Aktuelle Entwicklungen in der Gebäudeautomation – VDI 3814 / EN 15232 / BIM Prof. Dr.-Ing. Martin Becker Hochschule Biberach Studiengang Energie-Ingenieurwesen Institut für Gebäude- und Energiesysteme (IGE) Fachgebiet MSR-Technik, Gebäudeautomation und Energiemanagement Vorsitzender des VDI-TGA Fachausschusses Elektrotechnik und Gebäudeautomation (FA-ELT) VDI-Gesellschaft Bauen und Gebäudetechnik (VDI-GBG) u.a. aktive Mitarbeit an Richtlinien-Reihe VDI 3813 und VDI 3814 sowie Normenausschuss zu DIN V 18599-11 / DIN EN 15232 HBC. Hochschule Biberach │ Karlstraße 11 │ 88400 Biberach/Riß │ www.hochschule-biberach.de
Inhalt •
Gebäudeautomation im Kontext von aktuellen Transformationsprozessen
•
Gebäudeautomation 4.0 (GA 4.0)
•
Herausforderung „BIM-fähige“ Gebäudeautomation
•
Bedeutung von Daten- und Informationsmanagement
•
Bezug zur „neuen“ VDI 3814 - VDI Agenda GA
•
Bezug zur DIN EN 15232 – Energieeffizienz durch Gebäudeautomation
•
Herausforderung Qualifizierung durch Aus- und Weiterbildung
© Prof. Dr.-Ing. Martin Becker Institut für Gebäude- und Energiesysteme (IGE)
TÜV Süd, Fachtagung Gebäude 4.0, München, April 2018 Folie 2
Aktuelle „Key Words“ bei den aktuellen Entwicklungsprozessen … Digitale Prozesse Building Information Modeling Digitales Planen, Bauen und Betreiben Steigende Komplexität Zunehmende Varietät
Zunehmende Vernetzung
Nachhaltiges Planen, Bauen und Betreiben Internet of Things (IoT)
Gebäudeenergietechnik I4.0 Smart City
Industrie 4.0
Smart Building
Informationsmanagement © Prof. Dr.-Ing. Martin Becker Institut für Gebäude- und Energiesysteme (IGE)
Big Data Arbeit 4.0
Gebäude 4.0 Smart Grid
Wohnen 4.0
TÜV Süd, Fachtagung Gebäude 4.0, München, April 2018 Folie 3
Industrie 4.0
Offene Frage: Wie sieht die Übertragung auf das Gebäude 4.0 aus?
© Prof. Dr.-Ing. Martin Becker Institut für Gebäude- und Energiesysteme (IGE)
TÜV Süd, Fachtagung Gebäude 4.0, München, April 2018 Folie 4
Industrie 4.0
Offene Frage:
Was bedeutet das für das Gebäude 4.0 und die Gebäudeautomation?
© Prof. Dr.-Ing. Martin Becker Institut für Gebäude- und Energiesysteme (IGE)
TÜV Süd, Fachtagung Gebäude 4.0, München, April 2018 Folie 5
Industrie 4.0
Offene Frage: Was hat das mit Gebäude 4.0 und Building Information Modeling (BIM) zu tun?
© Prof. Dr.-Ing. Martin Becker Institut für Gebäude- und Energiesysteme (IGE)
TÜV Süd, Fachtagung Gebäude 4.0, München, April 2018 Folie 6
Ausgangsbasis: BIM – Building Information Modeling und GA - Gebäudeautomation B - Building
Was umfasst das Gebäude? „Assets“ (gemäß I4.0: „Gegenstand der einen Wert für das Unternehmen hat“) z.B.: Gebäudehülle, Fassadenelement, Anlagensystem, Anlage Anlagenkomponenten, Regelgerät, Sensor, Aktor, …
I - Information
Was ist Information? Information = Daten? Statische und/oder dynamische Daten/Information Mehrwert von Daten / Informationen / Funktionen Daten -> Information -> Wissen
M - Modeling
Modellierung des Gebäudes / Anlage / Komponente ? Modellierung der Daten/Information ? Modellierung von B und/oder I ? Modellierung der Daten-/Kommunikationskanäle und -schnittstellen?
