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Plattform-Frage

So macht man eine City wirklich smart

| Redakteur: Jürgen Schreier

Viele Städte wollen digital oder smart werden. Und manche haben schon einiges dafür getan. Doch bisweilen will sich der erhoffte Erfolg nicht einstellen. Warum dieser ausbleibt und welche Lösung(en) man braucht, um es es besser zu machen, erörtert dieser Beitrag.

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Eine Smart-City-Plattform überwacht vernetzte Geräte im kommunalen Raum - zum Beispiel Verkehrsampeln oder die Straßenbeleuchtung -, erkennt Störungen, priorisiert diese und veranlasst deren Behebung.
Eine Smart-City-Plattform überwacht vernetzte Geräte im kommunalen Raum - zum Beispiel Verkehrsampeln oder die Straßenbeleuchtung -, erkennt Störungen, priorisiert diese und veranlasst deren Behebung.
(Bild: Pixabay / CC0)

Die Entwicklung einer Smart City ist dem Besteigen einer Leiter ähnlich. Die Städte sorgen dafür, dass sie die richtigen Schritte machen, um an die Spitze zu gelangen. Alles läuft gut und scheint recht effektiv zu sein, bis sie herausfinden, dass die Leiter an der falschen Wand platziert ist.

In ähnlicher Weise haben viele Städte in Dinge, Konnektivität und Geräteverwaltung investiert, aber relativ wenige haben einen großen Erfolg erzielt, ohne diese Investitionen mit einer zentralen Lösung für Smart Cities („intelligente Städte“) zu verbinden.

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Smart-City-Plattform: Was ist zu beachten?

Doch vorweg eine klare Warnung vorweg: Die perfekte Technologie für Smart Cities gibt es nicht. Um sicherzustellen, dass die intelligente Stadt ihren Bürgern einen echten Wert bietet, benötigt man eine stabile Plattform mit der reichhaltigen Funktionalität. Smart Cities sind komplexe Systeme, die eine ausgereifte Plattform erfordern. Selbst wenn ein Plattform-Ausfall auftritt, synchronisiert die Plattform die Connected Services und sorgt für eine sichere Speicherung von Daten.

Hinzu kommt, dass Städte sind nicht statisch sind, weshalb eine Stadtverwaltung die vorhandene Smart-City-Plattform früher oder später mit zusätzlichen Services erweitern möchte. Um eine richtige Balance zwischen Stabilität, reichhaltiger Funktionalität und Skalierbarkeit zu finden, sollte eine cloudbasierte Plattform gewählt werden. Der Vorteil einer Cloud-Lösung besteht darin, das man die alte IT-Infrastruktur nicht aktualisieren muss. Man braucht keine neuen Server zu kaufen und komplizierte Software upzudaten und zu verwalten. Außerdem ist es produktivitätssteigernd, sich auf die folgenden Kernpunkte zu konzentrieren:

  • Effiziente Datenerfassung und -verarbeitung: Ganz gleich, ob man Serviceanfragen automatisiert, sich mit Bürgern in Verbindung setzt, Ampeln überwacht, die Straßenbeleuchtung steuert oder andere Aufgaben in der Smart City ausführt, wird man mit der Notwendigkeit konfrontiert, riesige Datenmengen zu verarbeiten. Deshalb muss sichergestellt sein, dass die Smart-City-Plattform über ausreichende Infrastrukturkapazitäten verfügt.
  • Auf maschinellem Lernen basierte Analytics: Mithilfe von Tools, die das maschinelle Lernen (ML) wirksam einsetzen, können Städte mehr Aufgaben automatisieren und den Bürgern eine bessere Erfahrung bieten. Bei der Analyse eingehender Daten erkennt ML die sich wiederholenden Muster im Funktionieren der Stadt und im Verhalten der Bürger. Es stellt ein abgerundetes Bild davon bereit, wie die Menschen Services in intelligenten Städten nutzen, und erstellt Modelle, die der Stadt "sagen", was sie tun muss, um ein bestimmtes Problem zu lösen.
  • Schneller Service rund um die Uhr: Fehlfunktionen in den Smart-City-Geräten können den Bürgern erhebliche Unannehmlichkeiten bereiten. Ob es sich um eine Beschädigung der Straßenbeleuchtung handelt oder um einen Stromausfall - muss gewährleistet sein, dass die Anfragen der Bürger so schnell wie möglich behandelt und die gemeldeten Schäden rasch behoben werden.
  • Engagement der Bürger: Eine Smart-City-Plattform ist nicht nur ein Überwachungs- und Steuerungsinstrument für "Geräte". Idealerweise sollte sie einen gemeinsamen Collaboration Space darstellen, der Stadtverwaltung, Außendienstmitarbeiter und Bürger vereint.

