Von der Stempeluhr zum Datenerfassungsterminal – Zeitreise durch die Welt der Zeiterfassung und Zutrittssteuerung

Ab ca. 1970 ersetzte die elektronische Erfassung von Arbeitszeiten die manuelle Stempeluhr. In den 1980er Jahren erkannten die Unternehmen die wachsende Bedeutung und das unternehmerische Potenzial, das sich mit einem modernen Zeitwirtschaftssystem erreichen lässt. Die Anbindung der Personalzeiterfassung (PZE) in Kombination mit der Zutrittskontrolle (ZK) an ERP-Systeme wie SAP schafft heute Synergien, vereinfacht die Administration und erhöht die Produktivität und Sicherheit des Unternehmens.

Für den Anwender solcher Systeme ist die wichtigste Benutzerschnittstelle das ZK-/PZE-Terminal. Deshalb ist die Verfügbarkeit und ergonomische Gestaltung dieser Mensch-Maschine-Schnittstelle ausschlaggebend für die Akzeptanz des Systems bei der Belegschaft. Besonders einfach und einprägsam gestaltete Bedieneroberflächen und Dialoge führen dazu, dass Fehleingaben und „Schlange stehen“ an den ZK-/ PZE-Terminals vermieden werden. Außerdem müssen die Systemkomponenten so ausgewählt und installiert werden, dass diese an den unterschiedlichen Einsatzorten störungsfrei arbeiten und der bestimmungsgemäße Betrieb sichergestellt ist. Dieser Beitrag gibt einen Überblick zur Entwicklung und dem aktuellen Entwicklungsstand der heute angebotenen ZK-/PZE-Peripherie.

Die Entwicklung der ZK-/PZE-Terminals von 1970 bis heute
Die industrielle Revolution in der ersten Hälfte des 19. Jahrhunderts wirkte sich auch auf die Art und Weise der Arbeitszeiterfassung und Zutrittskontrolle aus. Bislang war der Pförtner oder ein Wächter zuständig für den berechtigten Einlass von Mitarbeitern und trug dann diejenigen, die zu spät kamen oder zu früh den Betrieb verließen, in ein Buch oder eine Liste ein. Gleichzeitig erfolgte damit die Zutrittskontrolle.

Die automatische Zeiterfassung mit Hilfe einer Kontrolluhr wurde im deutschen Raum 1797 durch den britisch-amerikanischern Physiker Benjamin Thomson (bekannt als Graf von Rumford) in den Münchner Amtsstuben eingeführt. Als bayrischer Staatsrat und Kriegsminister unterlag ihm die Leitung der Polizei in ganz Bayern. Alle Mitarbeiter mussten bei Dienstbeginn ihre persönliche Kennmarke durch einen Schlitz in ein Kontrollgerät einwerfen. Abhängig davon, ob der Einwurf innerhalb oder außerhalb der Arbeitszeit lag, fiel die Marke dann in ein entsprechendes Fach, so dass Zeitversäumnisse festgestellt werden konnten.

In der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts, zur Zeit der Industrialisierung, wurde die Stempeluhr, auch als Kontroll- oder Stechuhr bezeichnet, erfunden. Arbeitszeitbeginn und -ende wurde auf einer Stempelkarte, mittels Aufdruck von Datum und Uhrzeit, festgehalten. Die Prüfung und Auswertung der gebuchten Zeiten bezüglich Salden, Urlaub, Mehr- oder Fehlzeiten musste dabei noch manuell erfolgen. Bis um die Wende vom 19. zum 20. Jahrhundert glichen Stechuhren in ihrem biederen Äußeren eher einem Möbelstück, mit dem der Fabrikeigentümer auch seinen Reichtum repräsentieren konnte. Ende der 1980er Jahre verlor die Stempeluhr nahezu ihre Bedeutung und ist seitdem ein beliebtes Sammelobjekt geworden.

