DE202008011343U1

DE202008011343U1 - System zur Verarbeitung und Speicherung von Informationen zum Lebenszyklus von Bauteilen in Bauwerken und von Elementen zur Erstellung von Bauwerken

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Publication number: DE202008011343U1
Application number: DE200820011343
Authority: DE
Original assignee: Technische Universitaet Dresden
Current assignee: Technische Universitaet Dresden
Priority date: 2008-08-19
Filing date: 2008-08-19
Publication date: 2008-11-20
Anticipated expiration: 2018-08-20

Abstract

System (1) zur Verarbeitung und Speicherung von Informationen zum Lebenszyklus von Bauteilen (9) in Bauwerken und von Elementen (99) zur Erstellung von Bauwerken,
dadurch gekennzeichnet,
dass es
– mindestens einen Server (2) zur Verarbeitung und Aktualisierung von Daten der Bauteile (9) oder der Elemente (99) mittels der RFID-Technologie,
– mindestens ein dem Bauteil (9) oder dem Element (99) zugeordnetes gekapseltes Kommunikationsmittel (3) mit darin eingebettetem Transpondersystem (4), wobei das Kommunikationsmittel (3) sich innerhalb des Bauteils (9) befindet oder am Element (99) befestigt ist,
– mindestens ein außerhalb des Bauteils (9) oder Elements (99) befindliches Lese-/Schreibegerät (5, 6) zur Kommunikation mit dem Kommunikationsmittel (3) und mit dem Server (2),
– programmtechnische Mittel im Server (2) zur Erfassung, Aktualisierung und Berechnung von Daten zur Übermittlung an das Kommunikationsmittel (3) über das Lese-/Schreibegerät (5, 6) und
– programmtechnische Mittel im Server (2) zur Berechnung von betriebswirtschaftlichen...

