DIN SPEC 91391 – Wenn Sie heute ein CDE auswählen dürften ...

Das Erstellen von hochwertigen intelligenten Modellen ist eine wichtige Säule von BIM. Der ganze Nutzen erschließt sich jedoch erst, wenn die richtigen Informationen zum richtigen Zeitpunkt für Entscheidungen und Abläufe zur Verfügung stehen.

Auch der Blickwinkel hat sich erweitert. Standen bisher bei BIM die erzielbaren Mehrwerte einzelner Projekte im Fokus, setzt sich zunehmend die Erkenntnis durch, dass wir unsere Gebäude smarter machen müssen, um hochgesteckte Nachhaltigkeitsziele zu erreichen. Es geht um eine ganzheitliche Betrachtung des Bausektors und dessen ökologischem Fußabdruck, von der Abfallvermeidung bei der Bauproduktion über eine ganzheitliche Energiebilanzierung bis zur Wiederverwendbarkeit. Der damit verbundene Informationsbedarf macht ein systematisches Management von Informationen zum Schlüsselfaktor.

BIM ist nicht nur Building Information Modelling.

Erfolgreiches BIM ist Building Information Management.

Wie wird das Building Information Management praktisch umgesetzt?

Für das Erstellen von Plänen, Zeichnungen, Modellen und anderen Dokumenten gibt es eine Fülle von Software-Werkzeugen. Pläne könnte man beispielsweise mit Word, MS Paint oder Power Point zeichnen. Macht man aber nicht. Aus gutem Grund: sie haben nicht die erforderliche Funktionalität.

Für das Management von Informationen gäbe es auch ein paar Möglichkeiten, die auf den ersten Blick plausibel erscheinen: Man nehme E-Mail für die Kommunikation, eine DropBox für den Datenaustausch und ein Dateisystem für Ablage und Archivierung. Dazu noch jede Menge manuelles Speichern, Umbenennen, Verfolgen von Terminen, Prüfen auf Vollständigkeit von Unterlagen und geduldiges Suchen nach aktuellen Versionen, Updates oder Freigaben. Aber Geduld und starke Nerven sind bei Bauleuten ja ohnehin vorhanden …

Doch dem richtigen Werkzeug wären diese Energien an anderer Stelle womöglich besser eingesetzt. Denn das Bestellen, Liefern, Prüfen, Koordinieren und Verteilen von Informationen mit einer Vielzahl wechselnder Projektteilnehmer entlang der Zeitachse ist ein komplexes Unterfangen, und manuelles Informationsmanagement ist nicht nur zeitraubend, sondern auch fehleranfällig.

Ein weiterer Grund mit, warum die „oberste BIM Norm“, die ISO 19650, eine Gemeinsame Datenumgebung als Pflichtbestandteil in jedem BIM-Projekt vorsieht.

Gemeinsame Datenumgebung CDE für BIM-Projekte

CDE ist ein Pflichtbestandteil in BIM-Projekten. Aber was sind die Pflichtbestandteile eines CDE? Ist eine Dateiablage, eine Austauschplattform, ein Archiv oder ein Koordinationsinstrument bereits ein CDE?

Es gibt zahllose herstellereigene Interpretationen.

Die Unklarheit des CDE-Begriffs behindert den Einsatz des Informationsmanagements in Bauprojekten, denn ein CDE ist das zentrale Instrument für den systematischen Umgang mit Informationen.

Das Konsortium aus CDE-Anbietern, BIM-Experten aus Wirtschaft und Wissenschaft sowie aus dem CAFM- und Versicherungsbereich wollte genau diese Klarheit in puncto Produktivität, Zuverlässigkeit und Unterstützung von Arbeitsabläufen schaffen. Es entwickelte die DIN SPEC 91391 „Gemeinsame Datenumgebungen (CDE) für BIM-Projekte – Funktionen und offener Datenaustausch zwischen Plattformen unterschiedlicher Hersteller“. Natürlich voll und ganz im Einklang mit bestehenden Standards wie der ISO 19650.

Woher kommt der CDE Begriff?

