Der Fachvortrag zur Veranstaltung ist im Volltext verfügbar. Das PDF enthält alle Bilder und Formeln.
Einführung
Unsere Arbeitswelt wird in immer stärkerem Maße von Informationen und ständiger Kommunikation bestimmt. Der Einsatz intelligenter technischer Lösungen ist auch aus dem Verkehrswesen nicht mehr wegzudenken.
Die Infrastruktur, also die ortsfesten Anlagen, bildet als langfristiges, höchst wertvolles(!) Wirtschaftsgut den Grundbaustein des Verkehrssystems Schiene. Besonders hohe Bedeutung hat die wirtschaftliche Vorhaltung der Infrastruktur und vor allem die anforderungsgerechte Anlagenverfügbarkeit – zumal die Qualitäts- und Sicherheitskriterien im ÖPNV / SPNV deutlich angestiegen sind und die Verkehrsunternehmen heute zunehmend im Wettbewerb stehen. Zentrale Hauptprozesse sind hierbei das Planen, Bauen, Betreiben (Instandhalten) und letztlich auch der Rückbau der Anlagen. Alle genannten Prozesse müssen eindeutig strukturiert und definiert sein, und in allen Prozessen ist der reibungslose Zugriff auf richtige Informationen zur richtigen Zeit am richtigen Ort swe entscheidende Faktor.
Eine umfassende Studie, die auf Initiative des Verbandes Deutscher Verkehrsunternehmen (VDV) und der Überwachungsgemeinschaft Gleisbau (ÜGG) als Vertreter der Bauwirtschaft im Jahr 2001 durchgeführt wurde, zeigte deutliche Schwachpunkte bei der Informationsvorhaltung und -bereitstellung sowie in der Kommunikation unternehmensintern und extern mit Auftragnehmern. Diese Defizite beeinflussten die wirtschaftliche und sachgerechte Ausführung der Prozesse mehr oder weniger stark.
Zentrale Kritikpunkte waren insbesondere
- Oftmals ungenügende Qualität und Aktualität des Datenbestandes
- Widersprüchliche Datenredundanzen durch unterschiedliche Datenquellen
- Uneinheitliche Struktur der Daten
- Unzureichende oder fehlende Verknüpfungen Bestandsdaten – Zustandsdaten
- Fehlende Historie der Zustandsdaten
- Für Datenaustausch intern und mit Dritten fehlen geeignete Schnittstellen
Es wurde deutlich, dass der Umgang mit (digitalen) Infrastrukturdaten in den Verkehrsunternehmen noch erhebliches Verbesserungspotential bot. Insbesondere die vielfältigen Möglichkeiten einer modernen IT wurden bislang nur unzureichend ausgeschöpft. Und dort, wo sie tatsächlich schon zum Einsatz kamen, drohte eine Entwicklung hin zu zahlreichen untereinander nicht abgestimmten Insellösungen, welche letztlich die digitalen Vernetzungsmöglichkeiten wieder ad absurdum führten – es sei denn, es werden für all diese IT-Anwendungen entsprechende individuelle (und somit i.d.R. teure) Schnittstellen beauftragt; dies ist jedoch erfahrungsgemäß höchst unrealistisch.
Dringender Handlungsbedarf bestand deshalb hinsichtlich einer durchgängigen Strukturierung und Standardisierung der Daten.
Forschungsprojekt IDMVU
Aus dem ursprünglich recht bescheiden klingenden Ziel, die Zusammenarbeit zwischen Verkehrsunternehmen (VU) und der Wirtschaft (Baufirmen und Ingenieurbüros) durch bessere Nutzung der IT effektiver zu gestalten, entwickelte sich schon bald ein Großprojekt von enormer und nachhaltiger Tragweite für die ÖPNV-Infrastrukturbetreiber bzw. die VU. Der Bund war bereit, dieses umfassende Thema zwischen 2003 und 2014 als Forschungsvorhaben „Infrastrukturdatenmanagement für Verkehrsunternehmen (IDMVU)“ in mittlerweile vier aufeinander folgenden Stufen zu unterstützen. Hauptaufgaben waren hierbei:
- Entwickeln standardisierter einheitlicher Datengrundstrukturen für qualifizierte Datendokumentation und Datenbereitstellung im Life-Cycle-Prozess der Infrastruktur der Verkehrsunternehmen (Planen, Bauen, Betreiben/Instandhalten und Entsorgen).
- Entwickeln von fachlichen Schnittstellenstandards unter Berücksichtigung marktbasierter IT-Standards für interne und externe Kommunikation und Datentransfer.
