IT trifft auf Beton und Ziegel

IT-Infrastrukturen für das Gebäude der Zukunft

| Autor / Redakteur: Jürgen Suppan* / Ulrike Ostler

Die Zukunft der Gebäudetechnik ist digital und das wandelt die Gebäude in smarte: Das wiederum bringt Herausforderungen, viele Vorteile und IT mit Facility zusammen.
Die Zukunft der Gebäudetechnik ist digital und das wandelt die Gebäude in smarte: Das wiederum bringt Herausforderungen, viele Vorteile und IT mit Facility zusammen. (Bild: ©nitsawan - stock.adobe.com)

Nicht nur für Rechenzentren: Die Zeiten einer unabhängigen und isolierten Planung von Gewerken sind vorbei. Eine Integration im Rahmen einer geordneten Architektur ist zwingend erforderlich. Diese Integration muss die notwendigen zentralen IT-Infrastrukturen schaffen, aber auch den Gewerken die Ressourcen geben, die sie benötigen. Sicherheit wird dabei zum Übergewerk: zum Maß aller Dinge.

Die Risiken in einem modernen Gebäude sind extrem vielfältig und verteilt. Jedes intelligente, scheinbar harmlose Gerät kann zu einem Sicherheitsrisiko werden. Ein Lösungsansatz muss das berücksichtigen - nicht nur einmal in der Planung. Es muss zugleich das Fundament für einen kontinuierlichen Betrieb geschaffen werden, der den gesamten Life-Cycle aller eingesetzten Komponenten und Technologien umfasst.

Die Zukunft ist smart

Das Gebäude der Zukunft ist smart. Dabei bringt das Zusammenspiel der Gewerke einen deutlichen Mehrwert gegenüber einer isolierten Nutzung der eingesetzten Technologien. So kann eine Raumreservierung für Besprechungsräume wichtige Daten für das Heizungs- und Klimasystem liefern. Flächen-Nutzungsprofile sind wichtig für eine ganze Reihe von weiteren technischen Systemen. Und dann ist da das typische Beispiel des Brandmelders, der Aktionen in diversen anderen Systemen triggern kann: Türen öffnen oder schließen sich, die Belüftung wird an- oder abgeregelt, Aufzüge fahren in ihre Flucht-Positionen.

Das Technologie -Statement von Dr. Jürgen Suppan gibt es in voller Länge bei Comconsult.
Das Technologie -Statement von Dr. Jürgen Suppan gibt es in voller Länge bei Comconsult. (Bild: Comconsult Research GmbH)

Der größte Teil der Kosten eines Gebäudes fällt über den Lebenszyklus gesehen im Betrieb an, die Faustformel besagt: Faustformel 75 Prozent. Smart Buildings sind theoretisch in der Lage, diese Kosten deutlich zu senken. Microsoft etwa gibt für seinen Campus in Redmond mit 120 Gebäuden die Einsparung für Energie im Betrieb durch den Einsatz von IT mit mehr als 10 Prozent an.

Setzt man das in das Verhältnis zu den Baukosten, dann bedeutet dies, wieder als Faustformel, dass die Einsparung über den Lebenszyklus in der Höhe von 40 Prozent der Baukosten liegen kann. Aber diese Form der Einsparung kommt nicht ohne Arbeit. Alleine für die Energie-Optimierung arbeitet Microsoft mit 500 Millionen Datenpunkten im Campus, die naturgemäß an einer zentralen Stelle zusammengeführt werden müssen.

Die Chancen sind groß

Überhaupt zeigen Smart Buildings Vorteile:

  • Da sie geringere Betriebskosten haben, sind sie attraktiver im Verkauf
  • Sie lassen sich leichter vermieten
  • Sie lassen sich flexibler nutzen und an veränderte Anforderungen anpassen, alle bereitgestellten Infrastrukturen sind flexibel und auf Änderung ausgelegt
  • Nutzer oder Mieter entwickeln einen höheren Grad an Zufriedenheit, Beispiele sind:
  • Beleuchtung und Klimatisierung sind auf den jeweiligen individuellen Bedarf optimiert
  • Vorhandene Räume können mit einer höheren Zufriedenheit genutzt und optimal gestaltet werden, Raumnutzung kann besser dynamisch an den Bedarf angepasst werden
  • Lokalisierte technische Dienste können angeboten werden, die mittels Apps auf Smartphones genutzt werden können.

