Innovative IT-Schnittstellen im Facility Management zur Kopplung webbasierter CAFM-Systeme mit neuen Gebäudeautomationstechnologien FMA.

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1 Innovative IT-Schnittstellen im Facility Management zur Kopplung webbasierter CAFM-Systeme mit neuen Gebäudeautomationstechnologien FMA.Codex Dr.-Ing. Asbjörn Gärtner, BFM GmbH 1

2 Inhalt Einleitung Situation und Motivation Grundlagen und Technologien Integrationsmodell Praktische Umsetzung / Simulation Fazit und Ausblick 2

3 Inhalt Einleitung Situation und Motivation Grundlagen und Technologien Integrationsmodell Praktische Umsetzung / Simulation Fazit und Ausblick 3

4 Einleitung Facility Management Liegenschaften wirtschaftlich, effizient und effektiv planen und betreiben gleichzeitige Beachtung von Sicherheit und Komfort Einsatz geeigneter Instrumente, Werkzeuge und Technologien CAFM-Systeme IT-gestützten Gebäudebewirtschaftung, Abbildung von FM-Prozessen Dokumentation aus Gründen der Betreiberverantwortung auf Computer-/Netzwerktechnologie basierend Gebäudeautomationssysteme (GA) Überwachung und Steuerung gebäudetechnischer Anlagen Stichwort Intelligentes Haus auf Bus-Technologie basierend 4

5 Inhalt Einleitung Situation und Motivation Grundlagen und Technologien Integrationsmodell Praktische Umsetzung / Simulation Fazit und Ausblick 5

6 Situation und Motivation Ausgangssituation Parallelbetrieb von Gebäudeautomation (GA) und CAFM-Systemen Problemstellung doppelte Datenerfassung und redundante Datenhaltung gebäudetechnischer Anlagen (GA vs. CAFM) hoher infrastruktureller Mehraufwand durch getrennte Vernetzung (Busnetzwerk vs. Computernetzwerk) Vielzahl an Gebäudeautomationstechnologien datenbankgekoppelte Steuerung aus CAFM-System nicht möglich Idee / Zielsetzung Entwicklung eines Netzwerkmodells und Lösungskonzepts zur Integration von GA- und CAFM-Systemen durch Technologiekopplungen 6

7 Situation und Motivation Nutzen / Vision Aufhebung doppelter Datenhaltung/-pflege homogene Infrastruktur automatisierte Bereitstellung von Anlagendaten Plug and Play auf Netzwerkebene Funktionserweiterung von CAFM-Systemen zur Anlagensteuerung Herausforderung Lösungsstrategie erfordert Betrachtung von Methoden und Standards der Bereiche E-Technik, Informatik und Facility Management Interdisziplinarität mit fachspezifischer CAFM-Ausrichtung 7

8 Situation und Motivation Betrachtete Normen und Richtlinien hinsichtlich Schnittstellen DIN Gebäudemanagement Begriffe und Leistungen GEFMA 400 Computer Aided Facility Management (CAFM) GEFMA 410 Schnittstellen zur IT-Integration von CAFM-Software VDI/GEFMA 3814 Blatt 3.1 Gebäudeautomation 8

9 Inhalt Einleitung Situation und Motivation Grundlagen und Technologien Integrationsmodell Praktische Umsetzung / Simulation Fazit und Ausblick 9

10 Grundlagen und Technologien Betrachtung von Bussystemen KNX (Bussystem der Konnex-Association) LON (Local Operating Network) LCN (Local Control Network) digitalstrom EnOcean Protokolle BACnet LONTalk Bildquellen: Online-Produktkataloge der Firmen Issendorff KG, Wago, Aizo AG und Omnio AG Seite 1012

11 Grundlagen und Technologien Struktur und Funktionsweise der Gebäudeautomation Managementebene (Leitrechner) Automationsebene (Regel-/Steuergeräte) Feldebene (Sensoren, Aktoren) über Busleitungen vernetzt (Bildquelle: eigene Darstellung) 11

12 Grundlagen und Technologien Betrachtung von Computernetzwerken Netzwerke via Kabel/Ethernet (klassisch) Netzwerke via Stromnetz (PowerLAN, Powerline, dlan) Netzwerke via Funk (WLAN) Protokoll Bildquellen: Online-Produktkataloge der Firmen Preistaktik, MSI-Computer und TD-Link Netzwerkprotokoll TCP/IP 12

13 Grundlagen und Technologien Netzwerkstruktur eines CAFM-Systems (Bildquelle: eigene Darstellung) 13

14 Inhalt Einleitung Situation und Motivation Grundlagen und Technologien Integrationsmodell Praktische Umsetzung / Simulation Fazit und Ausblick 14

15 Integrationsmodell Anforderungskriterien für den Aufbau einer Modellstruktur Auflösen der redundanten Datenhaltung homogene Infrastruktur (reines Computernetzwerk) komfortable Geräteankopplung (Plug and Play) kabellose Einbindung via WLAN webbasierte Steuerung Sicherheit und Schutz vor Manipulation durch Angriffe Wirtschaftlichkeit durch Integration von Managementund Automationsebene datenbankbasierte Historisierung automatisierte Generierung von Wartungsgruppen einfache Struktur des Workflows 15

16 Integrationsmodell Kopplungsvariante 1 Unidirektionale Kopplung des Feldbus über lokale Schnittstellenlösung (Bildquelle: eigene Darstellung) 16