-> Wie kann Gebäudeautomation (als Werkzeug) diese Prozesse unterstützen? -> Was bedeutet das für das Gewerk GA und eine „BIM-fähige“ GA? © Prof. Dr.-Ing. Martin Becker Institut für Gebäude- und Energiesysteme (IGE)
TÜV Süd, Fachtagung Gebäude 4.0, München, April 2018 Folie 7
Vom Datenmanagement über Informationsmanagement zum Wissensmanagement
Wissensbasiertes Energie-/Gebäudemanagement Wissensmanagement Informationsmanagement Datenmanagement
Zusatzdaten“: z.B. Statistik, Big Data, Bsp.: COP, JAZ, …
Bsp.: Temp, Druck, elektr. Leistungen, ….
© Prof. Dr.-Ing. Martin Becker Institut für Gebäude- und Energiesysteme (IGE)
Bsp.: KPI, EnPI, …
Bsp.: Selbstlernende Optimierungsalgorithmen, Automatisierte Fehlererkennung und Diagnose (FDD)
…
„Zusatzdaten“: z.B. Kältemitteldaten, Datenblätter, … [Quelle: Prof. Dr. Martin Becker, Hochschule Biberach] TÜV Süd, Fachtagung Gebäude 4.0, München, April 2018 Folie 8
Grundverständnis der Automatisierungstechnik / Gebäudeautomation: Gebäude als dynamischen Prozess verstehen Energiezufluß
Energieabfluß
Materialzufluß
Materialabfluß
Informationszufluß
Informationsabfluß
Umformen Speichern Transportieren
[Quelle: Prof. Dr. Martin Becker, Hochschule Biberach]
Wichtig: „Neue“ Ressource Information -> Informationsbedarf, Informationsangebot, Informationsmanagement ! Prinzip: „Weniger ist mehr“ -> Effektive Informationsnutzung © Prof. Dr.-Ing. Martin Becker Institut für Gebäude- und Energiesysteme (IGE)
TÜV Süd, Fachtagung Gebäude 4.0, München, April 2018 Folie 9
Gebäude 2025 – Thesen und Handlungsfelder
© Prof. Dr.-Ing. Martin Becker Institut für Gebäude- und Energiesysteme (IGE)
TÜV Süd, Fachtagung Gebäude 4.0, München, April 2018 Folie 10
Gebäude 2025 – Thesen und Handlungsfelder Aktualisierter Beitrag in: HLH 12/2017
© Prof. Dr.-Ing. Martin Becker Institut für Gebäude- und Energiesysteme (IGE)
TÜV Süd, Fachtagung Gebäude 4.0, München, April 2018 Folie 11
Gebäudeautomation 4.0 – GA 4.0 (nach Becker, Version 1.0, Stand 04 2018) Maß an Komplexität
HW+SW+IT+CPBS (Assets + Funktionen + Services)
Maß an Systemintegration
BIM, IoT, IoS, CPBS -> GA im „Gebäude 4.0“ ? Adaptiv, SelfX, I4.0 VR, AR, Self Engineering Open Software / Products
GA 4.0 HW+SW+IT (Mechatronik)
GA 3.0 HW+SW GA 2.0 Hardware GA 1.0
Gebäude-Bussysteme -> GA für „Gebäude im System“ dezentrale Vernetzung Schnittstellen, Internet -> GA für „Gebäude als System“ busfähige S/A, AS, GLT
Elektronik Digitaltechnik PtP Kommunikation DDC, SPS, ZLT
-> Beginn der digitalen GA
(Elektro-)Mechanik Analogtechnik -> Beginn GA als Gewerk Potentialfreier Kontakt 1960
© Prof. Dr.-Ing. Martin Becker Institut für Gebäude- und Energiesysteme (IGE)
1990
Zeit
2010
zukünftig
TÜV Süd, Fachtagung Gebäude 4.0, München, April 2018 Folie 12
