Freitag, 24. Mai 2024

Tipps für digitale Städte: Urban Digital Guide

Wir fragen unser Netzwerk: Welchen inhaltlichen Tipp würden Sie einem kommunalen Digitalisierungsbeauftragten für die Umsetzung von Smart-City-Projekten mit auf den Weg geben?

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Kommunale Anwendungsfälle für das Internet der Dinge – 20 Kriterien für die richtige Auswahl

Titelbild: © Urban Digital
Autorin: Katharina Schneider


In Deutschland herrscht kein Mangel an innovativen Ideen oder Anbietern für Smart-City-Lösungen. Kommunale Verwaltungen und kommunale Unternehmen sind bestrebt, ihre Städte durch intelligente Vernetzung weiterzuentwickeln. Oft fehlt es jedoch an einer langfristigen Perspektive für IoT-Lösungen und an umfassenden Strategien. Dieser Artikel soll Ihnen Kriterien vorstellen, die bei der Priorisierung Ihrer Smart-City-Anwendungsfälle hilfreich sein können. Er bietet Ihnen einen Leitfaden, um einen klaren Blick für die Auswahl und Bewertung von Projekten zu entwickeln und stellt einen Rahmen zur Verfügung, innerhalb dessen Sie Ihre Projekte beurteilen können.

Bevor wir tiefer in den Katalog der Bewertungskriterien eintauchen, lade ich Sie ein, darüber nachzudenken, was Smart-City-Anwendungsfälle für Sie persönlich bedeuten. Bei der Identifikation von Anwendungsfällen steht der Mehrwert im Mittelpunkt. Es geht darum, einen triftigen Grund für die getätigte Investition zu haben.

Viele Smart-City-Anwendungsfälle folgen dem Prinzip des „Set and Forget“. Als kommunale Verwaltung bzw. Stadtwerk ist es das Ziel, mit intelligenten Lösungen nicht nur den Arbeitsaufwand zu reduzieren, sondern auch Prozesse zu optimieren und die Lebensqualität der Bürgerinnen und Bürger zu verbessern. Smart-City-Anwendungsfälle ermöglichen es Ihnen, relevante Prozesse und Daten zu automatisieren – Sensoren melden zum Beispiel automatisch unvorhergesehene Ereignisse oder Probleme.

1. Kriterien für die richtige Auswahl – Ein Vorschlag

Beachten Sie: Die vorgestellten Kriterien sollen Ihnen Orientierung bieten, wie Sie einzelne Projekte bewerten können. Sie geben Einblick in die strategische Eignung, dem möglichen Aufwand und dem erwarteten Nutzen der Projekte für Ihre Stadt. Die Kriterien und die Gewichtungspunkte (GP) lassen sich individuell anpassen und bieten eine solide Basis für Diskussionen innerhalb Ihres Smart-City-Teams. Die Bewertungen sollte jeder einzeln Vornehmen, um Abweichungen klar zu erkennen. 

Ein Tipp: Formulieren Sie Ihre Anwendungsfälle so präzise wie möglich. Anstatt auf allgemeine Begriffe wie Smart Parking, Smart Lighting oder Smart Water zurückzugreifen, könnten Sie beispielsweise ein „Intelligentes Beleuchtungssteuerungssystem zur Steigerung der Energieeffizienz der städtischen Beleuchtung“ definieren. Bestimmen Sie die Kernfunktionen und die erwarteten Vorteile. Mit klaren Zielsetzungen für jeden Anwendungsfall wird es einfacher, Projekte gezielt umzusetzen.

Abbildung 1 – Übersicht des Kriterienkataloges, der im folgenden detailliert vorgestellt wird

Strategische Passung

  1. Einflussstärke auf die Kommune: Ist ein Maß dafür, wie stark der Anwendungsfall die Abläufe, Dienste, Strukturen und das Leben innerhalb Ihrer Kommune beeinflusst.
  2. Geografische Reichweite: Gibt Aufschluss darüber, ob die Anwendung lokal begrenzt ist oder ein geografisches Gebiet abdeckt.
  3. Strategischer Fit: Zeigt auf, ob der Anwendungsfall mit den übergeordneten Zielen, der Vision und der Strategie der Kommune übereinstimmt.
  4. Trenddauer (Lebenszyklus der Smart-City-Anwendungsfälle): Bezieht sich auf den Zeitraum, in dem ein Anwendungsfall voraussichtlich relevant und wirkungsvoll für Ihre Kommune sein wird. Die Zeitspanne kann als Indikator für die Langfristigkeit und Nachhaltigkeit des Einsatzes angesehen werden.

