© Illustration: Franziska Ruflair
Das Fraunhofer IESE bietet innovative Lösungen zur nachhaltigen Gestaltung von digitalen Städten und Regionen.
Der digitale Wandel durchdringt mittlerweile sämtliche Bereiche unseres Lebens – von Verwaltung und Politik über Mobilität und Sicherheit bis hin zu Gesundheit und Kommunikation. Digitale Lösungen bieten immense Potenziale für lebenswerte Kommunen.
Dabei unterscheiden sich die konkreten Herausforderungen in einer Smart City oder Smart Region teils signifikant. Wir setzen uns mit beiden Seiten auseinander und können daher auf individuelle Anforderungen eingehen.
©Fraunhofer IESE
Steffen Hess veranschaulicht in dem Video, wie die Expert*innen des IESE Städte dabei unterstützen, mit innovativen und digitalen Lösungen die nachhaltige Smart City umzusetzen und damit die Daseinsvorsorge vor Ort zu verbessern.
Kommunen und Stadtverwaltungen werden von Beginn an individuell begleitet: von der Strategieberatung mit Bürgerbeteiligung (z. B. in Form von Kreativworkshops) bis hin zur technischen Umsetzung eines digitalen Produkts (z.B. mit einem Digitalen Zwilling oder Digitalen Ökosystem).
Eine Smart City oder Smart Region ist eine Stadt bzw. eine ländlich geprägte Region, die die Potenziale der Digitalisierung nutzt, um moderner und lebenswerter zu werden. Dabei stehen Themen wie Ökologie, soziales Zusammenleben, die Partizipation von Bürger*innen und viele mehr im Mittelpunkt.
Der sinnvolle Einsatz von Werkzeugen wie digitalen Plattformen und Lösungen basiert in der Regel auf einer soliden Digitalstrategie, die ein strukturiertes Vorgehen zur Erreichung der selbst definierten Ziele sicherstellt. Dazu gehören vielfältige Aspekte wie:
Was umfasst die Strategie einer Smart City & Smart Region?
Die Strategie einer Smart City & Smart Region verfolgt den Ansatz einer ganzheitlichen Entwicklung. Hierzu werden diverse Handlungsfelder, wie beispielsweise Mobilität, Gesundheit, Energie und Nachhaltigkeit, einbezogen.
Zur Umsetzung der Strategie empfiehlt es sich, einen großen Kreis von Akteuren aus Verwaltung, Wirtschaft, Wissenschaft, Politik und Bevölkerung mit einzubinden. So kann das breite Spektrum an Handlungsfeldern optimal abgedeckt werden.
Tätigkeiten bei der Strategieerstellung umfassen unter anderem folgende Aspekte:
Digitale Lösungen für smarte Kommunen
Kommunen stehen heute vor vielfältigen Herausforderungen, denen man mit digitalen Lösungen geeignet begegnen kann. Individuelle Bedürfnisse und spezifische Herausforderungen bedeuten, dass Standardlösungen nicht immer weiterhelfen. Daher ist neben der Anpassung bestehender Tools und deren Integration in das eigene Digitale Ökosystem immer häufiger auch eine passend zugeschnittene Konzeption und Entwicklung individueller Lösungen notwendig.
Umsetzung von Smart City & Smart Region Lösungen
Ausgangsbasis für die Konzeptions- und Umsetzungsphase ist im Idealfall eine vorhandene Digital- bzw. Smart-City- & Smart-Region-Strategie.
Damit ist ein zügiger Start in die Konzeptionsphase sichergestellt. Insbesondere im Bereich Smart City & Smart Region empfiehlt sich die Anwendung von beteiligungsorientierten Verfahren. Dabei können Co-Creation & Co-Design, Living Labs, Bürgerbeteiligung oder Demokratiewerkstätten zum Einsatz kommen.
Prototypen werden in der Umsetzungsphase mit einem agilen Ansatz umgesetzt. Somit können diese Schritt für Schritt zu innovativen Produkten entwickelt werden.
