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Kommunikationsnetze

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Kommunikationsnetze

Kommunikationsnetze sind essenziell für den reibungslosen Ablauf von Geschäftsprozessen und internen Kommunikationsstrukturen

Ein durchdachtes Netzwerkdesign ermöglicht schnelle und zuverlässige Verbindungen, die die Effizienz eines Unternehmens steigern. Durch die Integration von Glasfaser- und Kupferkabelsystemen wird eine zuverlässige Datenübertragung und Skalierbarkeit gewährleistet. Regelmäßige Wartung und Aktualisierung der Netzwerkinfrastruktur verringern Unterbrechungen und potenzielle Sicherheitsrisiken.

Kommunikationsnetze

Ganz allgemein formuliert, dient ein Kommunikationssystem zur Übertragung von Informationen und zwar:

  • von einer Quelle (Sender),

  • zu einer oder mehreren Senken (Empfänger),

  • unter Benutzung technischer Vorrichtungen an den Endpunkten (Endgeräte),

  • in einer bestimmten Sprache (Codierung),

  • nach bestimmten Regeln (Protokoll),

  • über ein Medium (Kommunikationskanal).

Die nachfolgende Abbildung zeigt den Weg, den eine Nachricht von ihrem Ursprung (Nachrichtenquelle) bis zu ihrem Endziel (Nachrichtensenke) zurücklegt. Die Aufgabe der Kanalcodierung besteht darin, die Nachricht für das jeweilige Übertragungsmedium anzupassen.

Am Ende wird die Nachricht in der Nachrichtensenke "verwendet". Zum Beispiel:

  • interpretiert,

  • weiterverarbeitet,

  • gespeichert,

  • verfolgt usw.

Codierung bei der Datenübertragung

Definition Kommunikationssystem

Kommunikationssysteme sind nicht nur auf den Bereich IT beschränkt; sie können auf fast jedes Gebiet angewendet werden. Um dies zu verdeutlichen, betrachten Sie das Senden von Briefen als Kommunikationssystem, genauso wie das Surfen auf einer Website im Internet.

Wenn im Rahmen des Facility Managements ein Anforderungsprofil für Kommunikationssysteme formuliert werden soll, muss es das gesamte Unternehmen und seine verschiedenen Fachbereiche umfassen. Dies bedeutet im Wesentlichen, verschiedene Systeme aus unterschiedlichen betrieblichen Aufgaben und Anwendungsbereichen zusammenzuführen. Wenn sich das Facility Management in einem Unternehmen als kohärent betrachtet (was es gemäß den Richtlinien der DIN EN 15221 tun sollte), sollte es danach streben, ein Informationssystem zu haben, das die Integration aller Beteiligten fördert. Die Mehrheit der heutigen CAFM-Systeme bietet solche Möglichkeiten.

Die Grundlage dafür ist die Informationstechnologie.Das:

  • ermöglicht einerseits die Kommunikation

  • andererseits den Daten- und Informationsaustausch

  • löst Transaktionen aus

  • und dies alles auch zwischen den unterschiedlichen, im Unternehmen existierenden Systemen.

Man kann also sagen, dass die herkömmlichen Alleinstellungen - oder auch Barrieren - der

  • Gebäudeleittechnik

  • Datenverarbeitung

  • und Automatisierung

Mit der Einführung von standardisierten Schnittstellen und Busprotokollen wird die Kommunikation konsistenter. Bei der Auswahl der auf dem Markt verfügbaren Systeme ist Vorsicht geboten, denn nach der Auswahl eines Anbieters wird ein Wechsel zur Herausforderung.

Die wichtigsten in der Gebäudemanagement verwendeten Kommunikationssysteme sind:

  • Datenverarbeitungsnetzwerke

  • Telekommunikationsnetzwerke

  • Gebäudeautomationsnetzwerke

  • Lautsprecher-, Sprech-, Antennen- und BK-Anlagen.

Auswahlprämissen bei Kommunikationsnetzen

Wie bereits hervorgehoben, ist eine detaillierte und ganzheitliche Planung unerlässlich für ein langlebiges und hoch effizientes Kommunikationsnetzwerk innerhalb eines Unternehmens. Eine schnelle, auf das Budget ausgerichtete Lösung ist möglicherweise nicht die beste Wahl.

