Witamy w mieście 4.0!

Zarządcy miast są pod presją. Na całym świecie zmagają się z rosnącym zaludnieniem, które zwiększa zapotrzebowanie na zasoby, takie jak energia, czysta woda i świeże powietrze. Dążą do znalezienia innowacyjnych sposobów radzenia sobie z hałasem, stale rosnącym ruchem miejskim i skutkami zmian klimatycznych. Coraz częściej sięgają po inteligentne technologie, aby to osiągnąć. Nie chodzi już o to, czy miasta powinny wprowadzać rozwiązania cyfrowe i przekształcać się w „inteligentne”, ale raczej kiedy inteligentne projekty miejskie zostaną rozbudowane na poziomie globalnym.

Już teraz wiele budynków jest planowanych i budowanych z wykorzystaniem oprogramowania do zarządzania informacjami (Building Information Management – BIM); pociągi niewymagające obsługi maszynisty jeżdżą na coraz większych odległościach; sieci energetyczne mogą szybko dostosować się do zmieniających się wymagań. Połączenie różnych infrastruktur miejskich będzie napędzać kolejną falę ulepszeń i wzrost wydajności w ruchu miejskim.

Ten model jest czasami nazywany miasto 4.0 - analogicznie do przemysł 4.0, który opisuje wpływ automatyzacji i wymiany danych na produkcję. W kontekście miasta termin ten może odnosić się do budynków, które aktywnie łączą się z siecią energetyczną i wchodzą w interakcję z systemami związanymi z mobilnością, ale też np. zbierają dane pomocne w ocenie jakości powietrza.

W badaniu przeprowadzonym w 2015 roku przez firmę konsultingową McKinsey cyfryzacja została uznana za impuls zmian w miastach. Potencjał digitalizacji, jako dźwigni wzrostu produktywności infrastruktury miejskiej, ustępuje jedynie wpływowi na przemysł i produkcję, gdzie jest już szeroko stosowana w szeregu branż, od małych i średnich przedsiębiorstw po duże korporacje.

Popularyzacja cyfryzacji zbiegła się ze znaczącym spadkiem cen tranzystorów w ciągu ostatnich 25 lat. Coraz więcej urządzeń jest teraz połączonych, a oczekuje się, że do 2020 r. ponad już 50 mld urządzeń będzie się aktywnie komunikować. Różne rodzaje usług miejskich zostaną udoskonalone dzięki cyfryzacji, ale co ważniejsze – dzięki dostępności i analizie zebranych danych powstanie szereg nowych usług dla mieszkańców.

Co cyfryzacja oznacza w praktyce? Umożliwia na przykład projektantom stworzenie cyfrowego bliźniaka fizycznego środowiska pracy w celu udoskonalenia projektu, rozwiązań inżynierskich i automatyzacji procesów, ale także w zakresie kompleksowych raportów i analiz. Symulacje i konserwacja predykcyjna stają się coraz łatwiejsze do przeprowadzenia i osadzenia w codziennych operacjach.

Aby zwizualizować korzyści, pomyślmy o przemyśle samochodowym. Wcześniej programiści tworzyli nowy prototyp auta, rozbijali go, a następnie analizowali to, co udało się podczas próby, a co zawiodło. W oparciu o rezultat crash testu tworzyli kolejny prototyp i także go rozbijali. Aż do osiągniecia optymalnego projektu. Łatwo jest sobie wyobrazić, o ile szybszy i bardziej wydajny stał się ten proces dzięki oprogramowaniu do symulacji.

Digitalizacja może nie tylko poprawić wydajność miejskiej infrastruktury, minimalizując marnowanie zasobów i przyspieszając pewne procesy, ale jednocześnie zapewnić bezpieczny wzrost i stymulować działalność gospodarczą. Helsinki, stolika Finlandii, są obecnie w trakcie testowania digitalnych rozwiązań. Zarządcy miejscy uruchomili projekt Helsinki 3D +, aby stworzyć trójwymiarowy model miasta za pomocą technologii przechwytywania rzeczywistych obrazów, oferowanej przez firmę Bentley Systems.

Celem projektu jest poprawa jakości usług miejskich oraz ich dostępności przy jednoczesnym gromadzeniu wielu różnych danych wspierających rozwoj inteligentnego miasta. Po ukończeniu, trójwymiarowy model Helsinek zostanie udostępniony na zewnątrz, aby zachęcić do komercyjnych i akademickich badań i dalszego rozwijania projektu. Dzięki dostępnym danym i analizom, zarządcy miasta będą w stanie rozwijać swój ekologiczny program, aby bardziej skoncentrować się na zrównoważonej konsumpcji zasobów naturalnych i ochronie środowiska.

Z trójwymiarowej prezentacji można uzyskać bogactwo danych -  jest to pierwszy krok w kierunku zarządzanego cyfrowo miasta. Jednak, aby to zadziałało, połączone elementy infrastruktury muszą być w stanie komunikować się ze sobą i być zrozumiałe dla mieszkańców. Firma programistyczna Bentley Systems jest pionierem w tworzeniu oprogramowania do modelowania różnego rodzaju infrastruktury. Przez wiele lat Bentley i Siemens byli partnerami technologicznymi, a ostatnio firmy podpisały strategiczny sojusz - co zaowocowało bezproblemową integracją technologii obu firm.

Jak to działa? Trójwymiarowa siatka stworzona przy użyciu oprogramowania do modelowania rzeczywistości jest połączona z elementami infrastruktury obsługującymi IoT za pośrednictwem MindSphere, czyli opartego na chmurze systemu operacyjnego IoT firmy Siemens. Podstawowa warstwa infrastruktury miasta, obejmująca sieci energetyczne, wodno-kanalizacyjne, transportowe, budynki, elementy związane z bezpieczeństwem i opieką zdrowotną, dostarcza danych, które są wprowadzane do wspólnej bazy, aby umożliwić analizowanie ich pod różnym kątem.  MindSphere umożliwia zarządzanie ogromnymi ilościami zebranych danych.

Dzięki możliwości udostepnienia tych danych na zewnątrz innowacyjne firmy oraz zarządcy miejscy  są w stanie opracowywać coraz to nowe aplikacje, które służą zarówno mieszkańcom, jak i władzom miasta oraz lokalnym firmom.

Helsinki nie są jedynym miastem, które zbiera i udostępnia na zewnątrz dane o swojej infrastrukturze, aby umożliwić badania i rozwój w zakresie koncepcji miasta 4.0. Innym przykładem jest miasto Columbus w stanie Ohio (USA), które wygrało Smart City Challenge w 2016 r. Celem kampanii Smart Columbus jest poprawa jakości życia ludzi, pobudzenie wzrostu gospodarczego, zapewnienie lepszego dostępu do usług, usprawnienie logistyki oraz wspieranie zrównoważonego rozwoju. W jaki sposób? Łącząc dane na temat usług infrastrukturalnych, począwszy od transportu, budownictwa mieszkaniowego i opieki zdrowotnej, aby zobrazować jak nowoczesne technologie mogą funkcjonować w prawdziwym mieście.

Kiedy inteligentne projekty miejskie wejdą na wyższy tj. globalny poziom? Odpowiedź brzmi: dzieje się to już teraz.

Tłumaczenie: Nina Vincenz-Krajewska, na podstawie artykułu Welcome to the City 4.0, Jan Schönig.

Picture credits: Roman Trystram