Betriebswirtschaft

Smart City: Leben in der vernetzten Stadt

Aus: fachbuchjournal-Ausgabe 3/2019

Der Trend zur Urbanisierung ist unumkehrbar: Lebten im Jahr 1950 gerade einmal 30 % der Menschen in der Stadt, waren es im Jahr 2017 schon über 55 %. Es ist davon auszugehen, dass im Jahr 2050 circa 70 % der Weltbevölkerung in Städten leben werden. Die Städter werden dann vermutlich 80 % der Energie auf unserem Planeten für sich beanspruchen. Und sie werden rund 75 % der zur Verfügung stehenden Rohstoffe verbrauchen. Die Verstädterung unserer Erdbevölkerung ist ein nicht mehr aufzuhaltender Megatrend.

Intelligente Städte sind heute schon ein echter Wettbewerbsvorteil. Ein Slogan lautet: „Be Smart in the City – Fit for the Future!“ So baut der japanische Elektronikriese Panasonic gerade in BerlinAdlershof einen „Ensemble“ genannten Gebäudekomplex, in dem der Strom- und Wärmefluss von 69 Wohneinheiten selbstregelnd durch ein autonomes und integratives Kreislaufsystem reguliert wird. Microsoft-Gründer Bill Gates hat in Arizona einen 20 Quadratkilometer großen Landstrich erworben, auf dem er sämtliche Komponenten durch Hochgeschwindigkeitsnetze miteinander verbinden will. Autonomes Fahren ist hier selbstverständlich. Die Smart City ist eine High Tech City. Jetzt liegen Publikationen zum Thema Smart City vor. Wir stellen zwei davon vor.

Gassmann, Oliver; Böhm, Jonas; Palmié, Maximilian, Smart City. Innovationen für die vernetzte Stadt – Geschäftsmodelle und Management, ­Hanser Verlag, 2018, 273 Seiten, ISBN 978-3-446-45572-6. € 48,00.

 

Lauzi, Markus, Smart City. Technische Fundamente und erfolgreiche Anwendungen, Hanser Verlag, 2019, 150 Seiten, ISBN 978-3-446-45496-5. € 19,00.

Oliver Gassmann, Jonas Böhm und Maximilian Palmié sind die Autoren von „Smart City: Innovationen für die vernetzte Stadt – Geschäftsmodelle und Management“. Gassmann ist Professor für Technologie- und Innovationsmanagement an der Universität St. Gallen (Institut für Technologiemanagement). Jonas Böhm ist Doktorand und wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Technologiemanagement und Visiting Research Scholar am Dartmouth College in den USA. Maximilian Palmié ist Assistenzprofessor für Energie- und Innovationsmanagement an der Universität St. Gallen und leitet dort das Energy Innovation Lab. Die Printausgabe ist mit einem persönlichen Code ausgestattet, der zum Download des E-Books berechtigt. Das Buch ist in fünf Hauptabschnitte untergliedert. Zunächst beschreiben die Autoren die aktuellen Herausforderungen in modernen Metropolen: Dazu zählen Lärm, Smog, Demographie, überlastete Infrastruktur, Tourismus oder Immigration. So erfährt der Leser u.a., dass Moskau im Stau-Ranking weltweit mit 74 Prozent Staugefahr auf dem ersten Platz liegt, gefolgt von Istanbul (Staugefahr 62 %) und Palermo (Staugefahr 39 %). Unter den Top 20 finden sich übrigens auch drei deutsche Städte: Stuttgart auf Platz 13 (Staugefahr 29 %), Hamburg auf Platz 15 (Staugefahr 28 %) und Berlin an 18. Stelle (Staugefahr 27 %).

