen gemäß der „Unfallversicherungs-Anzeigeverordnung“ (UVAV) vom 04.02.2002 nicht mehr vorgesehen ist. Die folgende Abbildung verdeutlicht dennoch den dringenden Bedarf an innovativen Ansätzen im Bereich Arbeitssicherheit.

Inhaltsverzeichnis

Vorwort	6
Inhaltsverzeichnis	7
Abbildungsverzeichnis	15
Tabellenverzeichnis	20
Abkürzungsverzeichnis	21
1 Einleitung	23
1.1 Berufsgenossenschaftliche Relevanz und eigene Vorarbeiten	23
1.2 Zielstellung	24
2 Radio Frequency Identification	26
2.1 Auto-ID-Systeme	26
2.2 Technik und Grundlagen	28
2.2.1 Transponder, Tag oder Smart-Label	28
2.2.2 RFID-Reader	30
2.2.3 Datenverarbeitungssystem	31
2.3 Allgemeine RFID-Anwendungen	31
2.3.1 Personenidentifikation	32
2.3.2 Objektidentifikation	34
2.4 RFID-Anwendungen für den Bereich der Arbeitssicherheit	37
3 Projektmodul 1 - „Grundlagen“	48
3.1 Allgemeines	48
3.2 Analyse von Unfallstatistiken und Gefährdungsbeurteilungen	48
3.2.1 Grundlagen	48
3.2.2 Analyse betriebsinterner Unfallstatistiken	50
3.3 Workshops	51
3.3.1 Anwendungsbereiche in Zusammenhang mit dem Kontrollportal	51
3.3.2 Anwendungsbereiche in Zusammenhang mit der Maschinensteuerung	53
3.3.3 Sonstige Anwendungsbereiche	54
3.4 Experten-Interviews	54
3.4.1 Anwendungsbereiche in Zusammenhang mit dem Kontrollportal	54
3.4.2 Anwendungsbereiche in Zusammenhang mit der Maschinensteuerung	55
3.4.3 Sonstige Anwendungsbereiche	56
3.5 Teilnehmer der Workshops und Experten-Interviews	56
3.5.1 Teilnehmer aus dem Bereich der Berufsgenossenschaften und Institutionen	56
3.5.2 Teilnehmer aus den Unternehmen	57
3.6 Patentrechtliche Untersuchung	57
3.6.1 Allgemeines	57
3.6.2 Projektbezogene Einschätzung	57
3.6.3 Recherche	58
3.6.4 Einschätzung	60
3.7 Pflichtenheft	61
3.7.1 Überblick	61
3.7.1.1 Aufgaben	61
3.7.1.2 Funktionsbeschreibung	62
3.7.1.3 Schematischer Aufbau des Systems	62
3.7.2 Softwaremodule	63
3.7.2.1 Das Modul Lesersteuerung	63
3.7.2.1.1 Kommunikation	63
3.7.2.1.2 Parametrierung	63
3.7.2.1.3 Antennensteuerung	63
3.7.2.1.4 Ereignisdatenverarbeitung	63
3.7.2.2 Das Modul Auswertung	64
3.7.2.2.1 Tagzuordnung	64
3.7.2.2.2 Schutzprofil	64
3.7.2.2.3 Vollständigkeitsprüfung	64
3.7.2.2.4 Ausgabe	64
3.7.2.3 Das Modul Signalisierung	64
3.7.2.4 Das Datenbankmodul	65
3.7.2.4.1 Schutzgegenstand-Tabelle	65
3.7.2.4.2 Tag-Tabelle	65
3.7.2.4.3 Schutzprofil-Tabelle	66
3.7.2.4.4 Personen-Tabelle	66
3.7.2.4.5 Ereignisdaten-Tabelle	66
3.7.3 Feinspezifikation	66
3.8 Fazit	66
3.8.1 Zusammenfassung	66
3.8.2 Ausblick	67
3.8.2.1 Technische Entwicklung	68
3.8.2.2 Analyse von RFID-Anwendungen in der Maschinensteuerung	69
Projektmodul 2 – Anwendungsorientierte Entwicklung	70
4 Projektmodul 2 - „Anwendungsorientierte Entwicklung“	71
4.1 Zielstellung	71
4.1.1 Entwicklung des Portals zur automatischen Kontrolle der PSA	72
4.1.2 Analyse von RFID-Anwendungen in der Maschinensteuerung	73
4.2 Organisatorische Konzeption	73
4.3 Datenverarbeitung	75
4.3.1 Funktionsbeschreibung	76
4.3.2 Schematischer Aufbau des Datenverarbeitungssystems	76
4.3.3 Der Leseradapter	78
4.3.3.1 Schematischer Aufbau des Leseradapters	79
4.3.3.2 Inhaltlicher Aufbau des Leseradapters	80
4.3.3.2.1 PLI: Physical Layer Interface:	80
4.3.3.2.2 RPI: Reader Protocol Interface	80