Industrie 4.0 und/oder Building Information Modeling (BIM) ? RAMI-Modell
OPC UA
[Quelle: Betz-Mors, S.: Untersuchung des Kommunikationsstandards OPC UA im Kontext von Industrie 4.0 – Konzepte für das Energiemanagement, Forschungsprojekt, Master Gebäude- und Energiesysteme, Hochschule Biberach]
Ankündigung Beitrag: Pfeiffer, D.; Becker, M.: Automatisierung von Kälteanlagen mit Einbindung in ein Demand Side Management, GMA-Kongress AUTOMATION 2018, 3./4. Juli 2018, Baden-Baden © Prof. Dr.-Ing. Martin Becker Institut für Gebäude- und Energiesysteme (IGE)
TÜV Süd, Fachtagung Gebäude 4.0, München, April 2018 Folie 13
Eine weitere Herausforderung: Gebäudetechnik und -automation im Kontext verbesserter Engineering-Prozesse
[Quelle: Becker, M.; Knoll, P.: Weißbuch Nachhaltiges Planen, Bauen und Betreiben von Gebäuden durch Einsatz von Gebäudeautomation, Hochschule Biberach, 2016] © Prof. Dr.-Ing. Martin Becker Institut für Gebäude- und Energiesysteme (IGE)
TÜV Süd, Fachtagung Gebäude 4.0, München, April 2018 Folie 14
Herausforderung: Engineering-Prozesse bei Planung, Ausführung und Inbetriebnahme
u.a.: • EnEV • DIN 18205 • DIN 276, KG 480 • DIN V 18599-11
• Funktionsbeschr.
• DIN EN 15232
• Ablaufdiagramm
• ---
• Zustandsgraph • VDI 3814
• VDI 3813
• IEC 61131
• VDI 3814
• VDI 6039
• ---
• VDI 3810-Blatt 5
• --• --[Quelle: Becker, M.; Knoll, P.: Weißbuch Nachhaltiges Planen, Bauen und Betreiben von Gebäuden durch Einsatz von Gebäudeautomation, Hochschule Biberach, 2016] © Prof. Dr.-Ing. Martin Becker Institut für Gebäude- und Energiesysteme (IGE)
TÜV Süd, Fachtagung Gebäude 4.0, München, April 2018 Folie 15
Ausblick: Verbesserte Engineering-Prozess als Basis für BIM-fähige Gebäudeautomation
Ein Baustein: VDI 3814 neu mit: - Strukturierung GA-System - Schalenmodell - Bedarfsplanung - Betreiberkonzept - Lasten-/Pflichtenheft - Systemintegration - GA-Funktionen / -Makros - Kennzeichnungssystem - Methoden und Arbeitsmittel - Dokumentation © Prof. Dr.-Ing. Martin Becker Institut für Gebäude- und Energiesysteme (IGE)
TÜV Süd, Fachtagung Gebäude 4.0, München, April 2018 Folie 16
Planungs- und Ausführungsstandards für die Gebäudeautomation Richtlinienreihe VDI 3814 neu mit insgesamt 6 Blättern
Wichtige Aspekte: • Grundlagen - Einheitliche Begriffe der GA • Planungsgrundsätze • Funktionen und Makros • Standardisierte Arbeits- und Beschreibungsmittel sowie Engineering-Werkzeuge • Energieeffizienz durch GA • Qualifizierung von Personal
© Prof. Dr.-Ing. Martin Becker Institut für Gebäude- und Energiesysteme (IGE)
TÜV Süd, Fachtagung Gebäude 4.0, München, April 2018 Folie 17
Agenda Gebäudeautomation (GA)
Gliederung der VDI 3814“neu“
GA-System nach VDI 3814“neu“
© Prof. Dr.-Ing. Martin Becker Institut für Gebäude- und Energiesysteme (IGE)
