Digitale Technologien – Zwischenbericht des Themenfeldes 4 im BMDV-Expertennetzwerk für den Zeitraum 2020–2022

Abstract

Der vorliegende Zwischenbericht enthält die Ergebnisse des Themenfeldes Digitale Techno logien (Themenfeld 4 bzw. TF4) für den Zeit raum 2020–2022 der zweiten Forschungsphase des BMDV-Expertennetzwerks. Der Fokus des TF4 liegt dabei vor allem auf der Erschließung bestehender Technologien für die Behörden. Die Forschungsarbeiten und -ergebnisse zeigen (i) den Mehrwert digitaler Technologien für Verkehr und Infrastruktur, (ii) die daraus resul tierenden Anforderungen an die Datenhaltung und das Datenmanagement beispielsweise im Bereich geologischer Daten oder Bauwerksdaten haltung, in der Planung, der Bauausführung sowie im Betrieb selbst und insbesondere (iii) die entstehenden Anforderungen an interne Pro zesse in den beteiligten Behörden auf, sodass gezielt Kompetenzen der Behörden im Bereich der Digitalisierung gestärkt werden können. Die gewonnenen Erkenntnisse dienen als Grund lage für den Wissenstransfer in Bezug auf die vorliegende Thematik im gesamten BMDV- Expertennetzwerk. Es soll sichergestellt werden, dass digitale Technologien von den Behörden des BMDV-Expertennetzwerks verstanden und nach entsprechender Anpassung bei Bedarf angewandt werden. Um seinen Aufgaben nach zukommen, gliedert sich das TF4 thematisch in die beiden Schwerpunktthemen (SPT) 401 Daten management und Datenverarbeitung und SPT 402 Bewertung neuer Technologien für die Mobilität. Ein bedeutender Trend, der in den letzten Jahr zehnten zu großem wirtschaftlichem (Industrie 4.0) und gesellschaftlichem Wandel (digitale Gesellschaft) geführt hat, ist die Digitalisierung. Die digitale Transformation hat tiefgreifende Veränderungen für Forschung, Wirtschaft, Politik und Alltag zur Folge. Durch die digitalen Tech nologien ist es möglich, eine immense Menge an Informationen und Daten zu sammeln, zu sortieren, auszuwerten und in Entscheidungs prozesse zu integrieren. Die durchgeführten Forschungsarbeiten im Rahmen des SPT 401 zeigen das Potenzial der Digitalisierung und die Datenvielfalt innerhalb der Behörden auf und stellen bereits erste technische Lösungen für das Datenmanagement und die Datennutzung bereit. Eine einheitliche Datenhaltung und Auswertung sind die Grundvoraussetzungen der erfolgrei chen digitalen Transformation. Um den Grund stein dafür zu legen, wurde mit dem Projekt mHUB-B die Erfassung und Bewertung von Anforderungen an den Geodatenaustausch im Ressort des BMDV ermittelt und definiert, sodass ein erster Anforderungskatalog an eine gemein sam nutzbare Datenplattform definiert werden konnte. Die ebenfalls im Rahmen des SPT 401 durchgeführte Umfrage zur Ermittlung des Potenzials von Linked Data im Geschäftsbereich des BMDV leistet auch einen großen Beitrag, die Stärken gemeinsamer Datenhaltung und Analyse zu identifizieren und prototypisch aufzuzeigen. Das im Rahmen des BMDV-Expertennetzwerks durchgeführte Projekt und der damit einherge hende Aufbau der Datenbankstruktur GeoValML zeigen sehr eindrücklich am konkreten Beispiel der wiederkehrenden Nutzung geologischer Daten bei Bauprojekten den Effizienzgewinn durch die zentrale Speicherung und Aufberei tung der Daten. Während in SPT 401 der Fokus auf dem Manage ment und der strukturierten Haltung von Daten liegt, werden in SPT 402 einzelne konkrete Tech- nologien untersucht und hinsichtlich ihrer Ein setzbarkeit sowie ihres technologischen Reife grads in Bezug auf die Nutzung für die Behörden des BMDV-Expertennetzwerks bewertet. Im Zuge dieser Arbeiten konnten zunächst Methoden der Technologiebewertung beschrieben und darauf aufbauend ein Konzept zur einheitlichen Bewer- tung digitaler Technologien entwickelt werden. Darüber hinaus wurden bereits Potenziale einzelner Technologien untersucht und beurteilt: Beispiele sind die virtuelle und erweiterte Reali- tät zur Optimierung von Prüfprozessen von Bauwerken, die behördliche BIM-Einführung (Building Information Modeling, deutsch: Bau werksdatenmodellierung) zur Wahrnehmung unterschiedlicher behördlicher Aufgaben oder digitale Assistenzsysteme zur individuellen Signalisierung von Fahranweisungen beim Stra ßengüterverkehr. Des Weiteren wurden im Rah men der Forschungsarbeiten im SPT 402 bereits konkrete Vorschläge für die Nutzung und bessere Prüfung moderner Technologien unterbreitet: die Anpassung der EU-Konformitätsbewertungs verfahren für Schiffsausrüstung, um zukünftig maritime KI-Systeme (Künstliche Intelligenz) modellagnostisch prüfen zu können sowie Konzepte, wie die Zertifizierung automatisierter Fahrzeuge auf der Schiene gezielt entwickelt werden kann. Datei-Upload durch TIB This interim report contains the results of the topic area Digital Technologies (topic area TF4 or TF4) for the period 2020–2022 of the second research phase of the BMDV Network of Experts. The focus of TF4 is primarily on making existing technologies accessible to government agencies. The research work and results show (i) the added value of digital technologies for transport and infrastructure, (ii) resulting requirements for data management and data storage, and in particular (iii) emerging requirements for internal processes in the participating authorities, so that specific competencies of the authorities in the area of digitization can be strengthened. The competen cies gained will serve as a basis for knowledge transfer in relation to the subject matter at hand throughout BMDV Network of Experts. The aim is to ensure that digital technologies are understood and – adapted accordingly – applied if required by the departments of the BMDV Net work of Experts. In order to fulfill its tasks, TF4 is divided thematically into the two main topics (SPT) 401 Data management and data processing and SPT 402 Evaluation of new technologies for mobility. A significant trend that has led to major eco nomic (Industry 4.0) and societal change (digital society) in recent decades is digitalization. The digital transformation has resulted in profound changes for research, business, politics and everyday life. Digital technologies make it pos sible to collect, sort, evaluate and integrate an immense amount of information and data into decision-making processes. The research work carried out within the framework of SPT 401 shows the potential of digitalization and the diversity of data within the authorities and also already provides first technical solutions for data management and data use. The basic precondition for successful digital transformation is uniform data management and evaluation. In order to lay the foundation for this, the mHUB-B project identified and defined the requirements for geological data exchange in the BMDV department, so that an initial catalog of requirements for a jointly usable data platform could be defined. The survey to determine the potential of Linked Data in the BMDV domain, which was also conducted as part of SPT 401, also makes a major contribution to identifying and prototyping the strengths of shared data storage and analysis. The project carried out within the framework of the BMDV Network of Experts and the associated development of a GeoValML data base structure again very impressively demon strates the efficiency gain through the central storage and processing of data using the concrete example of the recurring use of geological data in construction projects. While in SPT 401 the focus is on the manage ment and processing of data, in SPT 402 specific individual technologies are examined and evaluated with regard to their applicability, their technological maturity in relation to the use for the authorities of the BMDV Network of Experts. In the course of this work, it was first possible to describe methods of technology assessment and, building on this, to develop a concept for the uniform assessment of digital technologies. In addition, the potential of individual technologies has already been investigated and evaluated: Virtual and augmented reality for optimizing inspection processes for buildings, the introduc tion of building information modeling (BIM) by public authorities for performing various official tasks, or digital assistance systems for individual signaling of driving instructions in road freight traffic. Furthermore, specific proposals for the use and better testing of modern technologies have already been made as part of the research work in SPT 402: The adaptation of the EU con formity assessment procedures for marine equip ment in order to be able to test maritime artificial intelligence (AI) systems in a model-agnostic manner in the future and concepts on how the certification of automated vehicles on rail can be developed in a targeted manner.