Im zweiten Kapitel geht es um die konkrete Ausgestaltung der Smart City. Dazu beschreiben die Autoren zunächst selektierte Leistungsbereiche des „digitalen Schattens“. Darunter sind intelligente Lösungen zu verstehen, die auf integrierter Sensorik, Konnektivität, Datenanalytik und selbststeuernden Wertschöpfungsprozessen beruhen. Unsere physische Welt (Produkte, Verkehrssysteme, Räume) werden über diesen digitalen Schatten selbststeuernd miteinander vernetzt. Die Schnittstelle zur realen Welt ist das Internet of Things. So genannte Distributed-Ledger-Konzepte (wie die Blockchain-Technologie) ermöglichen Identitäten und Transaktionen in modernen Städten. Ein menschliches Eingreifen wird darin zunehmend überflüssig. Mit Hilfe künstlicher Intelligenz und zeitgemäßen datenanalytischen Algorithmen werden Muster erkannt und eigenständig verbessert. Diesen Vorgang bezeichnet man als „Machine Learning“. Ein Beispiel dafür ist das Straßensystem in Los Angeles, das sich schon seit einigen Jahren selbständig optimiert. Ohne menschliches Handeln passt sich darin die Ampelschaltung stetig an sich ändernde Verkehrsströme an. Die Staugefahr reduziert sich dadurch deutlich. Die sechs Leistungsbereiche der Smart City sind nach Gassmann, Böhm und Palmié Environment, Living, Economy, Mobility, Government und People. Die Überlegungen zu Smart Environment zielen darauf, wie man den ökologischen Fußabdruck (Carbon Footprint) in der Stadt minimieren kann, ohne Einbußen bei den Faktoren Mobilität und Leben hinnehmen zu müssen. Es geht um Energieeffizienz, Umweltschutz, erneuerbare Energien, wirtschaftlichen Ressourceneinsatz oder nachhaltige Gebäudeplanung. So rückt Holz wieder in den Mittelpunkt von Architekten und Bauplanern. Zum Beispiel gibt es heute schon einen Holzwolkenkratzer in Stockholm, der stolze 133 Meter Höhe misst. Der Oakwood-Tower in London befindet sich zwar aktuell noch in seiner Planungsphase, er wird aber einmal über 300 Meter hoch sein. Eine besondere Hürde für die Entstehung einer Smart City ist die „VUCA-Welt“. Langfristige und verlässliche Prognosen werden in der digitalisierten Welt durch Volatility (Volatilität), Uncertainty (Unsicherheit), Complexity (Komplexität) sowie Ambiguity (Mehrdeutigkeit) erschwert. Die „Volatilität“ betrifft in der smarten Stadt zum Beispiel die schwer abschätzbare Entwicklung von Energiepreisen, Steuereinnahmen oder Änderungen im Konsumentenverhalten. Zudem komplizieren technologische und gesellschaftliche „Unsicherheiten“ den Prozess der modernen Städteplanung. Darunter fallen beispielsweise künftige Zulassungszahlen von Elektrofahrzeugen oder die Vergabe der Erlaubnis für autonomes Fahren. Viele sich gegenseitig beeinflussende Variablen erhöhen zudem die „Komplexität“. So ist es schwer, verworrene Energiesysteme intersektoral miteinander zu koppeln. Eng verbunden damit ist die „Mehrdeutigkeit“: Komplizierte Wirkungsmechanismen sind zum Teil kaum erforscht, ihre Fakten lassen sich nicht immer interpretieren („unknown unknows“). Leben beispielsweise Menschen in der Stadt, um darin möglichst schnell Kontakt mit anderen Menschen zu bekommen? Oder leben sie dort, um in der urbanen Masse anonym bleiben zu können?

