Automatisierter Entwurf interoperabler Raumautomation nach VDI 3813

Transkript

1 Fakultät Informatik Institut für Angewandte Informatik, Professur Technische Informationssysteme Automatisierter Entwurf interoperabler Raumautomation nach VDI 3813 Prof.Dr.-Ing. habil. Klaus Kabitzsch Einordnung in die Planungs-Landschaft Folie 2 1

2 Einordnung in die Planungslandschaft Leistungsphase nach HOAI Bezeichnung der Leistungsphase 1 Grundlagenermittlung 2 Vorplanung erarbeiten 3 Entwurfsplanung 4 Genehmigungsplanung 5 Ausführungsplanung 6 Vorbereitung der Vergabe 7 Mitwirkung bei der Vergabe 8 Objektüberwachung 9 Objektbetreuung und Dokumentation benutzen Folie 3 Entwurfsschritte zur Automatisierung eines Raumes Folie 4 2

3 Entwurfsschritte Entwurfsschritte zur Automatisierung eines Raumes Folie 5 Entwurfsschritte M 1. Schritt: Welche Aktoren sind vorhanden? Folie 6 3

4 Entwurfsschritte Aktoren Heiz-Aktor (Radiator) M Kühl-Aktor (K.-Decke) Licht-Aktor kontinuierl. Licht-Aktor (binär) Volumenstrom-Aktor Ventilator-Aktor Heiz-Aktor (Luft) Jalousie-Aktor M 1. Schritt: Welche Aktoren sind vorhanden? Folie 7 Entwurfsschritte Aktoren Heiz-Aktor (Radiator) M Kühl-Aktor (K.-Decke) Licht-Aktor kontinuierl. Licht-Aktor (binär) Volumenstrom-Aktor Ventilator-Aktor Heiz-Aktor (Luft) Jalousie-Aktor M 2. Schritt: Welche Funktionen wünscht der Kunde? (Verarbeiten, Transportieren, Speichern von Informationen) Folie 8 4

5 Sensoren von außerhalb des Raumes Präsenz-Erkennung Niederschlags-Erkennung Uhrzeit Helligkeits-Messung Temperatur-Messung Volumenstrom-Messg. Bedienelemente Sollwert bedienen (Temp., Ventilator, Funktionswahl) Bedieng. Licht,Präsenz Windgeschwindigkeits-Messg. Temperatur-Messung (außen) Zentrales Kommando aus dem Gebäudeleitsystem (Vorgabe von Funktionen) Jalousie-Bedienung Aktoren Heiz-Aktor (Radiator) M Kühl-Aktor (K.-Decke) Licht-Aktor kontinuierl. Licht-Aktor (binär) Volumenstrom-Aktor Ventilator-Aktor Heiz-Aktor (Luft) Jalousie-Aktor M 3. Schritt: Welche Sensoren und Bedienelemente muss man installieren? Folie 9 Durchführung der Schritte mit Hilfe des AUTERAS-Tools Folie 10 5

6 Entwurfsschritte mit dem Tool Durchführung der Schritte mit Hilfe des AUTERAS-Tools 1. Vorhandene Aktoren erfassen 2. Erwünschte Funktionen notieren 3. Notwendige Sensoren und Bedienelemente hinzufügen 4. RA-Schema generieren 5. RA-Schema verstehen 6. Individuelle Änderungen von Hand 7. Dokumentieren und Archivieren 8. Einordnung in die Topologie des Gebäudes Folie 11 Entwurfsschritte mit dem Tool Folie 12 6

7 Entwurfsschritte mit dem Tool Folie 13 Entwurfsschritte mit dem Tool Erklärung der wählbaren Raumfunktionen Folie 14 7

8 Entwurfsschritte mit dem Tool Erklärung der wählbaren Raumfunktionen Folie 15 Schritt 1 + Schritt 2 + Schritt 3 Beleuchtung Helligkeitsmessung Lichtbedienung O Licht stellen O Licht dimmen Beleuchtungsfunktionen Steuerung über Raumnutzungsarten O Lichtschaltung O Treppenlichtschaltung O Automatiklicht O Tageslichtschaltung O Konstantlichtregelung Lichtaktorik O Lichtaktor O Lichtaktor dimmbar 3. wird vom Tool meist automatisch berechnet 2. Wünsche manuell anklicken 1. aus dem Bauwerk übertragen Legende: O O O aus diesen Angeboten darf nur eines gewählt werden! von diesen Angeboten dürfen beliebig viele gewählt werden! Folie 16 8

9 Schritt 1 + Schritt 2 + Schritt 3 Heizung, Lüftung, Klima (HLK) Taupunktüberwachung Luftqualitätsmessung Lüfter stellen Temperatursollwert stellen HLK-Funktionen O Temperaturregelung Temperaturregelung Heizen Temperaturregelung Kühlen Ventilatorsteuerung O Raum-Zulufttemperatur-Kaskadenregelung Energieniveauwahl O Ohne Startoptimierung O Mit Startoptimierung Nachtkühlung Luftqualitätsregelung HLK-Aktorik Heizungsaktor Kühldeckenaktor Fassadenklappenaktor Lüftungsklappenaktor Ventilatoraktor 3. wird vom Tool meist automatisch berechnet 2. Wünsche manuell anklicken 1. aus dem Bauwerk übertragen Folie 17 Schritt 1 + Schritt 2 + Schritt 3 Beschattung Beschattungsbedienung Sonnenschutz stellen Steuerung über Raumnutzungsarten Beschattungsfunktionen Witterungsschutz Sonnenschutzfunktionen O Sonnenautomatik O Lamellennachführung Verschattungskorrektur Dämmerungsautomatik Thermoautomatik Beschattungsaktorik Sonnenschutzaktor M 3. wird vom Tool meist automatisch berechnet 2. Wünsche manuell anklicken 1. aus dem Bauwerk übertragen Folie 18 9