Description

Die Erfindung betrifft ein System zur Verarbeitung und Speicherung von Informationen zum Lebenszyklus von Bauteilen in Bauwerken und von Elementen zur Erstellung von Bauwerken.
Durch den Einsatz der RFID-Technologie (Radio-Frequency-Identifikation-Technologie) werden Prozesse der Lagerhaltung und der Warenwirtschaft sowie der industriellen Herstellung von Gütern seit mehreren Jahren durchgeführt, wobei die Steigerung der Wirtschaftlichkeit sowie die Steigerung des Qualitätsni veaus die Chancen der Unternehmen im globalisierten Markt deutlich verbesserten.
Im Bauwesen werden solche Systeme nur partiell eingesetzt. Beispielsweise sind einige große Erdbaumaschinen mit der RFID-Technologie ausgestattet, um die technische Überwachung der Maschine zu vereinfachen, ein Fehler- und Störungsmanagement auch online durchführen zu können und eine lückenlose Dokumentation des Lebenszyklus einer Maschine automatisch aufzuzeichnen. Die Nutzung bezüglich eines Gesamtprozesses zu Herstellung eines Bauwerks und die Beobachtung dessen Lebenszyklus ist bis heute noch nicht auf dem Markt.
Oft scheitern die Versuche, die RFID-Transponder im Bauwesen einzusetzen, an den vorherrschenden Randbedingungen. So sind die Transponder beispielsweise in den meisten Fällen von Stoffen umgeben, welche die Signale dämpfen. Außerdem sind noch keine einheitlichen Standards für die Schnittstelle Transponder-Lesegerät vorhanden, so dass auf dem Markt erhältliche Systeme nicht untereinander austauschbar sind. Weiterhin sind die sehr hohen Entwicklungskosten für solche Insel-Lösungen für ein einzelnes Unternehmen nicht beherrschbar.
Auch andere Systeme setzten sich auf den Baustellen nicht durch. Die hohen mechanischen Beanspruchungen, Verschmutzungen sowie häufige Positionsänderungen sprechen beispielsweise gegen den Einsatz von Barcodes auf den Baustellen.
Erst durch die Entwicklung der RFID-Technologie in den letzten Jahren, vor allem mit Blick auf die Automobilindustrie und den Flugverkehr, ist die Umsetzung im Bauwesen mit den Anforderungen große mechanische Belastung, Verschmutzung oder Abschirmung durch Metall, in greifbare Nähe gerückt.
In einer Voruntersuchung wurden die Daten- und Informationsflüsse im Lebenszyklus eines Bauwerkes analysiert. Das dem Stand der Technik entspre chende klassische Datenflussmodell, das in 1 gezeigt ist, ist unterteilt in eine Objektebene und eine Datenebene. Allein bei der Betrachtung der Datenebene ist eine Vielzahl so genannter Medienbrüche, bei denen eine Umwandlung von digitalen Daten in analoge Daten oder umgekehrt erfolgt, zu finden. Diese Wechsel sind fehleranfällig und regelmäßig mit Datenverlusten verbunden. Die Fehlerbehebung, aufwändige Bauwerksaufnahmen oder die Wiederbeschaffung der verlorenen Daten sind die Folgen und mit erheblichen zusätzlichen Kosten verbunden.
In der Planungsphase zur Erstellung eines Bauwerkes werden heute üblicherweise digitale Werkzeuge wie z. B. komplexe CAD- und AVA-Anwendungen eingesetzt. Die digitalen Daten werden dann ausgedruckt und an die Planungsbeteiligten sowie an die Bauausführung weitergegeben. Die digitale Datenübermittlung hat sich bisher nicht durchgesetzt.
Die Herstellung der Bauteile erfordert einen Datenaustausch zwischen der Objektebene (reales Objekt, Produktionsort) und der Datenebene (virtuelles Objekt, Bauleitung und Planung). Digitale Schnittstellen fehlen hier. Alternativ werden analoge Daten, z. B. Lieferscheine oder Bautenstände, durch die Bauleitung in digitale Systeme eingepflegt und digitale Daten aus der Planung oder aus Besprechungen ausgedruckt oder mündlich zum Produktionsort gegeben. Die Folge sind Verzögerungen sowie Mehrarbeiten, da Planänderungen zu spät oder gar nicht am Ausführungsort ankommen.
Üblicherweise erfolgt ein erneuter, großer Medienbruch beim Übergang von der Bau- zur Nutzungsphase. Dabei werden die während der Bauphase gespeicherten digitalen Daten analog in Form einer Bauwerksdokumentation an den Bauherren übergeben. Eine sichere und vollständige Datenübergabe ist nicht zu garantieren. Bei jedem weiteren Besitzerwechsel gehen dann weitere Objektinformationen verloren, die sich der neue Besitzer/Nutzer jeweils neu beschaffen muss.
In der letzten Phase eines Gebäudes, beim Abbruch, fehlen für dessen Planung oft die erforderlichen Unterlagen. Daher ist bisher regelmäßig eine genaue Analyse der Gebäudestruktur, Materialien, Nutzungen und Gefährdungen durchzuführen, was sehr aufwändig und häufig mit vielen zusätzlichen Risiken behaftet ist. Die möglicherweise auftretenden Gefahren werden nicht frühzeitig erkannt.
Bezüglich der Lagerhaltung weise viele Firmen ein Stapellager auf, in dem es Gabelstapler gibt, die angeforderte Produkte bereitstellen. Für die Bereitstellung sind in den Gabelstaplern Antennen und Lese-/Schreibegeräte integriert, die die Kommunikationsmittel an den Produkten erkennen. Die Lese-/Schreibegeräte sind mit den Servern des Unternehmens verbunden, auf dem die weitere Verarbeitung der übermittelten Daten erfolgen kann. Die Wiedererkennung bezieht sich nur auf die Lagerwirtschaft.
Des Weiteren haben Baufirmen, die als Schalungs- und Gerüstlieferant und -vermieter zur Erstellung von Bauwerken fungieren, das Problem, dass die einzelnen Schalungs- und Gerüstteile derzeit nicht eindeutig identifiziert werden können, beispielsweise um ein Vertauschen von Kunden- und Mietgerät zu vermeiden oder um den Lebenszyklus der Teile zu verfolgen. Die transportablen Schalungs- und Gerüstteile sind nach Produktserie und Größe unterscheidbar, jedoch innerhalb dieser Gruppierungen gleich. Auch zwischen den firmeneigenen Teilen und Kundeneigentum ist kein Unterschied feststellbar.
Um die Schalungs- und Gerüstteile zu kennzeichnen, gibt es verschiedene Möglichkeiten, die jedoch weitgehend nicht für den Baustellenalltag geeignet sind.
Zu den Kennzeichnungsvarianten gehören:

– Aufkleber,
– Plaketten,
– Markierung mit Farbspray,
– Beschriftung,
– Barcodes,
– RFID HF und LF.

Die Nachteile der herkömmlichen Kennzeichnungsmittel sind:

– Zerstörung durch Witterung,
– Korrosion,
– Zerstörung und Ablösung durch groben Umgang oder übliches Baustellengeschehen,
– können einfach imitiert werden (außer Barcode),
– sind nicht eindeutig (außer Barcode),
– sind nicht mehr lesbar, wenn sie von Beton u. a. verdeckt sind,
– beim Platzieren auf der Schalhaut sind die Kennzeichnungen beim Schalhautwechsel verloren,
– Anbringen kann mit Zerstörung des Schalungs- und Gerüstteiles verbunden sine, z. B. bei Plakette,
– Reichweiten der HF- und LF-Transponder auf Stahl sind gering.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein System zur Verarbeitung und Speicherung von Informationen zum Lebenszyklus von Bauteilen in Bauwerken und von Elementen zur Erstellung von Bauwerken anzugeben, das derart geeignet ausgebildet ist, dass für räumliche und transportable Bauteile sowie transportable Elemente, wie z. B. Schalungs- und Gerüstteile, eine eindeutige Identifizierung, Verfolgung und Aufzeichnung von Lebensdaten gewährleistet werden. Außerdem soll der Einsatz der RFID-Technologie im Bauwesen bezogen auf eine ganzheitliche Nutzungsweise innerhalb des gesamten Lebenszyklus eines Bauwerkes eingeschlossen werden. Es sollen Medienbrüche bei Umwandlung von digitalen Daten in analoge Daten vermieden werden und die entstandenen Daten sicher und jederzeit verfügbar sein.
Die Aufgabe wird mit den Merkmalen des Schutzanspruchs 1 gelöst.
Das System zur Verarbeitung und Speicherung von Informationen zum Lebenszyklus von Bauteilen in Bauwerken und von Elementen zur Erstellung von Bauwerken,
enthält gemäß dem Kennzeichenteil des Schutzanspruchs 1

