Zugangskontroll- und Zeiterfassungssysteme

Zeiterfassung- und Zugangskontrollsystem ZEUS A5240

Das ZEUS-System (ZEUS=Zeiterfassung und Sicherheit) erfasste die Arbeitszeiten der Mitarbeiter und öffnete bei entsprechender Berechtigung Türen oder Durchgänge. 1985 begann die Entwicklung durch ein fünfköpfiges Team (vier Elektroniker/Programmierer und ein Mechaniker) von VEB Robotron-Vertrieb Erfurt. Als Identifikationsmedium hatte man sich für Magnetkarten entschieden, die an verschiedenen Türen oder Durchgängen ausgewertet wurden und Türen mit elektrisch entsperrbaren Türschlössern oder elektrisch entriegelbare Drehkreuze öffneten.

Werkseingang mit ZEUS-Drehkreuzen

Erste Versuche wurden zunächst mit den Betriebsdatenterminals K8902 gemacht, diese erwiesen sich allerdings als für diese Aufgabe überdimensioniert (zu teuer, zu groß, zu kompliziert), sodass man sich zu einer Eigenentwicklung (ohne westliches Vorbild) entschloss. Lediglich die Magnetkartenleser wurden weiter vom K8902 übernommen. Ursprünglich nur als Zugangskontrollsystem für die eigene Firma geplant, entstand nun ein marktfähiges Produkt. Zielgruppe waren Betriebe mit bis zu 2000 Mitarbeitern und bis zu 14 Werkstoren.

Das Konzept der Anlage war die die damalige Zeit recht fortschrittlich:

Es sollte so viel wie möglich per Software und so wenig wie möglich per Hardware gelöst werden, was in Hinblick auf die schwierige Bauteilversorgungslage in der DDR günstig war.
Es wurde kein Zentralrechner eingesetzt, sondern man entschied sich für eine dezentrale Lösung: mehrere verteilte Mikrorechner arbeiteten weitgehend autonom und tauschten nur bei Bedarf Informationen über das Netzwerk aus. Dadurch konnte leistungsschwächere und damit preiswertere Hardware eingesetzt werden.
Sowohl im Leitrechner als in den Terminals liefen Echtzeitbetriebssysteme, die mehrere Tasks quasi-parallel abarbeiteten.
Auf dem Leitrechner wurden die Möglichkeiten der Grafikkarte ausgereizt: zwei Helligkeitsstufen, invertierte Schrift und Rollbalkenmenüs.
eine zentrale Netzwerk-Uhr sorgte für identische Zeiten auf allen Geräten
Nutzung von Overlays zur Verminderung des Speicherplatzbedarfs am Leitrechner
ein Bildschirmschoner auf dem Leitrechner zur Verhinderung von Einbrennerscheinungen auf dem Bildschirm.

Prinzip des ZEUS-Systems

Drei Jahre später war das Produkt serienreif und wurde 1988 auf der Leipziger Frühjahrsmesse sowie auf Messen in Brno, Plovdiv, Bratislava und in Polen präsentiert. Die Leiterplatten wurden zunächst in Gornsdorf, später dann bei Erfurt-Elektronik Erfurt gefertigt. Ihre Bestückung sowie die Endmontage der Geräte erfolgte durch zehn Arbeiter bei VEB Robotron-Vertrieb Erfurt. Die Drehkreuze wurden von einer anderen Firma zugekauft.

Theoretische Grundlagen

Aufgrund der verhältnismäßig leistungsschwachen Hardware (Prozessorgeschwindigkeit, Netzwerkgeschwindigkeit, verfügbarer Speicherplatz) hatte man Zeiterfassung und Zugangskontrolle weitgehend getrennt betrachtet. Zeiterfassung wurde an den Außeneingängen (wo es ohnehin Pförtner gab) der Firma betrieben, Zugangskontrolle an speziellen Bereichen innerhalb der Firma.

Zeiterfassung

Sinn der Zeiterfassung war zu erkennen, ob Mitarbeiter innerhalb ihrer Arbeitszeit unerlaubt abwesend waren. Für Lohnarbeiter wurde die erfasste Zeit auch als Berechnungsgrundlage für ihre Bezahlung genommen. ZEUS verwaltete für jeden Mitarbeiter Zeitkonten für Arbeitszeit, Pausenzeit sowie Fehlzeiten.