Die Zielsetzung geht bildlich aus Abb. 1 klar hervor – es ging somit NICHT um die Schaffung eines allumfassenden Anwendungsmonolithen, sondern um einen Standard für eine einfache, eindeutige und anforderungsgerechte Kommunikationsmöglichkeit zwischen mehreren Systemen.
Abbildung1: Vernetzung unterschiedlicher Fachsysteme ohne bzw. mit IDMVU
Wesentliche Meilensteine im Projektverlauf waren die Erarbeitung von Objektstruktur, Objektkatalog, die Festlegung des Strecken- bzw. Gleisnetzes als Referenzbasis (siehe Abb. 2), Darstellung der Anwendungsmöglichkeiten eines IDMVU (Leistungsmodell) sowie insbesondere die Beschreibung des eigentlichen Austauschstandards.
Abbildung 2: Skizze zur Topologie des Gleisnetzes (Quelle: VDV 456)
Das Datenmodell umfasst alle bahn- bzw. ÖPNV-relevanten Infrastrukturbereiche, unter anderem die TOP-Ebenen Netzmodell, Gleiskörper, Stromversorgung, Leit- und Sicherungstechnik, Haltestellen, Bauwerke, Kabel und Leitungen, Telekommunikation, Betriebshöfe oder auch Notfalleinrichtungen. Darüber hinaus wurden im Projektverlauf Schwerpunktthemen wie z.B. Zustandsdaten - im Zusammenhang mit einem fundierten Instandhaltungsmanagement - oder die Verknüpfungen zu kaufmännischen und betrieblichen Daten in separaten Arbeitspaketen bearbeitet. Letztlich belegten einige Pilotprojekte zu separaten IDM-Teilen die grundsätzliche Praxistauglichkeit des Modells, sie zeigten aber auch den einen oder anderen Änderungsbedarf auf.
Die jeweiligen Forschungsnehmer wurden in ihre Arbeit fachlich begleitet und unterstützt durch den „Begleitenden Expertenkreis (BEK)“, bestehend u.a. aus sachkundigen Vertretern des VDV, der ÜGG, der DB Netz AG und aus kommunalen Verkehrsunternehmen aus Bremen (BSAG), Hamburg (Hochbahn AG), Frankfurt (VGF), Mannheim (RNV), Stuttgart (SSB) und Karlsruhe (AVG / VBK), sowie grundsätzlich dem Bund als Auftraggeber. Allein diese Bandbreite an Teilnehmern lässt erahnen, welcher Spagat im Verlauf der Bearbeitung für einen „Standard“ erforderlich war – schließlich sind die Anforderungen an die Infrastruktur eines „kleinen“ Straßenbahnbetriebs nicht immer identisch mit denjenigen einer DB Netz AG – zumindest nicht auf den ersten Blick.
Wichtigstes Ergebnis der ersten Stufen war die VDV-Schrift 456 („Standardschnittstelle Infrastruktur-Daten-Management“), eine umfassende Dokumentation zu IDMVU, die erstmals als Version 1.0 im Jahr 2006 vom VDV veröffentlicht und damit offiziell eingeführt wurde; sie hat für die deutschen Verkehrsunternehmen zwar keine unmittelbare rechtliche Verbindlichkeit, kommt jedoch innerhalb des VDV dem Status einer Richtlinie bzw. verbandsinternen Norm sehr nahe. IDMVU wurde systemunabhängig konzipiert und stand somit als offener Standard allen interessierten Anwendern und Herstellern kostenfrei zur Verfügung.
Stufe 4 des Forschungsprojektes
IDMVU hat mittlerweile einen marktreifen Stand erreicht und wird bei mehreren Verkehrsunternehmen in der Praxis eingesetzt; verschiedene Softwareprodukte namhafter Hersteller sind mit Schnittstellen gemäß dem IDMVU-Standard ausgestattet. Die sehr umfassende, offene Dokumentation und Modellierung der (Bahn-)Infrastruktur erfährt auch im Ausland eine positive Resonanz und spürbare Nachfrage, da es dort bislang nichts Vergleichbares gibt.
Mit der Verwendung des IDMVU-Standards entfällt für Unternehmen der Zwang, eigene Schnittstellen zur Kommunikation zwischen eingesetzten Softwareprodukten zu entwickeln, vorzuhalten und breit gefächert anzupassen. Unternehmen, deren IT-Infrastruktur und eingesetzte Softwareprodukte das IDMVU-Datenmodell unterstützen, können auf einfache, komfortable und sichere Weise Daten untereinander kommunizieren, analysieren und darstellen. Die Anwendungsgebiete sind vielfältig und bieten deutliche Potenziale zur wirtschaftlichen Verbesserung der Geschäftsprozesse.