Als 1950 vom Diners Club die erste Plastikkarte mit Magnetstreifen für den überregionalen Zahlungsverkehr ausgegeben wurde, hatte dies später auch Auswirkung auf die Ablösung der bisher genutzten Stempel- oder Lochkarte. Mit Einführung des Mitarbeiterausweises ab ca. Ende der 60er Jahre kamen zunehmend neue Technologien von Kartenlesegeräten auf den Markt. Anfangs noch für Magnet-, Induktiv- und Barcodeleser als Einsteck- oder Durchzugsleser, weshalb solche ZK-/ PZE-Terminals dann als Tisch- oder niedrig montierte Wandgeräte angeboten wurden. Ab ca. dem Jahr 2000 wurde dann die RFID-Technik eingesetzt, bei der dann die Zutrittskontrolle und/ oder Zeiterfassung berührungslos, also quasi im Vorbeigehen, erfolgen konnte. Deshalb änderte sich dann auch der Geräteaufbau und – bis auf wenige Ausnahmen – wurden diese Terminals für die Wandmontage ausgelegt.

Bei den ersten Mikroprozessor-gesteuerten Terminals ab ca. 1970 zur Erfassung von Betriebsdaten wurden diverse Displaytypen wie Plasma genutzt, die sich aber nur kurz, z.B. in tragbaren Computern, durchsetzen konnten. Bei diesen noch relativ großen Geräten, die für die Industrieumgebung mit einem Gussgehäuse ausgestattet waren, wurden noch klassische Hubtastaturen genutzt. Ab den 70er Jahren wurden Flüssigkristallanzeigen genutzt, die ihr Debüt insbesondere in Taschenrechnern und tragbaren Computern hatten. Zunächst gab es sie nur mit Monochrom-Darstellung und niedrigem Kontrastverhalten. Damit auch bei schlechten Lichtverhältnissen die Anzeige lesbar war, wurde zusätzlich eine separate Hintergrundbeleuchtung (LCD-Backlight) eingesetzt. Die ersten LCD-Displays für ZK-/PZE-Terminals hatten noch niedrige Auflösungen und Bildwiederholungsraten, deshalb konnte nur ein begrenzter Zeichensatz für die Bedienerführung genutzt werden. Außerdem waren diese einzeiligen Anzeigen nur für die Darstellung von 16/20 Zeichen ausgelegt. Der Einsatz von Folientastaturen sorgte dafür, dass diese Geräte für alle Umgebungsbedingungen geeignet waren.

In den 90er Jahren wurde die Display-Technologie wesentlich verbessert, insbesondere durch den Einfluss des Notebook-Booms. Die Displays erreichten höhere Kontraste und Zeichenauflösungen, welche zunehmend auch die Darstellung von Semigrafik-Symbolen (z.B. Piktogramme) ermöglichten. Verschiedene Anzeigengrößen ermöglichten dann auch die mehrzeilige Anzeige mit unterschiedlicher Zeichenanzahl und Zeichengrößen. Die früher noch separat notwendigen Backlights wurden standardmäßig eingebaut.

Anfang 2000 wurde durch den Einsatz von Touchscreens eine flexiblere Definition der Anzahl, Größe und Lage von Funktionstasten ermöglicht. Aus Kostengründen und soweit nur wenige Buchungs- oder Meldetypen benötigt werden, reicht weiterhin ein klassisches Zeiterfassungsterminal mit Folientastatur aus. Die Beschriftung der Funktionstasten wird wahlweise mit Piktogrammen (Funktionssymbole, z.B. für „Kommen“ Pfeil nach links) oder in Textform angeboten. Sind auch die Rückmeldungen in kurzen Texten anzeigbar, waren und sind Displays mit zwei bis acht Zeilen a 20/40 Zeichen ausreichend.

