Anlagenüberwachung und -analyse

Eine Glaskugel für Servicetechniker müsste her, um eine ergebnisorientierte Instandhaltung zu ermöglichen. Ein cloudbasierter Gebäudemanagementdienst für mechanische Systeme von Honeywell Building Solutions, der „Outcome Based Service“ oder kurz OBS, bietet die Möglichkeit. 

OBS basiert auf einer laufenden Überwachung der mechanischen Gebäudesysteme und der frühzeitigen Erkennung von Anomalien im Gebäude- und Anlagenbetrieb mit dem Ziel, die Gebäudeperformance durch Minimierung von Ausfallzeiten zu steigern. Mit OBS lassen sich aber nicht nur Anomalien im Anlagenbetrieb früher erkennen als mit traditionellem Service, sondern auch Einblicke in die einzelnen mechanischen Komponenten wie Pumpen oder Klimaanlagen selbst gewinnen.

Das Modul überwacht dazu die HLK-Kernfunktionen wie Temperaturen und Drücke oder Ventilsteuerungen und nutzt Datenanalyse und sensorgestützte IoT-Konnektivität (Internet of Things), um den Zustand und die Leistung einzelner mechanischer Komponenten zu überwachen sowie Probleme und Fehler aufzudecken, welche die Verfügbarkeit und Effizienz beeinträchtigen können. Auf diese Art kann beispielsweise ein mechanisch blockiertes bzw. defektes Kälteventil durch die Analyse der verfügbaren Anlageninformation frühzeitig identifiziert werden, so dass es zu keinem Verlust an Komfort oder gar zu einem Anlagenstillstand kommt. Brauchte es früher erst z.B. eine Beschwerde eines Hotelgastes, um einen Servicefall zu erkennen, geschieht dies wesentlich eher, und damit noch, bevor der Gast überhaupt angereist ist und ein Problem melden kann.

In einem Gebäude mit beispielsweise 10.000 Datenpunkten werden im Durchschnitt 40 % und somit 4.000 Datenpunkte permanent ausgelesen. Die Daten werden über eine sichere Schnittstelle in die Microsoft-„Azure“-Cloud übermittelt und von dort der Honeywell-Analytics-Software zur Verfügung gestellt. Technisch realisiert werden kann dies auf Kundenseite mit verschiedenen Konzepten: Arbeitet das jeweilige Unternehmen mit einem Gebäudeleitsystem, wie dem „Enterprise Buildings Integrator“ – kurz EBI – von Honeywell, werden die Daten direkt an die Microsoft-„Azure“-Server übermittelt und von da der Honeywell-Analytics-Software zur Verfügung gestellt. Dieses Prinzip funktioniert auch über einen Client auf Kundenseite und dem EBI im Rechenzentrum. Selbst wenn mit einem Gebäudeleittechniksystem eines anderen Herstellers gearbeitet wird, funktioniert die Datenübertragung mittels EBI-Gateway sowie im Falle eines nicht vorhandenen Gebäudeleitsystems – hierbei werden die Daten im EBI-Gateway aufbereitet, archiviert und der Analytics-Software zur Verfügung gestellt.

Dashboards und Handlungsempfehlungen von Serviceexperten

Funktion und Effizienz der mechanischen Anlagen werden dabei in Übereinstimmung mit wichtigen Leistungsindikatoren (Key Performance Indicators, kurz KPI) überwacht, die eng mit dem Gebäudekomfort und der Energieeffizienz sowie der Wartung und Instandhaltung der Ausrüstung verbunden sind. Der Service nutzt Algorithmen, die HLK-Regler, die mechanische Ausrüstung und deren Schlüsselkomponenten wie Heizungsanlagen oder Kälteanlagen bis zu anderer Hardware nahezu in Echtzeit überwachen, das Verhalten analysieren und dabei helfen, Fehler und Anomalien schneller als bei konventionellen Routineservicetätigkeiten zu identifizieren.

Sobald die Analyse durch die Serviceexperten von Honeywell erfolgt ist, erhält der Kunde eine umfassende Fehlerbeschreibung sowie Lösungsvorschläge, z.B. in Form einer Benachrichtigung über das Mobilgerät des Service­personals vor Ort.

Alle relevanten Daten werden zudem in Form übersichtlich gestalteter Dashboards in einem Kundenportal bereitgestellt, so dass der Gebäudebetreiber jederzeit einen genauen Einblick in die Gebäudeperformance hat. Ob Techniker oder Verwalter, über einen einfachen Brow­ser­zugang wählen sie sich binnen weniger Sekunden auf der Webseite von Honeywell ein und haben sogleich ihr Einstiegsdashboard mit einer Reihe von Kern-KPI vor sich.