Abgleich mit anderen nationalen und internationalen Standards
Die Bemühungen um Standardisierungen beim Datenaustausch sind mittlerweise allgegenwärtig, sowohl im Inland als auch EU-weit. Einige solcher Konzepte haben auch unmittelbare Berührungspunkte zu IDMVU. Folgerichtig lag ein Schwerpunkt der vierten und bislang letzten Stufe des BMVI-Forschungsvorhabens (2011 bis 2014) neben der rein fachlichen Fortentwicklung des Modells in der Analyse derartiger Berührungspunkte. Ziel war die Identifikation und Dokumentation von Gemeinsamkeiten oder auch Widersprüchen in Bezug auf den IDMVU-Standard sowie bei erkanntem Bedarf die Erarbeitung von Harmonisierungsvorschlägen.
Die Untersuchung der benachbarten Standards zeigte, dass insbesondere die Standards aus dem Straßenwesen OKSTRA® (Objektkatalog für das Straßen- und Verkehrswesen) und OKSTRA kommunal relevante fachliche Nachbarstandards zu IDMVU darstellen. Schließlich bestehen hier zahlreiche „reale“ Infrastruktur-Schnittstellen, wie z.B. in Form von Bahnübergängen, Haltestellen (auch beim Busnetz), straßenbündigen Bahnkörpern etc. Als sinnvolle Verknüpfungsmaßnahme von IDMVU und OKSTRA®/OKSTRA kommunal wurde die OKSTRA®-Verortungslogik als zusätzliche Netzreferenzierungsmethode im IDMVU-Modell eingeführt. Somit können nun beliebige IDMVU-Fachobjekte auf Elemente eines OKSTRA® / OKSTRA kommunal-Netzes verortet werden. Auch auf Ebene der Fachdatenmodelle erfolgte in einigen Bereichen eine Harmonisierung, so dass Potenziale für weitergehende Synergien gegeben sind. Aufgrund dieser günstigen Ausgangslage von sowohl fachlichen als auch IT-technischen Gemeinsamkeiten wurde eine weitergehende Kooperation zwischen den beiden Standards und den fachlich zuständigen Gremien (FG OKSTRA, Fachstelle IDMVU / VDV) initiiert (siehe unten).
Die Richtlinie „INSPIRE“ (Infrastructure for Spatial Information in the European Community) hat das Ziel, eine gemeinsame Geodateninfrastruktur in der europäischen Gemeinschaft zu schaffen und somit die grenzübergreifende Nutzung von Geodaten in Europa zu erleichtern. INSPIRE ist für die weitere Ausrichtung von IDMVU relevant, da es sich um verbindliches EU-Recht handelt, welches in Zukunft auch Verkehrsunternehmen in der Regel dazu verpflichten wird, ihre Netzdaten INSPIRE-konform bereitzustellen. Das IDMVU -Datenmodell wurde daher in Stufe 4 so ertüchtigt, dass eine INSPIRE-konforme Exportmöglichkeit aus einem IDMVU -basierten System realisiert werden kann.
Weiterhin wurde auch die Modelle bzw. Standards RailML, IFOPT und NeTEx (beide mit Anwendungsschwerpunkt Fahrgastinformation), ISO 19148 (Standard zur linearen Referenzierung) sowie BIM (Building Information Modeling) zur Gebäudedaten-Modellierung im Hinblick auf eine Relevanz für IDMVU untersucht und bewertet.
Schriften, Leitfäden und Hilfsmittel:
Zentraler Kern der Forschungsstufe 4 war die Fortschreibung der VDV-Schrift 456, welche nunmehr seit 2014 in der Version 3.0 vorliegt. Seit wenigen Monaten ist nun auch eine englische Fassung dieser Schrift erhältlich und im Internet abrufbar. Zusätzlich bzw. Ergänzend zur VDV-Schrift wurden umfangreiche Hilfsmittel und Werkzeuge erarbeitet und bereitgestellt, die die praktische Anwendung und Einführung von IDMVU erleichtern werden, unter anderem:
- Rahmendokument „Der Standard IDMVU – Überblick und Wegweiser“ mit einem guten Überblick über die Grundlagen, Bestandteile, Dokumente und Werkzeuge zu IDMVU. Der Wegweiser gibt Empfehlungen, welche Dokumente für eine bestimmte Zielgruppe relevant, wichtig und nützlich sind.
