Ein PDF, und fertig? Überlegungen zur digitalen Archivierung von CAD-Plänen

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Die Entwicklung von Computer-Aided Design (CAD) in den 1960er Jahren hat die Arbeit von Ingenieuren und Architekten revolutioniert. Die Software bedient sich dreidimensionaler relationaler Gebäudemodelle, aus denen heute nicht mehr nur Zeichnungen, sondern auch Visualisierungen und Baukostenkalkulationen gewonnen werden können. Die Planung von Bauprojekten wurde auf diese Weise einfacher, ef- fizienter und vielseitiger. Aber auch aus archivischer Sicht eröffnet die Aufbewahrung von digitalen Plänen im architektonischen Bereich reizvolle Möglichkeiten. Im Pa- pierzeitalter fanden die Konstruktionszeichnungen nach dem Abschluss der Baumas- snahmen nur noch als unhandliche Ansichtsobjekte Verwendung. Um die architekto- nischen Strukturen später weiterzuentwickeln, musste man die Pläne entweder neu zeichnen oder aufwändig abpausen. Mit der Kopie einer archivierten CAD-Datei da- gegen ist es möglich, die nicht mehr benötigten Informationen auszublenden und das geometrische Modell des Gebäudes einfach weiter- bzw. umzuzeichnen. Sollte an ei- nem mit CAD geplanten Gebäude ein Um-, An- oder Rückbau notwendig werden, können Architekten und Ingenieure also nun auf die Daten früherer Bauaufnahmen zurückgreifen und sie als Grundlage weiterer Planungen nutzen. Die hohe Informati- onsdichte in CAD-Modellen ermöglicht es ausserdem, mit einer einzigen Planmappe vielschichtige und detaillierte Angaben zu bewahren, deren Archivierung früher an den Platzreserven der Magazine scheiterte. Schliesslich ist das Konzipieren von Ge- bäuden mithilfe digitaler Modelle ein für unsere Zeit typisches Phänomen, das es unter dem Gesichtspunkt der Wissens- und Technikgeschichte zu dokumentieren gilt. Vor diesem Hintergrund soll im Verlauf der Arbeit kritisch hinterfragt werden, ob die öf- fentlichen Archive ihrem Auftrag mit einer Reduktion der historischen Überlieferung auf ein Portable Document Format (PDF) bzw. ein Tagged Image File Format (TIFF) hinreichend nachkommen.

Die Langzeitarchivierung von CAD-Plänen ist mit einer besonderen Heraus- forderung verbunden, insofern sich (trotz zahlreicher Bemühungen) bis heute kein of- fener Datei-Standard etablieren konnte. Der Grund dafür liegt in der starken Konkur- renz zwischen den Software-Anbietern, die aus wirtschaftlichen Gründen einerseits darauf verzichten, die Spezifikationen ihrer proprietären Dateiformate offenzulegen,

und die andererseits kein Interesse daran haben, die Interoperabilität verschiedener CAD-Systeme zu erhöhen. Ball hat daher in seinem massgeblichen Report «Preser- ving Computer-Aided Design (CAD)» nur grundlegende Empfehlungen zur Archi- vierung der Pläne ausgesprochen: Zum einen sollte das originäre Dateiformat so lange wie möglich erhalten werden, da der Datenverlust im Fall einer Migration relativ hoch ist. Zum anderen sollte das Archiv von den Modellen Derivate in mindestens einem – besser in zwei oder drei – Anbieter-unabhängigen Standardformaten erzeugen.¹ Die schweizerische Koordinationsstelle für die dauerhafte Archivierung elektronischer Unterlagen (KOST) hingegen erkennt an, dass sich das proprietäre Austauschformat Drawing (DWG) des Marktführers Autodesk zum de-facto-Standard auf diesem Ge- biet entwickelt hat. Sie favorisiert neben der Aufbewahrung von DWG-Dateien die Verwendung von PDF/A-Dateien mit eingebundenen Vektorgrafiken.² Das Schwei- zerische Bundesarchiv hat bisher keine archivwürdigen Dateiformate im CAD-Be- reich definiert.³ Sowohl Ball als auch Noback betonen schliesslich in ihren Studien, dass der Entscheidung über das geeignete Speicherformat eine Analyse der Benutzer- bedürfnisse und der Auswahlkriterien vorausgehen muss.⁴