Touchscreens zur Personalzeit- und Betriebsdatenerfassung – den Monitor antippen reicht
Bedingt durch Multimedia und die hohe Verbreitung der Tablets und Smartphones haben Touchscreens mit hoher Auflösung und farbiger Darstellung innerhalb kürzester Zeit große Verbreitung gefunden. Die neuen Generationen von ZK-/PZE-Terminals nutzen zunehmend die Möglichkeiten dieser aktuellen PC-Technologien. Fehlervermeidung und Effizienz sind die Ziele des Einsatzes berührungssensitiver Monitore. Anders als bei den üblichen Benutzereingaben über Funktionstasten oder alphanumerische Tastatur vermeidet die Steuerung über sinnfällige und großflächige grafische Symbole auf dem Monitor Fehleingaben.

Touchscreens ermöglichen eine Vielzahl von Abfragemöglichkeiten und erlauben es, mit übersichtlichen Schaltflächen zusätzliche Funktionen und Menüs zur Erfassung oder Abfrage von Daten zu definieren. Falschbedienungen eng nebeneinander angeordneter Tasten und daher notwendige Mehrfacheingaben der gleichen Funktionen oder Daten sind ausgeschlossen. Aufgrund der intuitiven und selbsterklärenden Benutzbarkeit von Touchscreens kommen die Mitarbeiter schnell mit den PZE-Terminals zurecht.

Für gut erkennbare Benutzeroberflächen werden ergonomische, entspiegelte Displays eingesetzt. Die Anzeige bzw. Bedienerführung sollte bei allen Lichteinflüssen gut lesbar sein. Deshalb sind moderne ZK-/PZE-Terminals mit mikrogeätzten Oberflächen zur Entspiegelung ausgestattet. Damit wird sichergestellt, dass die Anzeige auch bei Tageslicht sehr gut lesbar ist und Störungen durch Spiegelungen oder sichtbare Fingerabdrücke vermieden werden.

Da die PZE-Terminals auch im Produktionsumfeld oder sonstigen rauen Umgebungsbedingungen eingesetzt werden, müssen die Touchscreens universell bedienbar sein. ln den meisten Bereichen industrieller Fertigung wird mit Handschuhen gearbeitet und der Screen sollte somit auch mit solchen bedienbar sein. Im Laufe eines Tages erfolgt eine Vielzahl an Eingaben und Funktionsaufrufen, was den Touchscreen natürlich verschmutzt. Robuste Oberflächen müssen gegenüber Reinigungsmitteln, die der Anbieter vorschreibt oder empfiehlt, beständig sein.

Bei Einsatz eines Touchscreens kann eine kunden- bzw. anwendungsspezifische Tastatur mittels Software oder einer hinterlegten, individuell gestaltbaren Folie realisiert werden. Feste Bedienelemente auf diesem Passepartout werden kombiniert mit variabel einblendbaren Funktionstasten im Bildschirm. Beide werden über den Touchscreen bedient und schaffen intuitive Benutzeroberflächen in einem firmen- bzw. kundenspezifischen Design.

Die Anzahl, Größe, Lage und Beschriftung der Tasten kann individuell entweder softwaregesteuert auf dem Display (Softkey) oder außerhalb davon auf dem Passepartout erfolgen. Neben dem Vorteil der geschützten, kundenspezifischen Tastengestaltung sind Funktionserweiterungen ohne aufwändige Hardwareeingriffe möglich. Soweit zu einem späteren Zeitpunkt zusätzliche Funktionstasten erforderlich sind, muss lediglich die Software zur Benutzeroberfläche ergänzt, das Passepartout neu gestaltet und die entsprechende Folie ausgetauscht werden.