- Das fortgeschriebene und qualitätsgesicherte IDMVU-UML-Datenmodell, welches alle in IDMVU verfügbaren Objektarten, ihre Attributierung und ihre Querbezüge sowie deren Dokumentation enthält. Das aus dem Datenmodell abgeleitete GML-Schema ist das Datenaustausch-Schema für die IDMVU -Schnittstelle.
- IDMVU-Klassenbibliothek: Sie steht zur Unterstützung von Softwareentwicklern zur Verfügung (Lesen und Schreiben von IDMVU-konform kodierten Daten sowie Bereitstellung von IDMVU-Daten als Datenstrukturen in den gängigsten Programmiersprachen und Entwicklungsumgebungen).
- Mehrere Anwenderleitfäden, welche die potenziellen IDMVU-Anwender in den Verkehrsunternehmen zu verschiedenen praktischen Aspekten unterstützen, nämlich
o Leitfaden „Abbildung des Fahrwegs in IDMVU“
o Leitfaden „IT-Rahmenarchitektur für den Einsatz von IDMVU“
o Leitfaden „Abbildung von straßengebundenem öffentlichen Verkehr in IDMVU“
o Leitfaden „Innovatives Instandhaltungsmanagement mit IDMVU“
Ein Teil dieser Leitfäden wurde durch den VDV offiziell als „VDV-Mitteilung“ herausgegeben.
Letztlich erfolgte im Rahmen der Stufe 4 auch eine umfassende Qualitätssicherung des IDMVU-Datenmodells und seiner Dokumentation, als Basis für die bereits genannte Überarbeitung und Fortschreibung der VDV-Schrift 456. Gerade die exakte Beschreibung der Objekte ist elementar notwendig, wenn es um die einheitliche Abbildung in einem Modell geht. So muss beispielsweise klar definiert werden, was ein Bahnsteig ist und wie er erfasst wird. Was sich hier höchst einfach anhört, wirft bei der praktischen Anwendung häufig ganz ungeahnte Fragen auf (siehe Abbildung 3).
Abbildung 3: Definitionssache: Wo oder was ist hier der Bahnsteig?
Ausblick, Zusammenarbeit IDMVU / OKSTRA® / OKSTRA kommunal
Zwischen diesen Standards gibt es deutliche Schnittmengen: So befasst sich der OKSTRA kommunal z.B. auch mit ÖV-Gleistrassen, falls diese im Straßenraum verlaufen. Weiterhin können Busspuren Objekte im Netzmodell des OKSTRA kommunal sein. Brücken und Tunnel, die Bestandteile des Straßennetzes sind, können ebenso auch vom ÖV genutzt werden, und Lichtsignalanlagen steuern an Knotenpunkten mit ÖV-Linien sowohl den Straßen- als auch den Bahn- oder Busverkehr. Aus diesen Gründen existiert eindeutig Bedarf für einen Datenaustausch zwischen den unterschiedlichen Zuständigkeiten im Straßenverkehr und im ÖV.
Aufgrund der erkannten Gemeinsamkeiten von OKSTRA® und IDMVU, sowohl in fachlicher bzw. IT-technischer Art als auch im strukturierten Pflegeprozess, wurde Anfang 2014 in einer kleinen gemeinsamen Arbeitsgruppe angeregt, künftig einen engen Informationsaustausch sowie gemeinsame Aktivitäten zu organisieren und praktizieren. Dies sollte letztlich auch die Akzeptanz für BEIDE Standards bei Städten mit entsprechendem ÖV-Netzen - übrigens auch bei reinen Busnetzen! - erhöhen. Die konkreten Möglichkeiten einer engeren Verflechtung der beiden Standards OKSTRA® und IDMVU soll nun zeitnah in einem neuen, separaten Forschungsprojekt untersucht werden. Letztlich geht es hierbei um nicht mehr oder weniger als die Ausgangslage vor 15 Jahren, nämlich um die Vermeidung von Redundanzen, um die Vermeidung neuer Schnittstellen und um die optimale Ausnutzung von Synergien.
Hinweis:
Dieser Beitrag enthält teilweise Abbildungen oder Textpassagen aus der VDV-Schrift 456 sowie aus einzelnen Abschlussdokumenten des Forschungsvorhabens IDMVU. Weiterführende Infos hierzu sind über die Homepage http://www.idmvu.org frei abrufbar oder über die Fach- und Koordinierungsstelle IDMVU, Abraham-Lincon-Straße 30, 65189 Wiesbaden (Ansprechpartner: Herr Dipl.-Ing. Thomas Buschmann) erhältlich. |