10 Schritt 1 + Schritt 2 + Schritt 3 Allgemein Präsenz Präsenzerkennung Präsenz setzen Raumnutzungsart wählen Temperaturmessung Raum Temperaturmessung außen Fensterüberwachung 3. wird vom Tool meist automatisch berechnet Folie Automatisches Generieren des Lösungskonzepts (Raumautomations-Schema) Folie 20 10

11 Schritt 4: RA-Schema generieren Vom Tool automatisch erzeugtes Konzept zur Erfüllung der Kundenwünsche (Raumautomations-Schema mit Sensoren, Aktoren und Verarbeitungsfunktionen) Folie 21 Schritt 4: RA-Schema generieren Vom Tool automatisch erzeugtes Konzept zur Erfüllung der Kundenwünsche (Raumautomations-Schema mit Sensoren, Aktoren und Verarbeitungsfunktionen) Folie 22 11

12 5. Verstehen des automatisch erzeugten Lösungskonzepts Folie 23 Schritt 5: RA-Schema verstehen 5A. Interpretieren der Sensoren, Bedienelemente und Aktoren Bediengerät Licht Bediengerät Funktion Präsenz- Erkennung Helligkeits- Messung Licht-Aktor Kontinuierlich (dimmbar) Folie 24 12

13 Schritt 5: RA-Schema verstehen 5A. Interpretieren der Sensoren, Bedienelemente und Aktoren Folie 25 Schritt 5: RA-Schema verstehen 5B. Interpretieren der Funktionsblöcke (zum Verarbeiten und Speichern von Informationen) Belegungsauswertung Konstantlicht- Regelung Lichtsteuerung über Raumnutzung Folie 26 13

14 Schritt 5: RA-Schema verstehen 5B. Interpretieren der Funktionsblöcke (zum Verarbeiten und Speichern von Informationen) Folie 27 Schritt 5: RA-Schema verstehen 5C. Interpretieren der transportierten Informationen Folie 28 14

15 Schritt 5: RA-Schema verstehen 5C. Interpretieren der transportierten Informationen Folie 29 Schritt 5: RA-Schema verstehen 5C. Interpretieren der transportierten Informationen P_AUTO = Präsenz-Information _vom Sensor P_MAN = Präsenz-Information_ vom manuellen Bediengerät P_ACT = aktuelle (resultierende) Präsenz-Information H_ROOM = Beleuchtungsstärke im Raum, vom Sensor gemessen L_MAN = Licht-Stelleingriff_ vom manuellen Bediengerät L_MAN = Licht- Stellsignal an den Aktor U_MAN = Funktionswahl_ vom manuellen Bediengerät L_MAN = Licht-Stelleingriff_ vom manuellen Bediengerät L_SET = Beleuchtungsstärke_ Als Sollwert-Vorgabe Folie 30 15

16 Schritt 5: RA-Schema verstehen 5C. Interpretieren der transportierten Informationen Folie 31 Schritt 5: RA-Schema verstehen 5C. Interpretieren der transportierten Informationen Folie 32 16

17 Einordnung der VDI Kürzel Informationstyp Erläuterung A_ Winkel z.b. Sonnenposition (in Grad) B_ Binär zweiwertiger Zustand mit funktionsspezifischer Bedeu-tung, z. B. Fenster geöffnet // Fenster geschlossen F_ Funktion Auswahl aus einer Aufzählung, z. B. Reglerfunktionen H_ Beleuchtungsstärke Messwert (in Lux) L_ Licht Stell- oder Zustandswert der Beleuchtung (in %) M_ Energieniveau Auswahl aus den Typen: (Komfort-N. / Bereitschafts- N. / Absenk-N. / Gebäudeschutz-N.) P_ Anwesenheit von Personen (anwesend bzw. nicht anwesend) Q_ Luftqualität z.b. CO 2 -Gehalt in ppm S_ Jalousie Position (in %) und Lamellenstellung (in Grad) T_ Temperatur in Grad Celsius U_ Raumnutzung Auswahl aus Typen wie: Arbeit / Reinigung / V_ Position Ist- / Stellwert von Antrieben (Ventil, Lüfterklappe..) W_ Wind Windgeschwindigkeit (in Meter / Sekunde) X_ diverse Folie 33 Schritt 5: RA-Schema verstehen 2. Kürzel Informationstyp Erläuterung _ACT aktuell _AUTO automatisch _BMS Zentralvorgabe aus dem Gebäudemanagement-System (BMS) _DEW Taupunkt (Temperatur f. Abscheidung von Wasser aus Dampf) _MAN manuell _MAINT Wartung Maintenance _ON Ein- / Ausschalten _OUT außen _PROT Schutz z. B. Witterungs-S. (Frost, Sturm,..) _ROOM Raum _SET Stellwert eines Aktors _SETPT Sollwert _SETPTS Sollwertgruppe Folie 34 17