In den Kapiteln drei und vier stellen die Autoren ausgewählte „Smart-City-Leuchttürme“ und einen Leitfaden für eine Smart-City-Transformation vor. Als Leuchttürme wurden die Städte Wien, München, Lyon und Songdo City ausgewählt. Die Beschreibung dieser vier Beispiele erfolgt ausführlich über jeweils circa 20 Seiten. Der Aufbau der Fallstudien ist immer der gleiche: Zunächst wird von der „Initiierung der Transformation“ berichtet. Beispielhaft steht dafür der österreichische Stadtentwicklungsplan „Smart City Wien 2025“. Anschließend geht es um die richtige „Standortbestimmung und Konzeptentwicklung“. Im südkoreanischen Songdo setzt sich beispielsweise die smarte Stadt aus gemischten Wohn- und Gewerbeimmobilien zusammen. Weiter berichten die Autoren von der „Ressourcenmobilisierung, Umsetzung und Verankerung“ in der Stadt der Zukunft. In München wird dieses Vorgehen in den Stadtteilen Freiham und Neuaubing als „Smarter-Together-Projekt“ bezeichnet.

Im fünften und letzten Kapitel benennen die Autoren „Tools für die Transformation zur Smart City“. Dabei geht es um ein „Reifegradmodell“, das zehn Kategorien umfasst und sich auf einen Fragebogen zur Smart City bezieht. Daraus leiten die Autoren eine spezielle Geschäftsmodellskalierung ab.

Das Buch ist für den Einstieg in die Thematik hervorragend geeignet. Einschlägige Begriffe werden in blau hervorgehobenen Kästen auch für Laien gut nachvollziehbar erläutert. Die vielen Fallstudien und Praxisbeispiele sind – auch für Experten – reizvoll. Ein umfangreiches Stichwortverzeichnis hilft schließlich, sich rasch in dem Buch zurecht zu finden. Der schwierige Brückenschlag von fundierten theoretischen Überlegungen hin zu handfesten Tipps für die praktische Umsetzung ist gelungen.

