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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'

AutorBerit Offergeld, Manfred Helmus, Oliver Sachs, Selcuk Nisancioglu
VerlagVieweg+Teubner (GWV)
Erscheinungsjahr2010
Seitenanzahl323 Seiten
ISBN9783834897282
FormatPDF
KopierschutzDRM
GerätePC/MAC/eReader/Tablet
Preis49,44 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
Vorwort6
Inhaltsverzeichnis7
Abbildungsverzeichnis15
Tabellenverzeichnis20
Abkürzungsverzeichnis21
1 Einleitung23
1.1 Berufsgenossenschaftliche Relevanz und eigene Vorarbeiten23
1.2 Zielstellung24
2 Radio Frequency Identification26
2.1 Auto-ID-Systeme26
2.2 Technik und Grundlagen28
2.2.1 Transponder, Tag oder Smart-Label28
2.2.2 RFID-Reader30
2.2.3 Datenverarbeitungssystem31
2.3 Allgemeine RFID-Anwendungen31
2.3.1 Personenidentifikation32
2.3.2 Objektidentifikation34
2.4 RFID-Anwendungen für den Bereich der Arbeitssicherheit37
3 Projektmodul 1 - „Grundlagen“48
3.1 Allgemeines48
3.2 Analyse von Unfallstatistiken und Gefährdungsbeurteilungen48
3.2.1 Grundlagen48
3.2.2 Analyse betriebsinterner Unfallstatistiken50
3.3 Workshops51
3.3.1 Anwendungsbereiche in Zusammenhang mit dem Kontrollportal51
3.3.2 Anwendungsbereiche in Zusammenhang mit der Maschinensteuerung53
3.3.3 Sonstige Anwendungsbereiche54
3.4 Experten-Interviews54
3.4.1 Anwendungsbereiche in Zusammenhang mit dem Kontrollportal54
3.4.2 Anwendungsbereiche in Zusammenhang mit der Maschinensteuerung55
3.4.3 Sonstige Anwendungsbereiche56
3.5 Teilnehmer der Workshops und Experten-Interviews56
3.5.1 Teilnehmer aus dem Bereich der Berufsgenossenschaften und Institutionen56
3.5.2 Teilnehmer aus den Unternehmen57
3.6 Patentrechtliche Untersuchung57
3.6.1 Allgemeines57
3.6.2 Projektbezogene Einschätzung57
3.6.3 Recherche58
3.6.4 Einschätzung60
3.7 Pflichtenheft61
3.7.1 Überblick61
3.7.1.1 Aufgaben61
3.7.1.2 Funktionsbeschreibung62
3.7.1.3 Schematischer Aufbau des Systems62
3.7.2 Softwaremodule63
3.7.2.1 Das Modul Lesersteuerung63
3.7.2.1.1 Kommunikation63
3.7.2.1.2 Parametrierung63
3.7.2.1.3 Antennensteuerung63
3.7.2.1.4 Ereignisdatenverarbeitung63
3.7.2.2 Das Modul Auswertung64
3.7.2.2.1 Tagzuordnung64
3.7.2.2.2 Schutzprofil64
3.7.2.2.3 Vollständigkeitsprüfung64
3.7.2.2.4 Ausgabe64
3.7.2.3 Das Modul Signalisierung64
3.7.2.4 Das Datenbankmodul65
3.7.2.4.1 Schutzgegenstand-Tabelle65
3.7.2.4.2 Tag-Tabelle65
3.7.2.4.3 Schutzprofil-Tabelle66
3.7.2.4.4 Personen-Tabelle66
3.7.2.4.5 Ereignisdaten-Tabelle66
3.7.3 Feinspezifikation66
3.8 Fazit66
3.8.1 Zusammenfassung66
3.8.2 Ausblick67
3.8.2.1 Technische Entwicklung68
3.8.2.2 Analyse von RFID-Anwendungen in der Maschinensteuerung69
Projektmodul 2 – Anwendungsorientierte Entwicklung70
4 Projektmodul 2 - „Anwendungsorientierte Entwicklung“71
4.1 Zielstellung71
4.1.1 Entwicklung des Portals zur automatischen Kontrolle der PSA72
4.1.2 Analyse von RFID-Anwendungen in der Maschinensteuerung73
4.2 Organisatorische Konzeption73
4.3 Datenverarbeitung75
4.3.1 Funktionsbeschreibung76
4.3.2 Schematischer Aufbau des Datenverarbeitungssystems76
4.3.3 Der Leseradapter78
