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Fenster mit digitalem Ausweis

Smarte Fenster: Funkchips optimieren Produktion, Montage und Wartung
Fenster mit digitalem Ausweis

Fenster und Türen mit integriertem Chip versprechen mehr Flexibilität, Sicherheit und Komfort bei der Fertigung, Wartung und Nutzung. Welche Möglichkeiten bieten smarte Bauelemente und was sind die Trends?

Marian Behaneck

Funkbasierende Systeme zur Bauteilidentifikation haben viele Vorteile: Sie machen die Produktion, Lieferung, Montage und Wartung flexibler, transparenter und komfortabler. Werkstück-, Auftrags- und Fertigungsangaben werden vom System zur richtigen Zeit und am richtigen Arbeitsplatz bereitgestellt. Ist-Daten werden kontinuierlich zurückgemeldet, sodass der Auftragnehmer stets im Bilde ist, welchen Fertigungsstatus der Auftrag gerade hat. Nach der Auslieferung kann der Monteur den genauen Einbauort auslesen oder Montageanleitungen abrufen. Eventuelle Montageprobleme können per App, inklusive Foto, sofort dem Fensterbetrieb gemeldet werden, der entsprechend reagieren kann. Auch die Abnahme des Auftrags kann digital dokumentiert und per digitaler Unterschrift bestätigt werden. Die komplette Auftragshistorie lässt sich anschließend online abrufen. Nach der Montage kann man das Fenster samt Daten auch nach vielen Jahren identifizieren. Das vereinfacht eine spätere Inspektion, Reparatur und Wartung.

Welche Identifikationssysteme gibt es?

Für die Bauteilidentifikation und -verfolgung kommen aktuell mehrere Technologien zum Einsatz: Die herkömmlichen, optisch lesbaren Barcodes und QR-Codes sind zwar maschinenlesbar, preiswert und kommen ohne Elektronik aus. Sie können aber nur aus kurzer Entfernung mit Sichtkontakt gelesen werden, sind nicht fälschungssicher und müssen im Produktionsprozess manchmal mehrfach aufgebracht werden – etwa wenn Fensterprofile aus Holz lackiert werden müssen. Deshalb kommen zunehmend funkbasierende Systeme zur automatischen Identifikation und Datenerfassung (sogenannte Auto-ID-Systeme) zum Einsatz. Dabei werden in der Regel passive Transponder – das sind miniaturisierte, etwa daumennagelgroße Funk-Kommunikationselemente – in die Bauteile eingebaut oder aufgebracht. Transponder bestehen aus einem Mikrochip mit einem einfach oder mehrfach beschreibbaren Datenspeicher, einer Antenne zur Kommunikation mit dem Lesegerät und bei aktiven Transpondern einer Batterie. Passive Transponder arbeiten batterielos und beziehen die zur Kommunikation benötigte Energie aus dem elektromagnetischen Feld des Lesegerätes. Transponder können viele Informationen speichern, die nicht nur gelesen, sondern auch mehrfach beschreiben und damit parallel zum Produktionsprozess aktualisiert werden können, was eine flexible Prozess- und Maschinensteuerung ermöglicht. Zum Einsatz kommen, teilweise auch kombiniert, RFID-Transponder (Radio-Frequency Identification), NFC-Tags (Near-Field Communication), aktive Bluetooth-Transponder oder Tags in der Stromsparversion BLE (Bluetooth Low Energy) sowie aktive GPS-Tracker (Global Positioning System), die auch eine Live-Ortung von Bauteilen ermöglichen. Jedes System hat seine Vor- und Nachteile in Bezug auf die Größe, den Energiebedarf, den Lese-Abstand, die Reichweite, Ortungsmöglichkeit und nicht zuletzt den Preis (siehe auch Infokasten). Derzeit im Trend liegen NFC-Chips, weil sie über aktuelle Smartphones ausgelesen werden können und keine spezielle Hard- und Software voraussetzen.

Einfacher fertigen, …

Werden funkbasierende Auto-ID-Systeme in der Produktion verwendet, so hat das mehrere Vorteile: Jeder Transponder ist eindeutig und über einen Schlüsselcode spezifischen Auftragsdaten zugeordnet. Damit lässt sich das jeweilige Bauteil mit technischen und objektbezogenen Informationen wie Herstelldatum, Rahmenmaterial, Glas, Dichtung und Beschlag, Daten des Bauprojektes, Vorgaben zur Montage oder CE-Kennzeichen verknüpfen. Zusätzlich können auch CAD-Pläne, Montageanleitungen, Einbauskizzen, Wartungsanweisungen, Pflegehinweise und andere Dokumente in der Cloud gespeichert und bei Bedarf zeit- und ortsunabhängig per Smartphone-App abgerufen werden. Liest die Fensterbau- oder Produktionssoftware den Transponder aus, kann sie genau die Werkstück-, Auftrags- und Fertigungsangaben zur Verfügung stellen, die am jeweiligen Arbeitsplatz benötigt werden.