Beispielhafte Bedienerführungen
Wichtig für die Akzeptanz eines ZK-/PZE-Systems sind neben der Geräte-Ergonomie einfache und einprägsam gestaltete Bedieneroberflächen. Die Terminalsoftware bestimmt weitgehend die Funktionalität und Benutzerfreundlichkeit. Wichtige Eigenschaften sind:

• Lesbarkeit der Anzeige bei unterschiedlichen Lichtverhältnissen
• Entspiegelte Displayoberflächen
• Übersichtliche Gestaltung der Tastatur oder des Touchscreens mit eindeutiger Beschriftung/Symbolik der Funktionstasten oder Softkeys
• Herstellerunabhängige Programmierung oder möglichst breite Palette von Systemhäusern, die Software für das ZK-/ PZE-Terminal anbieten kann
• Bedienerführung über verständliche grafische Symbole oder als Klartext sowie optische und akustische Anzeigeelemente, z.B. für Terminalstatus (on-/offline), Fehlerhinweise und Buchungsbestätigungen.

Um hohe Flexibilität, auch für wachsende Aufgabensteilungen, zu gewährleisten, sind frei programmierbare Terminals zu bevorzugen. Die Bedienerführung erfolgt entweder über Klartextanzeigen und/ oder über optische/ akustische Signalgeber. Beispielsweise kann für eine abgewiesene oder fehlerhafte Buchung eine rote LED und/oder ein akustisches Signal ausgegeben werden.

Mit dem Einsatz von Farb-Touchscreens bei multifunktionalen Erfassungsterminals werden bevorzugt grafische Benutzeroberflächen genutzt. Ein für den Anwender besonders wichtiges Kriterium ist dabei die Einfachheit der Gerätebedienung. Einerseits sollen alle wichtigen Funktionen schnell zu erreichen sein, andererseits darf die Oberfläche nicht überladen wirken, weil dies die Handhabung erschwert. Über einen Lautsprecher signalisiert das Terminal mit passenden Sound-Clips den Status des Geräts oder gibt an sehbehinderte Mitarbeiter akustische Sprachmeldungen aus. Je einfacher die Benutzeroberfläche ist, desto leichter wird die Bedienung auch für neue Benutzer.

Ein weiterer Vorteil der farbigen und grafischen Darstellung ist die Möglichkeit, Kundenlogos auf dem Display zu integrieren. Damit werden die Mitarbeiter sich bei Einführung solcher Terminals schneller mit dem Gerät identifizieren und zusätzlich wird die Akzeptanz erhöht. Abbildung 2 zeigt einige Beispiele für eine grafische Benutzeroberfläche mittels Touchscreen.

Gute Planung und Sicherheit für alle ZK-/PZE-Komponenten
Alle Komponenten eines ZK-/PZE-Systems sind gegenüber Umwelteinflüssen sehr sensibel. Aber auch das menschliche Versagen kann oft die Ursache für das Auftreten von Systemausfällen und Fehlfunktionen sein. Beispielsweise können technische Defekte, Netzausfälle, Unterbrechungen der Daten- oder Netzkabel zu Systemausfällen führen. Neben diesen Gefahren drohen noch softwaremäßige Störungen, die Auswertungen zusammenstürzen lassen. Um auf mögliche Störfälle vorbereitet zu sein und eine hohe Systemverfügbarkeit zu gewährleisten, sind mechanische, bauliche, elektronische und personelle Sicherungsmaßnahmen erforderlich. Aus Kostengründen muss ermittelt werden, wie hoch das Maß der Sicherheit für das System, den Ausweis und die Terminals, einschließlich erforderlicher IT-Umgebung, sein muss.

Meist wird man sich nur mit den häufigsten Ausfallmöglichkeiten beschäftigen und diese absichern, so dass die Wahrscheinlichkeit für eine Störung minimiert wird und die Überwindung der Sicherheitssysteme nur für Insider möglich ist. Die Schwachstellenanalyse und Sicherheitsanforderungen sind die Basis für ein Sicherheitsgesamtkonzept, in dem die einzelnen Komponenten bzw. Maßnahmen beschrieben werden.

