Katharina Klemt-Albert, Jonathan Matthei, Peter Gölzhäuser, Andreas Plattenteich, Dirk Kemper, Christian Schulze, Milad Moharekpour

• Im Auftrag der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) verfolgte das Forschungsprojekt CDE.BStB das Ziel der Entwicklung eines spezifischen Konzepts einer bundeseinheitlichen, interorganisationalen CDE (Bundes CDE). Das Forschungsprojekt unterteilte sich in 7 Arbeitspakete, die auf der Grundlage einer interdisziplinären Zusammenarbeit zwischen dem Institut für Baumanagement, Digitales Bauen und Robotik im Bauwesen (ICoM) und dem Institut für Straßenwesen (ISAC) bearbeitet wurden. Verschiedene Normen und Richtlinien, wie die britische Publicly Available Specification (PAS) 1192-2 oder die DIN EN ISO 19650 legen die Grundlage für die Bundes CDE. Die gemeinsame Datenumgebung (CDE) stellt einen zentralen Raum zum Organisieren, Verwalten, Auswerten und Teilen von Informationen dar. Im Sinne einer Single-Source-of-Truth (SSOT) bildet die durchgängige Nutzung der CDE die Grundlage für das modellbasierte Informationsmanagement im Projekt. In Anlehnung an den BIM Masterplan Bundesfernstraßen ergeben sich im Zusammenhang mit dem Einsatz der Bundes CDE die folgenden strategischen Ziele: (i) einheitliches Datenmanagement einführen, (ii) Wirtschaftlichkeit erhöhen, (iii) Kommunikation verbessern, (iv) BIM Anwendung standardisieren, (v) Nachhaltigkeit optimieren. Die meisten Straßenbauverwaltungen setzen derzeit eine CDE in ersten Pilotprojekten ein. Nur eine Landesstraßenbauverwaltung hat derzeit ein CDE landesweit im Einsatz. Im Zusammenhang mit der Marktanalyse zeichnet sich ein sehr heterogenes Feld von CDE-Anbietern ab, die Ihre Lösungen primär auf den Hochbau ausrichten. Der zentrale Anwendungskontext der Bundes CDE fokussiert sich auf den Informationsaustausch und die Kommunikation zwischen Bund und Ländern in der Planungs- und Bauphase von Straßenbauprojekten. Entsprechend liegt der Schwerpunkt der Bundes CDE auf den Abstimmungs- und Genehmigungsprozessen. Hierfür wurden die Anwendungsfälle (i) Linienbestimmung, (ii) Gesehen-Vermerk und (iii) Planfeststellung definiert. Die Bundes CDE soll primär die Zusammenarbeit zwischen dem Bund und den Ländern verbessern, die Transparenz erhöhen und eine Datenkonsistenz sicherstellen. Unabhängig vom zentralen Anwendungskontext im Rahmen der Planungs- und Bauphase, müssen Medienbrüche durch native Datenformate oder fehlende IT-Infrastruktur vermieden werden. Außerdem muss eine Übergabe der konsolidierten Daten und Informationen in den Betrieb möglich sein. Das Bundesverkehrsministerium kann als Eigentümer der Bundes CDE angesehen werden. Die Autobahn GmbH und das Fernstraßen-Bundesamt stellen mögliche Betreiber dar. Im Zusammenhang mit dem entwickelten Lastenheft ergeben sich funktionale und nicht funktionale Anforderungen an die Bundes CDE. Das Konzept der Bundes CDE integriert die verschiedenen Landessysteme, ohne diese zu verdrängen. Der Austausch zwischen Bund- und Ländersystemen erfolgt durch eine Synchronisierung der relevanten Daten. Hierfür soll die Bundes CDE über eine openCDE API Schnittstelle verfügen, die zur Anbindung der Landessysteme genutzt werden soll. Im Rahmen der Wirtschaftlichkeitsanalyse wurde anhand von Erfahrungswerten für CDE-Angebotspreise auf Landesebene ein Betriebskostenmittelwert von ca. 700 € pro Jahr und Nutzer identifiziert. Dabei ist jedoch zu erwähnen, dass eine unmittelbare Übertragbarkeit auf das Konzept der Bundes CDE nicht gewährleistet werden kann. Unter Einbezug der Kapitalwertmethode und der Personalkosten weist die Bundes CDE einen positiven monetären Nutzen auf, wenn pro Mitarbeiter jährlich zwischen 20 und 80 Stunden eingespart werden können. Die vorgenommene Kostenabschätzung zeigt, dass die Grenzwerte für die Einsparung von Personalkosten in einem allgemein erfüllbaren Bereich liegen. Zur technischen Umsetzung und den Betrieb der Bundes CDE sind verteilt auf die drei Akteure, BMDV, FBA und Landesstraßenbauverwaltungen bzw. die Autobahn GmbH folgende Handlungsempfehlungen gegeben: Ausschreibung, Rechtwirksamkeit elektronischer Bescheide, Definition von Workflows, Rollen- und Rechtekonzept, Schulungen der Mitarbeiter und Implementierung der openCDE API. Diese sind im Rahmen der Implementierung, Pilotierung und dem Betrieb umzusetzen. In Bezug auf den funktionalen Umfang wurden drei Varianten der Bundes CDE erarbeitet, wobei Variante I über die Mindestanforderungen und Variante III über jede im Lastenheft aufgeführte Anforderung verfügt. Im Zusammenhang mit möglichen Alternativen ist festzuhalten, dass eine gemeinsame Datenumgebung drei unterschiedliche Ausprägungsstufen haben kann. Dabei besitzt die modellbasierte Projektplattform die umfangreichste Ausprägungsstufe. Eine Entscheidung für oder gegen eine dieser Varianten ist unmittelbar mit Bedarf und Kosten verbunden. Eine grundlegende Wirtschaftlichkeit der Ausprägungsstufe modellbasierte Projektplattform im Anwendungskontext Bundes CDE wurde jedoch in diesem Projekt festgestellt.