4.3.3.1 Schematischer Aufbau des Leseradapters79
4.3.3.2 Inhaltlicher Aufbau des Leseradapters80
4.3.3.2.1 PLI: Physical Layer Interface:80
4.3.3.2.2 RPI: Reader Protocol Interface80
4.3.3.2.3 MAL: Manufacturer Abstraction Layer81
4.3.4 Das Applikationsinterface CAI: Common Application Interface82
4.3.5 Applikationen und Softwaremodule84
4.3.5.1 Die Lesersteuerung: Registerblatt „Leser“85
4.3.5.1.1 Feld „Lesertyp“, Modul 1 / Reader86
4.3.5.1.2 Felder zum Netzwerk-Interface, Modul 10 / IPCom86
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 / Param189
4.3.5.1.6 Feld „Antennenmultiplexer“, Modul 5 / AntMux:89
4.3.5.1.7 Großes unteres Listenfeld, Modul 8 / Syslog90
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 / Sound92
4.3.5.2.3 Feld „Integrationszeit“, Modul 3 / Param193
4.3.5.2.4 Feld „Standby“, Modul 3 / Param194
4.3.5.2.5 Felder zur PSA-Kontrollinformation, Modul 25 / PSAList95
4.3.5.3 Registerblatt „Info / Hilfe“, Modul 26 / PSAInfo97
4.3.5.4 Die Signalsteuerung98
4.3.5.4.1 Signalisierung am Touch-Screen, Modul 22 / PSATouch98
4.3.5.4.2 Signalisierung an der Leuchtfläche, Modul 26 / PSASignal102
4.3.5.5 Hilfsprogramm zum Beschreiben von RFID-(UHF)-Transpondern103
4.3.6 Der PSA-Datenbankserver104
4.3.6.1 PSA-Profilverwaltung105
4.3.6.1.1 PSA-Profil anlegen106
4.3.6.1.2 PSA-Profil bearbeiten107
4.3.6.2 Personalverwaltung107
4.3.6.2.1 Mitarbeiter-Profil anlegen108
4.3.6.2.2 Mitarbeiter-Profil verwalten109
4.3.6.3 Reportfunktion110
4.4 Grundlagen des Elektromagnetismus111
4.4.1 Ausbreitung elektromagnetischer Wellen111
4.4.2 Leistungsangaben114
4.4.3 Strahlungsdichte115
4.4.4 Die RFID-(UHF)-Luftschnittstelle115
4.4.5 Das Backscatter-Prinzip116
4.4.6 Antikollisionsverfahren118
4.5 Technische Voruntersuchungen119
4.5.1 Frequenzbereiche120
4.5.2 Hardware-Komponenten122
4.5.2.1 RFID-(UHF)-Lesegerät123
4.5.2.1.1 Hardware-Vorauswahl126
4.5.2.1.2 Voruntersuchungen128
4.5.2.1.3 Hardware-Auswahl128
4.5.2.2 RFID-(UHF)-Leser-Antennen129
4.5.2.2.1 Hardware-Vorauswahl129
4.5.2.2.2 Voruntersuchungen132
4.5.2.2.3 Hardware-Auswahl135
4.5.2.2.4 RFID-(UHF)-Transponder136
4.5.2.2.5 Hardware-Vorauswahl145
4.5.2.2.6 Voruntersuchungen152
4.5.2.2.7 Hardware-Auswahl164
4.6 Untersuchungen zur anwendungsorientierten Entwicklung166
4.6.1 Systemaufbau166
4.6.1.1 Technische Komponenten166
4.6.1.2 Entwicklung des Demonstrators167
4.6.1.3 Kosten der Umsetzung171
4.6.2 Untersuchungen am Systemaufbau171
4.6.2.1 Leistungsstärke der Antennenstrahlung171
4.6.2.1.1 Kabeldämpfung172
4.6.2.1.2 Antennengewinn174
4.6.2.1.3 Resultierende Leistungsstärke175
4.6.2.2 Reichweite der Antennenstrahlung176
4.6.2.3 Feldbeeinflussung durch Reflexion und Absorption179
4.6.3 Laborversuche zur persönlichen Schutzausrüstung182
4.6.3.1 Mitarbeiterausweise183
4.6.3.2 Sicherheitsschuhe184
4.6.3.3 Industrieschutzhelme190
4.6.3.4 Augenschutz191
4.6.3.5 Absturzsicherung192
4.6.3.6 Kapsel-Gehörschutz193
4.6.3.7 Sicherheitshandschuhe194
4.6.4 Laborversuche zur Abstimmung von PSA und Demonstrator196
4.7 Vorbereitung der Praxistests198
4.7.1 InHaus2-Baustelle198
4.7.1.1 Entwicklung der erforderlichen PSA-Profile199