– mindestens einen Server zur Verarbeitung und Aktualisierung von Daten der Bauteile und Elemente mittels der RFID-Technologie unter Verwendung einer vorgegebenen UHF-Frequenz,
– mindestens ein dem Bauteil oder dem Element zugeordnetes gekapseltes Kommunikationsmittel mit darin eingebettetem Transpondersystem, wobei das Kommunikationsmittel sich innerhalb des Bauteils befindet oder am Element befestigt ist,
– mindestens ein außerhalb des Bauteils oder Elements befindliches Lese-/Schreibegerät zur Kommunikation mit dem Kommunikationsmittel und mit dem Server,
– programmtechnische Mittel im Server zur Erfassung, Aktualisierung und Berechnung von Daten zur Übermittlung an das Kommunikationsmittel über das Lese-/Schreibegerät und
– programmtechnische Mittel im Server zur Berechnung von betriebswirtschaftlichen und organisatorischen Daten über extern anschließbare Applikationseinheiten.

Das zugehörige Kommunikationsmittel enthält ein Transpondersystem mit einer Sende- und Empfangseinheit sowie einer Antenne zur Ausbildung der Kommunikation auf Funkverkehrsbasis,
wobei das Transpondersystem als Chip ausgebildet ist und des Weiteren mit einer Steuer-/Recheneinheit zumindest mit einem Festspeicher und einem temporären Speicher versehen ist,
wobei der Chip in einer gekapselten Schutzmaterialform eingebracht ist, die sich zerstörungsfrei an einer Stelle des Bauteils oder des Elements befindet, die zur Datenkommunikation über Funkverkehr unter Verwendung einer vorgegebenen UHF-Frequenz störungsfrei zugänglich ist.
Als UHF-Frequenz können 868 MHz verwendet werden.
Als Bauteile können fest angeordnete, raumabschließende oder transportable vorgefertigte Bauteile vorgesehen sein.
Als Elemente können insbesondere transportable Elemente in Form von Schalungs- und Gerüstteilen vorgesehen sein.
Dem Transpondersystem kann des Weiteren ein Rechtezugriffsspeicher zugeordnet sein.
Die Daten können direkt auf dem Bauteil- oder Element-Transponder und parallel je nach Lebenszyklusphase abgelegt sein und/oder die Daten können auf individuellen Baustellen-, Unternehmen- oder Immobilien-Bestandsservern semizentral verwaltbar sein.
Das erfolgt durch die RFID-Technologie mithilfe von vorzugsweise passiven UHF-Transpondern und UHF-Typenschilder, die UHF-Transponder in Form einer Plakette darstellen.
Vorzugsweise kann zum Kommunikationsmittel mindestens ein Sensor oder ein Sensorsystem gehören, wobei das Transpondersystem semiaktiv mit einem elektrischen Versorgungselement, d. h. zumindest mit einer auswechselbaren Batterie oder einem Akku ausgerüstet ist.
Der Lebenszyklus eines Bauteils eines Bauwerkes besteht aus

– der Planungsphase,
– der Bauphase (Vorfertigung, Transport, Montage, Ort- oder Baustellenfertigung),
– der Nutzungsphase inklusive Umnutzung und Modernisierung und
– der Abbruchphase.

Der Lebenszyklus eines Elements zur Erstellung eines Bauwerkes besteht aus

– der Planungsphase,
– der Herstellungsphase,
– der Nutzungsphase,
– der Reparaturphase,
– der Instandhaltungsphase und
– der Abbruchphase (Rückbau, Abbruch oder Verschrottung mit und ohne Wiederverwendung einzelner Bauteile, Entsorgung der verbleibenden nicht wiederverwendeten Baustoffe und Abfälle).