Ein solches Vorgehen bildet die Grundlage für eine erfolgreiche Entwicklung der Lösung. Dadurch wird sichergestellt, dass durch die begleitende Evaluation die Bedarfe der unterschiedlichen Stakeholder adressiert und die Strategieziele erreicht werden.
Wir unterstützen Sie:
Als Fraunhofer IESE unterstützen wir Sie bei der Konzeption und Umsetzung von innovativen Lösungen für Ihre Smart City oder Smart Region.
In einem nutzerzentrierten Entwicklungsansatz entwickeln wir ein Grob- und ein Feinkonzept für Ihren Lösungsraum. Wir validieren diese Konzepte mit Prototypen hinsichtlich der Erreichung Ihrer Strategieziele und helfen Ihnen bei der Produktentwicklung und Verstetigung.
Wir unterstützen Sie während der Konzeptions- und Entwicklungsphase je nach Bedarf ganzheitlich oder aber in Teilbereichen, z. B. bei der Gestaltung und Bewertung von öffentlichen Ausschreibungen, der Prozessbegleitung oder aber auch der technischen Bewertung von umgesetzten Lösungen.
Digitale Ökosysteme sind komplexe Systeme, die nach plattformökonomischen Prinzipien funktionieren. Vor diesem Hintergrund weisen Smart Cities & Smart Regions als Ökosysteme betrachtet verschiedene Besonderheiten auf. So stehen sie vor der Herausforderung, auf Grundlage geeigneter Strategien und Konzepte eine Vielzahl von Technologien und Systemen miteinander zu verbinden und dabei vielfältigen Anforderungen gerecht zu werden. In diesem Zusammenhang verfügen Smart-City- bzw. Smart-Region-Ökosysteme über das Potenzial, die Bedürfnisse verschiedenster Akteure (z. B. Bürger*innen, Vereine, Verbände, Unternehmen oder einzelne Kommunen, Verwaltung) zu adressieren. Um diese Bedürfnisse zu befriedigen, werden auf der Plattform eines Ökosystems verschiedene Lösungen bereitgestellt. So liefert es Mehrwerte, die ohne das Ökosystem bisher nicht erzielbar waren, und ist für Konsumenten wie auch Anbieter attraktiv.
Folgende Elemente sind heute und zukünftig für Smart-City- & Smart-Region-Ökosysteme von Bedeutung:
Weitere Informationen zu o.g. Themengebieten und zu unserer Unterstützung für Sie finden Sie in den nachfolgenden Abschnitten.
In intelligent vernetzten Smart Cities und Smart Regions kommen vermehrt Datenplattformen zum Einsatz, die verschiedenen Akteuren neue Formen der Nutzung von Daten ermöglichen. Eine Datenplattform vereint verschiedene Datenquellen (z. B. soziale Netzwerke, Verwaltung und Wirtschaft), die Kommunen nutzen können, um Verwaltungsleistungen und Daseinsvorsorge zu optimieren. Somit kann eine Datenplattform im Zusammenhang mit Smart City und Smart Region verschiedene Funktionen erfüllen.
Das Thema Open Data wird häufig im Kontext von Datenplattformen genannt. Unter Open Data werden Daten verstanden, die öffentlich zur Verfügung stehen, kostenfrei genutzt und weiterverbreitet werden dürfen. Diese Daten können als Ressourcen von Datenplattformen betrachtet werden, die Städten und Regionen zur Auswertung und Verarbeitung zur Verfügung stehen.
Daneben sind Datenplattformen wesentliche Bestandteile, wenn in Smart Cities und Smart Regions Digitale Ökosysteme etabliert werden sollen.
Herausforderungen auf dem Weg zu einer kommunalen Datenplattform
Zunächst sollte in der Kommune ein Austausch darüber erfolgen, welche Ziele mit der Datenplattform verfolgt werden. Daneben müssen Kosten und Nutzen gegenübergestellt werden und es muss ein passendes Geschäftsmodell entwickelt werden. Vor der Umsetzung der Plattform sind grundlegende Aspekte aus technischer und organisatorischer Sicht zu klären, z. B.:
Datenplattformen müssen zudem kontinuierlich weiterentwickelt werden und benötigen deutlich mehr Aufmerksamkeit als eine klassische Softwarelösung. Kriterien wie Performance, Stabilität, Sicherheit und Datenschutz dürfen hierbei ebenfalls nicht vernachlässigt werden.