Es gab drei Zeitmodelle:

feste Arbeitszeit ohne Überstunden:
Überstunden konnten zwar geleistet werden, bewirkten keine Lohnerhöhung
feste Arbeitszeit mit Überstunden:
Überstunden wurden auf ein Überstundenkonto kumuliert und bewirkten eine Lohnerhöhung
Gleitzeit:
Es gab eine Kernarbeitszeit, in der der Mitarbeiter anwesend sein musste sowie eine erweiterte Arbeitszeit, die der Mitarbeiter selbst bestimmen konnte

Neben der normalen 1-Schicht-Arbeit war eine Arbeit auch in zwei, drei oder vier Schichten möglich, die zugehörigen Schichtpläne konnten im ZEUS hinterlegt werden.

ZEUS unterstützte zwei definierbare Abrechnungszeiträume für die Arbeitszeiten, beispielsweise konnten Mitarbeiter monatlich oder wöchentlich ausgezahlt werden.

Um Feiertage nicht fälschlicherweise als Fehlzeiten zu bewerten, besaß ZEUS einen Feiertagskalender. Wochenenden wurden aus dem zentral im Netz verfügbaren Datum berechnet.

Zugangskontrolle

In den Stammdaten jedes Mitarbeiters wurde hinterlegt, welche Durchgänge (maximal 14) er betreten durfte und welche nicht. Diese Werte wurden bei Einschalten eines Terminals oder nach Stammdatenänderungen vom Leitrechner an die Terminals per Netzwerk verteilt.

Zusätzlich wurde jedem Mitarbeiter ein Sicherheitsstatus (Vertrauenswürdigkeits-Status) zugeordnet. Jedem Tür- oder Sicherheitsterminal wurde ebenfalls per Leitrechner ein Sicherheitsstatus zugeordnet. Die Tür konnte man also nur öffnen, wenn zusätzlich zur Türberechtigung der Sicherheitsstatus der Tür nicht höher war als der eigene Sicherheitsstatus. Auf diese Weise konnten zwischenzeitlich Bereiche definiert werden, die nur vertrauenswürdigen Personen zugänglich waren, beispielsweise während bestimmter Veranstaltungen.

Leitrechner

Zentraler Bestandteil des ZEUS-Systems war ein Computer PC1715, der als Leitrechner (stellenweise auch als "Master-Terminal") bezeichnet wurde. Der Leitrechner hatte viele Aufgaben:

Hochfahren des Netzwerkes
Die Terminals K8905 forderten per Netzwerk ein Betriebssystem vom Leitrechner an, das dieser von Diskette lud und dann per Netzwerk zusammen mit Berechtigtenliste bzw. Sperrliste an die Terminals verschickte. Dieser Vorgang lief auf dem Leitrechner im Hintergrund ab.
Verwaltung der Anwender
In einer Datenbank wurden die autorisierten Mitarbeiter samt ihren Berechtigungen und Sollarbeitszeiten sowie ihren aktuellen Zeitkonten durch die Personalabteilung hinterlegt.
Programmierung von Magnetkarten.
Jeder Mitarbeiter bekam eine speziell programmierte Magnetkarte zur Identifizierung.
Sperren verlorener bzw. gestohlener Magnetkarten und ggf. Entsperrung nach Wiederauffinden
Anzeige von Fehlermeldungen aus dem Netz
Datenexport an andere Computerprogramme (als Textdatei oder als Pascal-String-Datei)
Datensicherung auf zwei leere Disketten
Ausdrucken von Listen

Der PC1715 war über eine entsprechende Adapterplatine per IFSS-Verbindung mit dem Systemterminal K8905.14 verbunden, welches dann den Zugang zum IFSR-Netzwerk sowie zum Magnetkartenschreiber K6501 herstellte. Außerdem war über die V.24-Schnittstelle ein Nadeldrucker K6313 für den Protokolldruck angeschlossen.