Um den Lebenszyklus eines Bauwerkes mittels RFID zu verfolgen, soll durch eine Vielzahl „intelligenter" Bauteile – alle fest montierten raumabschließenden Bauteile wie beispielsweise Wände und Wanddecken, Stützen und Fertigteile – eine dezentrale Informationshaltung erreicht werden.
Bei der dezentralen Datenhaltung werden die Daten direkt auf das Kommunikationsmittel abgelegt und/oder alternativ auf individuellen Baustellen-, Unternehmens- oder Immobilien-Bestandsservern semizentral verwaltet, wobei Elemente wie transportable Schalungs- und Gerüstteile zur Erstellung des Bauwerks und zu deren Verwaltung einbezogen werden. Voraussetzung dafür ist der feste Einbau von Transpondern in jedes Bauteil oder Element, wodurch die Bauteile oder Elemente dauerhaft mit den sie betreffenden Informationen verbunden sind. So sind durch die RFID-Technologie die Kennwerte jedes einzelnen Bauteils eines Bauwerkes, wie z. B. Material- und Herstellungsdaten, Verantwortlichkeiten oder ausführende Firma, immer verfügbar. Dies ermöglicht es, zu jedem Zeitpunkt unabhängig von der Datenverbindung zu einem Server die notwendigen Daten für Instandhaltung, Nutzung oder abschließend Abbruch oder Verschrottung, abzurufen und zu nutzen. Die Datenhaltung erfolgt nun kontinuierlich über alle Lebensphasen und ohne Verluste. Die Dokumentation aller Arbeitsschritte erlaubt eine Nachverfolgung der einzelnen Prozesse und liefert die Grundlage einer vollständigen Qualitätsüberwachung.
Die im Laufe des Lebenszyklus entstandenen Daten lassen sich in Prozesse und Arbeitsgänge aufgliedern. Ordnet man jedem Bauprozess eine Menge an Zeichen zu und strukturiert die Daten entsprechend ihrer Entstehung, ist ein hoher Speicherbedarf sowohl im Server- als auch im Kommunikationsmittelbereich zweckmäßig. Durch die Strukturierung der Daten ist es möglich, eine plausible Verwaltung der Zugriffsrechte zu generieren, so dass jeder die für ihn bestimmten Daten am Bauteil oder Element auslesen und gegebenenfalls bearbeiten kann. Eine gezielte Rechteverwaltung vermeidet außerdem eine Datenüberflutung des Nutzers.
Beim Einsatz der RFID-Technologie werden während dieser Phase wichtige Eigenschaften und Randbedingungen für alle Bauteile oder Elemente schreibgeschützt dokumentiert. Dazu gehören unter anderem die Identität, Materialeigenschaften, Abmessungen der Bauteile oder Elemente. Die bauverfahrensspezifische Vorgaben und die Prozessdaten sind überschreibbar.
Die Daten, die für die Bauphase notwendig sind bzw. die während der Bauphase entstehen, müssen direkt am Bauteil oder Element zur Verfügung gestellt und ergänzt werden können, um die Bauorganisation den Anforderungen anzupassen.
Zu diesen Daten zählen im Wesentlichen:

– die Kennwerte (Material, Abmessungen, Überwachungszertifikate) des Bauteils oder des Elements,
– die Herstelldaten (Hersteller, Herstelldatum, bauverfahrensspezifische Daten),
– die Dokumentation der Fertigstellung eines Arbeitsschrittes durch Auftragnehmer,
– die Teilabnahmen durch den Auftraggeber von Bauteilen, die verdeckt werden (z. B. Bewehrungsabnahme), oder von Elementen und
– die Dokumentation der Qualität durch Auftragnehmer sowie Auftraggeber.

Für die transportablen Elemente kommen z. B. noch Einsatzzahlen, Reparaturinfos und Instandhaltungsdaten hinzu.
Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in weiteren Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen mittels Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen
1 eine Darstellung eines klassischen Datenflussmodels nach dem Stand der Technik,
2 eine schematische Darstellung eines Systems zur Verarbeitung und Speicherung zum Lebenszyklus von Bauteilen in Bauwerken und von Elementen zur Erstellung von Bauwerken und
3 eine Darstellung eines Datenflussmodels unter Verwendung der RFID-Technologie.
In 2 ist ein System 1 zur Verarbeitung und Speicherung von Informationen zum Lebenszyklus von Bauteilen 9 in Bauwerken und von Elementen 99 zur Erstellung von Bauwerken dargestellt.
Erfindungsgemäß enthält das System 1

– mindestens einen Server 2 zur Verarbeitung und Aktualisierung von Daten der Bauteile 9 oder der Elemente 99 mittels der RFID-Technologie,
– mindestens ein dem Bauteil 9 oder dem Element 99 zugeordnetes gekapseltes Kommunikationsmittel 3 mit darin eingebettetem Transpondersystem 4, wobei sich das Kommunikationsmittel 3 innerhalb des Bauteils 9 befindet oder am Element 99 befestigt ist,
– mindestens ein außerhalb des Bauteils 9 oder Elements 99 befindliches Lese-/Schreibegerät 5, 6 zur Kommunikation mit dem Kommunikationsmittel 3 und mit dem Server 2,
– programmtechnische Mittel im Server 2 zur Erfassung, Aktualisierung und Berechnung von Daten zur Übermittlung an das Kommunikationsmittel 3 über das Lese-/Schreibegerät 5, 6 und
– programmtechnische Mittel im Server 2 zur Berechnung von betriebswirtschaftlichen und organisatorischen Daten über extern anschließbare Applikationseinheiten 7, 8.