Common Data Environments spielen im BIM-Kontext eine stark zunehmende Rolle. Die 2013 publizierte britische PAS 1192 führte den CDE-Begriff ein. Dort ist von einer zentralen einzigen Informationsquelle die Rede: Der berühmten Single Source of Information. Auch der kollaborative Gedanke mit multidisziplinären Teams ist dort bereits verankert.

Die ISO 19650 stellt dann 2018 das Informationsmanagement in den Mittelpunkt, ist aber im Vergleich zur PAS 1192 deutlich weniger konkret. Keine Rede mehr von CDE als einziger zentraler Informationsplattform. CDE gibt es hier nur noch als „vereinbarte Informationsquelle“. Sie fordert, dass BIM-Projekte eine Informationsstrategie haben.

Offen bleibt allerdings, wie diese Strategie aussehen soll. Auch der CDE-Begriff selbst wird in der ISO zu einem relativ vagen Konzept aus CDE-Workflows und CDE-Lösungen uminterpretiert. Zentrales Thema der ISO 19650 ist das Informationsmanagement, das macht schon der Titel deutlich: „Organisation und Digitalisierung von Informationen zu Bauwerken und Ingenieurleistungen, einschließlich Bauwerksinformationsmodellierung (BIM) – Informationsmanagement mit BIM“.

Es geht um eine kollaborative Erzeugung von Informationen. Ein sogenannter Informationsbesteller muss die gemeinsame Datenumgebung (CDE) des Projekts bereitstellen. Das Projekt-CDE sollte laut ISO vorteilhafterweise schon vor der Ausschreibung beschafft werden. Soll heißen: Informationsmanagement von Anfang an. Begriffswelt und Konzepte der ISO lassen viel Spielraum für Interpretationen und schaffen Unsicherheit im Markt, was die Rolle von CDEs anbelangt.

DIN SPEC 91391 Gemeinsame Datenumgebungen (CDE) für BIM-Projekte

Die DIN SPEC füllt die Lücken der ISO und erläutert alle CDE-Module und -Funktionen in einer allgemeinverständlichen Sprache. Das Anliegen war zum einen, die Produktklasse CDE eindeutig zu definieren, und zum anderen, Klarheit für Produktentscheidungen, Ausschreibungen und Projekt-Rollouts zu schaffen.

Neben 45 Seiten Text gehört zu Teil 1 eine Kompaktdarstellung mit mehr als 200 CDE-Funktionen. Wenn also laut ISO ein CDE DIE Plattform für das Informationsmanagement mit BIM ist, wie sieht dieses Informationsmanagement dann aus? Und wie wird diese kollaborative Erzeugung von Informationen in einem CDE umgesetzt?

Die Erfahrung zeigt, dass kollaboratives Erstellen von Informationen nicht als Einbahnstraße funktioniert.

Das Wasserfallmodell, wie hier angedeutet, führt zu keinen guten Ergebnissen bei komplexen Aufgabenstellungen. Das beste Gegenmittel gegen Informations-Einbahnstraßen ist die kollaborative Erzeugung von Informationen.

Dazu muss man wissen, warum und für welche Ebene die Informationen erstellt werden sollen. Wie sieht der Weg vom Geschäftsprozess zum operativen Workflow im Unternehmenskontext genau aus? Die unten stehende Grafik nach DIN SPEC, Bild 9, erläutert das.

Auf der Projektmanagement-Ebene haben wir Projektziele, aus denen wir BIM-Ziele ableiten. Anwendungsfälle müssen zum Erreichen dieser BIM-Ziele durchlaufen werden. Dazu werden Informationen in den Workflows erstellt.

Es ist nicht das Anliegen der DIN SPEC, Bauherrn und Betreiber über sinnhafte Geschäfts- und Projektziele zu belehren. Darüber wissen sie selbst am besten Bescheid. Diese Grafik soll eher die Prozessdetaillierung verdeutlichen. Geschäftsmodelle und Geschäftsprozesse selbst sind nicht Gegenstand der DIN SPEC.