18 Schritt 5: RA-Schema verstehen 2. Kürzel Informationstyp Erläuterung _STA Zustandswert _SUN Sonne _SUPPLY Zuluft _SYNC Synchronisation _WINDOW Fenster _XXX diverse weitere, hier nicht definierte Typen Folie 35 Schritt 5: RA-Schema verstehen P_MAN P_AUTO H_ROOM T_SETPT V_STA M_ACT F_BMS A_SUN_AZ Beispiele Anwesenheit im Raum, manuell durch eine Präsenztaste ausgelöst Anwesenheit im Raum, automatisch durch einen Sensor gemessen Beleuchtungsstärke im Raum, durch einen Sensor gemessen Sollwert für eine Temperatur (z. B. Wunschtemperatur für einen Raum) aktuell gemessene Position, z. B. an einem Ventil oder einer Klappe Energieniveau, das aktuell z. B. für einen Raum vorgegeben wurde Funktion (Betriebsart), die das BMS z. B. einem Regler zentral vorgibt Sonnenstands-Winkel (AZ=Azimutwinkel, EL=Elevationswinkel) Folie 36 18

19 6. Individuelle Änderungen von Hand am automatisch generierten Lösungskonzept (Raumautomations-Schema) Folie 37 Schritt 6. RA-Schema von Hand verändern Folie 38 19

20 7. Dokumentieren und Archivieren des Lösungskonzepts (Raumautomations-Schema) Folie 39 Schritt 7: dokumentieren / archivieren RA-Schema drucken, RA-Schema als Bild speichern, das ganze AUTERAS-Projekt speichern Folie 40 20

21 8. Zuordnung der Konzepte zu Räumen Entwurf ganzer Gebäude Folie 41 Schritt 8: Einordnung in Gebäude-Topologie Von jedem Raum-Typ gibt es in großen Gebäuden mehrere Exemplare Folie 42 21

22 Schritt 8: Einordnung in Gebäude-Topologie Folie 43 Schritt 8: Einordnung in Gebäude-Topologie Erfassung der Gebäude-Grundstruktur (durch CAD oder Vor-Ort-Begehung) Folie 44 22

23 Schritt 8: Einordnung in Gebäude-Topologie Erfassung der Gebäude-Grundstruktur (durch CAD oder Vor-Ort-Begehung) Folie 45 Schritt 8: Einordnung in Gebäude-Topologie Folie 46 23

24 Schritt 8: Einordnung in Gebäude-Topologie leer Folie 47 Schritt 8: Einordnung in Gebäude-Topologie leer Folie 48 24

25 Schritt 8: Einordnung in Gebäude-Topologie Folie 49 Schritt 8: Einordnung in Gebäude-Topologie Jedem konkreten Raum wird mit der Maus ein automatisch generiertes Konzept (RA-Schema eines Raum-Typs) zugewiesen. Folie 50 25

26 Welche Wissensbasis liegt dem automatischen Entwurfstool zugrunde? Folie 51 Einordnung der VDI 3813 Leistungsphase nach HOAI Bezeichnung der Leistungsphase 1 Grundlagenermittlung 2 Vorplanung 3 Entwurfsplanung 4 Genehmigungsplanung 5 Ausführungsplanung 6 Vorbereitung der Vergabe 7 Mitwirkung bei der Vergabe VDI 3813 erarbeiten 8 Objektüberwachung 9 Objektbetreuung und Dokumentation benutzen Folie 52 26

27 Einordnung der VDI 3813 bisherige Praxis Verbesserung durch VDI 3813 oft vorschnell das WIE einer konkreten Ausführung beschrieben (das WAS eher implizit) viele Darstellungsformen sind üblich (meist Text) ggf. Missverständnisse beschreibt explizit das WAS (RA- Funktionen); noch neutral bzgl. Bauform, Bus-Typ, Fabrikat (schließt noch keine sinnvolle Lösung aus) Einheitliche, präzise Darstellung (Text + Tabelle + Grafik) Blatt Titel gültig (Gründruck) Blatt 1 Grundlagen der RA 2006 (2005) Blatt 2 RA-Funktionen 2011 (2009) Blatt 3 Anwendungsbeispiele für Raumtypen und Funktionsmakros in der RA 2015 (2014) Folie 53 Blatt 2 Raumautomations- (RA-) Funktionen Folie 54 27