Wir unterstützen Sie beim Aufbau einer Datenplattform
Eine Datenplattform bildet die Grundlage des Smart-City- & Smart-Region-Ökosystems. Mit umfangreichen Erfahrungen im Kontext von Datenplattformen und Digitalen Ökosystemen steht das Fraunhofer IESE Ihnen zur Seite.
Der Digitale Zwilling für Stadt und Land
Eine Smart City bzw. Smart Region beinhaltet vielfältige technische, wirtschaftliche und soziale Elemente. In einem Digitalen Zwilling lässt sich diese Komplexität abbilden, wodurch gewissermaßen ein virtuelles Modell der Stadt entsteht. Als Bestandteil des Smart-City- bzw. Smart-Region-Ökosystems hat der Digitale Zwilling zu diesem Zweck Zugriff auf bereits etablierte Lösungen wie z. B. Geoportale oder Datenplattformen. Durch den Datenaustausch mit verschiedenen Quellen gelingt es ihm, nicht nur real existierende Prozesse abzubilden, sondern auch zukünftige Entwicklungen zu prognostizieren. Spezifische Vorgänge lassen sich modellieren und die Auswirkung veränderter Parameter auf das Gesamtsystem kann simuliert werden.
Die Potenziale des Digitalen Zwillings in Stadt und Land sind immens: Sie reichen von der vorausschauenden Wartung kommunaler Infrastrukturen über erhöhte Ressourceneffizienz bis hin zu verbesserter und effizienterer Entscheidungsfindung. Dabei beinhaltet die Bandbreite an Anwendungsfeldern bereits heute Bereiche wie nachhaltige Stadtentwicklung bzw. -planung, Mobilität und Tourismus, aber auch Partizipation. Die Mehrwerte, die ein Digitaler Zwilling in Stadt und Region erzeugt, sind also nicht nur für Verwaltungen interessant, sondern ebenso für Bürger*innen und Unternehmen.
Digitaler Zwilling und kommunale Innovation
Während der Digitale Zwilling großes Potenzial für die Zukunft bietet, steht die Übertragung des Konzepts auf Städte und Regionen noch am Anfang. Aktuelle Herausforderungen bestehen u. a. in der Schaffung einer Datenbasis durch die Verknüpfung von Datenplattformen oder in der Etablierung von offenen Standards und Datenschnittstellen. Momentan beschränkt sich die Umsetzung größtenteils noch auf bestimmte Anwendungsfelder. Die Vision besteht aber in der umfassenden Repräsentation des großen, komplexen Gesamtsystems einer ganzen Stadt oder Region in allen Facetten.
Das Fraunhofer IESE unterstützt Sie bei:
Die digital-ökologische Transformation als kommunale Herausforderung
Neben der Digitalisierung ist die Nachhaltigkeit ein weiteres Handlungsfeld, das für kommunale Akteure zunehmend an Relevanz gewinnt. Vor dem Hintergrund des voranschreitenden Klimawandels wird der Blick zumeist darauf gerichtet, wie kommunales Handeln z. B. zur Einsparung von Ressourcen oder Vermeidung von Emissionen beitragen kann. Doch Nachhaltigkeit beinhaltet mehr als Fragen der Ökologie: Auch in sozialer und wirtschaftlicher Hinsicht gilt es, Maßstäbe der Nachhaltigkeit zu berücksichtigen – insbesondere auch im Zusammenhang mit der digitalen Transformation.
Digitalisierung und Nachhaltigkeit sinnvoll verbinden
Auch wenn es vielleicht erst auf den zweiten Blick klar wird, sind Digitalisierung und Nachhaltigkeit direkt miteinander verbunden. So stellen digitale Lösungen eines der vielversprechendsten Werkzeuge zum Erreichen von Nachhaltigkeitszielen dar. Beispiele sind die Optimierung von Verkehrsflüssen, die Steuerung von Energieerzeugung und -verbrauch oder eine gemeinwohlorientierte Daseinsvorsorge. Zudem sind digitale Technologien dann nachhaltig, wenn sie planvoll entwickelt werden und dauerhaft die an sie gerichteten Anforderungen erfüllen.