Gegenüber Barcodes bieten Transponder den Vorteil, dass sie mehr Informationen speichern, mit jedem Fertigungsschritt aktualisiert und später abgerufen werden können. Werden Ist-Daten kontinuierlich zurückgemeldet, kann das System quasi „in Echtzeit“ anzeigen, welchen Status das Werkstück und der Auftrag gerade haben. Das macht die Fertigung bei unvorhergesehenen Änderungen flexibler. So lassen sich beispielsweise Informationen zu geänderten Beschlägen schnell an die betroffenen Arbeitsplätze übermitteln.

Die komplette Kommunikation zwischen Auftraggeber, Auftragnehmer, Fertigungs- und Montageteam erfolgt digital und nahezu papierlos. Treten Probleme im Produktions-, Liefer- oder Montageprozess auf, können alle Beteiligten per E-Mail oder Messenger benachrichtigt werden. Das macht Prozesse transparenter und zudem auch deren Dokumentation einfacher.

… liefern und montieren

Wird das fertige, mit einem Transponder versehene Bauelement ausgeliefert, kann es über ein spezielles Lesegerät oder eine Smartphone-App vom Auslieferungslager über den Transport bis zum Einbau auf der Baustelle oder beim Kunden verfolgt werden. Nach dem Scan des Bauteils sieht der Monteur sofort, welches Objekt wo eingebaut werden muss und was man gegebenenfalls dabei beachten sollte. Er kann eine entsprechende Montageanleitung aufrufen und bekommt Informationen über das notwendige Montagematerial. Tauchen während der Montage Probleme oder Reklamationen auf, werden diese dokumentiert und per mobiler App inklusive Foto sofort dem Fensterbetrieb zurückgemeldet, der entsprechende Maßnahmen einleiten kann. Auch die Abnahme des Auftrags kann digital dokumentiert werden und alle historischen Daten zu Fenster und Auftrag lassen sich online abrufen. Nach der Montage kann man das Fenster samt spezifischer Daten auch nach vielen Jahren identifizieren. Das vereinfacht eine spätere Inspektion, Reparatur und Wartung. Benötigte Ersatzteile lassen sich eindeutig identifizieren, beschleunigen den Beschaffungsprozess und auch Gewährleistungsansprüche sind schnell geklärt.

Komfortabler nutzen und warten

Fenster, Türen und Tore sind Bauteile, die häufig bewegt werden und deren Lebensdauer entscheidend von einer sachgerechten Bedienung, regelmäßiger Pflege, Inspektion und Wartung abhängt. Werden Wartungszyklen nicht zeitabhängig, sondern nach der Anzahl und Intensität der Öffnungszyklen festgelegt, lassen sich Inspektionen optimieren und gegebenenfalls Anfahrts- und Arbeitszeiten sowie Kosten sparen. Dazu muss das jeweilige Bauteil mit einem Sensor ausgestattet werden, der alle relevanten Daten erfasst und lokal oder auf einem Webserver online speichert. Ist ein Fenster defekt, scannt der Kunde den Chip mit seinem Smartphone und leitet die Fensterdaten, inklusive eines Fotos und einer Schadenserläuterung per App an den Gebäudebetreiber, den Fachhändler oder die Wartungsfirma weiter. Dieser kann dann, zusätzlich zu den Betriebsdaten, auch Fenster- und Profildaten, Beschlags- und Antriebsdaten oder angehängte Dokumente abrufen. So kann der Monteur alle notwendigen Ersatzteile und Werkzeuge zusammenstellen, mitnehmen und die Reparatur oder Wartung zügiger erledigen.

Auto-ID-Systeme unterstützen nicht nur die Produktion, Montage, Nutzung und Wartung – auf dem Chip gespeicherte und online hinterlegte Daten können auch hilfreich sein, wenn ein Gebäude abgerissen und Bauteile wiederverwendet oder recycelt werden sollen.

Beispiele für Auto-ID-Systeme

Einige Fenster- oder Fensterprofilhersteller wie Gealan, Rehau, Schüco, Veka, Velux und andere nutzen inzwischen auf RFID- oder NFC-Transpondern gespeicherte Produktinformationen für die Fertigung und/oder Nutzung, Pflege und Wartung. Die Rehau Window.ID erleichtert zum Beispiel die Bearbeitung von Reklamationen und schafft eine dauerhafte Verbindung zwischen Fensterfachbetrieben und ihren Kunden. Bei der Produktion des Fensterelements wird ein mit einem QR-Code kombinierter RFID-Tag auf der Innenseite des Rahmens angebracht.