17 Integrationsmodell Kopplungsvariante 2 Unidirektionale Kopplung des Feldbus über webbasierte IP-Controller (Bildquelle: eigene Darstellung) 17

18 Integrationsmodell Kopplungsvariante 3 Bidirektionale Kopplung des Feld/-Funkbus über lokalen USB-/COM-Port (Bildquelle: eigene Darstellung) 18

19 Integrationsmodell Kopplungsvariante 4 Bidirektionale Kopplung internetfähiger Komponenten über globales WAN (Bildquelle: eigene Darstellung) 19

20 Integrationsmodell Kopplungsvariante 5 Bidirektionale Kopplung netzwerkfähiger Komponenten über lokales LAN (Bildquelle: eigene Darstellung) 20

21 Integrationsmodell Bewertungsmatrix 21

22 Integrationsmodell gewähltes Modell (Bildquelle: eigene Darstellung) 22

23 Integrationsmodell Beschreibung des Integrationsmodells Funktionsweisen und technische Voraussetzungen Zugriffsvarianten (lokaler Zugriff vs. Fernzugriff) Dynamic Domain Name System (DynDNS) Router, Firewall, Portweiterleitung/-umleitung Lösung zur automatisierten Anbindung auf Netzwerkebene nach dem Plug and Play -Prinzip UPnP (Universal Plug and Play) Bereitstellung von Geräte- und Servicebeschreibungen XML (Extensible Markup Language) 23

24 Integrationsmodell Standardisierung nach UPnP-Technologie Gerätebeschreibung XML Device Description: device.xml Funktionsbeschreibung XML Service Description: scpd.xml Action = Funktionsname Argument = Steuerbefehl/Kommando StateVariable = Status/Zustandswert Status = Sensor-Status Target = Aktor-Zustand Erweiterung um anlagenspezifische Attribute und Funktionen 24

25 Integrationsmodell Bezeichnung des neuen Integrationskonzepts Synonym für das Konzept zum Datenaustausch und zur innovative Steuerung UPnP-fähiger Geräte der Gebäudeautomation aus einem CAFM-System heraus: Facility Management and Automation Control Data Exchange FMA.Codex Jede CAFM-Software, die den FMA.Codex implementiert und die Funktion des Geräteimports bereit stellt, sollte gekennzeichnet werden mit dem Begriff UPnP ready 25

26 Inhalt Einleitung Situation und Motivation Grundlagen und Technologien Integrationsmodell Praktische Umsetzung / Simulation Fazit und Ausblick 26

27 Praktische Umsetzung / Simulation Entwurf anlagenspezifischer XML-Schemata für UPnP <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> <root xmlns="urn:schemas-upnp-org:device-1-0"> <specversion> <major>1</major> <minor>0</minor> </specversion> <device> <devicetype>urn:schemas-upnp-org:device:fmacodex:1</devicetype> <friendlyname>fma.codex Heizungssteuereinheit</friendlyName> <manufacturer>hotheat GmbH</manufacturer> <manufacturerurl> <modeldescription>heizungssteuereinheit</modeldescription> <modelname>heatingcontroller</modelname> <modelnumber>hhhc 3000 Plus</modelNumber> <modelurl> <serialnumber> </serialnumber> <UDN>uuid:0e547a38-a3a6-48df-9c2d-f4b75fe6e8c9</UDN> <UPC>UPnP.FMA.Codex.HC.3000</UPC> (Bildquelle: eigene Darstellung) 27

28 Praktische Umsetzung / Simulation Entwurf eines Datenbankmodells (MS Access) (Bildquelle: eigene Darstellung) 28

29 Praktische Umsetzung / Simulation Anbindung UPnP-fähiger Geräte und Anlagen (Windows) (Bildquelle: eigene Darstellung) 29

30 Praktische Umsetzung / Simulation Entwurf des Programmbausteins FMControl (VB.NET) (Bildquelle: eigene Darstellung) 30

31 Praktische Umsetzung / Simulation Anlagenimport (XML Datenbank) (Bildquelle: eigene Darstellung) 31

32 Praktische Umsetzung / Simulation Historisierte Anlagensteuerung (Bildquelle: eigene Darstellung) 32

33 Inhalt Einleitung Situation und Motivation Grundlagen und Technologien Integrationsmodell Praktische Umsetzung / Simulation Fazit und Ausblick 33

34 Fazit und Ausblick Ergebnis und Nutzen des Integrationsmodells FMA.Codex Innovativer Ansatz durch Kombination aus bestehenden Standards der Gebäude-, CAFM- und UPnP-Technologien Ergebnis bietet Grundlage für die Neuausrichtung bei Entwicklung von CAFM-Systemen und gebäudetechnischen Anlagen Zeit- und Kostenersparnis durch Aufhebung doppelter Datenhaltung sowie automatisierte Datenerfassung von Anlagendaten Kostenersparnis durch homogene Infrastruktur Funktionserweiterung von CAFM-Systemen zur Anlagensteuerung manuell, auf Basis von geplanten Szenarien, Timern oder automatisiert Aktives Anlagenmanagement für effizientes Energie-Controlling und historisierte Dokumentation im Sinne der Betreiberverantwortung 34

35 Fazit und Ausblick nächste Schritte Vorstellung des FMA.Codex im GEFMA Arbeitskreis CAFM Einführung der neuen XML-Templates durch UPnP-Forum Entwicklung UPnP-fähiger Bauteile und CAFM-Systeme 35

36 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit FMA.Codex Fragen? Antworten! Halle 11, Stand A30 (BFM GmbH / KeyLogic) 36