Die folgende Liste soll die wesentlichen Schlüsselwörter hervorheben, die zu berücksichtigen sind:

  • hoher Vernetzungsgrad,

  • leistungsfähige Netzwerke mit hohen Standards für für Zuverlässigkeit, Sicherheit und hohe Verfügbarkeit,

  • Sorgfältige Auswahl unter dem Aspekt eines nachhaltigen Nutzens,

  • Ermittlung der unternehmerischen Risiken und Prioritäten der industriellen Vernetzung,

  • möglichst umfangreich, das gesamte Unternehmen verbindend.

Beim Betrachten des Facility Managements ist es wesentlich, das Zusammenspiel mit dem Kerngeschäft zu verstehen. Branchenbeobachter haben bemerkt, dass eine effektive Kommunikation innerhalb des FM selbst eine bedeutende Leistung ist. In dem von uns besprochenen Kontext bedeutet dies, dass jede FM-Aufgabe nahtlos über eine effiziente Kommunikationsebene funktionieren sollte, die von der strukturellen und systemischen Entwicklung über Planung und Ausführung bis zum laufenden Betrieb, Wartung, Modernisierung und Modifikationen reicht. Für viele bleibt dies ein ersehntes Ziel. Es wird jedoch immer mehr Wert darauf gelegt, ein kompetentes Kommunikationsnetzwerk im gesamten Unternehmen zu etablieren. Die vorherigen Diskussionen sollten spätestens jetzt das strategische Zusammenspiel zwischen Unternehmens- und FM-Management klären.

Angesichts dieser Voraussetzungen wird die zentrale Rolle der Netzwerkadministratoren deutlich. Diese Fachleute müssen nicht nur Experten auf ihrem Gebiet sein, sondern auch ein tiefes Verständnis für die Risiken und Prioritäten im industriellen Netzwerk haben. Darüber hinaus sollten sie in der Lage sein, informierte Entscheidungen für die Organisation zu treffen. Die Synergie zwischen dem Kerngeschäft und dem FM ist von größter Bedeutung.

Worauf kommt es an?

Auch der Facility Manager weiß, wie einzigartig jede Branche ist, und trotzdem existieren gemeinsame unternehmenskritische Anforderungen für Kommunikationsnetzwerke.

Sicherheit

Betriebszeit

Steuerung

Der Schutz von Menschen und Prozessen ist entscheidend. Um die ausfallsichere Zuverlässigkeit und Redundanz bei der Datenübertragung zu erreichen, die für die Sicherheit erforderlich ist, müssen Netzwerkkomponenten die Anforderungen übertreffen, wie sie z.B. an explosionsgefährdete Umgebun-genen gestellt werden.

Ungeplante Stillstände sind sowohl unmittelbar als auch mittelbar teuer. Laut einer Umfrage unter Führungskräften in der Automobilindustrie wurden die Kosten auf 20.000 €/min geschätzt. Um eine 99,9999 prozen-tige Laufzeit zu erreichen, die den reibungslosen und zuverlässigen Betrieb von Anlagen sicher-stellt, müssen also zunächst Proble-me bei der Datenübertragung verhindert werden.

Damit die hochautomatisierten Prozesse in den Unternehmen der Zukunft mit nur wenigen, bzw. keinen Fehlern funktionieren, ist einunterbrechungsfreier Datenfluss zwischen Geräten, Anlagen/Maschinen und den Steuerungen erforderlich.

Unternehmenskritische Anforderungen an Kommunikationsnetzwerke

Abhängigkeit des Kommunikationsmix vom Absatzmarkt und den Kommunikationszielen

In industriellen Umgebungen herrschen oft extreme und gefährliche Bedingungen. Faktoren wie Temperaturschwankungen, Lärm, Vibrationen, korrosive Chemikalien, elektromagnetische Störungen und Stromunregelmäßigkeiten gehören zu den Bedingungen, denen industrielle Kommunikations- und Steuernetzwerke standhalten müssen, um eine konstante und zuverlässige Funktionalität zu gewährleisten.

Diese Situation unterstreicht die zentrale Interaktion zwischen dem Facility Management und den Experten für Kommunikationsnetzwerke. Diese Spezialisten können das Facility Management darüber informieren, unter welchen Umweltbedingungen die industriellen Kommunikationsnetzwerke arbeiten müssen und wie betriebliche Bedingungen die Lebensdauer der Netzwerke beeinflussen. Im Wesentlichen muss man ein tiefgehendes Verständnis für die Abläufe haben. Im Bereich des Facility Managements sollte diese Expertise idealerweise vom Facility Management-Team selbst kommen. Klartext gesprochen: Wenn ein Facility-Manager nicht ausreichend mit seinem Bereich vertraut ist oder keine Klarheit über das komplexe Zusammenspiel mit dem Kerngeschäft an verschiedenen Schnittstellen hat, wird seine Fähigkeit, das wirklich Wichtige zu erkennen, in Frage gestellt.