28 Blatt 2 Darstellungsbeispiel Abkürzungen im Funktionsblock Bezeichnung Typ Beschreibung Physikalische Ausgabe Y Binär / Analog Schaltzustand bzw. Stellsignal für Antrieb Eingabeinformation V_SET Pos Zielposition des Stellantriebs in Prozent Ausgabeinformation V_STA Pos Momentane Position des Stellantriebs in Prozent Parameter PAR_CAL --- Parameter zur Kalibrierung der physikalischen Schnittstelle ) Tabelle Pos Grafik V_SET Stellantriebsaktor PAR_CAL Y V_STA und vom mechanischen Gesamtsystem abhängig. Wird die Wird die Aktorfunktion zur Ansteuerung von Fenstern verwendet, muss zusätzlich eine Eingabeinformation existieren, die das sofortige Anhalten mithilfe einer Bedienfunktion zulässt. Es ist in diesem Fall zusätzlich sicherzustellen, dass die Reaktionszeit des Aktors nach Empfang von Eingabeinformationen zur Positionierung weniger als 200 ms beträgt, um Fehlbedienungen auszuschließen. Anmerkung: Die verwendete physikalische Schnittstelle kann eine Kalibrierung über Parameter erforderlich machen. So ist bei einer 3-Punkt- Ansteuerung z. B. die Motorlaufzeit anzugeben, bei pulsweitenmodulierter 2-Punkt-Ansteuerung die Zykluszeit und bei stufiger Ansteuerung, z. B. von Ventilatoren, die Anzahl der Schaltstufen. Die aktuelle Stellung steht als Ausgabeinformation zur Verfügung. Die Funktion kann der Raumebene (feste Räume) oder der Segmentebene (flexible Raumaufteilung) zugeordnet werden. Folie 55 Pos Text Stellantriebsaktoren stellen Ventile, Luftklappen, Ventilatoren oder sonstige Stelleinrichtungen aufgrund von Eingabeinformationen, die aus Bedien- oder Anwendungsfunktionen z. B. zur Regelung der Raumtemperatur oder der Luftqualität stammen. Die Funktion findet z. B. auch bei der Ansteuerung von Fenstern zur Einstellung des Öffnungsgrads Verwendung. Die Ansteuerung erfolgt als prozentualer Wert (geschlossen = 0 %; geöffnet = 100 %). Die tatsächlich erzielbare Positioniergenauigkeit ist von den verwendeten Antrieben Blatt 2 Funktionen Präsenzerkennung Fensterüberwachung Taupunktüberwachung Lufttemperaturmessung Helligkeitsmessung Luftqualitätsmessung Windgeschwindigkeitsmessung Niederschlagserkennung Lichtaktor Sonnenschutzaktor Stellantriebsaktor Licht stellen Sonnenschutz stellen Antrieb stellen Temperatur-Sollwert stellen Raumnutzungsart wählen Präsenz melden Belegungsauswertung Steuerung über Raumnutzungsarten Zeitprogramm Lichtschaltung Treppenlichtschaltung Automatiklicht Tageslichtschaltung Konstantlichtregelung Dämmerungsschaltung Prioritätssteuerung Dämmerungsautomatik Sonnenautomatik Lamellennachführung Folie 56 28

29 Blatt 2 Funktionen Verschattungskorrektur Thermoautomatik Witterungsschutz Volumenstromregelung Lastoptimierung Heiz-/Kühldeckenregler Energieniveauwahl Sollwertermittlung Energieniveauwahl Mit Startoptimierung Funktionswahl Temperaturregelung Raum-Zulufttemperatur- Kaskadenregelung Ventilatorsteuerung Sequenzsteuerung Stellwertbegrenzung Luftqualitätsregelung Nachtkühlung Folie 57 Blatt 2 Beispiel für RA-Schema Folie 58 29

30 Zeile Zuordnung 1) Anschlussort 2) Anschlussart 4) Präsenzerkennung Fensterüberwachung Taupunktüberwachung Temperaturmessung Helligkeitsmessung Luftqualitätsmessung Windgeschwindigkeitsmessung Niederschlagserkennung Weitere Sensorfunktionen Lichtaktor Sonnenschutzaktor Stellantriebsaktor Weitere Aktorfunktionen Licht stellen Sonnenschutz stellen Antrieb stellen Temperatursollwert stellen Raumnutzung wählen Präsenz melden Weitere Anzeige-/Bedienfunktionen Belegungsauswertung Steuerung über Raumnutzungsart Zeitprogramm Lichtschaltung Treppenlichtschaltung Automatiklicht Tageslichtschaltung Konstantlichtregelung Dämmerungsschaltung Prioritätssteuerung Dämmerungsautomatik Sonnenautomatik Lamellennachführung Verschattungskorrektur Thermoautomatik Witterungsschutz Energieniveauwahl Energieniveauwahl mit Startopt. Sollwertermittlung Funktionswahl Temperaturregelung (Heiz./Kühl.) Raum-Zuluftkaskadenregelung Ventilatorsteuerung Sequenzsteuerung Stellwertbegrenzung Luftqualitätssteuerung/-regelung Nachtkühlung Volumenstromregelung Lastoptimierung Weitere Anwendungsfunktionen Ein-/Ausgabe-Information Komplexe Information 3) Ereignis-Langzeitspeicherung Historisierung in Datenbank Grafik/Anlagenbild Dynamische Einblendung Ereignis-Anweisungstext Nachricht an externe Stelle 8 8 Blatt 2 Beispiel für RA-Funktionsliste VDI 3813 Blatt 2 Anmerkung: 1) Zuordnung gemäß Schalenmodell VDI Kap. 5 4) Beleuchtung: REL = Relais, DIM = Dimmer, STE = 1-10V, DAL = DALI S = Segment, R = Raum, B = Bereich, G = Gebäude Sonnensch.: 230 = 230VAC, 24 = 24VDC, SMI = SMI RA-Funktionsliste 2) Anschlussortbezeichnung frei wählbar, z.b.: Antriebe: 2P = 2-Punkt, 3P = 3-Punkt, STE = 0-10V DV: Deckenverteiler, BV: Bodenverteiler, UV: Unterverteilung, Sonstiges: BUS = Bussystem, FUNK = Funkschnittstelle, DE = Digitaleingang, UP: Unterputz, DE: Deckeneinbau, DA: Deckenaufbau AE = Analogeingang, DA = Digitalausgang, AA = Analogausgang 3) z.b. Kalender, Zeitplan, Trend-Aufzeichnung, Ereignisaufz. Anschluss Sensorfunktionen Aktorfunktionen Bedien-/Anzeige- Anwendungsfunktionen Gewerk: Gebäudeautom. funktionen (lokal) Basis Beleuchtung Sonnenschutz Raumklima Anlage: Zentralfkt. Managementfunktionen Bedienfunktionen Bemerkungen Windgeschwindigkeit G Dach AI Trendaufz Außentemperatur G Dach AI Trendaufz Niederschlag G Dach DI Trendaufz Helligkeit Westfassade G Dach AI Trendaufz Helligkeit Südfassade B Dach AI Trendaufz Helligkeit Ostfassade B Dach AI Trendaufz Energieniveau Büroräume G UV BUS Zeitplanobjekt Energieniveua Besprech. G UV BUS Zeitplanobjekt Regelfunktionen G UV BUS Zeitplanobjekt Sonnenstand Azimut G Sonnenstand Elevation 11 G Summe Segmente 1 Summe Räume 1 Bereiche/Gebäude Ausgabedatum JJ-MM-TT Name Geprüft Planersteller: Projekt: Raumtyp: Datei: Rev JSP VDI e.v. Beispielprojekt Bürogebäude Zentralfunktionen RA-FL Beispiel.xls Rev. 2 VDI-Platz 1 Zeichnung-: Blatt-: 1 Rev Düsseldorf Steuerungsbeschr.-: von: 3 VDI 2009 Folie 59 Blatt 3 - Anwendungsbeispiele für Raumtypen und Funktionsmakros in der RA Folie 60 30