Plattform-Komponenten frei kombinierbar

Der amerikanische Softwarehersteller Salesforce - vielen für seine CRM-Lösungen bekannt - will den geschilderten Herausforderungen mit einer cloudbasierten Smart-City-Plattform zu Leibe rücken. Diese umfasst die folgenden Komponenten:

  • IoT Cloud,
  • Einstein Analytics,
  • Service Cloud,
  • Community Cloud.

Verschiedene Komponenten der Plattform lassen sich kombinieren, indem man sich z.B. auf eine bestimmte Aufgabe konzentriert und ein Werkzeug für die Lösung dieser Aufgabe auswählt. Als Basis kann man sich für die IoT Cloud entscheiden und diese mit Service Cloud und Community Cloud integrieren, ebenso wie Einstein Analytics anwenden. Verfügt man hingegen bereits über eine Plattform für das "Stadtmanagement", benötigt aber ein performantes Analytics-Tool, so lässt sich IoT Cloud unter verspricht auf die anderen Komponenten nur mit Einstein Analytics integrieren. Aber was kann man mit den einzelnen Komponenten bzw. Tools konkret machen?

Salesforce IoT Cloud ermöglicht es, Daten von Sensoren zu sammeln, zu speichern und zu verarbeiten und sie mit kontextbezogenen Daten über die Einwohner und die Infrastruktur einer Smart City zu kombinieren. Diese kontextbezogenen Daten kommen von einer Asset-Datenbank, die Informationen darüber speichert, wo die Ausrüstung installiert ist und wie sie vernetzt ist, sowie von Websites, mobilen Geräten und anderen Quellen. Die Salesforce IoT vernetzt die Daten von intelligenten Dingen mit den Daten über Bürger und Mitarbeiter, die diese Dinge verwenden, betreiben oder Zugang zu diesen Assets haben.

Sobald Sie relevante Daten erfasst haben, verwendet Salesforce IoT Cloud diese Informationen, um zum richtigen Zeitpunkt die richtigen Maßnahmen zu ergreifen: z. B. einen Lkw-Fahrer der Stadtreinigung über die Notwendigkeit zu informieren, Abfallbehälter zu entleeren. Oder es lassen sich Ampeln basierend auf Echtzeitanalysen des Verkehrs automatisieren und anzupassen, damit eine optimale Verkehrslenkung erfolgt.

Um sicherzustellen, dass diese Aktionen richtig sind, legen die Benutzer von Salesforce IoT Cloud Regeln in Echtzeit fest: die Logik, die der Plattform sagt, was zu tun ist. Die Benutzer können Regeln für Events (Ereignisse) definieren, modifizieren und festlegen, die dann automatisch Aktionen für Komponenten der Smart-City-Plattform auslösen werden.

Analytics Tool hilft, City-Management zu optimieren

So lässt sich z.B. die Sicherheit im öffentlichen Verkehr verbessern, indem man Regeln zur Erkennung und Meldung riskanter Fahrweisen festlegt. Die Sensoren erkennen, wenn das Fahrzeug scharf bremst, und übertragen die Daten in die Cloud. Die Cloud analysiert die Daten und löst Aktionen in der IoT Cloud aus, um einen Fall (Case) zu erstellen.

Einstein Analytics kann Milliarden von Datensätzen automatisch analysieren. Die App nutzt die von Sensoren gesammelten und in einem Big Data Warehouse gespeicherten Daten und kombiniert sie mit kontextbezogenen Daten aus der IoT Cloud. Bei der Analyse dieser Daten erkennen Machine-Learning-Algorithmen die sich wiederholenden Muster und interpretieren sie. Wenn die Effizienz eines Musters bestätigt ist, wird es von Steuerungsanwendungen genutzt, um die Verwaltung einer Smart City zu optimieren.

Wenn beispielsweise der Wasserverbrauch über einen längeren Zeitraum hinweg überwacht wird, erstellt Einstein Analytics die Muster der Wassernutzung. Anhand der identifizierten Muster können lässt sich das Ausmaß des Wasserverbrauchs pro Stunde, Tag und Monat vorhersagen und das Wasser entsprechend verteilen.