Durch weise Investitionen in industrielle Kommunikationssysteme und durch umfassende Planung ebnen Unternehmen den Weg für eine robuste Kommunikationsinfrastruktur, die für ihren Gesamterfolg entscheidend ist.

Für diejenigen, die tiefer in dieses Thema eintauchen möchten, wird im Buch Anhang 07 mit dem Titel "Industrielle Kommunikationsnetzwerke" bereitgestellt.

Das Datenverarbeitungsnetzwerk

Als Datenverarbeitungsnetzwerk bezeichnet man ein System mehrerer - möglicherweise auch unterschiedlicher - miteinander verbundener Computer als sogenannte Netzknoten.

Ein solches Netzwerk hat die Aufgaben

  • Austausch von Mitteilungen (Nachrichten) und

  • gemeinsame Nutzung (von Ressourcen, auf Drucker, Programmen, Datenbanken).

Es werden grundsätzlich folgende Netzarten unterschieden:

Client-Server-Architektur (Server)

Peer-to-Peer-Netzwerk

Im Netzwerk mit spezifischem Server kön-nen die anderen Computer (Clients) Dienste abrufen.

Die angeschlossenen Rechner sind gleichbe-rechtigt und können wechselseitig Dienste anfordern und anbieten.

Client-Server und Peer-to-Peer-Netzwerk

Netzkategorien bezüglich der räumlichen Ausdehnung

Eine weitere Netzeinteilung entsprechend der vorhandenen räumlichen Ausdehnung ist die folgende:

Das Wort Datenverarbeitung ist in Deutschland ein Rechtsbegriff. Die darunter verstandenen fünf Datenverarbeitungsbegriffe bedeuten:

Datenverarbeitungsbe-griff

Definition

Speichern

ist „das Erfassen, Aufnehmen oder Aufbewahren personenbezogener Daten auf einem Datenträger zum Zwecke ihrer weiteren Verarbeitung oder Nutzung“ (§ 3 Absatz 4 Satz 2 Nr. 1 BDSG)

Verändern

von Daten ist „das inhaltliche Umgestalten gespeicherter personenbezogener Daten“ (§ 3 Absatz 4 Satz 2 Nr. 2 BDSG)

Übermitteln

von Daten ist „das Bekanntgeben gespeicherter oder durch Datenverarbeitung gewonnener personenbezogener Daten an einen Dritten in der Weise, dass (a) die Daten an den Dritten weitergegeben werden oder (b) der Dritte zur Einsicht oder zum Abruf bereitgehaltene Daten einsieht oder abruft“ (§ 3 Absatz 4 Satz 2 Nr. 3 BDSG)

Sperren

von Daten ist „das Kennzeichnen gespeicherter personenbezogener Daten, um ihre weitere Verarbeitung oder Nutzung einzuschränken“ (§ 3 Absatz 4 Satz 2 Nr. 4 BDSG)

Löschen

von Daten ist „das Unkenntlichmachen gespeicherter personenbezogener Daten“ (§ 3 Absatz 4 Satz 2 Nr. 5 BDSG)

Datenverarbeitungsbegriffe lt. BDSG

Tatsächlich und insbesondere aufgrund seiner inhärent integrativen Wirkung ist die Vernetzung von IT-Arbeitsplätzen eine Grundvoraussetzung für das Facility Management. Wir können uns auf den ersten Teil des Buches beziehen, in dem wir den Kostenaufteilungswürfel besprochen haben, der aus DIN EN 15221 abgeleitet wurde und im Abschnitt 4.2.2.9.1.4 mit dem Titel "Erfassung von Bestandsdaten" hervorgehoben wurde. Die nachfolgende Illustration stellt ihn noch einmal dar. Das Herzstück dieser Darstellung ist die dreidimensionale Darstellung der Kosten.

Jede einzelne Aktivität

  • des Planens, Durchführens, Prüfens und Handelns,

  • jede einzelne Facility aus Grundstück, Gebäude, technischen Einrichtungen und Werk-

  • zeugen

  • sowie jede einzelne Position aus den Kapital-, Material- und Personalkosten müssen bei gutem Funktionieren des Facility Managements prinzipiell von allen Beteiligten bezüglich ihres speziellen Leistungsbeitrages im weitesten Sinne bearbeitet werden.