Das zugehörige Kommunikationsmittel 3 enthält ein Transpondersystem 4 mit einer Sende- und Empfangseinheit sowie einer Antenne 14 zur Ausbildung der Kommunikation auf Funkverkehrsbasis enthalt,
wobei das Transpondersystem 4 als Chip ausgebildet ist und des Weiteren mit einer Steuer-/Recheneinheit zumindest mit einem Festspeicher und einem temporären Speicher versehen ist,
wobei der Chip in einer gekapselten Schutzmaterialform eingebracht ist, die sich zerstörungsfrei an einer Stelle des Bauteils 9 oder des Elements 99 befindet, die zur Datenkommunikation über Funkverkehr unter Verwendung einer UHF-Frequenz von 868 MHz störungsfrei zugänglich ist.
Als Bauteile 9 können fest angeordnete raumabschließende Bauteile vorgesehen sein. Aber auch Fertigteile gehören dazu.
Als Elemente 99 können transportable Elemente in Form von Schalungs- und Gerüstteilen vorgesehen sein.
Dem Transpondersystem 4 ist des Weiteren ein Rechtszugriffsspeicher zugeordnet.
Die Daten können direkt auf dem Bauteiltransponder oder dem Elementetransponder 4 und parallel je nach Lebenszyklus abgelegt sein und/oder die Daten sind auf individuellen Baustellen-, Unternehmen- oder Immobilien-Bestandsservern semizentral verwaltbar.
Durch die in den Bauteilen 9 oder Elementen 99 eingebauten Transpondern 4 sind jederzeit alle notwendigen Daten über einzelne Bauteile 9 oder Elemente 99 direkt am Bauteil 9 oder am Element 99 abrufbar. Dazu gehören Bauteilidentität, Aufbau, Materialeigenschaften, Abmessungen, Leitungsverläufe etc. Da diese Daten dezentral auf den Transpondern im Bauteil 9 oder Element 99 hinterlegt sind, ist die Gefahr des Datenverlustes sehr gering. In das Bauteil 9 oder Element 99 eingebaute Sensoren können auch in der Nutzungsphase weiterverwendet werden. Anwendungen, wie die Überwachung von tragenden Bauteilen 9, sind damit realisierbar, so dass zu jedem Zeitpunkt Aussagen über die aktuelle Qualität und Leistungsfähigkeit der Bauteile 9 vorliegen können.
Zusammenfassend ist also festzustellen, dass durch die RFID-Technologie die Kennwerte eines Bauwerkes immer verfügbar sind. Dies ermöglicht es, zu jedem Zeitpunkt die notwendigen Daten für Instandhaltung, Nutzung oder abschließend Abbruch abzurufen und zu nutzen. Die Datenhaltung erfolgt nun kontinuierlich über alle Lebensphasen und ohne Medienbrüche, wie in 3 gezeigt ist. Außerdem wird erheblich Zeit eingespart, in der sonst Informationen gesucht oder Verantwortlichkeiten geklärt werden müssen.
Durch die Verbindung der Bauteile (Objektebene 11) oder Elemente (Objektebene 11) mit den Informationen (Datenebene 12) über eine Luftschnittstelle 13 der RFID durch eingebaute Transponder 4 wird, wie in 3 gezeigt ist, die elektronische Welt mit der realen Welt verknüpft und eine Datenzuordnung ist eindeutig möglich. Durch die Verknüpfung der Bauteile untereinander kann beispielsweise sichergestellt werden, dass Bauteile an der richtigen Stelle montiert werden. Bauverfahrensspezifische Daten können mit Soll- und Grenzwerten verglichen werden. Diese Vergleiche sind in Verbindung mit Sensortechnik noch genauer: Sensoren in den Bauteilen können kontinuierlich Umgebungstemperaturen, Feuchtigkeit, Tragverhalten etc. aufnehmen.
Die Verknüpfung von Daten und Objekten hat aber noch weitere Vorteile. So kann jedes Bauteil bei der Bauüberwachung direkt für weitere Arbeitsschritte freigegebenen werden. Dies vermeidet Doppelarbeit und spart Zeit, und steigert gleichzeitig die Qualität. Diese Freigaben sind quasi als Abnahmen zu verstehen und können somit weitere Prozesse auslösen. Zu nennen sind beispielsweise die automatische Erstellung der Aufmaße, Fertigstellungsmeldungen sowie die Abrechnung. So wird der aktuelle Bauzustand des Bauwerkes stetig fortgeschrieben und abgeschlossene Leistungen werden automatisch und zeitnah abgerechnet.
Durch die Kennzeichnung aller tragenden und raumabschließenden Bauteile 9 entsteht die Basis für „intelligente" fest montierte Bauteile. Die verschiedenen Einsatzmöglichkeiten der RFID-Technologie im Lebenszyklus eines Bauwerkes führen zu wichtigen Anforderungen an die Hardware insbesondere im Transpondersystem 4, aber auch deren Positionierung im festen oder transportablen Bauteil 9. Die Transponder 4 sind dabei fest in das jeweilige Bauteil 9 eingebaut.
Die Daten, die in den einzelnen Phasen des Lebenszyklus von Bauwerken entstehen, lassen sich in Prozesse und Arbeitsgänge aufgliedern. Werden jedem eine Menge an Zeichen zugeordnet und die Daten entsprechend ihrer Entstehung strukturiert, dann ist die Berücksichtigung eines hohen Speicherbedarfs im Transpondersystem zweckmäßig. Durch die Strukturierung der Daten (mit jeweiliger Unterstruktur) ist es möglich, eine plausible Verwaltung der Zugriffsrechte zu generieren. So kann der Nutzer die für ihn bestimmten Daten am Bauteil 9 oder Element 99 auslesen und gegebenenfalls bearbeiten, jedoch nicht die Daten anderer Zuständigkeitsbereiche. Eine gezielte Rechteverwaltung vermeidet außerdem eine Datenüberflutung des Nutzers.