Der Hintergrund der hier angestellten Überlegungen ist ein geplantes Koope- rationsprojekt zwischen dem Staatsarchiv Thurgau und dem kantonalen Hochbauamt. Die Dienststelle, die für den Bau und Unterhalt der öffentlichen Gebäude des Kantons (Schulhäuser, Museen, Bibliotheken, Spitäler, Polizeiposten, Gefängnisse, Verwal- tungs- und Regierungsgebäude, Sportanlagen, Werkhöfe usw.) zuständig ist, bereitet derzeit den Übergang zur vollelektronischen Aktenführung vor. Damit stellt sich für das Staatsarchiv erstmals die Frage nach einer verbindlichen Strategie zum Umgang mit CAD-Zeichnungen.

Zunächst soll die Praxis in anderen öffentlichen Archiven, die bereits Konzepte zur Langzeitarchivierung von CAD-Dateien entwickelt haben, kurz beleuchtet werden (Abschnitt 2). Ausgehend vom thurgauischen Projekt, das hier als exemplarischer Un- tersuchungsgegenstand dient, wird anschliessend der Versuch unternommen, die Be- dürfnisse der potenziellen Zielgruppen für die archivierten Bauakten (designated com- munity) in Verwaltung und Öffentlichkeit zu definieren (Abschnitt 3). Aus diesen Überlegungen werden dann die signifikanten Eigenschaften (significant properties) der zu erhaltenden Plandateien (Abschnitt 4) abgeleitet. Schliesslich sollen in einem letzten Abschnitt die zur Verfügung stehenden Dateiformate (DWG, DXF, IFC, PDF)

bezüglich ihrer Eignung zur langfristigen Bewahrung der zuvor formulierten Eigen- schaften verglichen (Abschnitt 5) werden. Zusammenfassend werden schliesslich ei- nige Empfehlungen formuliert, die sowohl dem Staatsarchiv Thurgau als auch ande- ren Kulturgüterschutzinstitutionen als Arbeitsgrundlage dienen können (Abschnitt 6).

Das Staatsarchiv Graubünden verfügt als eines der ersten in der Schweiz über ein Konzept zur Übernahme von elektronischen Daten im Bereich des Hochbaus. Nach Auskunft des zuständigen vorarchivischen Beraters liefert das Hochbauamt Graubün- den regelmässig abgeschlossene Dossiers ans Archiv ab. Von den darin enthaltenen CAD-Modellen werden lediglich PDF-Plots aufbewahrt, die bereits in den Dossiers enthalten sind.⁵ Der Prozess wird gewissermassen als ein «Umkopieren» verstanden, insofern die archivwürdigen Informationen übertragen werden, um ihre Erhaltung und Wiederverwendbarkeit zu gewährleisten.

Bei der Entwicklung dieser Sicherungsstrategie waren die Aktenführungspro- zesse der abliefernden Stelle ausschlaggebend. Das Bündner Hochbauamt dokumen- tiert seine Bauprojekte nach den Richtlinien der Koordinationskonferenz der Bau- und Liegenschafts-organe der öffentlichen Bauherren (KBOB). Diesen Weisungen ent- sprechend führt die Amtsstelle neben den (temporären) Projektdossiers auch perma- nente Objektdossiers.⁶Diese Dokumentationen enthalten gewissermassen die Stamm- daten und -pläne der einzelnen Gebäude. Sie werden erst am Lebensende des Bauob- jekts (d.h. in der Regel bei Abriss oder Verkauf) an das zuständige Endarchiv abge- liefert. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass die Mitarbeiter des Hochbauamtes kon- tinuierlich auf die für den Gebäudeunterhalt notwendigen CAD-Dateien zurückgrei- fen können. Dass die Dateien in den Objektdossiers von Fachleuten gepflegt werden, die über die für allfällige Migrationen notwendige Software-Palette verfügen, kann ein grosser Vorteil sein und eine Entlastung des zuständigen Archivs bedeuten.