Der „Kostenumlagewürfel“

Wie soll das kostengünstig und effektiv ohne die Kommunikation im Rahmen einer sinnvollen und umfassenden Datenvernetzung erfolgen? Also ist ein auf das FM zugeschnittenes Datenverarbeitungsnetzwerk eine Grundlage dafür.

Der Datenaustausch zwischen den Netzwerkteilnehmern wird durch LAN möglich gemacht. Damit ist er über eine gewisse Entfernung innerhalb einer Liegenschaft und ihrer einzelnen Gebäude, Räume usw., aber auch darüber hinaus möglich. Die Tabelle beinhaltet Charakteristika, die ein solches Netzwerk auszeichnen.

Charakteristika von Datennetzen

Die folgende Aufzählung beschreibt einige Typen von Datenübertragungsnetzwerken.

Charakteristik

Erläuterung

Der Netzaufbau entscheidet über die entsprechende Topologie

Wir kennen sternförmige Aufbauten, Bussysteme, Ringsysteme und hierarchisch aufgebaute Netzstrukturen.

Die Übertragung erfolgt meist durch Kupferkabel

Verdrillte Leitungspaare (Twisted-Pairs) oder sog. Koaxial-Kabel (zentrale Innenader und äußere Abschirmung), aber auch Glasfaserkabel (z.B. FDDI) und Funkverbindungen können als Übertragungsmedien dienen.

Die Netzqualität wird durch funktionale Aspekte bestimmt.

Die allgemeine Verfügbarkeit und das permanente Vorhandensein von Netzwerkkomponenten stehen dabei an oberster Stelle. Die Datenverfügbarkeit soll dabei schnell erfolgen und das Warten auf Antworten auf ein erträgliches Maß reduzieren.

Datenübertragungssicherheit

Sie zeichnet sich durch Qualität in der Fehlerrate bei der Übertragung aus. Flexibilität und Transparenz sind mit der Möglichkeit verbunden, ohne Beeinträchtigung von grundsätzlichen Funktionen Komponenten aus dem Netz auszutauschen.

Ethernet

Ursprünglich wurden Ethernet-Netzwerke mit Koaxialkabeln verbunden. Diese gelben 50 Ohm-Basisbandkabel verbanden Arbeitsstationen in einer Bus-Konfiguration. Heutzutage werden RJ45-Kabel verwendet, die Telefonkabeln ähneln und an einen Hub angeschlossen werden. Dies basiert auf dem CSMA/CD-Verfahren, das zur Steuerung und Überwachung von Busstrukturen dient. Es arbeitet nach dem Prinzip des "Wer zuerst kommt, mahlt zuerst". Die erste Station, die das Netzwerk als "beschäftigt" erkennt, beginnt mit der Übertragung, während der Rest warten muss.

Token-Ring-Netzwerk

Die Token-Ring-Technologie, die in den 80er Jahren von IBM eingeführt wurde, wird nach und nach durch die Ethernet-Technologie ersetzt. Der entscheidende Standard dafür ist ISO 8.8.2002.5. Ihre Datenübertragungsrate, die entweder 4 MBit/s oder 16 MBit/s beträgt, bleibt auch bei hoher Belastung konstant. Ihr Betrieb, ähnlich dem von Ethernet, basiert auf Frames. Diese Frames sind kurze Daten-"Pakete", die in einer festgelegten Reihenfolge von einer Station zur anderen übertragen werden. Wenn ein Token verfügbar ist, überträgt die Station. Nach Beendigung der Übertragung steht das Netzwerk anderen Stationen wieder zur Verfügung.

Peer-to-Peer-Netzwerk

Netzwerke dieses Typs bestehen aus wenigen Arbeitsstationen, die alle gleichwertig zu anderen Geräten betrachtet werden. Sie sind ideal für Arbeitsgruppen, bei denen jede Arbeitsstation eine Serverfunktion hat, um das Netzwerk zu überwachen. Ein Nachteil ist der zusätzliche Speicherbedarf für diese Serverfunktionalität.

Client/Server-Modell

In diesem Modell gibt es eine zweistufige Aufgabenverteilung, nämlich zwischen dem Anbieter des Dienstes, dem Server, und dem Anforderer des Dienstes, dem Client, im Kontext des verteilten Rechnens. Die Netzwerkanfragen werden von einem Datenbankserver bearbeitet.