Mögliche Interpretation: Eine hohe Punktzahl bei der geografischen Reichweite kann sowohl auf erhöhten Aufwand als auch auf mehr Ertrag hinweisen, wobei die Ausweitung der positiven Effekte und der Nutzerbasis den Aufwand rechtfertigen kann. Bei strategischem Fit weist eine hohe Punktzahl vornehmlich auf mehr Ertrag hin, insbesondere in Bezug auf die erfolgreiche Umsetzung und Akzeptanz des Projekts. Eine lange Trenddauer deutet ebenfalls auf mehr Ertrag in Bezug auf Nachhaltigkeit und langfristigen Nutzen hin, auch wenn dies anfänglich mit höherem Aufwand verbunden sein kann.

Kapazitäten und Stakeholder Management

Mögliche Interpretation: Eine hohe Punktzahl über diese Kriterien hinweg, dass der Anwendungsfall gut positioniert ist, um positive Auswirkungen zu erzielen und einen erheblichen Mehrwert für die Kommune zu schaffen. Gleichzeitig ist es wichtig zu erkennen, dass die Erreichung dieser Ziele einen angemessenen Aufwand in Form von Planung, Schulung, Koordination und Investition erfordern kann.

Implementierung und Technologie

  1. Reife des Anwendungsfalles: Beschreibt das Entwicklungsstadium, in dem sich ein bestimmter Smart-City-Anwendungsfall befindet.
  2. Komplexität und Integrationsaufwand: Gibt Aufschluss darüber, wie anspruchsvoll die Einführung und Integration des Smart-City-Anwendungsfalls in die bestehenden Systeme und Prozesse der Kommune ist.
  3. Digitale Infrastruktur und Konnektivität: Misst die Qualität und Ausbaustufe Ihrer digitalen Infrastruktur.
  4. Flexibilität und Skalierbarkeit: Beurteilt die Anpassungsfähigkeit und Erweiterbarkeit des Anwendungsfalls an zukünftige Bedürfnisse und Technologien.
  5. Multi-Sektorale Integration: Zeigt auf, ob der Anwendungsfall sektorübergreifende Synergien nutzen könnte.

Mögliche Interpretation: Eine höhere Punktzahl in diesen Kriterien bedeutet in der Regel einen potenziell größeren Ertrag durch fortschrittliche Entwicklung, umfassende Implementierungsfähigkeit und die Nutzung bestehender oder leicht erweiterbarer Infrastrukturen. Gleichzeitig können sie auf einen erhöhten initialen Aufwand hinweisen, insbesondere bei der Integration komplexer Systeme und der Anpassung der digitalen Infrastruktur.

Risiko und Compliance

  1. Chancen/Risiken: Bewertet die potenziellen positiven und negativen Auswirkungen auf die Kommune.
  2. Gesetzliche und regulatorische Anforderungen: Bezieht sich auf die rechtlichen Vorschriften, die bei der Planung und Implementierung des Anwendungsfalls eingehalten werden müssen.
  3. Schnittstellen zur Datensouveränität: Gibt Aufschluss über die Kontrolle der Erhebung, Verarbeitung, Speicherung und den Austausch Ihrer Daten.
  4. Datenschutz und Datennutzung: Gibt Auskunft, über die Datenschutzprinzipien Ihres Anwendungsfalls.

Mögliche Interpretation: Eine höhere Punktzahl in den Bereichen Chancen/Risiken, gesetzliche und regulatorische Anforderungen, Schnittstellen zur Datensouveränität sowie Datenschutz und Datennutzung kann auf mehr Ertrag in Form von positiven Auswirkungen, Compliance, Sicherheit und Vertrauen hindeuten. Niedrigere Punktzahlen in diesen Bereichen identifizieren Bereiche, die einen erhöhten Aufwand für Verbesserungen, Risikomanagement und die Sicherstellung der rechtlichen Konformität erfordern.

Sozialer und Wirtschaftlicher Wert

  1. Marktpotenzial in der Kommune: Gibt Einblick über die erwartete Nachfrage und Akzeptanz des Anwendungsfalls.
  2. Nachhaltigkeitsziele: Zeigt auf, wie sich der Anwendungsfall auf die Nachhaltigkeitsziele auswirkt.
  3. Mehrwert für die Kommune und Ihre Bürger:innen: Bewertet den Gesamtnutzen des Anwendungsfalls.
  4. Wirtschaftliche Auswirkungen: Bewertet die wirtschaftlichen Auswirkungen des Anwendungsfalls auf die Kommune.