Dabei gilt es, die sozialen, ökonomischen, ökologischen und technischen Aspekte von Nachhaltigkeit in Balance zu bringen. Dazu gehört auch, die Verbräuche und Emissionen digitaler Tools zu berücksichtigen.
Nachhaltige Digitalisierung – digitale Nachhaltigkeit
Für das Fraunhofer IESE hat nachhaltige Digitalisierung eine zentrale Bedeutung. Sie umfasst Themen wie Beteiligung, Green Economy, nachhaltige Mobilität oder auch die Entwicklung belastbarer Geschäftsmodelle für das digitale Zeitalter. Wir nutzen die Erkenntnisse aus unserer Forschung, um Smart Cities & Smart Regions aktiv bei der Erreichung ihrer Nachhaltigkeitsziele zu unterstützen.
Daseinsvorsorge im digitalen Zeitalter
Kommunen sind heute in vielen Tätigkeitsfeldern aktiv: Sie stellen Verwaltungsleistungen bereit und sichern die Versorgung der Bevölkerung. Entsprechend umfasst die Daseinsvorsorge ein großes Spektrum an Leistungen. Dazu gehören Bereiche wie Nahversorgung, Entsorgung und (digitale) Infrastruktur genauso wie die Versorgung mit Bildungsangeboten, Energie, Mobilität oder Kulturangeboten. Für kommunale Akteure eröffnen sich bei der Daseinsvorsorge mittlerweile große Gestaltungsspielräume. Sie lässt sich zunehmend digital sicherstellen – und leistet einen spürbaren Beitrag zur Verbesserung der Lebensqualität.
Potenziale der Digitalisierung erkennen
Ansprüche an die Versorgung mit Gütern und Dienstleistungen verändern sich nicht nur mit der Zeit. Auch der räumliche Kontext beeinflusst die Schwerpunktsetzung kommunaler Akteure. So steht in vielen ländlichen Regionen vor allem die Sicherstellung flächendeckender Angebote im Mittelpunkt. Digitalisierung bietet hier wirkungsvolle Werkzeuge, um Daseinsvorsorge effektiv zu planen und umzusetzen. In größeren Städten und Ballungsräumen hingegen steigen die Anforderungen an intelligent vernetzte Systeme z. B. in den Bereichen Mobilität oder Energie kontinuierlich. Das Thema Smart City ist zu einem umfänglichen Betätigungsfeld geworden. Mit der Komplexität der Aufgaben steigen aber auch die Ansprüche an die damit verbundenen Planungsprozesse. Aus solch neuen Aufgabenbereichen von Kommunen und der Kommunalwirtschaft resultiert u. a. die Notwendigkeit, passende Kompetenzen in der Belegschaft zu entwickeln und teilweise sogar neue Berufsfelder zu integrieren. Gleichzeitig dürfen Aspekte wie ökologische, ökonomische und soziale Nachhaltigkeit, die Resilienz technischer und organisatorischer Systeme oder auch die Gleichwertigkeit der Lebensverhältnisse nicht aus den Augen verloren werden.
Digitale Daseinsvorsorge zukunftssicher gestalten
Innovative Software und vernetzte Systeme stellen nur Teilaspekte kommunaler Digitalisierung dar. Neue Potenziale eröffnen sich z. B. auch hinsichtlich der Beteiligung der Bevölkerung und der Mitarbeitenden kommunaler Betriebe. Durch seine umfangreichen Forschungstätigkeiten deckt das Fraunhofer IESE die komplette Breite des Themas digitale Daseinsvorsorge ab – von der Konzeption und Umsetzung smarter Lösungen über Nutzerpartizipation bis hin zur zielgruppenspezifischen Wissensvermittlung. Wir unterstützen Kommunen dabei, ihre Daseinsvorsorge digital und zukunftssicher zu gestalten.
Fraunhofer-Institut für Experimentelles Software Engineering IESE