• On behalf of the Federal Highway Research Institute (BASt), the research project CDE.BStB pursued the goal of developing a specific concept of a nationwide, interorganizational CDE (Federal CDE). The research project was divided into 7 work packages, which were processed based on an interdisciplinary collaboration between the Institute for Construction Management, Digital Engineering and Robotics in Civil Engineering (ICoM) and the Institute of Highway Engineering (ISAC). Various standards and guidelines, such as the British Publicly Available Specification (PAS) 1192-2 or DIN EN ISO 19650, lay the foundation for the federal CDE. The common data environment (CDE) represents a central space for organizing, managing, evaluating and sharing information. In the sense of a single source of truth (SSOT), the continuous use of the CDE forms the basis for model-based information management in the project. Following the BIM Masterplan Bundesfernstraßen, the following strategic goals arise in connection with the use of the federal CDE: (i) introduce uniform data management, (ii) increase cost-effectiveness, (iii) improve communication, (iv) standardize BIM application, (v) optimize sustainability. Most road construction administrations are currently using a CDE in initial pilot projects. Only one state road administration has currently a CDE in state-wide operation. In connection with the market analysis, a very heterogeneous field of CDE providers emerges, which primarily focus their solutions on building construction. The central application context of the federal CDE focuses on the exchange of information and communication between the federal government and the states in the planning and construction phase of road construction projects. Accordingly, the focus of the federal CDE is on the coordination and approval processes. For this purpose, the use cases (i) line determination, (ii) seen note, and (iii) plan approval have been defined. The primary purpose of the federal CDE is to improve cooperation between the federal government and the states, increase transparency and ensure data consistency. Regardless of the central application context in the context of the planning and construction phase, media discontinuities due to native data formats or missing IT infrastructure must be avoided. It must also be possible to transfer the consolidated data and information to operations. The Federal Ministry of Transport (BMVD) can be seen as the owner of the federal CDE. Autobahn GmbH and the Federal Trunk Road Authority (FBA) represent possible operators. In connection with the developed specifications, functional and non-functional requirements arise for the federal CDE. The concept of the federal CDE integrates the various state systems without displacing them. The exchange between federal and state systems is achieved by synchronizing the relevant data. For this purpose, the federal CDE should have an open CDE API interface that is to be used to connect the state systems. Within the framework of the economic effectiveness analysis, an average operating cost of approx. 700 € per year and user was identified on the basis of empirical values for CDE offer prices at the state level. It should be mentioned, however, that direct transferability to the concept of federal CDE cannot be guaranteed. Considering the net present value method and the personnel costs, the federal CDE shows a positive monetary benefit if between 20 and 80 hours can be saved per employee per year. The cost estimation performed shows that the threshold values for personnel cost savings are within a generally achievable range. For the technical implementation and operation of the federal CDE, the following recommendations for action are distributed among the three players, BMDV, FBA and state highway administrations or Autobahn GmbH: Request for tender, legal validity of electronic notices, definition of workflows, role and rights concept, training of employees and implementation of the openCDE API. These are to be implemented, piloted and operated. In terms of functional scope, three variants of the federal CDE were developed, with Variant I having the minimum requirements and Variant III having every requirement listed in the specification book. In connection with possible alternatives, it should be noted that a common data environment can have three different levels of sophistication. The model-based project platform has the most extensive level of specification. A decision for or against one of these variants is directly linked to demand and costs. However, a fundamental economic efficiency of the model-based project platform in the application context of the federal CDE was determined in this project.