Salesforce Service Cloud ist eine Plattform für Kundenservice und -support. Service Cloud kann den Bürgern "zuhören" und auf ihre Anfrage über verschiedene Kanäle antworten. Diese Kanäle umfassen E-Mail, Telefon, soziale Medien, Online-Communities oder Webchat in Echtzeit. Zum Beispiel bemerkt ein Bürger, dass ein Straßenschild nicht in Ordnung ist. Er sendet eine Warnung über den Schaden. Service Cloud verarbeitet die Warnung und erstellt einen Fall (Case).

Integration der Service Cloud mit Sozialen Medien

Die Fälle werden automatisch priorisiert und zur Verarbeitung an die entsprechenden Servicemitarbeiter gesendet. Service Cloud kann Daten aus zahlreichen Kanälen in einem Helpdesk (einer Konsole, mit der die Servicemitarbeiter Fälle verwalten) aggregieren. Nachdem das Problem behoben wurde, wird der Fall automatisch abgeschlossen.

Die Integration der IoT Cloud mit Service Cloud ermöglicht noch mehr Automatisierung. Auf diese Weise überwacht IoT Cloud den Zustand von Geräten in Echtzeit. Fällt ein Device aus - z. B. erlischt eine vernetzte Straßenlaterne -, erkennt die IoT Cloud automatisch ein Problem. Gleichzeitig wird in Service Cloud ein Fall erstellt. Die Außendienstmitarbeiter erhalten eine Mitteilung und lösen das Problem, indem sie beispielsweise das defekte Leuchtmittel austauschen. Ist die Arbeit beendet, wird der Fall in Service Cloud geschlossen, und der Status des Geräts wird in der IoT Cloud auf "normal" zurückgesetzt.

Darüber hinaus lässt sich Service Cloud mit einer Vielzahl verschiedener Technologien integrieren, z.B. Salesforce Radian 6 für die Überwachung von sozialen Medien. Bei Problemen kann jeder Bürger eine Anfrage direkt auf die betreffende Social-Media-Seite senden. Zum Beispiel fragt ein Kunde etwas in der Facebook-Community. Mit Service Cloud kann das Gespräch auf dem entsprechenden Tab nachverfolgt werden. Ein Fall wird automatisch geöffnet und einem Servicemitarbeiter zugewiesen, der die Kundendetails und die Beschreibung des Problems sehen kann.

Community Cloud erleichtert die Kommunikation zwischen Bürgern, Außendienstmitarbeitern und Stadtverwaltung. Sie ermöglicht den Benutzern, Daten in Echtzeit auszutauschen, und stellt Kanäle bereit, Informationen zu finden, z B. Wissensdatenbanken (Knowledge Bases). Community Cloud analysiert Anfragen und Diskussionen von Bürgern und erstellt automatisch Themen. Die Benutzer können sofort auf Diskussionen, Dateien und Experten zugreifen und sich gegenseitig bei wichtigen Beiträgen unterstützen.

Stellt beispielsweise ein Bürger fest, dass es ein Problem mit einem intelligenten Thermostat gibt, geht er in die Community Cloud und sucht nach einem Artikel zum Thema Support von intelligenten Stromnetzen. Falls er in dem Artikel nicht findet, was er braucht, kann er einfach eine Frage stellen oder einen Fall direkt aus der Community Cloud einreichen. Durch die Integration mit Service Cloud wird der Fall automatisch erstellt und einem Servicemitarbeiter zugewiesen.

Und wie funktioniert das alles zusammen?

Angenommen, eine Ampel erlischt. Die IoT Cloud überwacht ständig den Status von Ampeln und erkennt, dass ein Ausfall vorliegt. Diese Information wird auf dem Dashboard in IoT Cloud angezeigt. Hinter den Kulissen wird aufgrund der Integration von IoT Cloud mit Service Cloud in der Service Cloud ein neuer Fall erstellt, priorisiert und geplant. Weil Ampelausfälle wegen möglicher Unfälle eine große Gefahr für Bürger darstellen, hat der Fall eine hohe Priorität und muss sofort gelöst werden.

Nachdem der Fall priorisiert wurde, erhält ein Außendiensttechniker über seine mobile App eine Warnmeldung. Die Applikation führt ihn direkt zum Problem. Bevor er mit der Arbeit beginnt, benötigt er eventuell einige Informationen über die Ampel (Installationsdetails zu den Verteilerdosen, Gehäusetyp der Steuerschrank, Details zur Verkabelung des oberen Teils von der Ampel usw.). Dazu kann er auf die Wissensdatenbank in Community Cloud zugreifen.