4.3.3.2.3 MAL: Manufacturer Abstraction Layer	81
4.3.4 Das Applikationsinterface CAI: Common Application Interface	82
4.3.5 Applikationen und Softwaremodule	84
4.3.5.1 Die Lesersteuerung: Registerblatt „Leser“	85
4.3.5.1.1 Feld „Lesertyp“, Modul 1 / Reader	86
4.3.5.1.2 Felder zum Netzwerk-Interface, Modul 10 / IPCom	86
4.3.5.1.3 Feld „Leser-Info“, Modul 12 / ReaderInfo:	88
4.3.5.1.4 Feld „Leistungseinstellung“, Modul 4 / Power1:	88
4.3.5.1.5 Feld „Frequenz“, Modul 3 / Param1	89
4.3.5.1.6 Feld „Antennenmultiplexer“, Modul 5 / AntMux:	89
4.3.5.1.7 Großes unteres Listenfeld, Modul 8 / Syslog	90
4.3.5.2 Die PSA-Applikation: Registerblatt „Starten“	90
4.3.5.2.1 Feld „Betriebsart“, Modul 2 / Mode:	91
4.3.5.2.2 Feld „Sound“, Modul 6 / Sound	92
4.3.5.2.3 Feld „Integrationszeit“, Modul 3 / Param1	93
4.3.5.2.4 Feld „Standby“, Modul 3 / Param1	94
4.3.5.2.5 Felder zur PSA-Kontrollinformation, Modul 25 / PSAList	95
4.3.5.3 Registerblatt „Info / Hilfe“, Modul 26 / PSAInfo	97
4.3.5.4 Die Signalsteuerung	98
4.3.5.4.1 Signalisierung am Touch-Screen, Modul 22 / PSATouch	98
4.3.5.4.2 Signalisierung an der Leuchtfläche, Modul 26 / PSASignal	102
4.3.5.5 Hilfsprogramm zum Beschreiben von RFID-(UHF)-Transpondern	103
4.3.6 Der PSA-Datenbankserver	104
4.3.6.1 PSA-Profilverwaltung	105
4.3.6.1.1 PSA-Profil anlegen	106
4.3.6.1.2 PSA-Profil bearbeiten	107
4.3.6.2 Personalverwaltung	107
4.3.6.2.1 Mitarbeiter-Profil anlegen	108
4.3.6.2.2 Mitarbeiter-Profil verwalten	109
4.3.6.3 Reportfunktion	110
4.4 Grundlagen des Elektromagnetismus	111
4.4.1 Ausbreitung elektromagnetischer Wellen	111
4.4.2 Leistungsangaben	114
4.4.3 Strahlungsdichte	115
4.4.4 Die RFID-(UHF)-Luftschnittstelle	115
4.4.5 Das Backscatter-Prinzip	116
4.4.6 Antikollisionsverfahren	118
4.5 Technische Voruntersuchungen	119
4.5.1 Frequenzbereiche	120
4.5.2 Hardware-Komponenten	122
4.5.2.1 RFID-(UHF)-Lesegerät	123
4.5.2.1.1 Hardware-Vorauswahl	126
4.5.2.1.2 Voruntersuchungen	128
4.5.2.1.3 Hardware-Auswahl	128
4.5.2.2 RFID-(UHF)-Leser-Antennen	129
4.5.2.2.1 Hardware-Vorauswahl	129
4.5.2.2.2 Voruntersuchungen	132
4.5.2.2.3 Hardware-Auswahl	135
4.5.2.2.4 RFID-(UHF)-Transponder	136
4.5.2.2.5 Hardware-Vorauswahl	145
4.5.2.2.6 Voruntersuchungen	152
4.5.2.2.7 Hardware-Auswahl	164
4.6 Untersuchungen zur anwendungsorientierten Entwicklung	166
4.6.1 Systemaufbau	166
4.6.1.1 Technische Komponenten	166
4.6.1.2 Entwicklung des Demonstrators	167
4.6.1.3 Kosten der Umsetzung	171
4.6.2 Untersuchungen am Systemaufbau	171
4.6.2.1 Leistungsstärke der Antennenstrahlung	171
4.6.2.1.1 Kabeldämpfung	172
4.6.2.1.2 Antennengewinn	174
4.6.2.1.3 Resultierende Leistungsstärke	175
4.6.2.2 Reichweite der Antennenstrahlung	176
4.6.2.3 Feldbeeinflussung durch Reflexion und Absorption	179
4.6.3 Laborversuche zur persönlichen Schutzausrüstung	182
4.6.3.1 Mitarbeiterausweise	183
4.6.3.2 Sicherheitsschuhe	184
4.6.3.3 Industrieschutzhelme	190
4.6.3.4 Augenschutz	191
4.6.3.5 Absturzsicherung	192
4.6.3.6 Kapsel-Gehörschutz	193
4.6.3.7 Sicherheitshandschuhe	194
4.6.4 Laborversuche zur Abstimmung von PSA und Demonstrator	196
4.7 Vorbereitung der Praxistests	198
4.7.1 InHaus2-Baustelle	198
4.7.1.1 Entwicklung der erforderlichen PSA-Profile	199