31 Blatt 3 Vorteile Planung mit Funktionen der VDI 3813 Blatt 2: Vorteil: universell, flexibel fast alle Aufgabenstellungen lassen sich darstellen (aus den Funktionen zusammensetzen) Nachteil: großer Aufwand, wenn man gleichartige Aufgaben immer wieder neu formulieren muss Folie 61 Blatt 3 Vorteile durch RA-Makros Idee: Typische, häufig wiederkehrende Kombinationen in eine Bibliothek speichern und immer wieder verwenden. Makro Folie 62 31

32 Blatt 3 Vorteile durch RA-Makros RA-Funktionsmakro: typisches Lösungskonzept für ein Praxisproblem (woanders auch als Entwurfsmuster, Design Pattern oder Integrationsprofil bezeichnet) Beschreibungsmittel: nur Informationsfluss. Neutral bezüglich Implementation (Hardware / Software), Kommunikationstechnologie, Protokoll, Plattform, Hersteller Makro-Beispiel C-2-1 aus VDI : Regelung der Raumtemperatur mit Radiator Folie 63 Blatt 3 RA-Makros Offene, erweiterbare Makro-Bibliothek der VDI (derzeit 38 Makros): Kategorie Belegungsfunktionen A-1 Zeitprogramm (An) A-1-1 Zeitprogramm allg. (An) A-2 Auswertung der Belegung im Raum A-2-1 manuell (B, An) A-2-2 automatisch (S, An) A-2-3 kombiniert (manuell/automatisch) (S, B, An) Kategorie Bedien- und Anzeigefunktionen (lokal) B-1 Lokale Bedienung/Anzeige für Raumklima B-1-1 Sollwert stellen (B) B-1-2 Ventilator stellen (B) B-1-3 Sollwert und Ventilator stellen (B) B-1-4 Funktionswahl (B) B-2 Lokale Bedienung/Anzeige für Beleuchtung B-2-1 Licht stellen (B) B-3 Lokale Bedienung/Anzeige für Sonnenschutz B-3-1 Sonnenschutz stellen (B) Die Abkürzungen hinter den RA-Makros bezeichnen die im Makro verwendeten RA- Funktionen Legende: A: Aktorfunktion S: Sensorfunktion An: Anwendungsfunktion B: Bedienfunktion Folie 64 32