Schauen wir uns das Gesamtbild Building Information Management im CDE an, bevor wir ein konkretes Beispiel durchspielen.

Natürlich können Informationsanforderungen aus allen Phasen kommen. Austausch-Informationsanforderungen AIA sind ja schlichtweg die Grundlagen der Beauftragung von Informationslieferungen. Informationslieferketten erstellen und liefern dann Informationen, und mit jeder Informationslieferung an das CDE wächst der Informationsumfang, wie man in obiger Grafik an der steigenden Linie erkennt. Das sind nicht nur Fachplanermodelle. Auch in BIM-Projekten gibt es selbstverständlich Pläne, Dokumente, Zeichnungen usw., auch wenn diese teilweise aus Modellen abgeleitet und generativ erstellt werden.

Während der Planungs- und der Bauphase wandern diese Informationen in das sogenannte Projekt-Informationsmodell PIM. Vor der Betriebsübergabe wird all das entfernt, was der Betreiber nicht braucht, was also für den Betrieb nicht relevant ist. Daher nimmt hier der Informationsumfang wieder ab, erkennbar an der senkrecht abfallenden Linie. Übrig bleiben Informationen zur Unterstützung von Betriebsprozessen. Diese werden im AIM, dem Asset-Informationsmodell, abgelegt.

Die Informationslieferungen an AIM und PIM durchlaufen also das Informationsmanagement in einem CDE.

Wie geschieht die Umsetzung dieser Anwendungsfälle in einem CDE?

Schauen wir uns zunächst an, wie das prinzipiell abläuft. Wir haben den BIM-Anwendungsfall zur Verfolgung eines BIM-Ziels, beispielsweise den BIM-Anwendungsfall Modellkoordination. In der technischen Umsetzung wird er auf einem CDE in eine Reihe von CDE-Workflows zerlegt, die jeweils Teilaufgaben erledigen, beispielsweise einen Modellprüfprozess.

Fall c) API-Anwendungsfall betrifft DIN SPEC Teil 2. Da geht es um den Datenaustausch mit externen Systemen über CDE-Schnittstellen.

Nehmen wir als Beispiel den BIM-Anwendungsfall Modellkoordination. Er wird im CDE in die CDE-Anwendungsfälle zerlegt:

• Zusammenstellen von Fachmodellen in einem Informationscontainer
• Modellprüfung, z. B. Kollisionsprüfung
• Modellfreigabe
• Fehlerreport
• Modellbasierte kooperative Fehlerbehebung

CDE-Anwendungsfälle sind also die Bausteine für die Ausführung eines gesamten BIM-Anwendungsfalls im CDE. Was passiert im ersten CDE-Anwendungsfall, der Zusammenführung der Fachmodelle in einem Informationscontainer?

Mehrere Fachmodelle, die in ihrer Gesamtheit auf Stimmigkeit und Widerspruchsfreiheit geprüft werden sollen, werden zunächst zusammengeführt. Im Beispiel hier

• das Tragwerksmodell
• as Fachmodell Elektro
• das TGA-Fachmodell

Auf dem CDE zusammengeführt bilden sie das Koordinationsmodell, das geprüft werden soll. Allerdings werden die Fachmodelle beim Zusammenführen nicht einfach so in einen großen CDE-Topf geworden. Dann könnte man ja auch eine DropBox verwenden, was zu Problemen führen kann.

Datenhoheit und Lieferprinzip 

Auf einem CDE nach DIN SPEC 91391 gelten die Prinzipien der Datenhoheit für jeden Teilnehmer. Die Grafik nach Bild 8 aus der DIN SPEC zeigt, was gemeint ist:

Datenhoheit bedeutet, dass jeder Projektteilnehmer seinen privaten Datenbereich besitzt, auf den andere keinen Zugriff haben (hier als Kuchenstücke dargestellt).