Andere Staatsarchive in der Schweiz befinden sich derzeit noch in der Ausar- beitungsphase ihrer Konzepte zur Archivierung von CAD-Modellen. Das Staatsarchiv Bern verbindet das Abschliessen von Vereinbarungen über die Ablieferung digitaler Daten mit der Einführung des GEVER-Systems CMI Axioma. Nach jetzigem Stand der Planung werden in den entsprechenden Projektdossiers des Amts für Grundstücke und Gebäude (AGG) DWG-Dateien enthalten sein, die für die Archivierung genutzt

werden. Die Frage, ob darüber hinaus auch PDF-Plots gesichert werden, ist aktuell Gegenstand einer internen Diskussion.⁷ Das Staatsarchiv Genf hat nach eigener Aus- kunft in Zusammenhang mit dem Aufbau eines elektronischen Langzeitarchivs zwi- schen 2011 und 2013 die Übernahme von Gebäudedaten getestet. Dabei war eine Konvertierung der CAD-Dateien in die Formate PDF/A oder TIFF angedacht, aller- dings wurden die entsprechenden Überlegungen in der Zwischenzeit wieder verwor- fen.⁸

Auch das Landesarchiv Baden-Württemberg, das die Unterlagen der staatli- chen Hochbauverwaltung aus dem GEVER-System PlanTeam-Space übernimmt, fa- vorisiert derzeit PDF/A-Ausdrucke der CAD-Pläne für die Archivierung. Meyer kon- statiert: «Vorzugsweise sind anstelle der CAD-Dateien Plot-Dateien im PDF-Format zu übernehmen».⁹ Er spricht den PDF-Plots eine hohe Archivwürdigkeit zu, insofern sie als Druckvorlagen für die tatsächlich genutzten Baupläne verwendet werden. Eine Aufbewahrung der CAD-Datei im Ausgangsformat schliesst er nicht explizit aus, be- trachtet sie aber offenbar nicht als zwingend. Meyer gibt selbst zu bedenken, dass es sich bei diesem Vorgehen nur um eine provisorische Erhaltungsstrategie handelt und dass die PDF-Derviate eine wesentlich geringere Funktionalität aufweisen, als die ori- ginären CAD-Modelle. Um eine verbindliche Lösung zur Langzeitarchivierung zu er- arbeiten, müsse (auch) das Landesarchiv Baden-Württemberg zunächst die signifi- kanten Eigenschaften der Dokumente analysieren.¹⁰

Bei der Auseinandersetzung mit der Praxis in anderen schweizerischen und deutschen Archiven ist deutlich geworden, dass die Interessen der Produzenten – d.h. der Mitar- beiter des jeweiligen Hochbauamtes – in den Überlegungen zum life cycle und zur Erhaltung der CAD-Dateien eine zentrale Rolle spielen sollten. Sie sind ein Teil der Gruppe von «anzunehmenden Benutzern» (designated community), deren Nutzungs- interessen bei der Ausarbeitung einer Erhaltungsstrategie berücksichtigt werden müs- sen.¹¹ Dieser Umstand liegt in einer spezifischen Eigenheit von amtlichen Unterlagen im Bausektor begründet. Während die Geschäfte in den meisten anderen Bereichen der Verwaltung zeitlich klar begrenzt sind, beschäftigen sich die Ämter in Baudepar- tementen mit dem Unterhalt von Gebäuden, Strassen, archäologischen Fundstellen, Naturschutzgebieten und anderen Phänomenen, die oft mehrere Jahrhunderte

überdauern. Die von ihnen produzierten Akten und Pläne werden deshalb auch nach langen Zeiträumen häufig wieder für die Erledigung von Verwaltungsaufgaben benö- tigt.