33 Blatt 3 RA-Makros Kategorie Raumklimafunktionen C-1 Energieniveau- und Sollwertermittlung C-1-1 ohne Sommerkompensation (An) C-1-2 mit Sommerkompensation (S, An) C-1-3 mit Sommerkompensation und Start-Optimierung C-2 Regelung der Raumtemperatur C-2-1 mit Radiator/Konvektor (S, An, A) C-2-2 mit Heizkühldecke (2-Rohr-System) (S, An, A) C-2-3 mit Heizkühldecke (4-Rohr-System) (S, An, A) C-2-4 mit Radiator mit Kühldecke (S, An, A) C-2-5 mit Ventilator mit Heizfunktion (S, An, A) C-2-6 mit Ventilator mit Heiz-/Kühlfunktion (2-Rohr-System) (S, An, A) C-2-7 mit Ventilator mit Heiz-/Kühlfunktion (4-Rohr-System) (S, An, A) C-2-8 mit VVS-System mit Heizfunktion (S, An, A) C-2-9 mit VVS-System mit Heiz-/Kühlfunktion (S, An, A) C-2-10 mit Radiator (Heizfunktion) und VVS-System (Kühlfunktion) (S, An, A) C-3 Regelung der Belüftung C-3-1 präsenzabhängig (An, A) C-3-2 nach Luftqualität (S, An, A) Folie 65 Blatt 3 RA-Makros Kategorie Beleuchtung D-1 Regelung der Beleuchtung D-1-1 manuell (An, A) D-1-2 manuell mit zeitgesteuerter Abschaltung (Treppenlicht) (An, A) D-1-3 präsenzabhängig (An, A) D-1-4 tageslichtabhängig geschaltet (S, An, A) D-1-5 tageslichtabhängig geregelt (S, An, A) Kategorie Sonnenschutz E-1 Schutz gegen Witterungseinfluss E-1-1 für außenliegenden Sonnenschutz (S, An) E-2 Schutz gegen Blendwirkung E-2-1 helligkeitsabhängig (S, An) E-2-2 helligkeits- und sonnenstandsabhängig (S, An) E-2-3 helligkeits-, Sonnenstands- und Verschattungsabhängig (S, An) E-3 Sichtschutz E-3-1 helligkeitsabhängig (S, An) E-3-2 zeit- und helligkeitsabhängig (S,An) E-4 Heiz-Kühlunterstützung durch Sonnenschutz E-4-1 automatisch (S, An) E-5 Motoransteuerung E-5-1 mit Prioritätsauswahl (An, A) Folie 66 33

34 Blatt 3 RA-Makros Aus dem RA-Makro-Baukasten kann man Raumkonzepte nach Kundenwunsch zusammenstellen funktionell: ca mögliche Raumkonzepte mit allen konkreten Ausführungsdetails: Milliarden möglicher Lösungen Folie 67 Blatt 3 RA-Makros Aus dem RA-Makro-Baukasten wurde ein Büroraum zusammengestellt Folie 68 34

35 Weiterführende automatische Entwufsfunktionen Folie 69 weitere Entwurfsautomation Leistungsphase nach HOAI Bezeichnung der Leistungsphase 1 Grundlagenermittlung 2 Vorplanung 3 Entwurfsplanung 4 Genehmigungsplanung 5 Ausführungsplanung 6 Vorbereitung der Vergabe 7 Mitwirkung bei der Vergabe VDI 3813 erarbeiten 8 Objektüberwachung 9 Objektbetreuung und Dokumentation benutzen Folie 70 35

36 weitere Entwurfsautomation Leistungsphase nach HOAI Bezeichnung der Leistungsphase 1 Grundlagenermittlung 2 Vorplanung 3 Entwurfsplanung 4 Genehmigungsplanung 5 Ausführungsplanung 6 Vorbereitung der Vergabe 7 Mitwirkung bei der Vergabe VDI 3813 erarbeiten? 8 Objektüberwachung 9 Objektbetreuung und Dokumentation benutzen Folie 71 weitere Entwurfsautomation Leistungsphase nach HOAI Bezeichnung der Leistungsphase 1 Grundlagenermittlung 2 Vorplanung VDI 3813 erarbeiten 3 Entwurfsplanung 4 Genehmigungsplanung 5 Ausführungsplanung 6 Vorbereitung der Vergabe 7 Mitwirkung bei der Vergabe 8 Objektüberwachung 9 Objektbetreuung und Dokumentation? automatisch?: Produkte auswählen? sie zusammenfügen? benutzen Folie 72 36

37 weitere Entwurfsautomation etablierte Arbeitsteilung beim Entwurf von Gebäudeautomationssystemen Folie 73 weitere Entwurfsautomation Anlagen-Planer / Errichter: formuliert seine Wünsche mit Hilfe der VDI 3813 VDI 3813: Standardisierung von Beschreibungen von RA-Funktionen und RA-Funktionsmakros: Klammer für gemeinsames Verständnis der Funktion (Semantik) zwischen allen Marktteilnehmern S Präsenzerkennung Präsenz Präsenz- und helligkeitsabhängige A Komponenten frei kombinierbar Vergleich! Par_zeit_halt S Helligkeitsmessung Anwesenheit Lichtsteuerung Präs_status Hell_raum Licht_man Licht_stell Licht Licht_stell Lichtaktor Helligkeit Beleuchtungsstärke Par_hell Par_zeit_an Markt: Schaufenster Produkt-Plattform UI Licht stellen Par_zeit_aus Lichtbedien Licht Komponenten-Hersteller: beschreibt seine Produkte mit Hilfe der VDI 3813 Softwareko mponenten vernetzte Geräte Folie 74 37