Wichtig ist die Standort-Festlegung für die ZK-Geräte, PZE-Terminals und Datenübertragungseinrichtungen in einem Lageplan sowie der Platzbedarf für das jeweilige System, z.B. Montagefläche für Leser, Terminals, biometrische Identifikationssysteme (z.B. Fingerprint, Handvenenerkennung) oder Standsäulen. Dabei sollten vorhandene oder geplante Verkabelungen und Netzanschlüsse berücksichtigt werden. Zu vermerken sind auch die jeweils erforderlichen Montagearten für den Innen-/Außenbereich, ob als Säulen- oder Wandversion bzw. als Unter- oder Aufputzvariante. Die ZK-/PZE-Terminals müssen so an der Wand montiert werden, dass bei der Benutzung das Display gut ablesbar ist und die Tasten oder der Ausweisleser in einer bequemen Haltung betätigt werden können. Zur ergonomisch korrekten Benutzung sind die unterschiedlichen Größen der Mitarbeiter zu beachten. Ferner sollte auch auf eine behindertengerechte Montagehöhe geachtet werden.

Spiegelungen und Helligkeitsunterschiede, Lampen, die sich auf dem Display spiegeln, können sich störend und lästig auswirken. Bei starker Lichteinstrahlung, z.B. in Fensternähe, kann es zu einer Reduzierung der Kontraste auf dem Display und damit zu einer Beeinträchtigung der Zeichenerkennung kommen. LCD-Anzeigen können bei direkter Sonneneinstrahlung ganz unlesbar werden. Auch starke Helligkeitsunterschiede zwischen Terminaldisplay und Hintergrund wirken störend. Mit einer richtigen Terminalanordnung, z.B. zwischen Leuchtenreihen und nicht parallel zu Fenstern ohne Sonneneinwirkung platziert, können Spiegelungen und Helligkeitsunterschiede vermieden oder vermindert werden.

Werden Geräte in der Fertigung, z.B. mit Feuchtigkeit, Schmutz und elektrischen Störgrößen, oder im Außenbereich mit Klimaeinflüssen installiert, muss dies in der Ausstattung berücksichtigt werden. Bei solchen Umgebungsbedingungen müssen diese Terminals über eine entsprechende IP-Schutzart (Schutz gegen das Eindringen von Staub und Feuchtigkeit) verfügen. Abhängig von den Temperaturbedingungen kann der Einsatz eines internen/externen Heizungsmoduls erforderlich sein. Die ZK-/PZE-Peripherie muss so aufgebaut sein, dass ein Schutz vor Sabotage, Vandalismus und Stromausfall gewährleistet ist. Technischer Aufbau und die Installation dieser Geräte sind deshalb für die Sicherheit und Verfügbarkeit des Systems bedeutsam. Hierzu gehört, dass das ZK-/PZE-Terminal nicht unbefugt geöffnet werden kann und Kabelanschlüsse unzugänglich montiert sind. Alle Buchungsdaten/Terminalprogramme und Zutrittsparameter müssen auch bei Stromausfall erhalten bleiben. Dies wird durch entsprechende Speicherbausteine mit einer Akku- bzw. Batteriepufferung sichergestellt.

Werner Störmer

Fachautor und Referent. Nach dem Studium der Informationsverarbeitung, mit Abschluss als Dipl. Ing., wurden verschiedene berufliche Stationen durchlaufen, wie Produktplanung und Marktforschung, Marketing, Produktmanagement und Vertrieb. Besonders bestehen langjährige Erfahrungen in leitender Position als ehemaliger Prokurist und Geschäftsstellenleiter bei PCS Systemtechnik in Essen. Es handelt sich hier um einen der führenden Hersteller von Hard- und Software für die Personalzeit- (PZE) und Betriebsdatenerfassung (BDE) sowie Zutrittskontrolle (ZK), Biometrie und Videoüberwachung. Seit 2010 ist Werner Störmer Delegierter der PCS im Bundesverband Sicherheitstechnik und dort 2. Vorsitzender im Fachausschuss „Zutritt“.