Der Leitrechner konnte nur von ausgewählten Personen benutzt werden, diese mussten sich am Leitrechner per Magnetkarte ausweisen. Je nach hinterlegtem Berechtigungsmodell stand dem Bediener eine unterschiedliche Auswahl an Funktionen zur Verfügung. Zwischen "darf gar nichts" und "darf alles" gab es viele Zwischenstufen, beispielsweise durften Abteilungsleiter die Zeitdaten ihrer Abteilungsmitarbeiter abrufen, der Pförtner durfte die Systemuhr stellen (z.B. Sommerzeitumstellung), die Personalabteilung konnte Leute einstellen oder entlassen.

Leitrechnersoftware PM

Als erstes wurde das Programm PM (Prüfmonitor) entwickelt, das unter dem Betriebssystem SCP auf einer separaten Diskette lief und eine grundlegende Kommunikation mit den Terminals ermöglichte. Es half Entwicklern bei der Prüfung und Programmierung der Terminals sowie im Fehlerfall dem Administrator bei der Diagnose.

Prüfmonitor PM

Es ermöglichte:

Protokollierung der im Netzwerk gesendeten Datagramme
Senden von Datagrammen ins Netzwerk
Lesen und Stellen der Uhr im Systemterminal
Lesen und Schreiben von Magnetkarten mit der Schreibleseeinheit
Übertragen von Betriebssystemen an Terminals
Übertragen von Magnetkarten-Sperrlisten an Terminals

Im produktiven Einsatz wurde PM hingegen kaum benötigt.

Leitrechnersoftware ZEUS

Die Leitrechnersoftware wurde in der Programmiersprache Pascal geschrieben, die der Terminals in Assembler. Das ZEUS-Programm wurde auf einer selbststartenden Originaldiskette ausgeliefert und lief unter dem Betriebssystem SCP. Bei Erstinstallation baute das Programm die Datentabellen auf und verlangte eine leere Zweitdiskette, auf der ebenfalls Datentabellen angelegt wurden. Anschließend konnte der Leitrechner mit diesen beiden Disketten gebootet werden und das Programm erwartete die Erst-Setzung des Netzwerkdatums, die Erstellung des Personenstamms, der Schichtpläne sowie der Feiertagsdaten. Danach konnte mit dem System produktiv gearbeitet werden.

Installation von ZEUS

Zur ZEUS-Software gehörten zwei Disketten, die zum Start des Systems in den Laufwerken des Leitrechners liegen mussten. Mit dem Booten des Rechners wurde die ZEUS-Software automatisch gestartet. Nach einer Prüfung der Netzwerks startete der Leitrechner die Hintergrundprozesse zur Netzwerkkommunikation und zur Uhrzeitanzeige, holte die aktuelle Uhrzeit vom Systemterminal und startete den Hintergrundprozess zur Versorgung der Terminals mit Betriebssystemen. Anschließend blieb das Programm an einem Login-Bildschirm stehen, von wo aus man durch Einlegen einer Magnetkarte in die Schreibleseeinheit ins Hauptmenü kam.

ZEUS-Login-Bildschirm

Datumskorrektur beim Start von ZEUS

Vom Hauptmenü aus waren wiederum Untermenüs erreichbar, in denen die einzelnen Hauptrechnerprogramme thematisch sortiert waren. Abhängig von den Berechtigungen der beim Einloggen benutzten Magnetkarte standen dem Anwender alle oder nur eine eingeschränkte Auswahl an Funktionen zur Verfügung.

Einstellen eines Mitarbeiters

Einstellen der Kartengültigkeit

Schichtplan für ein Vierschichtsystem

Definition der Gleitarbeitszeit

Definition der Abrechnungszeiträume

ZEUS-Systemstatus

Herunterfahren von ZEUS...

ZEUS wurde heruntergefahren.

Es hatte anscheinend weitere ZEUS-Leitrechnerprogramme mit anderem Funktionsumfang gegeben, die aber leider nicht bis heute überlebt haben.

Terminals

An jeder Tür bzw. jedem Durchgang (maximal 14) befand sich ein rechnergesteuertes Terminal, das die Zeiterfassung bzw. die Zugangskontrolle dieser Tür in beiden Durchgangsrichtungen realisierte. Die Terminals standen untereinander und mit dem Leitrechner über ein IFSR-Netzwerk in Verbindung.

