AUTERAS Entwurfsplattform Gebäudeautomation

Zielsetzung

Die Gebäudeautomation (GA) ist das Gehirn und Nervensystem eines modernen Gebäudes und steuert die Anlagen der TGA (Technische Gebäudeausrüstung, z. B. Beleuchtung, Jalousien, Heizung, Kühlung; Lüftung, Türen, Fenster, Aufzüge, Brandschutztechnik usw.) zeitabhängig an. Für Smart Buildings sind EU-weit ca. 100.000 verschiedene Automatisierungs-Produkte im Angebot, so dass Planern und Installateuren eine Orientierung oder gar ein systematischer Vergleich unmöglich ist. 10.000 GA-Produkte je Gebäude sind keine Seltenheit. Doch schon für einen Raum ergeben sich aus dieser Produktvielfalt theoretisch Milliarden von Kombinationen, so dass selbst Experten (Systemintegratoren) keinen Überblick haben bzw. niemals alle Lösungen systematisch vergleichen oder gar optimieren können. Die KI der AUTERAS-Plattform soll in diesem Anwendungsfall menschliche Entwurfstätigkeit nachahmen, indem sie aus Nutzerwünschen automatisch Konzepte generiert und danach versucht, diese durch Zusammenfügen mehrerer Hardware- / Software-Produkte optimal zu realisieren und so Bauherren / Architekten, Fachplaner, Systemintegratoren und Handwerker zu unterstützen. Insgesamt soll diese disruptive Innovation die Entwurfskosten um eine Zehnerpotenz senken, also 90% einsparen und zugleich die preisgünstigste Lösung finden. Weiterhin ermöglicht sie die Vorhersage der erreichbaren Energieeffizienzklasse gemäß ISO 52120. Dadurch wird zu einem frühen Planungszeitpunkt die Einhaltung des neuen Gebäudeenergiegesetzes (bzw. dessen EU-Pendants EPBD) ermöglicht, was aktuell viele Fachplaner überfordert.

Ein einzelnes IoT-Produkt (z. B. Sensor oder Schalter im Smart-Building) ist zudem meist nutzlos. Erst durch Vernetzung vieler Produkte zu einer Anlage (z. B. Sensor mit Regler und Ventil im smarten Raum) erreicht man sinnvolle Gesamtfunktionen. Die Aufgabe besteht also nicht in der Suche jeweils einzelner Produkte („Component Mining“), sondern in der Suche nach Produktkombinationen („Solution Mining“), die zusammen eine gemeinsame Aufgabe (Funktion) erfüllen. Seit einem Jahr werden (scheinbar) ähnliche Probleme durch „Generative KI“ gelöst, die durch ChatGPT derzeit einen weltweiten Hype erfährt und tatsächlich Software entwickeln kann. Für viele der o. g. Aufgaben sind deren Sprachmodelle jedoch unbrauchbar. Denn die meisten der zunächst im Katalog gefundenen Kombinationen sind praktisch gar nicht umsetzbar, weil die IoT-Komponenten an ihren Schnittstellen nicht zusammenpassen (fehlende „Multi-Vendor-Interoperabilität“). Statt einer einzelnen, linearen Suche im Katalog muss man Teillösungen also immer wieder verwerfen, was zu zahllosen Iterationen führt und den Suchaufwand extrem erhöht. Diese Arbeit gleicht der Lösung eines Puzzles, kann von Menschen nicht zufriedenstellend erledigt werden („exponentiell komplex“) und führt zu explodierenden Such- und Entwurfskosten. Dies wurde nun durch die TUD mit Hilfe anderer Sprachmodelle und KI-Algorithmen gelöst. Diese erkennen in den Katalogen automatisch optimal zusammenpassende, dem Nutzerbedarf entsprechende Produkte und schlagen deren interoperable Vernetzung vor. Durch einfache Bedienoberflächen soll der Entwurf eines vernetzten Systems auch Laien möglich werden und trotzdem nur noch wenige Minuten dauern.

 

Gegenwärtige Stand

Ein vereinfachter Prototyp ist öffentlich kostenlos zugänglich (www.AUTERAS.de) und wird monatlich von ca. 1000 Nutzern aufgerufen. Die Sprachmodelle wurden von der TUD in Normungsgremien eingebracht, zunächst in Deutschland (VDI 3813), 2022 in Europa (EN 17609) genormt und 2024 zur Weltnorm (ISO DIS 16484-4) erhoben. Diese Grundlagen werden durch ca. 40 Videos anschaulich erklärt, die während der Bedienung aus dem Tool heraus aufrufbar sind (https://www.youtube.com/channel/UCrkwRwd3OYKbH2sDNvHRGOA).

Die nichtöffentliche Vollversion hat zunächst eine ähnliche Bedienoberfläche wie die o. g. kostenlose Version. Der Kunde formuliert seine Wünsche durch Anklicken von Checklisten; auf Wunsch erklärt durch Videos. Er wird dabei fortlaufend über die bereits erreichbare Energieeffizienzklasse informiert. Danach startet er den Entwurfsvorgang, der Sekunden bis zu einigen Minuten dauern kann. Falls Lösungen gefunden wurden, wird für jede eine Liste der in ihr enthaltenen Geräte angezeigt und es können weitere Dokumente dazu heruntergeladen werden (Funktionsbeschreibungen, Ausschreibungsunterlagen usw.). Neu in der nichtöffentlichen Version ist nur der Export-Button, der alle Geräte- und Netzwerk-Konfigurationen in das weltweit einheitliche KNX-Integrationstool ETS exportiert ( www.KNX.org ). Damit wandert der Entwurf direkt auf die Baustelle (Inbetriebnahme durch Download).

Derzeit besteht die Hauptaufgabe darin, den Produktkatalog deutlich zu erweitern und die Algorithmen mit dieser Produktvielfalt gründlich zu testen. In Kooperation mit zahlreichen Herstellern werden dazu für viele Produktmodelle, Testaufgaben gelöst und die dafür gefundenen Lösungen experimentell getestet. Den Schwerpunkt bilden Produkte der Firmen Siemens, Kieback & Peter, Theben, Jung, MDT, Schneider Electric, WAREMA u.v.a. Insgesamt entstehen damit für die Endnutzer folgende Vorteile:

1. Basiert auf Normen à anerkannter Stand der Technik

2. Erfüllt das GEG à Vorhersage der Effizienzklassen

3. Durchgängige Abläufe bis zur Baustelle

4. Wunschprodukte haben Vorrang à entwirft gezielt Ergänzungen

5. Auch Nachrüstung von Bestandsanlagen oder Ersatz defekter Geräte

6. Entwirft automatisch den Anschluss an Leitsysteme (über Gateway)

7. Vermeidet menschliche Flüchtigkeitsfehler

8. Findet die preisgünstigste Lösung à spart ca. 20% Materialkosten

9. Automatischer Entwurf à spart ca. 90% Arbeitszeit

10. Umfassende Dokumentation ohne Mehrarbeit

11. Arbeitet im Gültigkeitsbereich des deutschen Datenschutzes