Markus Lauzi hat das zweite hier zu besprechende Buch geschrieben: „Smart City. Technische Fundamente und erfolgreiche Anwendungen“. Der promovierte Ingenieur ist Professor an der Hochschule Bingen und vertritt dort die Lehrgebiete der Automatisierungstechnik für kommunale, gewerbliche und industrielle Anwendungen. Zudem ist Lauzi Mitglied im Vorstand des „Bundesverbandes Smart City“, ein eingetragener Verein mit Sitz in Mainz. Das Buch ist in sieben Kapitel untergliedert. Dem kurzen ersten, einleitenden Teil folgen Überlegungen zur Städteentwicklung im Allgemeinen. Auf knapp 20 Seiten geht der Verfasser dort auf ausgewählte Ereignisse moderner Stadtentwicklung ein; beispielsweise auf den Übergang von der ursprünglichen Siedlungsstadt zur Digitalmetropole. Im umfangreichsten dritten Kapitel geht es um die Digitalisierung im Allgemeinen. Die Überlegungen sind zunächst ausgesprochen technisch. So erfährt der Leser Grundbegriffe der Informationstechnik (zum Beispiel verschiedene Stromkreise) oder technologische Voraussetzungen der Digitalisierung (wie die Mikroelektronische Roadmap). Weiter geht es mit eher grundsätzlichen Ausführungen zur Automatisierung und zur Vernetzung. Der Autor bemüht sich zwar, explizite Bezüge zur Smart City herzustellen, das gelingt jedoch nicht immer; es erfolgen u.a. umfangreiche Erläuterungen beispielsweise von Protokollen zur Datenübertragung, der Netzkonvergenz oder Arten von Datenverbindungen, die mit dem Leben in der Stadt der Zukunft wohl nur indirekt zu tun haben. Im vierten Teil charakterisiert Markus Lauzi digitale Geschäftsmodelle. Zunächst erfolgt wiederum eine eher generische Darstellung der Inhalte. Interessant sind dann aber zwei Praxisfälle: Die datentechnisch vernetzte Zahnbürste und der Kühlschrank als Datenobjekt. Der Autor zeigt Möglichkeiten auf, wie diese Produkte zukünftig in der digitalen Welt einsetzbar sind. Beispielsweise könnte die vernetzte Zahnbürste Informationen an Versicherungsgesellschaften, Lieferanten (wie den Akkuzulieferer) oder den Hersteller selbst abgeben. Der Kühlschrank der Zukunft ist mit Sensoren und Kameras ausgestattet. Sie informieren automatisch über Temperatur, Luftfeuchtigkeit oder Fäulnisgase. So können Vereisungstendenzen oder undichte Türen frühzeitig erkannt werden. Der moderne Kühlschrank ist auch ein echter Lagermanager: Er informiert über zur Neige gehende Lebensmittel oder den drohenden Ablauf von Haltbarkeitsdaten. Es versteht sich, dass die automatische Nachbestellung von Lebensmitteln durch den Kühlschrank selbst erledigt werden kann. Im fünften Kapitel werden digitale Anwendungen innerhalb der Smart City beschrieben. Der Autor geht dabei u. a. auf die organisatorische Ausgestaltung der öffentlichen Verwaltungen innerhalb der Smart City ein. Digitalisierung ist Chefsache, der Bürgermeister selbst oder sein CDO (Chief Digital Officer) leiten die Geschicke. Weiterhin widmet sich Lauzi dem Verkehr und der Mobilität innerhalb der integrierten Stadt. Welche Voraussetzungen und Auswirkungen ergeben sich für die Eisenbahn, das Straßennetz, den öffentlichen Personennahverkehr, den Güterkraftverkehr oder den Personenkraftwagen? Der Autor beschäftigt sich mit dem Einsatz neuer Verkehrsmittel (innovative Zweiräder, flugfähige Drohnen) und dem Wandel zum verstärkten „Sharing“. Fahrzeuge haben im Durchschnitt nur eine Nutzungsquote von 3,2%; die allermeisten Fahrzeuge stehen folglich knapp 97% ihrer Nutzungszeit still und benötigen während dieser Zeit einen sicheren Abstellplatz in der Stadt. Zur Lösung dieses Dilemmas könnten Car-Sharing und Bike-Sharing beitragen. Es liegt auf der Hand, dass in der smarten Stadt die Bereitstellung aktueller Verkehrsinformationen für autonomes Fahren eine besondere Rolle spielt. Lauzi beschreibt, wie die Parkplatzvergabe von morgen aussehen könnte: Der verfügbare Parkraum wird mit den spezifischen Abmessungen des Fahrzeugs automatisch abgeglichen. Die Parklücke wird somit quasi individuell vergeben. In der Stadt rollt der Verkehr über Positions-, Geschwindigkeits- und Abstandsmessungen. Signale werden über GPS weiter geleitet und über Radiofrequenzsysteme (RFID) identifiziert. Der Fahrer gibt die Kontrolle über den kompletten Fahrprozess an leistungsfähige Bordrechner in seinem autonomen Fahrzeug ab. Die Straßen- und die Außenbeleuchtung in unseren Städten regelt sich über spezielle Mast- und ­Segmentcontroller.

Das Buch endet mit zwei kurzen Kapiteln, in denen sich eine Zusammenfassung, ein Ausblick und etliche Musterlösungen zu vorher gestellten Rechenaufgaben (zum Beispiel zur Planung eines Starkregenereignisses oder zur Ermittlung der Leistungs- und Energieaufnahme eines Netzteils) und ein kurzes Stichwortverzeichnis finden. „Smart City. Technische Fundamente und erfolgreiche Anwendungen“ zielt auf eine eher technisch interessierte Gruppe. Ingenieure werden ihre Freude daran haben. Die technischen Rahmenbedingungen sind natürlich eine wesentliche Voraussetzung für das Funktionieren digitalisierter Abläufe innerhalb der smarten Stadt. Wer einen ersten, allgemeinen Einstieg in die Welt der Smart City sucht, sollte zu dem Buch von Oliver Gassmann, Jonas Böhm und Maximilian Palmié greifen. ˜

Prof. Dr. Hartmut Werner lehrt seit 1998 Controlling und Logistikmanagement an der Hochschule RheinMain (Wiesbaden Business School). 

Hartmut.Werner@hs-rm.de

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