Im Papierzeitalter manifestierte sich diese Besonderheit in der Art und Weise, dass die entsprechenden Ämter entweder eigene Archive geführt oder nur einen Teil ihres Schriftguts an Endarchive abgeliefert haben. Beide Strategien stossen im Zeital- ter der elektronischen Aktenführung an ihre Grenzen. Im Kanton Thurgau, und wahr- scheinlich auch in allen anderen Kantonen, steht ausserhalb des Staatsarchivs keine technische Infrastruktur für den Unterhalt eines digitalen Langzeitarchivs zur Verfü- gung. Und auch die Nutzung von temporären Dateiablagen neben der elektronischen Geschäftsführung ist mit Blick auf die Authentizität und Integrität der Dokumente nicht wünschenswert. Wenn man die Entstehung von Parallelablagen ausserhalb der Staatsarchive verhindern will, muss man die Angehörigen der abliefernden Amtsstel- len als zukünftige Benutzer mit in Betracht ziehen und ihre Bedürfnisse ausreichend berücksichtigen.

Für die Erfüllung ihrer Aufgaben sind die Mitarbeiter des Hochbauamtes da- rauf angewiesen, frühere CAD-Modelle wiederverwenden zu können. Das gleiche gilt für interne und externe Fachpersonen (Architekten, Ingenieure, Denkmalpfleger usw.), die vom Kanton mit Bauprojekten und Unterhaltsarbeiten beauftragt werden. Das Archiv des Architektur-museums der TU München etwa wird nach Aussagen ei- nes Mitarbeiters zunehmend von Architekten konsultiert, die Fragen der Denkmal- pflege und bautechnischen Haftungsansprüchen nachgehen.¹² Insbesondere bei Um- bau-, Ausbau- und Rückbau-massnahmen sind die vollständigen Gebäudemodelle mit den darin hinterlegten Detailausführungen und Massangaben für Fachleute unver- zichtbar. Laut dem von Keitel entwickelten Modell zur Beschreibung von Nutzungs- interessen sollten die archivischen Erhaltungsmassnahmen daher auf die Möglichkeit zur «Ausführung» und «Weiterverarbeitung» der digitalen Objekte abzielen.¹³

Neben den verwaltungsinternen Fachleuten müssen bei den Überlegungen zur designated community natürlich auch diejenigen Archivbesucher miteinbezogen wer- den, die einer breiteren Öffentlichkeit entstammen. In dem bereits erwähnten Archi- tekturarchiv der TU München sind der Grossteil der Benutzer «Geisteswissenschaftler mit den klassischen Fragestellungen»,¹⁴ d.h. wohl Personen mit Interesse an kultur- und kunsthistorischen Aspekten der Baugeschichte. Gerade in öffentlichen Gebäuden kommt aber neben der zeitgenössischen Bauweise auch das Selbstbewusstsein der

Gesellschaft als kollektive Gemeinschaft zum Ausdruck. Die Gebäudemodelle des Hochbauamtes können daher auch als Quellenmaterial für weiterreichende Fragen im Bereich der Erinnerungs-, Sozial-, Wirtschafts-, Bildungs-, Technik-, Stadtgeschichte usw. herangezogen werden. Wie Meyer angemerkt hat, sind öffentliche Grossbaupro- jekte häufig Gegenstand politischer Diskussionen und die entsprechenden Plandateien auch vor diesem Hintergrund für geschichtsinteressierte Bürger relevant.¹⁵ Wie bei anderen Bildquellen im Archiv auch, sollte ausserdem eine Verwendung der Baupläne für Ausstellungen und Publikationen in Betracht gezogen werden – weshalb die Ziel- gruppe um Museen, Journalisten und Verlage zu erweitern ist.

Im Gegensatz zur oben erwähnten Gruppe der Fachpersonen benötigen diese Benutzer keine funktionsfähigen CAD-Modelle, sondern einfache Visualisierungen, die es auch ohne den Einsatz fachspezifischer Programme ermöglichen, sich einen optischen Eindruck von den historischen Bauten bzw. Bauprojekten zu verschaffen. Für diesen Teil der designated community sollte bei den Erhaltungsmassnahmen die Möglichkeit zur «Wahrnehmung des Gesamtobjekts» im Vordergrund stehen.¹⁶