Das Lieferprinzip bedeutet, dass Informationen nur durch ausdrückliches Versenden den privaten Bereich des Eigentümers verlassen und in den privaten Bereich des Empfängers übertragen werden. Dieses explizite Lieferprinzip hat entscheidende Vorteile gegenüber Ordnerstrukturen mit Zugriffsrechten, denn der Austausch findet ganz gezielt zwischen den betroffenen Parteien statt. Was einmal geliefert wurde, kann beim Lieferprinzip nachträglich nicht mehr entzogen werden. Das schafft Sicherheit.

Dementsprechend sehen wir hier nochmal die drei Fachplaner TGA, Tragwerk und Elektro. Ihre Fachmodelle (in der Grafik die braunen Kreise) liegen in ihren jeweiligen privaten Bereichen. Sie senden ihre Fachmodelle kontrolliert an den Koordinator, hier P3. Sind die Fachplanermodelle im privaten Bereich des Prüfers P3 angekommen, kann dieser das Koordinationsmodell erstellen.

Zurück zur Modellkoordination. Schauen wir, wie es weitergeht. Wir haben die Fachmodelle an den Prüfer P3 übermittelt. Das Koordinationsmodell ist erstellt, der CDE-Anwendungsfall Modellprüfung, z. B. Kollisionsprüfung, kann beginnen.

Wie prüft der Prüfer?

Zunächst kann eine Sichtprüfung im BIM-Viewer des CDE erfolgen. Solche hochwertigen BIM-Viewer stehen auf der Pflichtliste der CDE-Funktionen.

Aber der Prüfer will möglicherweise gewohnte Prüfwerkzeuge wie z. B. den SOLIBRI Model Checker einsetzen. Dazu braucht ein CDE Schnittstellen, über die solche externen Werkzeuge eingebunden werden können. Zum Konzept offener CDE-Schnittstellen mehr im Teil 2 der DIN SPEC.

Kommen wir zum nächsten Schritt, dem CDE-Anwendungsfall modellbasierte kooperative Fehlerbehebung.

Aus einer Prüfung geht ein Fehlerreport hervor. Von Vorteil sind hier offene Formate, vorzugsweise das BIM Collaboration Format (BCF). Der Fehlerreport wird an die Fachplaner zurückgespielt. Sie können sich die Fehler direkt im CDE anschauen, falls ihr CDE über einen BCF-fähigen BIM Viewer verfügt.

Das könnte dann beispielsweise so aussehen:

Im CDE liegt die Fehlerliste (linke Seite im Bild), die als BCF vom Prüfwerkzeug zurückkommt. Klickt man einen Fehler an, fliegt man an die 3D-Kameraposition im Modell und sieht, was da los ist. Als BIM-Koordinator kann man von dort zum Beispiel einen kollaborativen Fehlerbehebungsprozess auf dem CDE initiieren, der einen kollaborativen, kontrollierten Prozess der modellbasierten kooperativen Fehlerbehebung anstößt. Es folgen dann wieder aktualisierte Modelllieferungen seitens der Fachplaner an den Prüfer und Wiederholungen dieser Art, bis zum Schluss Tragwerks-, TGA- und Elektro-Fachmodelle fehlerfrei aufeinander abgestimmt sind.

Wie gut, dass man auf einem CDE nicht alle Versionen und Zwischenschritte manuell kontrollieren muss. Das Informationsmanagement und das Dokumentenmanagement des CDE erledigen das für uns. Und zwar für sämtliche Anwendungsfälle und hunderte oder tausende von Modellen, Dokumenten usw. in allen Projektphasen.

Die drei Fachmodelle können nun für die nächsten Anwendungen freigegeben werden. Auch dieser Freigabeprozess wird in der DIN SPEC detailliert erläutert.

Wir sehen im obigen Bild den Verlauf des Bearbeitungsstatus' im Einklang mit der ISO 19650, vom Status „In Bearbeitung“ über „Geteilt“ bis zum Status „Freigegeben“. Ein BIM-Koordinator hat so stets den Überblick, in welchem Zustand der Bearbeitung sich die Informationslieferungen befinden, und kann bei Verzögerungen eingreifen.