Die Kehrseite ist:

  • Das technische System ist deutlich komplexer; dies reicht von der Planung bis zum Betrieb und zu möglichen Änderungen im Betrieb
  • Es entstehen Abhängigkeiten zwischen den technischen Systemen, die in frühen Phasen der Planung berücksichtigt werden müssen
  • Die traditionellen isolierten Planungsansätze in den bekannten Silos (HKL, Elektrizität, Zugangssicherung, Überwachungssysteme, Transport, ...) funktionieren nicht mehr. Es ist ein neuer Planungsansatz gefordert, der zugleich das zentrale Technologie-Know How in den einzelnen Gewerken nutzt und parallel Integration ermöglicht
  • Ein Fehler in einem technischen System kann bei schlechter Planung und Umsetzung Auswirkungen auf viele andere technische Systeme haben
  • Es entsteht eine dauerhafte Pflege- und Test-Notwendigkeit unter Berücksichtigung der Abhängigkeiten. Bei traditionellen Gebäuden mit getrennten Systemen werden viele technische Lösungen nach der Abnahme einfach eingefroren und ignoriert. Bei einem technischen Verbund geht das nicht. Änderungen in einer Technik (neue Firmware in einem Controller, Veränderungen der APIs, Wegfall eines Sensors) haben direkte Auswirkungen auf viele andere Technikbereiche. Im Extremfall ist die Funktionsfähigkeit der Integrationslösung nicht mehr gegeben (Dashboard, Building Automation System, ...)
  • Die zunehmende Vernetzung zwischen bisher isolierten Technologien kann zu einem Sicherheitsrisiko werden. Ein Kaffeeautomat, der zu Wartungszwecken mit der Cloud verbunden ist und dazu bestehende Netzwerk-Infrastrukturen nutzt, kann bei Übernahme durch einen Hacker zu einem großen Problem werden. Gleiches gilt für Überwachungskameras, Staubsauger, Kühlschränke, Medientechnik, ...

Die Grundidee

Wir brauchen Integration und Trennung zur selben Zeit: Denn die Integrationen schaffen erst den angestrebten Mehrwert eines Smart Buildings. Ohne wären sie als Investition unwirtschaftlich und im Betrieb ein Problem. In jedem Fall aber muss die Sicherheit zwischen Technologiebereichen gewahrt bleiben. Ein Fehler oder ein Sicherheitsrisiko darf keinen Domino-Effekt verursachen.

Das Problem: Die bisherige Planung in technischen Silos hatte einen Grund. In den einzelnen Gewerken beziehungsweise Technologiebereichen wird sehr spezialisiertes Fachwissen benötigt. Auf diese kann auch in Zukunft in keinem Fall verzichtet werden. Und trotzdem macht eine getrennte Planung keinen Sinn.

Zu den wichtigsten Parametern, die das erzwingen gehören folgende zwei Punkte:

  • Die Cloud wird ein zentrales Element des Betriebs. Hier laufen die verschiedenen Technologiebereiche zusammen, hier sind Integrations- und Mehrwertdienste angesiedelt und hier entstehen neue Betriebsformen auf der Basis von Machine Learning und Künstlicher Intelligenz.
  • Bisher werden viele Komponenten nach der Abnahme eines Gebäudes nicht mehr angefasst oder verändert. Wenn doch, dann häufig in isolierter Form. Dies ist nicht mehr möglich. Integration und Sicherheitsrisiken erfordern ein durchgehendes Life-Cycle Management für den gesamten Lebenszeitraum einer Komponente oder Technologie.

Das hat Folgen. Die Tragweite dieser neuen Vorgehensweise wird deutlich, wenn man in einige Beispiele der zentral zu planenden Infrastrukturen einsteigt:

  • Power over Ethernet (PoE) wird nicht jedes Gebäude betreffen, aber der Trend ist relativ klar: Es geht in Richtung einer flächendeckenden Gleichstromversorgung auf der Basis von PoE. Beispiele für neue Nutzungen sind LED-Beleuchtungen, Anschluss von intelligenten Controllern zur Aufnahme von Sensor-Daten, Anschluss von Medientechnik und Bildschirmen …
  • Auch wenn noch nicht alle Teilbereiche der Gebäude-Automation bei IP angekommen sind, kann man mit hoher Sicherheit davon ausgehen, dass dies die Zukunft ist. Eine zentral geplante All-IP- und Netzwerk-Infrastruktur, die sowohl verbindet als auch trennt, muss als elementare Voraussetzung für eine wirtschaftliche Integration der verschiedenen Systeme angesehen werden.
  • Dazu gehört eine langlebige und dazu Technologie-neutrale Verkabelung mit klar spezifizierte Übergabe-Punkten, auf denen dann die einzelnen Gewerke aufsetzen.