Türterminal K8905.12

Ein Terminal war mit jeweils zwei Magnetkartenlesern K6503 verbunden (auf jeder Seite des Durchgangs einer). Außerdem besaß es Sensoreingänge zur Auswertung von Lichtschranken zur Durchgangsrichtungserkennung oder Auswertung der Bewegung des Drehkreuzes. Über Relais wurde der Durchgang bei entsprechender Berechtigung in der entsprechenden Richtung entsperrt, außerdem gab es noch Relaisausgänge zur Steuerung von Anzeigelampen.

Je nach Einsatzzweck standen drei Arten von Terminals zur Verfügung:

Durchgangsterminals K8905.13 (Steuerung von Drehkreuzen, für Zeiterfassung)
Türterminals K8905.12 (Steuerung von Türen, Zeiterfassung oder Zugangskontrolle)
Sicherheitsterminals K8905.11 (Steuerung von Türen, für Zugangskontrolle)

Die Durchgangsterminals wurden unsichtbar im Drehkreuz verbaut, die anderen Terminals wurden mit einer Metallbrücke an der Wand in der Nähe der jeweiligen Tür verschraubt. Alle Kabel waren fest zu installieren. Die Leitungslänge des Koaxialkabel-Netzwerkrings konnte dabei bis zu 500 m betragen.

Nach dem Einschalten eines Terminals führte dieses zunächst eine Initialisierung seiner Hardware durch, las die per DIP-Schalter kodierte Terminalart und Terminalnummer aus und sendete sie an den Leitrechner mit der Bitte um ein Betriebssystem. Der Leitrechner hatte für jede Terminalart ein Betriebssystem auf Diskette gespeichert, das er dann per Netzwerk zum Terminal schickte. Als nächstes erfolgte die Übertragung der Liste der gesperrten Magnetkarten an die Zeiterfassungsterminals bzw. die Liste der Berechtigten an die Zugangskontrollterminals. Ab diesem Zeitpunkt konnte das Terminal dann selbständig arbeiten.

Arbeitsweise der Zeiterfassungsterminals

Zog ein Mitarbeiter seine Magnetkarte durch einen der Leser, prüfte das Terminal, ob der Mitarbeiter zum System gehörte (Firmenkennung), ob seine Magnetkarte noch nicht abgelaufen war (Magnetkarten waren jeweils 1 Jahr gültig) und ob die Magnetkarte nicht in der Liste der gesperrten Magnetkarten (weil verloren oder gestohlen) stand. Diese Liste (max. 150 Einträge) hatte das Terminal bei seinem Einschalten oder bei Änderung der Sperrliste vom Leitrechner bekommen.
War dies alles korrekt, entsperrte das Terminal im Falle des Durchgangsterminals das Drehkreuz für einige Sekunden. Ging der Mitarbeiter in dieser Zeit durch das Drehkreuz, wurde die aktuelle Uhrzeit zusammen mit der Personenkennung und der Durchgangsrichtung an den Leitrechner übermittelt. Im Falle des Türterminals entsperrte das Terminal die Tür und sendete die aktuelle Uhrzeit zusammen mit der Personenkennung und der Durchgangsrichtung an den Leitrechner.

Arbeitsweise der Zugangskontrollterminals

Zog ein Mitarbeiter seine Magnetkarte durch einen der Leser, prüfte das Terminal, ob der Mitarbeiter zum System gehörte (Firmenkennung) und ob seine Magnetkarte noch nicht abgelaufen war (Magnetkarten waren jeweils 1 Jahr gültig). Anschließende prüfte das Terminal, ob der Mitarbeiter in der Liste der für diese Tür berechtigten Leute stand. Diese Liste (max. 120 Einträge) hatte das Terminal bei seinem Einschalten oder bei Stammdatenänderungen vom Leitrechner bekommen. Wurde der Mitarbeiter nicht in der Liste gefunden, machte das Terminal eine Anfrage beim Leitrechner, die dieser automatisch beantwortete.
War der Mitarbeiter für die Tür berechtigt, entsperrte das Terminal diese und sendete die aktuelle Uhrzeit zusammen mit der Personenkennung und der Durchgangsrichtung an den Leitrechner, womit ein Nachweis der Anwesenheitszeiten in den Sicherheitszonen geführt werden konnte.