Nachfolgend ist eine Tabelle 1 angegeben, in der die Anforderungen an die Hardware des elektronischen Teils des Systems 1 gelistet sind. Tabelle 1:

Transponder	Rechteverwaltung unumgänglich
Transponder	Passive Transponder oder semiaktive Transponder in Verbindung mit einer Sensorik
Transponder	UHF
Transponder	Kunststoffgehäuse, vergossen, IP 67
Transponder	Temperaturbereich –20°C/+100°C
Lesegerät	mobil, klein, IP 64
Lesegerät	Temperaturbereich –20°C/+80°C
Lesegerät/Transponder	Schreib- und Leseentfernungen: 1,00–2,00 m
Lesegerät/Transponder	Schreib- und Lesegeschwindigkeiten: 40/160 kbps
Transponder	Transponder speziell für den Einsatz auf Stahl
Lesegerät	Kleine mobile Lesegeräte mit zirkular polarisierter Antenne
Transponder	Richtung des Transponders aus dem Bauteil heraus
Lesegerät	Sendeleistung ≥ 0,5 Watt

Nachfolgend ist eine weitere Tabelle 2 angegeben, in der die Daten des Einsatzes mindestens eines Kommunikationsmittels 3, das sich in einer Einbaustelle 10 eines fest angeordneten räumlichen Bauteils 9 befindet, wie in 2 gezeigt ist, gelistet sind. Tabelle 2:

mindestens einen Transponder pro Bauteil auf der Bewehrung

Bereich horizontal: oberhalb 1,20 m vom Fertigfußboden, unterhalb 0,45 m von der fertigen Decke

Bereich vertikal: mind. 30 cm neben Rohbaukanten oder -ecken, nicht oberhalb von Steckdosen und Schaltern

Transponder eines Bauteils zueinander anordnen

Wasser- und Stromleitungen können vernachlässigt werden

ein oder mehrere Transponder im Lesebereich

Einbauhöhe 1,20 m–1,40 m

Es können beispielsweise in den Kommunikationsmitteln 3 für die Bauteile 9

– Druckverläufe und Frischbetonseitendrücke beim Betonieren dokumentiert werden,
– daraus resultierend die Anzahl der Betoniervorgänge bestimmt werden, was zu einem einsatzabhängigen Mietpreis führen kann,
– der Temperaturverlauf auf die vorhandene Feuchtigkeit beim Erhärten des Betons beobachtet und damit die Ausschalzeiten eingestellt werden,
– die Anlieferung und Rücklieferung werden vereinfacht,
– die Bauteile 9 und die Elemente 99 können auf der Baustelle einfacher lokalisiert werden.

Für eine Kennzeichnung der transportablen Schalungs- und Gerüstteile 99 mittels eines Kommunikationsmittels 3 sind folgende Bedingungen zweckmäßig:
Das Kommunikationsmittel 3 ist geeignet, wenn es

– beständig gegen Wetter und Baustellenbedingungen,
– nicht imitierbar,
– eindeutig und
– auch bei Verschmutzung der Teile 99 auslesbar

Bei einer als Beispiel angeführten Vermietung eines Parks von transportablen Elementen 99 zur Erstellung eines Gebäudes als Bauwerk durch ein Unternehmen entstehen durch den Einsatz von Transpondern 4 in Verbindung mit Sensorik zusätzliche Vorteile für den Mieter.
Die die Transponder 4 und die Typenschilder auf UHF-Basis enthaltenden Kommunikationsmittel 3 werden an einer geschützten Stelle an den transportablen Schalungs- und Gerüstteilen 99 befestigt. Die Einbaustelle 10 in 2 wird in der Konstruktion der Bauteile 9 oder Elemente 99 berücksichtigt und konstruktiv vorbereitet. Die genaue Einbaustelle 10 ist jeweils von den einzelnen Produkten abhängig und wird individuell festgelegt. Die Kommunikationsmittel 3 können aufgeklebt, angenietet, angeschraubt oder anderweitig dauerhaft befestigt sen. Die das Kommunikationsmittel 3 halternde Befestigung darf nicht schadfrei zu lösen sein, um einen Austausch der Kommunikationsmittel 3 zu vermeiden.
An den Schalungs- und Gerüstteilen 99 können neben einem auch mehrere Transponder 4 eines Kommunikationsmittels 3 angebracht sein, um eine sichere Erkennung von allen Seiten zu garantieren. Die Passivität der Kommunikationsmittel 3 erhöht die Lebensdauer, weil sie nicht von Energiequellen wie beispielsweise Batterien abhängig sind.
Auf den Kommunikationsmitteln 3 für transportable vermietbare Elemente 99 können die unterschiedlichsten Daten dezentral hinterlegt werden. Dazu zählen

– eindeutige Bezeichnung des Elements 99 (Identifikation),
– Herstellungszeitpunkt und -ort,
– Anzahl der Vermietungen,
– Anzahl der Einsätze über alle Vermietungen (durch Einsatz von Sensorik),
– Verfahren mit dem Element 99 nach Rücklieferung (Reparatur, Reinigung usw.).