TÜV Süd, Fachtagung Gebäude 4.0, München, April 2018 Folie 18
Grundverständnis einer ganzheitlichen Gewerke übergreifenden Gebäudeautomation nach VDI 3814-Blatt 1 Grundlagen, Entwurf Juli 2017
© Prof. Dr.-Ing. Martin Becker Institut für Gebäude- und Energiesysteme (IGE)
TÜV Süd, Fachtagung Gebäude 4.0, München, April 2018 Folie 19
Struktur eines Gebäudeautomationssystems nach VDI 3814-Blatt 1 Grundlagen, Entwurf Juli 2017 Wichtige Begriffe: • Automation, Automationssystem • Gebäudeautomation • Gebäudeautomationssystem (GA-S) • Raumautomation (RA) • Anlagenautomation (AA) • Gebäudeautomationsmanagement (GA-M) • GA-Funktion, Makrofunktion • Schalenmodell
© Prof. Dr.-Ing. Martin Becker Institut für Gebäude- und Energiesysteme (IGE)
TÜV Süd, Fachtagung Gebäude 4.0, München, April 2018 Folie 20
Aktuell bereits erschienene Blätter der neuen VDI 3814 als Gründruck VDI 3814, Blatt 2.1
VDI 3814, Blatt 2.2
VDI 3814, Blatt 2.3
Juli 2017
Dezember 2017
April 2018
VDI 3814, Blatt 2.1: - Bedarfsplanung - Projektschnittstellen - Nutzungsprozesse - Bestanderfassung - Planungshandbuch - Betreiberkonzept - Betreiberanforderungen - GA-Lastenheft
Einspruchsfrist: 31.3.18 © Prof. Dr.-Ing. Martin Becker Institut für Gebäude- und Energiesysteme (IGE)
VDI 3814, Blatt 2.2: - Planungsinhalte - Bedarfsplanung - GA-Planung entlang HOAI - Systemintegration - Schnittstellen - Projektorganisation - Integrationsplaner - Systemintegrator
Einspruchsfrist: 31.5.18
VDI 3814, Blatt 2.3: - Bedienkonzept - Bedienfunktionen - Managementfunktionen - Nutzerzugriffe - Benutzeroberflächen - 10 Grundsätze - Typen Übersichtsbilder - Diagramm-Typen
Einspruchsfrist: 30.09.2018
TÜV Süd, Fachtagung Gebäude 4.0, München, April 2018 Folie 21
Aktuell bereits erschienene Blätter der neuen VDI 3814 als Gründruck VDI 3814, Blatt 3.1
VDI 3814, Blatt 4.1
Juli 2017
Dezember 2017
VDI 3814, Blatt 3.1: - GA-Funktionen (Baukasten) - Grundfunktionen - Ein-/Ausgabefunktionen - Anwendungsfunktionen - Bedienfunktionen - Monitoringfunktionen - Managementfunktionen
Einspruchsfrist: 31.5.18 © Prof. Dr.-Ing. Martin Becker Institut für Gebäude- und Energiesysteme (IGE)
VDI 3814, Blatt 4.1: - Methoden, Arbeitsmittel - Darstellungsmittel - Kennzeichnungssystem - Adressierungssystem - Benutzeradressen - Anlagenlisten - Gerätelisten, Zählerlisten - Massenermittlungslisten - Dokumentation
Einspruchsfrist: 31.5.18 TÜV Süd, Fachtagung Gebäude 4.0, München, April 2018 Folie 22
Wichtige Randbedingung für BIM-Fähigkeit: Standardisierung und Modularisierung
-
auf Basis von eindeutig definierten Funktionalitäten
-
auf Basis von abgestimmten Engineering-Prozessen und -Werkzeugen
sind die Basis für eine zukunftsgerichtete Gebäudeautomation Dazu erforderlich: •
Einheitliche Syntax und Semantik für GA-Funktionen und GA-Makros