Sicherheitsterminals forderten zusätzlich vor der Öffnung der Tür die Eingabe eines PIN-Codes auf, der als zusätzliches Sicherheitskriterium mit dem im Personenstamm hinterlegten Wert verglichen wurde. Dadurch konnte verhindert werden, dass verlorene Magnetkarten missbraucht werden konnten (Zwei-Faktor-Authentifizierung).

Systemterminal

Das Systemterminal war in jedem Netz 1x vorhanden, wurde im Zimmer des Leitrechners an der Wand montiert und war für Sonderaufgaben zuständig:

Verbindung des Leitrechners mit dem Netz
Einspeisung des Betriebsstromes für das IFSR-Netzwerk
Ansteuerung der Magnetkarten-Schreibleseeinheit
Zentrale Echtzeituhr (minütige Aktualisierung der Uhrzeit für die Terminals, lesbar und stellbar durch den Leitrechner)

Schwächen des Systems

Ringnetzwerke haben naturgemäß das Problem, dass bei Unterbrechung des Netzes an beliebiger Stelle das gesamte Netz ausfällt.
Die Türterminals und Sicherheitsterminals waren nicht abschließbar. Mit einem Schraubenzieher und einem Draht war es also möglich, das System zu sabotieren.
In den Terminals mussten wegen zu kleiner Kabeldurchführungen und störender Bauteile in der Nähe der Steckanschlüsse bei allen EFS-Steckern die Griffschalen dauerhaft entfernt werden.
Die auf der Steuerplatine des Systemterminals befindlichen Stütz-Akkus zerstörten bei ihrem (früher oder später unvermeidlichen) Auslaufen die Leiterplatte.
Der Ausbau der Steuerleiterplatte (zwecks Reparatur) war mit einer recht aufwändigen Zerlegung des Terminals verbunden.
Der Einsatz an Stellen, an denen die Terminals der Witterung ausgesetzt sind, führte schnell zur Korrosion, besonders der Magnetkartenleser. Die Terminals besaßen weder eine Heizung noch eine Kühlung.

Verbreitung

Bis zur Einstellung des Projekts mit der Schließung von Robotron wurden nur wenige ZEUS-Anlagen verkauft. Stechuhrensysteme zur Zeiterfassung und der Einsatz von Pförtnern zur Zugangskontrolle waren in vielen Firmen etabliert, somit bestand nur wenig Anreiz, beide durch ein computergestütztes System zu ersetzen.

Einige Betriebe, in den ZEUS-Systeme zum Einsatz kamen:

Kali- und Sodawerke Stassfurt
Nagel- und Kettenwerk Weißenfels
Bergbau- und Hüttenkombinat "Albert Funk" Freiberg
IFA-Fahrzeugwerk Werdau

Es gab die Überlegung, die ZEUS-Hardware auch zur Registrierung von Fleisch in einem Erfurter Schlachthof zu benutzen, dieses Konzept wurde aber nie realisiert. Von Robotron-Elektronik Zella-Mehlis gab es noch eine ähnliche Entwicklung auf Basis des Terminals K8906, wobei nicht bekannt ist, ob diese die Serienreife erreichte.

Wegen der Namensgleichheit mit dem Sicherheitssystem der Fa. ISGUS wurde ZEUS Anfang der 1990er Jahre in ZZS (Zeiterfassungs- und Zugangskontrollsystem) unbenannt. Nicht lange danach wurde die Produktion eingestellt. In den folgenden Jahren wurden vermutlich alle ZEUS-Anlagen schrittweise außer Betrieb genommen. Mit der Umstrukturierung der Großindustrie zur mittelständischen Industrie waren solche Systeme entweder nicht mehr notwendig oder sie wurden durch westliche Sicherheitssysteme ersetzt.

Heute ist die Existenz nur noch zweier lauffähiger ZEUS-Systeme bekannt. Die Quelltexte zu ZEUS gelten nach wie vor als verschollen, ebenso die Schaltpläne der Terminals.