Das Konzept der signifikanten Eigenschaften (significant properties) wurde 1999 von englischen und amerikanischen Archivaren im Rahmen des Cedars-Projekts entwi- ckelt und beschreibt einen Bewertungsprozess, der auf die Anforderungen der digita- len Archivierung ausgerichtet ist.¹⁷ Ball und Patel bieten eine aussagekräftige Defini- tion: «We consider significant properties to be those aspects of a digital object which any new expression of that object must exhibit in order to fulfil ist intended function while being faithful to the original.»¹⁸ Darin wird deutlich, dass die Festlegung von charakteristischen Eigenschaften digitaler Objekte nicht nur auf die Erhaltung von Funktionalitäten, sondern auch auf die Gewährleistung ihrer Authentizität abzielt. Die Mitarbeiter des DURAARK-Projekts (Durable Architectural Knowledge) betonen, dass signifikante Eigenschaften nicht nur technische Metadaten sind, sondern auch die Bedürfnisse der zukünftigen Benutzer in Betracht ziehen und Indikatoren für spä- tere Verifikationsprozesse im Rahmen der preservation action darstellen.¹⁹

Signifikante Eigenschaften von CAD-Modellen wurden bisher nirgendwo ver- bindlich beschrieben. Dieser Mangel mag einerseits auf die hohe Komplexität der

Dateien und andererseits auf die Abhängigkeit von den Rahmenbedingungen der ein- zelnen Archive zurückzuführen sein. Denn: «Different organizations will have differ- ent digital preservation needs, and thus not all institutions will rely on the same file formats.»²⁰ Der hier unternommene Versuch zur Definition von signifikanten Eigen- schaften kann daher nur für die oben ausgeführten Anforderungen des Staatsarchivs Thurgau Geltung beanspruchen. Da die Bedürfnisse der ersten Benutzergruppe (Mit- arbeiter des Hochbauamtes, Fachpersonen) wesentlich weitreichender sind als dieje- nigen der übrigen Archivbesucher, sollen sich die Ausführungen zunächst auf diese Zielgruppe beschränken.

Die Archivare Veenendaal, Lucker und Sijtsma haben bei ihrem aktuellen Ver- such, einen grundlegenden Katalog mit den «signifikanten signifikanten Eigenschaf- ten» verschiedener Informationsobjekte auszuarbeiten, vom englischen Projekt In- SPECT (Investigating the Significant Properties of Electronic Content over Time) die Unterteilung der Eigenschaften in fünf Kategorien übernommen. Sie unterscheiden zwischen Merkmalen, die den Inhalt (content), die Funktionalität (behavior), die Er- scheinung (appearance), die Struktur (structure) und den Kontext (context) betref- fen.²¹ Ausserdem orientiert sich die hier vorgeschlagene Liste an dem Anspruch Kei- tels, die signifikanten Eigenschaften in einer allgemeinen, nicht softwarespezifischen Form zu definieren.²²

Die hier aufgelisteten Eigenschaften bilden ein Minimum an Informationen und Funk- tionalitäten, das in den mit der Archivierung verbundenen Umwandlungsprozessen erhalten werden muss, um die genannten Benutzerbedürfnisse zu erfüllen. Auf andere Eigenschaften, wie z. B. die Formatierung der Textelemente, eine Versionierung der Vektormodelle u.a. kann verzichtet werden.

Die oben entwickelte Liste mit signifikanten Eigenschaften macht deutlich, dass die Benutzerbedürfnisse für die Wiederverwendung von CAD-Modellen mit einem PDF- Plot (auch bei Einbindung einer Vektorgrafik) nicht erfüllt werden können. Um die gewünschten Merkmale in den Bereichen «Funktionalität» und «Struktur» dauerhaft zu erhalten, bedarf es eines genuinen CAD-Dateiformats.

Wie bereits angedeutet, gibt es seit den 1970er Jahren Bestrebungen, Standards für die Speicherung und den Austausch von CAD-Modellen zu entwickeln.²³ Der be- kannteste Ansatz in dieser Richtung dürfte das internationale Projekt LOTAR (Long Term Archiving and Retrieval) sein, das von der Luftfahrt- und Automobilindustrie getragen wird und auf eine OAIS-konforme Weiterentwicklung des STEP-Standards (Standard for the Exchange of Product Model Data) hinarbeitet.²⁴ Trotz internationa- ler Bemühungen ist es bisher nicht gelungen, im Bereich der CAD-Anwendung ein offenes und standardisiertes Dateiformat zu etablieren, das allen Anforderungen an den Austausch und die Archivierung der Daten gerecht wird. Die Archivare sind daher zum jetzigen Zeitpunkt gezwungen, einige Kompromisse einzugehen.