•
Funktionen und Makros als modularer Software-Baukasten
•
Frühzeitige Ermittlung von Informations- und Kommunikationsbedarf
•
Definition eines standardisierten Work-Flows und standardisierter Engineering-Prozesse
© Prof. Dr.-Ing. Martin Becker Institut für Gebäude- und Energiesysteme (IGE)
TÜV Süd, Fachtagung Gebäude 4.0, München, April 2018 Folie 23
Bedeutung des Kennzeichnungssystems für BIM-fähige Gebäudeautomation
AKS - Anlagenkennzeichnungssystem BKS - Betriebsmittelkennzeichnungssystem BAS - Benutzeradressierungssystem
Ankündigung Beitrag: Kennzeichnungssystem als Basis für BIM-fähige Gebäudeautomation, 3.VDI-Fachkongress GA und GMA-Kongress, 3./4. Juli 2018, Baden-Baden © Prof. Dr.-Ing. Martin Becker Institut für Gebäude- und Energiesysteme (IGE)
TÜV Süd, Fachtagung Gebäude 4.0, München, April 2018 Folie 24
Bezug zu EN 15232 – Energieeffizienz durch GA und VDI 3814-Blatt 5 Wichtig: Eindeutige Definition von Energiemanagement/Energiemonitoring-Funktionen DIN EN 15232 Dezember 2017
© Prof. Dr.-Ing. Martin Becker Institut für Gebäude- und Energiesysteme (IGE)
TÜV Süd, Fachtagung Gebäude 4.0, München, April 2018 Folie 25
Zeitplan für die weiteren Blätter der Richtlinienreihe Gründruck
Ergänzender Hinweis: Bisherige Blätter VDI 3814 Blatt 3 und VDI/GEFMA Blatt 3.1 sind in die Richtlinien-Reihe VDI 3810 integriert worden. Neu: VDI/GEFMA 3810 Blatt 5 (Juli 2017) – Betreiben von Gebäuden und Instandhalten von gebäudetechnischen Anlagen - Gebäudeautomation
© Prof. Dr.-Ing. Martin Becker Institut für Gebäude- und Energiesysteme (IGE)
TÜV Süd, Fachtagung Gebäude 4.0, München, April 2018 Folie 26
Herausforderung: Aus- und Weiterbildung Beispiel 1: Berufsbegleitender Master Gebäudeautomation A-Semester
B-Semester
C-Semester
Grundzüge der Gebäudeautomation
Anlagenautomation
Raumautomation
Ausgewählte Kapitel der TGA
Energie-Monitoring und -Management
GebäudeInformationstechnik
Scientific Project Praxis & Seminar
D-Semester
Planungs- und Baurecht
Integrale Planung
Projekt- u. QualitätsManagement
Ausgewählte Kapitel der GA
Masterarbeit mit Kolloquium
Weitere Infos unter: www.master-ga.de Beispiel 2: VDI 3814, Blatt 6 Qualifizierung Beschreibung von Kompetenzen, Kompetenzanforderungen und -profile sowie Qualifizierungsmaßnahmen als Anforderungen an Personen in der Gebäudeautomation im Kontext des Planens, Bauens und Betreibens von Gebäuden © Prof. Dr.-Ing. Martin Becker Institut für Gebäude- und Energiesysteme (IGE)
TÜV Süd, Fachtagung Gebäude 4.0, München, April 2018 Folie 27
Hinweis auf interessante Veranstaltungen
3./4. Juli 2018
Nur der Wandel bleibt! © Prof. Dr.-Ing. Martin Becker Institut für Gebäude- und Energiesysteme (IGE)
TÜV Süd, Fachtagung Gebäude 4.0, München, April 2018 Folie 28