4.7.1.2 Kennzeichnung der Transponder zur Identifikation der PSA200
4.7.1.3 Anbindung des RFID-Portals an eine Zutrittskontrolle201
4.7.2 Ford Werke GmbH203
4.7.3 Weitere Praxistests205
4.7.3.1 Westfälischer Zoologischen Garten Münster GmbH (Allwetterzoo)205
4.7.3.2 Stockmeyer GmbH & Co. KG Westfälische Fleischwarenfabrik206
4.8 Standardisierung und Normung206
4.8.1 Standardisierung und Normung bei PSA206
4.8.2 Klassifizierungs- und Ordnungsnummernsysteme208
4.8.2.1 United Nations Standard Products and Services Code UNSPSC209
4.8.2.2 Standardwarenklassifikation211
4.8.2.3 Global Product Classification GPC212
4.8.2.4 eCl@ss216
4.8.2.5 proficl@ss221
4.8.3 Vorhandene Normen und Standards für die RFID-Technologie226
4.8.3.1 Aufgaben und Entwicklung von GS1226
4.8.3.2 Standards nach EPCglobal232
4.8.3.2.1 Physische Standards: Der Electronic Product Code (EPC)234
4.8.3.2.2 Infrastruktur-Standards235
4.8.3.2.3 Standards für den Datenaustausch235
4.8.4 Handlungskonzept237
4.9 Rechtliche Betrachtung238
4.9.1 Datenschutz238
4.9.2 Arbeitsrechtliche Rahmenbedingungen239
4.10 Analyse von RFID-Anwendungen in der Maschinensicherheit240
4.10.1 Ausgangssituation240
4.10.2 Workshop „RFID in der Maschinensicherheit“241
4.11 Fazit242
4.11.1 Ausblick243
4.11.2 Zusatznutzen244
4.11.2.1 Zugangskontrolle244
4.11.2.2 Zeiterfassung245
4.11.2.3 Diebstahlschutz245
4.11.3 Kritische Betrachtung246
Projektmodul 3 – Praxistests und Dokumentation247
5 Projektmodul 3 - „Praxistests und Dokumentation“248
5.1 Zielstellung248
5.2 Praxistest Baustelle: InHaus2, Duisburg249
5.2.1 Vorbereitung249
5.2.1.1 Entwicklung der erforderlichen PSA-Profile249
5.2.1.2 Kennzeichnung der Transponder zur Identifikation der PSA250
5.2.1.3 Anbindung des RFID-(UHF)-Portals an ein Zutrittskontrollsystem251
5.2.2 Umsetzung253
5.2.2.1 Voruntersuchung254
5.2.2.2 Mitwirkende Unternehmen255
5.2.3 Ergebnis256
5.2.3.1 Technische Umsetzung256
5.2.4 Fazit262
5.3 Praxistest Automobilindustrie: Ford Werke GmbH262
5.3.1 Vorbereitung263
5.3.2 Umsetzung264
5.3.2.1 Transponder-Wahl264
5.3.2.2 Leserwahl265
5.3.2.3 Dokumentation266
5.3.3 Ergebnis267
5.3.4 Fazit267
5.4 Praxistest Fleischverarbeitende Industrie: Stockmeyer GmbH267
5.4.1 Vorbereitung268
5.4.1.1 Gehörschutz268
5.4.1.2 Kettenhandschuh269
5.4.1.3 Schutzschuhe270
5.4.1.4 Datenschutz270
5.4.2 Umsetzung270
5.4.3 Ergebnis270
5.5 Fazit271
5.5.1 Zusammenfassung271
5.5.2 Normung273
5.5.3 Ausblick273
6 Ansprechpartner275
7 Literatur- und Quellenverzeichnis276
7.1 Projektmodul 1276
7.2 Projektmodul 2277
7.2.1 Literatur277
7.2.2 Quellen279
7.3 Projektmodul 3281
8 Anlagenverzeichnis282
8.1 Anlage 1: Übersicht der RFID-(UHF)-Lesegeräte282
8.2 Anlage 2: Übersicht der RFID-(UHF)-Leser-Antennen283
8.3 Anlage 3: Übersicht der RFID-(UHF)-Transponder285
8.4 Anlage 4: Richtcharakteristik der RFID-(UHF)-Leser-Antenne290
8.5 Anlage 5: Referenztransponder, Y-Achse293
8.6 Anlage 6: Referenztransponder, Z-Achse294
8.7 Anlage 7: Transponder-Vergleichsmessungen297
8.8 Anlage 8: Untergrundeinfluss322

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