4.7.1.2 Kennzeichnung der Transponder zur Identifikation der PSA	200
4.7.1.3 Anbindung des RFID-Portals an eine Zutrittskontrolle	201
4.7.2 Ford Werke GmbH	203
4.7.3 Weitere Praxistests	205
4.7.3.1 Westfälischer Zoologischen Garten Münster GmbH (Allwetterzoo)	205
4.7.3.2 Stockmeyer GmbH & Co. KG Westfälische Fleischwarenfabrik	206
4.8 Standardisierung und Normung	206
4.8.1 Standardisierung und Normung bei PSA	206
4.8.2 Klassifizierungs- und Ordnungsnummernsysteme	208
4.8.2.1 United Nations Standard Products and Services Code UNSPSC	209
4.8.2.2 Standardwarenklassifikation	211
4.8.2.3 Global Product Classification GPC	212
4.8.2.4 eCl@ss	216
4.8.2.5 proficl@ss	221
4.8.3 Vorhandene Normen und Standards für die RFID-Technologie	226
4.8.3.1 Aufgaben und Entwicklung von GS1	226
4.8.3.2 Standards nach EPCglobal	232
4.8.3.2.1 Physische Standards: Der Electronic Product Code (EPC)	234
4.8.3.2.2 Infrastruktur-Standards	235
4.8.3.2.3 Standards für den Datenaustausch	235
4.8.4 Handlungskonzept	237
4.9 Rechtliche Betrachtung	238
4.9.1 Datenschutz	238
4.9.2 Arbeitsrechtliche Rahmenbedingungen	239
4.10 Analyse von RFID-Anwendungen in der Maschinensicherheit	240
4.10.1 Ausgangssituation	240
4.10.2 Workshop „RFID in der Maschinensicherheit“	241
4.11 Fazit	242
4.11.1 Ausblick	243
4.11.2 Zusatznutzen	244
4.11.2.1 Zugangskontrolle	244
4.11.2.2 Zeiterfassung	245
4.11.2.3 Diebstahlschutz	245
4.11.3 Kritische Betrachtung	246
Projektmodul 3 – Praxistests und Dokumentation	247
5 Projektmodul 3 - „Praxistests und Dokumentation“	248
5.1 Zielstellung	248
5.2 Praxistest Baustelle: InHaus2, Duisburg	249
5.2.1 Vorbereitung	249
5.2.1.1 Entwicklung der erforderlichen PSA-Profile	249
5.2.1.2 Kennzeichnung der Transponder zur Identifikation der PSA	250
5.2.1.3 Anbindung des RFID-(UHF)-Portals an ein Zutrittskontrollsystem	251
5.2.2 Umsetzung	253
5.2.2.1 Voruntersuchung	254
5.2.2.2 Mitwirkende Unternehmen	255
5.2.3 Ergebnis	256
5.2.3.1 Technische Umsetzung	256
5.2.4 Fazit	262
5.3 Praxistest Automobilindustrie: Ford Werke GmbH	262
5.3.1 Vorbereitung	263
5.3.2 Umsetzung	264
5.3.2.1 Transponder-Wahl	264
5.3.2.2 Leserwahl	265
5.3.2.3 Dokumentation	266
5.3.3 Ergebnis	267
5.3.4 Fazit	267
5.4 Praxistest Fleischverarbeitende Industrie: Stockmeyer GmbH	267
5.4.1 Vorbereitung	268
5.4.1.1 Gehörschutz	268
5.4.1.2 Kettenhandschuh	269
5.4.1.3 Schutzschuhe	270
5.4.1.4 Datenschutz	270
5.4.2 Umsetzung	270
5.4.3 Ergebnis	270
5.5 Fazit	271
5.5.1 Zusammenfassung	271
5.5.2 Normung	273
5.5.3 Ausblick	273
6 Ansprechpartner	275
7 Literatur- und Quellenverzeichnis	276
7.1 Projektmodul 1	276
7.2 Projektmodul 2	277
7.2.1 Literatur	277
7.2.2 Quellen	279
7.3 Projektmodul 3	281
8 Anlagenverzeichnis	282
8.1 Anlage 1: Übersicht der RFID-(UHF)-Lesegeräte	282
8.2 Anlage 2: Übersicht der RFID-(UHF)-Leser-Antennen	283
8.3 Anlage 3: Übersicht der RFID-(UHF)-Transponder	285
8.4 Anlage 4: Richtcharakteristik der RFID-(UHF)-Leser-Antenne	290
8.5 Anlage 5: Referenztransponder, Y-Achse	293
8.6 Anlage 6: Referenztransponder, Z-Achse	294
8.7 Anlage 7: Transponder-Vergleichsmessungen	297
8.8 Anlage 8: Untergrundeinfluss	322

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