Die Suche nach einem geeigneten Speicherformat geht natürlich von den Mög- lichkeiten aus, die den Mitarbeitern des thurgauischen Hochbauamtes bei der Verwen- dung ihrer Standard-Software ArchiCAD zur Verfügung stehen (Abb. 1). Beim Ab- wägen zwischen den einzelnen Optionen sollen die von Corrado und Sandy etablierten Kriterien der Offenheit (openness) und der Verbreitung (ubiquity) im Vordergrund stehen.²⁵

Abb. 1
Auswahl der verfügbaren Speicherformate im Programm ArchiCAD (Screenshot)

Ein PDF, und fertig? Auf den ersten Blick scheint die Archivierung von CAD-Bau- plänen durch «Ausdrucke» im PDF bzw. PDF/A-Format eine gute Lösung zu sein. Es handelt sich um ein standardisiertes Dateiformat, das wenig Speicherplatz braucht, ohne Spezial-Software aus-gelesen und daher von einem breiten Benutzerkreis wie- derverwendet werden kann. Ausserdem gibt es in öffentlichen Archiven im In- und Ausland Beispiele für die Anwendung dieser Erhaltungsstrategie. Doch es lohnt sich, genauer hinzuschauen.

Die Mitarbeiter des Landesarchivs Baden-Württemberg sind sich bewusst, dass es sich bei der Beschränkung auf PDF-Plots lediglich um ein provisorisches Vor- gehen handeln kann, insofern die zweidimensionalen Derivate der Funktionalität ihrer Ursprungsdatei nicht gerecht werden können. Im Staatsarchiv Graubünden hingegen wird man in Zukunft wahrscheinlich nicht mehr von der Archivierung mit PDF/A- Dateien abweichen. Dort findet mithilfe von permanenten Objektdossiers (und den darin enthaltenen CAD-Dateien) gewissermassen eine Parallel- bzw. Teilarchivierung auf dem Hochbauamt statt.

Die entsprechende Amtsstelle im Kanton Thurgau führt jedoch bisher keine Objektdossiers und eine Zersplitterung der digitalen Überlieferung ist auch nicht im Interesse des Staatsarchivs. Die Bedürfnisse der Aktenproduzenten müssen daher als Teil der anzunehmenden Zielgruppe zwingend in die Überlegungen mit einbezogen werden. Damit Fachleute innerhalb und ausserhalb der Verwaltung die dreidimensio- nalen CAD-Modelle zum Unterhalt sowie zum Neu-, Um- bzw. Rückbau der Gebäude wiederverwenden können, muss das Archiv relativ weitreichende signifikante Eigen- schaften definieren.

Die Erhaltung der genannten Eigenschaften von Plandateien ist nur mithilfe eines genuinen CAD-Formats möglich. Da sich in diesem Bereich bisher keine offe- nen Standards etablieren konnten, die alle Anforderungen an für die Langzeitarchi- vierung geeignete Dateiformate erfüllen, müssen (zum jetzigen Zeitpunkt) Kompro- misslösungen in Kauf genommen werden. Von den in den Geschäftsdossiers des Hochbauamtes vorhandenen CAD-Dateien sind sicherlich diejenigen im DWG-For- mat am besten für die Archivierung geeignet. Es handelt sich um das weltweit am häufigsten genutzte Austauschformat für Modellierungsdaten, das herstellerunabhän- gig mit den meisten CAD-Zeichenprogrammen ausgelesen werden kann. Wenn das Hochbauamt in den kommenden Jahren – wie geplant – vermehrt mit dem IFC-Datei- standard arbeiten wird, wäre dies für die Archivare eine willkommene Alternative zum proprietären DWG-Format. Um die Plandaten aber auch einem grösseren, fach- fremden Publikum zugänglich machen zu können, sollte ausserdem ein «Ausdruck» im PDF/A-Format mit vorgehalten werden.