Zeiterfassung- und Zugangskontrollsystem ZEUS A5241

Als Nachfolger des A5240 entwickelte VEB Robotron-Vertrieb Erfurt das System A5241. Es unterschied sich vom Vorgängermodell im wesentlichen durch die Nutzung eines Bürocomputer EC1834 bzw. eines westlichen PC als Leitrechner. Damit verbunden war natürlich das Umsetzen der Leitrechnersoftware von 8 Bit auf 16 Bit. Da westliche PCs keine IFSS-Schnittstelle hatten, wurde diese durch eine V.24-Schnittstelle ersetzt, was das Ersetzen des Systemterminals K8905.14 durch das neue K8905.15 bedingte.

Komplette A5241-Systeme haben anscheinend nicht bis heute überlebt, speziell die Leitrechnersoftware ist verschollen.
Hat jemand Disketten mit der ZEUS-Software für den EC1834?

Zeiterfassungs- und Zugangskontrollsystem A7520

Ende der 1980er Jahre (wahrscheinlich 1989) entwickelte das Buchungsmaschinenwerk ein Zugangskontrollsystem, das quasi die Konkurrenz zum A5240 war. Wieso zwei gleichartige Systeme im selben Kombinat entwickelt wurde, wird wohl ein ewiges Geheimnis der Entscheidungsträger bleiben.

Das A7520 benutzte als Leitrechner einen Bürocomputer EC1834, angekoppelt per Glasfaserkabel über dessen ASL-Karte. Das Glasfaserkabel lief auf einen optischen Hub K8525, wo es auf acht Glasfaseranschlüsse verteilt wurde. Ggf. folgte eine weitere Ebene aus optischen Hubs K8525, an die dann der Anschluss (wieder über Glasfaser) der an den Werkseingängen aufgestellten Terminals K8904 erfolgte. Auf diese Weise konnten also bis zu 64 Terminals gesteuert werden.

Übersicht A7520

Die Identifikation der Leute erfolgte über Magnetkarten (dazu waren Magnetkartengeräte K6504 in die K8904-Terminals eingebaut), außerdem konnte ein bei Bedarf ein Kennwort über die Tastatur an den K8904-Terminals eingegeben werden. Die Freigabe des Zugangs erfolgte dann über Drehkreuze oder elektrische Türöffner, im Hochsicherheitsfall auch über Personenschleusen mit Doppeltür.

Über die benutzte Software ist bislang nichts bekannt, wahrscheinlich wird sie unter dem Betriebssystem DCP gelaufen sein.

Der Leitrechner konnte bei Bedarf über eine einer Rolanet-Schnittstellenkarte auch mit weiteren EC1834 des Firmennetzes in Verbindung stehen.

Das A7520 war für den Einsatz in mittleren bis großen Betrieben konzipiert. Ob es jemals produktiv genutzt wurde, ist aber ungewiss, da im Jahr darauf der Hersteller zunehmend in wirtschaftliche Schwierigkeiten kam und westliche Technik als Konkurrenz auftrat.

Mit Ausnahme eines K8904-Terminals gelten heute alle Komponenten des A7520 als ausgestorben.

Schnittstellenvervielfacher K8525

Dieses Gerät wurde vermutlich im Buchungsmaschinenwerk gebaut und ermöglichte die Kopplung von bis zu acht optischen Anschlüssen (praktisch wurden Terminals K8904 im Rahmen des Systems A7520 angeschlossen), hatte also die Funktion eines optischen Hubs. Die K8525 waren kaskadierbar, auf diese Weise konnten also 64 Endgeräte zusammengeschaltet werden, am anderen Ende befand sich der Leitrechner EC1834.

Das K8525 gilt heute als ausgestorben.

Arbeitszeiterfassungssystem MAK

(MAK=Mikrorechnergesteuerte Arbeitszeitkontrolle)
Im Gegensatz zum A5240 übernahm MAK nur die Erfassung der Arbeitszeit, aber keine Steuerung von Türen. Hardwareseitig war es auch wesentlich einfacher aufgebaut: es bestand im Wesentlichen aus einem Steuerrechner K8915, der mit vier Magnetkartenlesern K6503 verbunden war sowie einem Auswerterechner K8915.

MAK gilt heute als ausgestorben.

Letzte Änderung dieser Seite: 09.05.2023

Herkunft: www.robotrontechnik.de