Mögliche Interpretation: Eine höhere Punktzahl in diesen Kategorien kann das Potenzial für signifikanten Ertrag und positive Auswirkungen eines Smart-City-Anwendungsfalls signalisieren, während niedrigere Punktzahlen auf Herausforderungen, begrenzten Nutzen oder erhöhten Aufwand hinweisen können.

Im Zuge meiner Tätigkeit als Beraterin für Kommunen und kommunale Unternehmen habe ich für alle 20 Kriterien einzelne Gewichtungstabellen erstellt, die für die detaillierte Bewertung eines IoT-Anwendungsfalls nutzbar sind.

2. Fokus: Wirtschaftlichkeit von
Smart-City-Anwendungsfällen

​​Bei der Beurteilung der Wirtschaftlichkeit, insbesondere bei IoT-Anwendungen, ist es essentiell, eine gründliche Kosten-Nutzen-Abwägung durchzuführen. Die Investitionsüberlegungen können in vier Hauptkategorien unterteilt werden: hohe oder geringe Investitionen, jeweils mit unsicherem oder sicherem wirtschaftlichen Nutzen. Zu den finanziellen Aspekten zählen:

Initiale Investitionskosten

  • Anschaffung
  • Installation
  • Integration
  • Beratung
  • Schulung
  • Netzwerkaufbau und Sicherheit

Laufende Betriebskosten

  • Wartung
  • Software-Updates
  • Support
  • Netzwerkgebühren
  • Energiekosten
  • Datenspeicherung

Finanzielle Erträge können durch Einsparungen, Effizienzsteigerungen, Ressourcenoptimierung, Schadensvermeidung sowie durch zusätzliche Einnahmen aus neuen Dienstleistungen oder Gebühren entstehen.

Neben den finanziellen Kriterien ist es wichtig auch die nicht-finanziellen Kriterien zu berücksichtigen. Diese umfassen qualitative Verbesserungen wie gesteigerte Bürgerzufriedenheit, Sicherheit, Umweltbedingungen und nachhaltige Stadtentwicklung. Soziale und ökologische Auswirkungen sowie die technologische Zukunftsfähigkeit der Lösung.

Die Berücksichtigung sowohl finanzieller als auch nicht-finanzieller Kriterien ist von entscheidender Bedeutung bei der Bewertung der Wirtschaftlichkeit von IoT-Anwendungen im Smart-City-Bereich. 

Finanzielle Kriterien bieten eine direkte Einsicht in die finanzielle Machbarkeit und den unmittelbaren wirtschaftlichen Nutzen von Investitionen. Diese sind unerlässlich für die kurz- und mittelfristige Planung und tragen zur Sicherstellung der finanziellen Stabilität kommunaler Unternehmen bei. 

Nicht-finanzielle Kriterien, obwohl sie keinen direkten finanziellen Aspekt aufweisen, sind für den langfristigen Erfolg und die Akzeptanz digitaler Produkte und Dienstleistungen im Smart-City-Kontext ebenso wichtig. Sie reflektieren den sozialen, ökologischen und gesellschaftlichen Mehrwert, der durch die Investitionen geschaffen wird, und fördern damit Ziele wie Nachhaltigkeit, Lebensqualität und Bürgerzufriedenheit.

Für Kommunen und kommunale Unternehmen liegt die Herausforderung darin, ein ausgewogenes Verhältnis zwischen finanziellen und nicht-finanziellen Aspekten zu finden, um langfristig wirtschaftlich tragfähige und gleichzeitig gesellschaftlich wertvolle Projekte zu realisieren. Dies kann durch die Integration von Nachhaltigkeitsbewertungen und die Entwicklung von Kennzahlensystemen erfolgen, die nicht nur finanzielle, sondern auch soziale und ökologische Indikatoren umfassen.

3. Fokus: Schnittstellen zur Sicherung von Datensouveränität

Achten Sie darauf, dass Schnittstellen auf offenen Standards basieren, um Kompatibilität mit verschiedenen Systemen zu gewährleisten. Die Schnittstellen sollten erweiterbar sein und mit wachsenden Anforderungen skalieren können. Vor der Beauftragung eines Dienstleisters ist es wichtig, Schnittstellenanforderungen und Kosten klar zu definieren. Technologien wie REST APIs oder MQTT erleichtern die Integration. Klären Sie auch Kosten für Einrichtung, Wartung und Datenübertragung mit Ihrem Dienstleister.