So wird der komplette Lebenszyklus der Bauteile 9 sowie der Elemente 99 dokumentiert. Dadurch wird die Verwaltung des Mietparks erheblich vereinfacht und effektiver, denn die Fehlerquote wird verringert und viel Zeit gespart.
Die Daten können unverschlüsselt auf den Kommunikationsmitteln 3 hinterlegt werden, damit auch die Kunden des Unternehmens die Inhalte auslesen können. Das Schreiben auf die Kommunikationsmittel 3 und Verändern von Daten sind abhängig von den vergebenen Rechten. Auf dem Kommunikationsmittel 3 wird also festgeschrieben, wer Daten ergänzen darf oder wer nur lesend Zugriff auf die Inhalte der Kommunikationsmittel 3 hat.
Gleichzeitig müssen Teile der Daten auch zentral auf einem Server 2 des Unternehmens hinterlegt sein, so dass es jederzeit möglich ist, das Alter, den Aufenthaltsort und den Zustand (Anzahl der Reparaturen usw.) eines Schalungs- oder Gerüstteiles 99 abzufragen.
Die Daten für Schalungs- oder Gerüstteile 99 werden während der gesamten Handhabung, dass heißt,
beim

– Kommissionieren über Gabelstapler,
– Aufladen,
– Ausfahren vom Lager,
– Abladen auf der Baustelle,
– Ankunft auf dem Lager,
– Abladen,
– Sortieren nach Reinigung, Reparatur, Schrott,
– Verteilung auf das Lager

6

5

3

99

3

5

6

2

Durch die ständige Kontrolle der Schalungs- und Gerüstteile 99 als transportable Elemente sowie deren Dokumentation wird zum einen sichergestellt, wo und in welcher Anzahl die Teile 99 zum jeweiligen Zeitpunkt sind. So kann kein Kunde mehr behaupten, er hätte keine Teile 99 oder eine falsche Anzahl geliefert bekommen. Das vereinfacht die Mietabrechnung erheblich und schafft zudem Sicherheit. Weiterhin kann so garantiert werden, dass das Unternehmen seine eigenen Teile 99 von der Baustelle zurückgeliefert bekommt anstelle den alten, gebrauchten Schalungs- und Gerüstteile des Kunden. Auf diese Art und Weise können erhebliche Kosten für fehlendes Material, Mengendifferenzen und Falschlieferungen sowie Falschrücklieferungen gespart werden.
Ein weiterer Vorteil ist zudem der Diebstahlschutz. Durch die Kommunikationsmittel 3 an Schalungsteilen und Gerüstteilen 99 ist erkennbar, wem diese transportaben Elemente gehören. Da diese Daten nicht von jedem – bzw. nur vom Eigentümer selbst – geändert werden können, lässt sich klar zurückverfolgen, ob der Verwender auch der rechtmäßige Eigentümer des transportablen Elements 99 ist.
Das Kommunikationsmittel 3 kann, wie in 3 gezeigt ist, als Teil einer Luftschnittstelle 13 der RFID zwischen einer die Struktur der Bauteile 9 in Bauwerken enthaltenden Objektebene 11 und der zugehörigen Datenebene 12 ausgebildet sein.
Das Kommunikationsmittel 3 kann auch als Teil einer Luftschnittstelle 13 der RFID zwischen einer die Struktur der Elemente 99 zur Erstellung von Bauwerken enthaltenden Objektebene 11 und der zugehörigen Datenebene 12 ausgebildet sein.

1: System
2: Server
3: Kommunikationsmittel
4: Transpondersystem
5: Lese-/Schreibegerät
6: Antenne des Lese-/Schreibegeräts
7: erste Applikationseinheit
8: zweite Applikationseinheit
9: Bauteil
99: Element
10: Einbaustelle
11: Objektebene
12: Datenebene
13: Luftschnittstelle