Verarbeiter können über ein zentrales Steuerungswerkzeug, das Window.ID-Dashboard, auch mobil auf alle Informationen zu den einzelnen Elementen zugreifen und so Montage- und Abnahmeprozesse verfolgen. Mit IoF ID (Internet of Façades) hat der Systemgeber Schüco eine Lösung für Gebäudebetreiber und Nutzer entwickelt. Eine kleine, UV- und witterungsbeständige Transponder-Plakette, die in Fenster und Türen eingeklebt wird, gibt Auskunft über verbaute Teile, Garantien oder die Wartungshistorie und kann auch für die digitale Übermittlung von Serviceanfragen genutzt werden. Neben einem QR-Code ist darauf auch ein NFC-Chip integriert, über den alle Daten, Informationen und Dokumente über eine App aus der Cloud abgerufen werden können.

Müssen beispielsweise Fenstergriffe ausgetauscht werden, liest der Techniker die IoF ID aus und kann direkt auf alle Produktinformationen wie Serien- oder Artikelnummer zugreifen.

Auch WinDo Flow von DBS, einer Tochter der Veka-Gruppe, nutzt einen NFC-Chip, der im oder am Fenster- oder Türflügel verbaut wird. Zum System gehören auch eine Web-Oberfläche und mobile Apps, mit denen Fensterdaten, Aufträge und Objekte digital verwaltet werden können. Durch die eindeutige Identifizierung werden sowohl die Fertigung als auch der Einbau und die Abnahme beim Kunden erleichtert. Über ERP-Schnittstellen, die den Datenaustausch zwischen der Fensterbau-Software und DBS WinDo Flow ermöglichen, können zudem Informationen und Anhänge von Aufträgen und Produkten eingebunden und so durchgängige digitale Prozessabläufe realisiert werden.


Auto-ID-Systeme

Eigenschaften, Vor- und Nachteile

  • RFID (Radio-Frequency Identification) … überträgt Informationen elektromagnetisch. Passive RFID-Transponder oder Tags sind klein, preiswert und benötigen keine Batterie, dafür spezielle Lesegeräte. Die Lese-Reichweite beträgt 10 m.
  • NFC (Near-Field Communication) … basiert auf der RFID-Technik. NFC-Tags sind klein, preiswert und brauchen keine Batterie. Zum Auslesen genügt ein NFC-fähiges Smartphone, das den Tag aus der Nähe (max. 10 cm) auslesen kann.
  • BLE (Bluetooth Low Energy) … ist die Stromspar-Version der Bluetooth-Mobilfunktechnik, wird praktisch von allen mobilen Endgeräten unterstützt und kann auf bis zu 30 m identifiziert werden. Allerdings sind BLE-Tags teuer und benötigen Strom.
  • GPS (Global Positioning System): … ermöglicht per GPS-Ortungssystem eine Live-Ortung und sogar einen Diebstahlschutz von Bauteilen. GPS-Tracker sind allerdings groß, teuer, benötigen Strom und eine SIM-Karte, was laufende Zusatzkosten verursacht.

Vorteile der Transponder-Technik

Viele positive Eigenschaften

  • Schellere Einplanung neuer und einfachere Änderung laufender Aufträge durch eine flexiblere Fertigungsorganisation.
  • Mehr Produktivität und weniger Fehler durch einen besseren Informationsfluss und die Vermeidung von Datenredundanzen.
  • Mitarbeiter erhalten nur die Informationen, die zum aktuellen Zeitpunkt an ihrem Arbeitsplatz auch tatsächlich gebraucht werden.
  • Dank kontinuierlicher Auftragsverfolgung sind Projektverantwortliche stets auf dem aktuellen Fertigungsstand.
  • Standortinformationen der Lagerortverwaltung erübrigen die zeitraubende Suche nach Materialien für den aktuellen Auftrag.
  • Sind auch die Kapazitätsplanung, Zeit- und Materialwirtschaft angebunden, entstehen weitere Rationalisierungseffekte.
  • Kostenreduzierung durch geringeren Papier- und Tonerverbrauch sowie den Wegfall von Druckzeiten (papierlose Fertigung).

Der Autor

Dipl.-Ing. Marian Behaneck ist freier Journalist mit den Schwerpunkten Software, Hardware und IT im Baubereich.

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