[論文レビュー] The Energy Navigator - A Web-Platform for Performance Design and Management

Stefan Plesser, Claas Pinkernell+2 more|arXiv (Cornell University)|Sep 1, 2014

Simulation Techniques and Applications参考文献 6被引用数 3

ひとこと要約

エナジー・ナビゲーターは、ステートグラフとドメイン固有言語を用いて、建物設備のアクティブ機能仕様（AFS）を生成するWebベースのプラットフォームである。これにより、性能設計、オーナー確認、運用監視の統合が可能となり、設計基準に対する運用の自動検証が実現される。従来のMicrosoft Wordベースの仕様書に代えて機械処理可能なAFSを採用することで、取引コストを低減し、プロセス統合を向上させ、建物運用の設計基準への適合を自動で検証できるようになる。

ABSTRACT

Over the last three decades comprehensive research has been carried out trying to improve commissioning processes with powerful modeling tools and methodologies for data analysis and visualization. Typically addressed application scenarios are facilities management, contracting, special consulting services and measurement & verification as part of a certification process. The results are all but convincing: Monitoring of building operation has so far not become a regular service for buildings. We have identified a lack of process integration as a significant barrier for market success. Most methodologies have so far caused additional initial invest and transaction cost: they added new services instead of improving existing ones. The Energy Navigator, developed by synavision GmbH in cooperation with leading research institutes of the Technical University Braunschweig and the RWTH Aachen University, presents a new methodology with several new approaches. Its software platform uses state graphs and a domain specific language to describe building functions offering an alternative to the software that is so far most widely used for this task: Microsoft Word. The Energy Navigators so called Active Functional Specification (AFS) is used for the technical specification of building services in the design phase. After construction it is completed by the supplier of the BMS (Building Management System) with the relevant sensors data as documentation of his service. Operation data can then automatically be checked for initial and continuous commissioning on whether it meets the criteria of the specification.

研究の動機と目的

• 建物エネルギー性能監視の市場採用が遅れている要因としてのプロセス統合の欠如を是正すること。
• 従来の建物オーナー確認および監視手法に伴う初期投資および取引コストを低減すること。
• Microsoft Wordなどの非機械処理可能な仕様書（例：非形式的で機械読込不可）に代わって、建物設備用の形式的で実行可能な仕様言語を導入すること。
• 建物ライフサイクル全体にわたり、運用データを設計仕様と照合して自動検証できる仕組みを提供すること。
• 建物管理システム（BMS）の設計、施工、運用フェーズ間での相互運用性およびトレーサビリティを向上させること。

提案手法

• プラットフォームはドメイン固有言語（DSL）を用いてステートグラフで建物機能をモデル化し、建物設備の動作を形式的に定義する。
• アクティブ機能仕様（AFS）は設計段階で作成され、必要な建物機能および制御論理を形式的に文書化する。
• 施工後、BMS供給業者が実際のセンサデータをAFSに統合し、機械処理可能な運用ベースラインを構築する。
• BMSからの運用データがAFSと照合され、初期および継続的オーナー確認の段階で適合性が自動的に検証される。
• 設計、施工、運用フェーズにわたる仕様のトレーサビリティおよびバージョニングをサポートする。
• プラットフォームはWebベースのサービスとして実装され、建物プロジェクトに参加する関係者間での協働および統合を可能にする。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 どのようにして建物性能仕様を形式化することで、オーナー確認段階での自動検証を可能にできるか？
• RQ2 Wordベースの仕様書をドメイン固有言語に置き換えることで、取引コストおよび統合コストをどの程度低減できるか？
• RQ3 統一された仕様モデルは、設計、施工、運用フェーズ間のトレーサビリティおよび相互運用性を向上させることができるか？
• RQ4 実際の建物環境において、運用データを形式化された機能仕様と照合して自動検証する手法は、どの程度有効であるか？
• RQ5 プロセス統合は、建物性能監視システムの市場採用にどのような役割を果たすか？

主な発見

• 実行可能なモデルとしてのアクティブ機能仕様（AFS）の使用により、運用データが設計要件と照合された自動適合性チェックが可能になる。
• 非形式的で曖昧なWord文書から形式的で機械処理可能なDSLに置き換えることで、技術的仕様の曖昧さが軽減され、一貫性が向上する。
• 引き渡し段階でBMSのセンサデータをAFSに統合することで、信頼性の高い機械処理可能な運用ベースラインが構築される。
• プラットフォームは、オーナー確認段階における手動による検証や再作業の必要性を低減し、取引コストを削減する。
• 設計から運用に至るまでのエンドツーエンドのトレーサビリティを支援するため、責任の所在および監査可能性が向上する。
• 既存のBMSおよびビル管理ワークフローとの統合を通じて、実運用環境での実現可能性が実証された。