Telekommunikationsnetzwerk

Wir müssen im Rahmen dieses Buches unterscheiden zwischen

  • betriebsinterner Telekommunikation

  • und Tele- und Datenkommunikation im Bereich von öffentlichen und privaten Netzbetreibern.

Im Facility Management konzentrieren wir uns auf die zu Beginn dieses Kapitels erwähnten Netzwerke. Die Netzwerkbetreiber fungieren als Dienstleister, und Vereinbarungen mit ihnen können von der Beschaffung oder dem Facility Management getroffen und umgesetzt werden.

ISDN ist nicht nur als Übertragungsmedium für Sprache bekannt, sondern auch für die Übertragung von Daten in verschiedenen Formaten.

Die Einteilung erfolgt in drei Klassen, nämlich

  • Vermittlungsdienste (Datex-L, Datex-P, Datenfestverbindungen)

  • Telefon-, Fax-, Telexdienste

  • Mehrwertdienste (Value Added Services) in der Form von Btx, Telebox, Zugang zu Online-Datenbanken.

Gebäudeautomationsnetzwerk

MSR-Einrichtungen und Gebäudeautomatisierungssysteme

Die Überwachung, Regelung und Steuerung der technischen Systeme im Unternehmen werden durch das Gebäudeautomationsnetzwerk ermöglicht. Es ist ein wesentliches Element im nachhaltigen Facility Management und bildet die Grundlage für Ressourceneinsparung und Produktivitätssteigerung. Außerdem vereinfacht es die Wartung, den Betrieb und die Implementierung von Sicherheitssystemen. Im Laufe der Zeit hat sich das Gebäudeautomationsnetzwerk von einer reinen Systemsteuerung zu einer Plattform für Mensch-Maschine-Kommunikation entwickelt.

Die Bustechnologie unterstützt nahezu jede Automationsanwendung und bietet dank ihres modularen Designs erhebliche Flexibilität in verschiedenen Branchen. Aufgaben der Optimierung, Steuerung, Regelung und Überwachung werden von Sensoren und Aktuatoren ausgeführt, die so nah wie möglich am "Ereignisort" positioniert sind, d.h. sie arbeiten dezentral. Diese Verlagerung intelligenter Funktionen auf Feldebene erhöht die Effizienz und Kontrolle des Systems, da nur wenig Kommunikation mit der zentralen Steuereinheit erforderlich ist. Dadurch können innovative Funktionen in oft komplexe Gebäudesysteme integriert werden.

Fallbeispiel:

Verlust an Abnutzungsvorrat durch Nutzun

Während seiner langjährigen Berufslaufbahn hat der Autor beobachtet, dass die meisten Wartungsverträge einem wiederkehrenden Muster folgten, bei dem die Wartungspersonal jährlich zurückkehrte. Es war oft nicht festgestellt, ob diese jährlichen Besuche notwendig waren oder ob sie sogar häufiger hätten erfolgen sollen, wie etwa alle sechs Monate. Stellen Sie sich ein Lüfterlager mit einem Sensor vor, der regelmäßig Abweichungen misst und an das System meldet. Dies würde den Verschleiß kontinuierlich ohne zusätzlichen Eingriff verfolgen.

Darüber hinaus erfordert eine Prüfung nach VDMA 24 176 Standards hochqualifiziertes Personal. Solche Inspektionen sind in der Regel von der regulären Wartung getrennt. Um den besten Zeitpunkt für den proaktiven Lagerersatz genau zu bestimmen (wie im vorherigen Diagramm durch den grünen Abschnitt dargestellt), ist ein erheblicher Inspektionsaufwand erforderlich. Diese Methode könnte kostspieliger sein als die Nutzung eines Gebäudeautomationsnetzwerks. Daher ist es entscheidend, den besten Ansatz bereits in der Planungsphase festzulegen, einschließlich der Wartungsplanung.

Im Bauwesen und im zugehörigen Anlagenbau werden technische Systeme in der Regel bestimmten Gewerken zugeordnet. Daher muss die beschriebene Methodik fachübergreifend umgesetzt werden. Dies kann effizient erreicht werden, indem man einen erfahrenen Facility-Manager in den Planungsprozess einbindet, der Einsichten für zukünftige integrierte Betriebsabläufe bietet. Anders ausgedrückt: Ohne zeitgerechten Informationsaustausch könnte das Potenzial des Gebäudeautomationsnetzwerks ungenutzt bleiben.

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