Die Auswahl der passenden Software und Schnittstellen hängt von mehreren Faktoren ab und sollte sorgfältig geplant werden, um die Kontrolle über Datenflüsse und deren Sicherheit zu gewährleisten. Für maximale Datensouveränität empfiehlt es sich, Daten auf kommuneneigenen Servern zu speichern.

In einem typischen IoT-Szenario für Smart-City-Projekte erfassen Sensoren Daten, die über ein Gateway an eine IoT-Plattform oder eine urbane Datenplattform weitergeleitet werden. Der Unterschied zwischen diesen beiden Plattformarten liegt primär in ihrer Ausrichtung und Funktion: Während IoT-Plattformen oft spezifisch für die Verwaltung und Analyse von Daten aus dem Internet der Dinge entwickelt werden, dienen urbane Datenplattformen als zentralisierte Hubs, die städtische Daten aus einer Vielzahl von Quellen bündeln und analysieren, um umfassende Einsichten und Dienste für die Stadtverwaltung und Bürger:innen bereitzustellen. Die Integration und der langfristige Erfolg solcher digitalen Projekte hängen maßgeblich von der Nutzung offener Standards für Schnittstellen ab. Offene Standards ermöglichen eine nahtlose Kommunikation und Vernetzung zwischen verschiedenen Systemen und Services.

Ein praktisches Beispiel hierfür ist ein intelligentes Müllentsorgungssystem, bei dem Sensoren in Müllcontainern den Füllstand erfassen und über Technologien wie LoRaWAN oder Sigfox kommunizieren. Diese Echtzeitdaten erlauben es, die Abholrouten effizient zu planen, Betriebskosten zu senken und Emissionen zu reduzieren. Offene Schnittstellen erleichtern die Integration solcher Systeme in existierende urbane Managementsysteme und gewährleisten eine einfache Anpassung an sich wandelnde Bedürfnisse, was eine effiziente Ressourcennutzung und Umweltschutz fördert.

Für die Übertragung der gesammelten Daten an bestehende oder neue städtische Informationssysteme sind ebenfalls offene Schnittstellen wie REST APIs, MQTT oder Websockets entscheidend. Sie sichern eine flexible und problemlose Datenintegration, was die Kompatibilität mit verschiedenen Systemen und die Skalierbarkeit der Services unterstützt. Vor der Auswahl eines IoT-Dienstleisters ist es daher wichtig, die Anforderungen an Schnittstellen und die Unterstützung offener Standards genau zu definieren und vertraglich festzuhalten, einschließlich der Kosten für Einrichtung, Wartung und Datenübertragung.

Ein kritischer Aspekt in diesem Zusammenhang ist die Datensouveränität der Kommunen über die gesammelten Daten. Die Kommunen müssen sicherstellen, dass sie, und nicht der IoT-Plattformanbieter, die vollständige Kontrolle über diese Daten behalten. Dies ist besonders relevant, um bei Insolvenz des Anbieters oder einem Anbieterwechsel eine lückenlose Datennutzung zu garantieren. Der Zugriff auf Rohdaten ermöglicht es der Kommune, Datenverluste zu vermeiden und die Daten nahtlos in neue Systeme zu integrieren, wodurch eine kontinuierliche strategische Planung und Datenanalyse ohne Unterbrechungen gesichert wird. Verträge mit Dienstleistern sollten daher klare Regelungen zum uneingeschränkten Zugang zu Rohdaten enthalten, und technische Maßnahmen sollten getroffen werden, um die Daten in kommuneneigenen oder vollständig kontrollierten Speicherlösungen zu sichern. Dadurch wird die Unabhängigkeit und die Fähigkeit der Kommunen gestärkt, ihre digitalen Ressourcen effektiv zu verwalten und zu schützen.

4. Nächste Schritte: Feedback,
Gedankenaustausch und Weiterentwicklung

Um diesen Kriterienkatalog feinzuschleifen, laden wir Sie als kommunale Akteure am 30. April von 15 bis 16:30 Uhr zu einem fachlichen Online-Austausch darüber ein. 

Mit diesem Kriterienkatalog erarbeitet unsere IoT-Expertin Katharina Schneider eine Bewertungsgrundlage für kommunale IoT-Anwendungsfälle.

Nach seiner Fertigstellung soll dieser Kriterienkatalog dazu genutzt werden, um Kommunen und kommunalen Unternehmen dabei zu helfen, ihre IoT-Anwendungsfälle sinnvoll zu priorisieren.

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