38 S Präsenzerkennung Präsenz Par_zeit_halt S Helligkeitsmessung Helligkeit UI Licht stellen Lichtbedien Anwesenheit Beleuchtungsstärke Licht Präsenz- und helligkeitsabhängige Lichtsteuerung Präs_status Hell_raum Licht_man Licht_stell Par_hell Par_zeit_an Par_zeit_aus Licht Licht_stell A Lichtaktor weitere Entwurfsautomation Anlagen-Planer / Errichter: formuliert seine Wünsche mit Hilfe der VDI 3813 Idee: Bei der Produkt-Auswahl musste ein solcher Vergleich schon bisher immer irgendwie gemacht werden (nur eben manuell, mit hohem Aufwand) Das wird jetzt leichter. Jetzt sollte der Rechner dies automatisch ausführen! Komponenten frei kombinierbar Markt: Schaufenster Produkt-Plattform Komponenten-Hersteller: beschreibt seine Produkte mit Hilfe der VDI 3813 Lösung: Entwicklung von Planungs- und Konfigurationswerkzeugen für Planer, Handel, Endanwender Folie 75 Standards für Anwendungsfunktionen für Nachrüstung:Informationen, was in der Wohnung schon vorhanden ist Synthesealgorithmen für Hardware & Software & Netz vernetztes Automatisierungssystem (vollst. Entwurf) Ausrüstungs-Know-How in Form von Musterlösungen Google Es werden viele gute Entwürfe vorgeschlagen Die letzte Auswahl trifft der Kunde Kunden-Wünsche bundesweite Hardware / Software-Produkt- Datenbank (vgl. App.-Store für Handys) Folie 76 38

39 Standards für Anwendungsfunktionen für Nachrüstung:Informationen, was in der Wohnung schon vorhanden ist Synthesealgorithmen für Hardware & Software & Netz vernetztes Automatisierungssystem (vollst. Entwurf) standardisierte Beschreibung standardisierte Beschreibung Ausrüstungs-Know-How in Form von Musterlösungen Google Es werden viele gute Entwürfe vorgeschlagen Die letzte Auswahl trifft der Kunde standardisierte Beschreibung standardisierte Beschreibung Kunden-Wünsche bundesweite Hardware / Software-Produkt- Datenbank (vgl. App.-Store für Handys) Folie 77 Standards für Anwendungsfunktionen für Nachrüstung:Informationen, was in der Wohnung schon vorhanden ist Synthesealgorithmen für Hardware & Software & Netz vernetztes Automatisierungssystem (vollst. Entwurf) standardisierte Beschreibung standardisierte Beschreibung Ausrüstungs-Know-How in Form von Musterlösungen Google Es werden viele gute Entwürfe vorgeschlagen Die letzte Auswahl trifft der Kunde standardisierte Beschreibung standardisierte Beschreibung Kunden-Wünsche bundesweite Hardware / Software-Produkt- Datenbank (vgl. App.-Store für Handys) Folie 78 39

40 Standards für Anwendungsfunktionen für Nachrüstung:Informationen, was in der Wohnung schon vorhanden ist Synthesealgorithmen für Hardware & Software & Netz vernetztes Automatisierungssystem (vollst. Entwurf) standardisierte Beschreibung standardisierte Beschreibung Ausrüstungs-Know-How in Form von Musterlösungen Planer standardisierte Beschreibung Google standardisierte Beschreibung Es werden viele gute Entwürfe vorgeschlagen Die letzte Auswahl trifft der Kunde Kunden-Wünsche bundesweite Hardware / Software-Produkt- Datenbank (vgl. App.-Store für Handys) Folie 79 Standards für Anwendungsfunktionen für Nachrüstung:Informationen, was in der Wohnung schon vorhanden ist Synthesealgorithmen für Hardware & Software & Netz vernetztes Automatisierungssystem (vollst. Entwurf) standardisierte Beschreibung standardisierte Beschreibung Ausrüstungs-Know-How in Form von Musterlösungen Planer standardisierte Beschreibung Google standardisierte Hersteller Beschreibung Es werden viele gute Entwürfe vorgeschlagen Die letzte Auswahl trifft der Kunde Kunden-Wünsche bundesweite Hardware / Software-Produkt- Datenbank (vgl. App.-Store für Handys) Folie 80 40

41 Standards für Anwendungsfunktionen für Nachrüstung:Informationen, was in der Wohnung schon vorhanden ist Synthesealgorithmen für Hardware & Software & Netz vernetztes Automatisierungssystem (vollst. Entwurf) standardisierte Beschreibung standardisierte RA-Makros Beschreibung Ausrüstungs-Know-How in Form von Musterlösungen Planer standardisierte Beschreibung Google standardisierte Hersteller Beschreibung Es werden viele gute Entwürfe vorgeschlagen Die letzte Auswahl trifft der Kunde Kunden-Wünsche bundesweite Hardware / Software-Produkt- Datenbank (vgl. App.-Store für Handys) Folie 81 Standards für Anwendungsfunktionen für Nachrüstung:Informationen, was in der Wohnung schon vorhanden ist? BIM? standardisierte Beschreibung Synthesealgorithmen für Hardware & Software & Netz vernetztes Automatisierungssystem (vollst. Entwurf) standardisierte RA-Makros Beschreibung Ausrüstungs-Know-How in Form von Musterlösungen Planer standardisierte Beschreibung Google standardisierte Hersteller Beschreibung Es werden viele gute Entwürfe vorgeschlagen Die letzte Auswahl trifft der Kunde Kunden-Wünsche bundesweite Hardware / Software-Produkt- Datenbank (vgl. App.-Store für Handys) Folie 82 41