Claims

System (1) zur Verarbeitung und Speicherung von Informationen zum Lebenszyklus von Bauteilen (9) in Bauwerken und von Elementen (99) zur Erstellung von Bauwerken, dadurch gekennzeichnet, dass es – mindestens einen Server (2) zur Verarbeitung und Aktualisierung von Daten der Bauteile (9) oder der Elemente (99) mittels der RFID-Technologie, – mindestens ein dem Bauteil (9) oder dem Element (99) zugeordnetes gekapseltes Kommunikationsmittel (3) mit darin eingebettetem Transpondersystem (4), wobei das Kommunikationsmittel (3) sich innerhalb des Bauteils (9) befindet oder am Element (99) befestigt ist, – mindestens ein außerhalb des Bauteils (9) oder Elements (99) befindliches Lese-/Schreibegerät (5, 6) zur Kommunikation mit dem Kommunikationsmittel (3) und mit dem Server (2), – programmtechnische Mittel im Server (2) zur Erfassung, Aktualisierung und Berechnung von Daten zur Übermittlung an das Kommunikationsmittel (3) über das Lese-/Schreibegerät (5, 6) und – programmtechnische Mittel im Server (2) zur Berechnung von betriebswirtschaftlichen und organisatorischen Daten über extern anschließbare Applikationseinheiten (7, 8) aufweist.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass das Kommunikationsmittel (3) ein Transpondersystem (4) mit einer Sende- und Empfangseinheit sowie einer Antenne (14) zur Ausbildung der Kommunikation auf Funkverkehrsbasis enthalt, wobei das Transpondersystem (4) als Chip ausgebildet ist und des Weiteren mit einer Steuer-/Recheneinheit zumindest mit einem Festspeicher und einem temporären Speicher versehen ist, wobei der Chip in einer gekapselten Schutzmaterialform eingebracht ist, die sich zerstörungsfrei an einer Stelle des Bauteils (9) oder des Elements (99) befindet, die zur Datenkommunikation über Funkverkehr unter Verwendung einer vorgegebenen UHF-Frequenz störungsfrei zugänglich ist.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Bauteile (9) fest angeordnete raumabschließende und/oder vorgefertigte Bauteile vorgesehen sind.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Elemente (99) transportable Elemente in Form von Schalungs- und Gerüstteilen vorgesehen sind.
System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem Transpondersystem (4) des Weiteren ein Rechtezugriffsspeicher zugeordnet ist.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten direkt auf dem Bauteiltransponder oder dem Elementetransponder und parallel je nach Lebenszyklus abgelegt sind und/oder die Daten auf individuellen Baustellen-, Unternehmen- oder Immobilien-Bestandsservern semizentral verwaltbar sind.
System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass durch die in den Bauteilen (9) oder Elementen (99) eingebauten Transponder (4) jederzeit alle notwendigen Daten über einzelne Bauteile (9) oder Elemente (99) direkt am Bauteil (9) oder am Element (99) abrufbar sind, wobei zu den Daten Bauteilidentität, Aufbau, Materialeigenschaften, Abmessungen, Leitungsverläufe gehören.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in das Bauteil (9) oder Element (99) eingebaute Sensoren in der Nutzungsphase weiterverwendbar sind.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenhaltung kontinuierlich über alle Lebensphasen und ohne Medienbrüche erfolgt.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in den Kommunikationsmitteln (3) für die Bauteile (9) oder für Elemente (99) wahlweise – Druckverläufe und Frischbetonseitendrücke beim Betonieren dokumentiert werden, – daraus resultierend die Anzahl der Betoniervorgänge bestimmt werden, – der Temperaturverlauf auf die vorhandene Feuchtigkeit beim Erhärten des Betons beobachtet und damit die Ausschalzeiten eingestellt werden, – die Anlieferungs- und Rücklieferungsdaten vorhanden sind, – die Bauteile (9) oder Elemente (99) auf einer Baustelle lokalisiert sind, – Steuerung von Prozessen (manuell, automatisch) und in der Instandhaltung sowie bei der Reparatur und – Zuordnung der Daten von Elementen (99) und Bauteilen (9) zueinander bei Erstellung von Bauwerken.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ihm eine Vermietung eines Parks von transportablen Elementen (99) zur Erstellung eines Bauwerkes durch ein Unternehmen zugrunde liegt, wo bei durch den Einsatz von Transpondern (4) wahlweise eine Verbindung mit Sensorik vorgesehen ist.
System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die die Transponder (4) und die Typenschilder auf UHF-Basis enthaltenden Kommunikationsmittel (3) an einer geschützten Stelle an den transportablen Schalungs- und Gerüstteilen (99) befestigt sind, wobei die Einbaustellen (10) in der Konstruktion der Bauteile (9) oder Elemente (99) berücksichtigt und konstruktiv vorbereitet sind.
System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass an den Schalungs- und Gerüstteilen (99) mindestens ein Transponder (4) eines Kommunikationsmittels (3) angebracht ist.
System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass auf den Kommunikationsmitteln (3) für transportable vermietbare Elemente (99) wahlweise folgende Daten dezentral hinterlegt sind: – eindeutige Bezeichnung des Elements (99) über seine Identifikation, – Herstellungszeitpunkt und -ort, – Anzahl der Vermietungen, – Anzahl der Einsätze über alle Vermietungen durch Einsatz der Sensorik, – Verfahrensschritte mit dem Element (99) nach Rücklieferung mit Reparatur-, Reinigungsdaten.
System nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass gleichzeitig Teile der Daten auch zentral auf einem Server (2) hinterlegt sind, die das Alter, den Aufenthaltsort und den Zustand mit der Anzahl der Reparaturen eines Schalungs- oder Gerüstteiles (99) enthalten.
System nach mindestens einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten für Schalungs- oder Gerüstteile (99) während der gesamten Handhabung bei folgenden Vorgängen erfassbar sind: beim – Kommissionieren über Gabelstapler, – Aufladen, – Ausfahren vom Lager, – Abladen auf der Baustelle, – Ankunft auf dem Lager, – Abladen, – Sortieren nach Reinigung, Reparatur, Schrott, – Verteilung auf das Lager.
System nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kommunikationsmittel (3) als Teil einer Luftschnittstelle (13) der RFID zwischen einer die Struktur der Bauteile (9) in Bauwerken enthaltenden Objektebene (11) und der zugehörigen Datenebene (12) ausgebildet ist.
System nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kommunikationsmittel (3) als Teil einer Luftschnittstelle (13) der RFID zwischen einer die Struktur der Elemente (99) zur Erstellung von Bauwerken enthaltenden Objektebene (11) und der zugehörigen Datenebene (12) ausgebildet ist.