Darüber hinaus werden weitere Dashboardvorlagen bereitgestellt, etwa zu den erfolgten Servicefällen, den aktuellen Zuständen der Gebäudesysteme oder den Energiedaten wie dem aktuellen Energieverbrauch, der Energiekostenentwicklung oder -aufteilung. Die individuelle Entwicklung von Dashboards mit bestimmten weiteren Wunsch-KPI ist ebenfalls möglich.

Individuelle Servicebedarfs­ermittlung statt festgelegter Zyklus

Das neue Servicemodul erfasst auch Sensordaten, um den Zustand der einzelnen mechanischen Geräte zu überwachen und deren Betrieb mit optimalen Benchmark-Werten zu vergleichen, um Abweichungen zu erkennen. Dadurch wird der Betreiber schneller auf drohende Leistungsabfälle oder gar Geräteausfälle aufmerksam gemacht, so dass er rechtzeitig eingreifen kann, bevor es zu kostspieligen Unterbrechungen kommt. Die Abweichungen helfen bei der zustandsorientierten dynamischen Aufgabenverteilung, um den Servicebedarf des mechanischen Systems zu priorisieren, z.B. wann die Luftfilter in einer Lüftungsanlage aus wirtschaftlicher Sicht ausgetauscht werden sollten.

Im Gegensatz zu bestimmten, gesetzlich vorgeschriebenen Serviceaktivitäten, etwa der jährlichen Überprüfung eines Sicherheitstemperaturbegrenzers, steht es den Betreibern bei vielen Anlagenkomponenten frei, wann sie gewartet werden. Idealerweise nur dann, wenn tatsächlich eine Störung oder ein Ausfall mit finanziell relevanten Auswirkungen drohen.

Die Zustandsparameter können zudem einen tieferen Einblick in die Lebens- oder Nutzungsdauer mechanischer Geräte geben. Da sich nicht alle Geräte in gleicher Geschwindigkeit abnutzen, können Unternehmen mit den gewonnenen Erkenntnissen fundierte Entscheidungen über die Reparatur oder den Austausch von Geräten treffen.

Fallbeispiel Bürogebäude

Welche Auswirkungen eine ergebnisorientierte Instandhaltung haben kann, konnte in dem folgenden Praxisbeispiel nachgewiesen werden.

In einer Unternehmenszentrale mit etwa 3.000 Mitarbeitern, 40.000 m² Nutzfläche und etwa 27.000 physikalischen Datenpunkten wurde bis 2013 mit traditioneller Instandhaltung gearbeitet. Die Energiekosten lagen bei etwa 1 Mio. € pro Jahr (Erdgas, Strom und Wasser). Es gab viele Serviceeinsätze pro Jahr als Reaktion auf Störmeldungen der Gebäudeleittechnik oder auf Meldungen der Gebäudenutzer. Seit 2014 wird die Instandhaltung mit OBS unterstützt. Dabei werden fast täglich neue Anomalien aufgedeckt, bevor es zu Störmeldungen oder unzufriedenen Gebäudenutzern kommen kann. Mittlerweile konnten eine Verbesserung der Komfortbedingungen um 45 %  (Häufigkeit Ist-Werte im Soll-Wertbereich) sowie eine Reduzierung des Energieverbrauchs um 16 % erzielt werden. Mehr als 300 Anomalien werden inzwischen jährlich erkannt, so dass ganze 35 % der Serviceeinsätze mithilfe der Analytics-Software eingespart werden konnten.

Nur der Anfang neuer Möglichkeiten

Weniger Routinearbeiten, weniger Störungen, eine bessere Priorisierung von Störungen, Zeiteinsparung und mehr Raum für andere Projekte – all das sind die Effekte einer er­geb­nis­orien­tier­ten Instandhaltung.

Zukünftig werden eine noch genauere Priorisierung sowie eine monetäre Bewertung der Störfälle möglich sein. Unter Einbezug der laufenden Kosten für bestimmte Bereiche, beispielsweise für Energie, kann bei einer Störung detailliert angegeben werden, was ein Ausfall stündlich oder täglich kostet. Der Gebäudebetreiber kann somit schnell entscheiden, welche Servicearbeiten anderen vorzuziehen sind.