Soweit zum Informationsmanagement auf einem CDE und der kollaborativen Erzeugung von Informationen. Weitere Anwendungsfall-Beispiele findet man in Teil 1 der DIN SPEC.

CDE-Anwendungsfälle sind die Bausteine zur Umsetzung weiterer BIM-Anwendungsfälle im CDE. Eigene BIM-Anwendungsfälle können daher aus den CDE-Anwendungsfällen als Grundbausteine zusammengestellt werden.

Module und Funktionsgruppen eines CDE

Aber das ist noch lange nicht alles, was die DIN SPEC zum Thema CDE zu sagen hat.

Ein CDE ist ein komplexes System mit modularem Aufbau. Jedes Modul wird mit seinen speziellen Funktionen und spezifische Anforderungen beschrieben. Auch der verloren geglaubte Begriff einer Single Source of Information wird wieder erläutert.

Begleitend zum Teil 1 der DIN SPEC gibt es die Funktionsliste. Sie listet mehr als 200 CDE-Funktionen auf

und enthält eine Kurzbeschreibung aller CDE-Funktionen, CDE-Anwendungsfälle und CDE-Module, vom Workflow Management über das Datenmanagement und die Projektadministration bis zur digitalen Infrastruktur eines CDE. Diese Funktionsliste schafft Vergleichbarkeit zwischen CDE-Produkten und unterstützt damit auch CDE-Ausschreibungen.

Schauen wir mal in den Bereich modellbasierte kooperative Fehlerbehebung, den wir eben im Beispiel kennengelernt haben. Welche Funktionalität muss ein CDE hier bieten?

Wir sehen kurz zusammengefasst die funktionalen Eigenschaften zur Lieferqualität, auch die zu unterstützenden Dateiformate, aber auch die Fähigkeit eines CDE, Lieferfristen zu kontrollieren. Weiter unten dann im Bereich Modellprüfung verschiedene Koordinations-Workflows wie z. B. den zur Modellkoordination und weiter zur Plan- und Dokumentenprüfung, denn auch ein BIM-Projekt besteht ja nicht nur aus Modellen.

Einige Funktionen sind als optional gekennzeichnet (Spalten ganz rechts). Manche Funktionen werden also als nicht zwingend erforderlich eingestuft. Das gibt Anhaltspunkte, z. B. bei Ausschreibungen, was möglich oder gar sinnvoll seinen könnte, was aber nicht alle CDE-Anbieter zur Verfügung stellen müssen, um als DIN SPEC-konformes CDE zu gelten.

CDE und Sicherheit

Schauen wir noch auf das besonders wichtige Thema CDE und Sicherheit. Welche Anforderungen stellt hier die DIN SPEC? Zum einen geht es um die Sicherheit von Informationen, die im CDE abgelegt sind, zum anderen um die Robustheit und Betriebssicherheit der technischen und digitalen Infrastruktur. Auch hierauf geht die DIN SPEC im Detail ein, nennt Anforderungen zur Gebäudesicherheit der Rechenzentren, zu Maßnahmen für die Sicherheit der Daten im CDE und weiteren wichtigen Punkten.

Fazit

Die DIN SPEC ist ein kleines Handbuch für das praktische CDE-Informationsmanagement geworden. Sie erklärt die praktische Umsetzung des Building Information Managements, beschreibt konkrete CDE-Funktionen und -Anforderungen sowie die praktische Umsetzung.

Die weltweit führende Normungs- und Standardisierungsorganisation BSI (British Standards Institution) hat die DIN SPEC in ihr BSI Kitemark Zertifikat für BIM Compliant Software aufgenommen und erste Produkte zertifiziert. Die BSI-Zertifizierung von CDEs prüft also auch die Konformität von CDE-Produkten gegenüber der DIN SPEC 91391. Damit hat die DIN SPEC bereits weltweite Relevanz bekommen.

Begleitend zum Teil 1 der DIN SPEC gibt es die Funktionsliste mit über 200 CDE-Funktionen. Sie unterstützt bei CDE-Ausschreibungen und Anbietervergleichen.

Kostenloser Download der DIN SPEC 91391: Hier klicken