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

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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

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Industrie 4.0

Offene Frage: Wie sieht die Übertragung auf das Gebäude 4.0 aus?

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Industrie 4.0

Offene Frage:

Was bedeutet das für das Gebäude 4.0 und die Gebäudeautomation?

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Industrie 4.0

Offene Frage: Was hat das mit Gebäude 4.0 und Building Information Modeling (BIM) zu tun?

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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)

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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, ….

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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)

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Gebäude 2025 – Thesen und Handlungsfelder

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Gebäude 2025 – Thesen und Handlungsfelder Aktualisierter Beitrag in: HLH 12/2017

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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

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1990

Zeit

2010

zukünftig

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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)

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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)

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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)

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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)

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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

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Agenda Gebäudeautomation (GA)

Gliederung der VDI 3814“neu“

GA-System nach VDI 3814“neu“

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Grundverständnis einer ganzheitlichen Gewerke übergreifenden Gebäudeautomation nach VDI 3814-Blatt 1 Grundlagen, Entwurf Juli 2017

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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

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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

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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

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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)

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Bezug zu EN 15232 – Energieeffizienz durch GA und VDI 3814-Blatt 5 Wichtig: Eindeutige Definition von Energiemanagement/Energiemonitoring-Funktionen DIN EN 15232 Dezember 2017

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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

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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)

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Hinweis auf interessante Veranstaltungen

3./4. Juli 2018

Nur der Wandel bleibt! © Prof. Dr.-Ing. Martin Becker Institut für Gebäude- und Energiesysteme (IGE)

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