42 weitere Entwurfsautomation Durchführung der Schritte mit Hilfe des AUTERAS- Tools 1. Vorhandene Aktoren erfassen 2. Erwünschte Funktionen notieren 3. Notwendige Sensoren und Bedienelemente hinzufügen 4. RA-Schema generieren 5. RA-Schema verstehen 6. Individuelle Änderungen von Hand 7. Dokumentieren und Archivieren 8. Einordnung in die Topologie des Gebäudes 9. Zuweisen konkreter Produktwünsche zu abstrakten Funktionen 10. Automatisches Generieren von Stückliste und logischen Netzwerk-Verbindungen Folie 83 weitere Entwurfsautomation Durchführung der Schritte mit Hilfe des AUTERAS- Tools 1. Vorhandene Aktoren erfassen 2. Erwünschte Funktionen notieren 3. Notwendige Sensoren und Bedienelemente hinzufügen 4. RA-Schema generieren 5. RA-Schema verstehen 6. Individuelle Änderungen von Hand 7. Dokumentieren und Archivieren 8. Einordnung in die Topologie des Gebäudes 9. Zuweisen konkreter Produktwünsche zu abstrakten Funktionen 10. Automatisches Generieren von Stückliste und logischen Netzwerk-Verbindungen Folie 84 42

43 weitere Entwurfsautomation Schritt 9: Zuweisen konkreter Produktwünsche zu den abstrakten Funktionen Folie 85 Schritt 9: Zuweisen von Produktwünschen Folie 86 43

44 Schritt 9: Zuweisen von Produktwünschen Folie 87 Schritt 10: Automatisches Generieren von Stückliste und logischen Netzwerk- Verbindungen Folie 88 44

45 Schritt 10: Netzwerk-Binding-Schema Folie 89 Schritt 10: Netzwerk-Binding-Schema Der Generator schlägt mehrere Entwürfe vor. Die letzte Entscheidung trifft der Mensch. Folie 90 45

46 Ausblick: Erweiterung der Toolkette Folie 91 Tools Unser Tool deckt die wichtigsten Entwurfsschritte ab von den Anforderungen zur Baustelle Define System Requirements Concept Design for Call for Tender System Design & Integration System Commissioning Tool Support Folie 92 46

47 Tools Anforderungsspezifikation Funktional-Entwurf Detail-Entwurf Building Facades Storeys Ground floor First floor Office room 1.26 Template office room Office room 1.27 Template office room Laboratory 1.28 Template seminar room Funktionale und nichtfunktionale Systemanforderungen VDI 3813 Plattform- und Hersteller-neutrale abstrakte Funktionsblöcke Hersteller-spezifische Komponenten Define System Requirements Concept Design for Call for Tender System Design & Integration System Commissioning Folie 93 Erweiterung der Toolkette Folie 94 47

48 bisher beschriebenes Tool Anforderungsspezifikation Folie 95 bisher beschriebenes Tool Automatischer Anwendungsentwurf Anforderungsspezifikation Automatischer Anwendungsentwurf Weiterverwendung in der Wertschöpfungskette: Plattformen für Produktangebote Plattformen für Ausschreibungen Tools für die nachfolgenden Schritte bis zur Inbetriebnahme Folie 96 48

49 Umstieg auf Webservice Anforderungsspezifikation Webservice Weiterverwendung in der Wertschöpfungskette: Plattformen für Produktangebote Plattformen für Ausschreibungen Tools für die nachfolgenden Schritte bis zur Inbetriebnahme in Dresden Folie 97 Platzierung der Geräte im 3D Automatischer Anwendungsentwurf Anforderungsspezifikation Automatischer Anwendungsentwurf Platzierung der Geräte T M Webservice in Dresden Folie 98 49

50 Platzierung der Geräte im 3D Hardware-/Software-/Funk-Komponenten aus dem automatischen Entwurf importiert Folie 99 Platzierung der Geräte im 3D 1. mit der Hand 2. automatisch Folie

51 Platzierung der Geräte im 3D Platzierung Störung (W-LAN) Zone Leuchte Zone Störbereich (Kabelkanal) Zone Temperatursensor Zone Schalter Platzierung elekt. Heizventil Zone bewegliche Störung (Mensch, GSM, Bluetooth) Folie 101 Prognose Wellenausbreitung, Verbindungsqualität, Energiekonsum, Topologievorschlag im 3D Anforderungsspezifikation Automatischer Anwendungsentwurf Platzierung der Geräte Prognose Feldausbreitung, Verbindungsqualität, Energiekonsum, Topologievorschlag T M Folie

52 Prognose Wellenausbreitung, Verbindungsqualität, Energiekonsum, Topologievorschlag im 3D Folie 103 Prognose Wellenausbreitung, Verbindungsqualität, Energiekonsum, Topologievorschlag im 3D Anforderungsspezifikation Automatischer Anwendungsentwurf Platzierung der Geräte Prognose Feldausbreitung, Verbindungsqualität, Energiekonsum, Topologievorschlag T M Webservice in Dresden Folie

53 Diagnose und Analyse zur Laufzeit Anforderungsspezifikation Platzierung der Geräte Prognose Feldausbreitung, Verbindungsqualität, Energiekonsum, Topologievorschlag Automatischer Anwendungsentwurf Installationstools Inbetriebnahme & Diagnosetools T M Webservice in Dresden Folie 105 Diagnose und Analyse zur Laufzeit Folie

54 Diagnose und Analyse zur Laufzeit Folie 107 Fragen und Diskussion Folie