Darüber hinaus kann er mit seinem mobile Device ein Bild von ungewöhnlichen oder ihm unbekannten Fällen aufnehmen, dieses in Community Cloud hochladen, um technische Experten zurate zu ziehen. Nach dem Abschluss der Arbeit wird der Status der Ampel dank der Integration der IoT Cloud mit Service Cloud wieder auf "normal" gesetzt und das Problem wird in Service Cloud abgeschlossen.

Tatsächlich treten im Rahmen eines City-Managements Hunderte solcher Probleme jeden Tag auf : Jemand muss diese verfolgen und überwachen: das Geld, die Zeit und das Personal. Dann kommt Einstein Analytics ins Spiel. Die Analyse der Informationen über einen längeren Zeitraum hilft zun Verantwortlichen, Engpässe und potenzielle Verbesserungen zu identifizieren.

Smart Cities - ein Billionen-Dollar-Markt

Bis 2050 werden über 80 Prozent der Bevölkerung in den Industrieländern in Städten leben. In den Entwicklungsländern werden es den Schätzungen nach mehr als 60 Prozent sein. Der Aufbau von „intelligenten Städten“ (Smart Cities) ermöglicht einen nahtlosen Übergang hin zu einer Urbanisierung, bei der technologische Fortschritte den Kommunen bei der Optimierung von Ressourcen helfen um einen maximalen Wert für die Bevölkerung zu schaffen, seien sie finanzieller Art, Zeitgewinn oder die Verbesserung der Lebensqualität.

„Künstliche Intelligenz (KI) ist der in den letzten zwei Jahren am stärksten finanziell geförderte technologische Innovationsraum, mit hohen Investitionen von unabhängigen und Corporate Venture Capital-Gesellschaften,” erklärt Jillian Walker, Principal Consultant der Frost & Sullivan Visionary Innovation Group.

KI spielt eine Schlüsselrolle in den Bereichen intelligentes Parken, Smart Mobility und Smart Grids, adaptive Signalsteuerung sowie Abfallmanagement in den Smart Cities. Führende Unternehmen wie Google, IBM und Microsoft bleiben weiterhin die wichtigsten Technologie-Innovatoren und treibenden Kräfte bei der Einführung von KI. Zu diesen Erkenntnissen kommt eine Studie von Frost & Sullivan.

Weitere wesentliche Ergebnisse der Studie umfassen:

  • Smart Cities werden bis 2025 Geschäftsmöglichkeiten im Wert von voraussichtlich über 2 Billionen US-Dollar generieren.
  • KI, personalisiertes Gesundheitswesen, Robotik, moderne Fahrerassistenzsysteme (ADAS), dezentrale Energiegewinnung und fünf weitere Technologien halten wir für die technologischen Eckpfeiler der zukünftigen Smart Cities.
  • Die Asien-Pazifikregion wird bis 2025 die am schnellsten wachsende Region im Bereich Smart Energy sein.
  • In Asien werden über 50 Prozent der Smart Cities in China zu finden sein. Smart City-Projekte werden bis 2025 320 Milliarden US-Dollar für die chinesische Wirtschaft generieren.
  • Nordamerika (NA) folgt auf schnellem Fuß mit vielen Tier-2-Städten, wie Denver und Portland, die darum bemüht sind, ihr Smart-City-Portfolio auszubauen.
  • Der nordamerikanische Markt für Smart Buildings wächst bis 2020 mit intelligenter Sensorik, Systemen, Hardware, Steuerung und Software auf einen Gesamtwert von 5,64 Milliarden US-Dollar.
  • Die weltweit meisten Investitionen in Smart-City-Projekte wird man in Europa finden, ausgelöst durch das Engagement der Europäischen Union in Bezug auf die Entwicklung solcher Initiativen.
  • Der europäische E-Hailing-Markt für App-basierte Taxi- und Fahrdienste, der für Städte eine wesentliche Rolle bei der Entwicklung von Smart Mobility-Lösungen spielt, erwirtschaftet derzeit 50 Milliarden US-Dollar und wird bis 2025 voraussichtlich auf 120 Milliarden ansteigen.
  • In Lateinamerika entwickeln Städte wie Mexico City, Guadalajara, Bogotá, Santiago, Buenos Aires und Rio de Janeiro Smart City-Initiativen. In Brasilien erwirtschaften Smart City-Projekte bis 2021 knapp 20 Prozent der Gesamtumsätze von 3,2 Milliarden US-Dollar im Bereich IoT (Internet of Things).

Dieser Beitrag erschien zuerst auf unserem Partnerportal Industry of Things.

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