Es sind klare Architekturen mit fest definierten Übergängen gefordert
Es sind klare Architekturen mit fest definierten Übergängen gefordert (Bild: Comconsult Research GmbH)

  • Mandantenfähige virtuelle Netzwerke kombiniert mit weitgehenden Sicherheitsfunktionen wie Network Access Control, IDS/IPS, automatischen Reaktionen auf vermutete Angriffe
  • Zentral vorgegebene Sicherheits-Richtlinien für alle Gewerke, Sicherheit wird weisungsbefugt. Dazu braucht es einen zentralen Sicherheits-Standard mit klaren Vorgaben für die Auswahl von Technologien und Produkten, denen sich Lieferanten, Ausschreibung und Planung anpassen müssen.
  • Zentral geplantes und betriebenes Sicherheits-System, das Angriffe erkennt und automatisch Gegenmaßnahmen wie Isolierungen von Teilbereichen durchgeführt

Die Mobilitätsrate – auch in den Gebäuden - nimmt zu. So mag Activity Based Working nicht für jedes Unternehmen oder jede Behörde der beste Weg sein, liegt aber voll im generellen Trend hin zu einer mobileren Arbeitswelt. Wir planen Gebäude für einen langen Nutzungszeitraum, Teile der Infrastrukturen wie die eingesetzten Kabel haben nicht selten einen Life Cycle von 25 Jahren. In dieser Situation kommen wir nicht daran vorbei, Mobilität zu einem Kernkriterium auch für die Ausgestaltung der Infrastrukturen zu machen:

Kabellose Arbeit per WLAN und 5G, Kommunikation ohne Tisch-Telefon, neue Formen der Zusammenarbeit. Funk als Infrastruktur muss neu positioniert werden, da viele bestehende Lösungen nicht gegenüber der zukünftigen Teilnehmerzahl skalieren.

So sähe die "neue Architektur" von IT-Infrastrukturen bei Smart Buildings aus.
So sähe die "neue Architektur" von IT-Infrastrukturen bei Smart Buildings aus. (Bild: Comconsult Research GmbH)

Gleichzeitig haben wir eine zunehmende Enge in den Funk-Frequenzen, da immer mehr Technologien auf Funk gehen. Die Zeiten, in denen Mieter selber eigene Infrastrukturen aufbauen konnten, sind vorbei. Der generelle Trend aller IT-Infrastrukturen geht in Richtung mandantenfähige zentrale Infrastrukturen. Zudem sind ein zentrales Frequenz-Kataster und eine übergreifende Planung sind ein MUSS.

Letztlich braucht es die Zusammenarbeit von der Planung bis zum Betrieb zwischen TGA und IT.Wir stehen an derselben Stelle, an der IT und TK vor 15 Jahren gestanden haben. Aus bisherigen Silos müssen integrierte Teams geschaffen werden. Eine Trennung ist auf Dauer nicht aufrecht zu erhalten.

Das Technologie-Statement stammt von Dr. Jürgen Suppan, Geschäftleitung der Comconsult Research GmbH.
Das Technologie-Statement stammt von Dr. Jürgen Suppan, Geschäftleitung der Comconsult Research GmbH. (Bild: Comconsult)

Dies wird ein langfristiger Prozess sein, bei dem beide Seiten lernen müssen, die Denkweisen und Technologien der jeweils anderen Seite zu verstehen. Ausbildung und Lernen ist damit der erste Schritt zu einer besseren Zusammenarbeit. Wir starten deshalb mit einer eigenen Ausbildungsreihe für TGA-Mitarbeiter, um diesen bei Bedarf Netzwerk- und IT-Wissen zu vermitteln.

* Dr. Jürgen Suppan leitet die Comconsult Research GmbH.

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posted am 24.08.2018 um 12:23 von ulos


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