Internet of Things (IoT) für Behörden: Impulse für Entscheider

Internet of Things (IoT)

Das Internet der Dinge (IoT) ist für den Staat hoch interessant: Einmal, weil er in dieser neuen Welt für Recht und Ordnung sorgen muss. Er pocht beispielsweise darauf, dass sich vernetzte Home-Entertainment-Systeme und smarte Kühlschränke an die Datenschutzvorschriften halten. Aber nicht nur: Gleichzeitig wird die öffentliche Hand künftig zu einem der großen Nutzer und Nutznießer von IoT-Anwendungen. Hier einige Impulse für Behördenentscheider, die über den IoT-Einstieg nachdenken.

IoT-Einsatzszenarien für den öffentlichen Sektor gibt es jede Menge. Sensordaten, bereitgestellt von physischen Objekten wie Brücken und Laternenpfeilern oder vom Straßenbelag, lassen sich direkt oder indirekt in Arbeitsprozesse einspeisen. Behörden können diese Daten sowohl für ihre strategische Planung als auch für die operative Fall- und Sachbearbeitung nutzen.

Nützlich sind IoT-Lösungen für praktisch alle Politik- und Verwaltungseinrichtungen, die sich in hohem Maße mit der Aufsicht, Wartung und logistischen Steuerung physischer Anlagen befassen. Dazu zählen beispielsweise Umwelt-, Verkehrs-, Bau- und Verteidigungsbehörden. Geräte, Maschinen, Fahrzeuge und Anlagen, die Daten direkt in die Verwaltungs-IT funken, können allerdings auch im Gesundheitswesen, bei Polizei und Feuerwehr sowie für den Katastrophenschutz gute Dienste leisten.

Ein zentraler Mehrwert von IoT-Lösungen ist, über Zustände Bescheid zu wissen, bevor sie eintreten (Frühwarnung). Eine so genannte Predictive Analytics Software erkennt auf der Grundlage von Sensordaten Störungen und Wartungsbedarfe sowie Lastspitzen und Bestellbedarfe in Facility- und Lagerprozessen. Die zuständige Stelle kann ihr knappes Personal und technische Ressourcen auf diese Weise exakter und gezielter planen. Ein ganz simples wie praktisches Beispiel sind Füllstandssensoren in Unterflurabfallcontainern. Die Stadtwerke in Karlsruhe verbessern so ihre Routenplanung. Es gibt aber noch viele weitere Anwendungsgebiete.

IoT als Teil der Multikanalstrategie und digitalen Verwaltung

Um eine flächendeckende IoT-Landschaft zu schaffen, braucht es einen IT-organisatorischen Unterbau. Ansätze für die Aggregation von Daten müssen entwickelt und das Datenmanagement verbessert werden. Dazu kommen Entscheidungen, welche Mittlersysteme benötigt werden, um IoT-Daten gleichwertig mit anderen Informationskanälen der Verwaltung zu verzahnen – Stichwort: behördliche Multikanalstrategie.

In der Forschung findet sich hierfür der Ansatz Service and Virtual Object Managment (SVOM). SVOM-Systeme verbinden die reale Welt (Physical Objects Layer) mit der virtuellen Objektwelt (Virtuell Objects Layer). Erhält ein SVOM-System aktuelle Sensordaten von physischen Objekten, ordnet es diese den entsprechenden digitalen Repräsentanzen (Digital Twins) der Objekte zu. Dadurch lassen sich eingehende Informationen mit Arbeitsprozessen verknüpfen. Über Programmierschnittstellen (API) gelangen die Informationen an ihre Bestimmungsorte: Dokumentenmanagementsysteme, Systeme zur Vorgangsbearbeitung oder ein CRM-System. Technisch ist es möglich, dass die Digital Twins automatisiert die nächsten Prozessschritte auslösen. Das spart Zeit und manuelle Eingriffe durch Verwaltungsmitarbeiter.

IoT als Teil der behördlichen Daten- und Plattformstrategie

Hat eine Behörde eine solche Aggregationsebene für IoT-Daten geschaffen, muss sie weitere Entscheidungen treffen und Voraussetzungen schaffen. Wichtig ist die Antwort auf die Frage: Wie können die IoT-Daten vor der Übergabe an die weiterverarbeitenden Verfahren analysiert und aufbereitet werden?

Die besten Erkenntnisse aus Informationen erzielen Behörden, wenn sie unterschiedliche Datenströme verknüpfen, mit ergänzenden Erkenntnissen anreichern und alles gebündelt auswerten. Je aussagekräftiger das hierdurch erzeugte Wissen, desto größer die Gestaltungsmöglichkeiten. Bei ausreichender Informationsqualität können die Digital Twins nicht nur einfache, vorkonfigurierte M2M-Prozessschritte auslösen, sondern auch Entscheidungen vorschlagen und teilweise sogar komplexere Vorgänge in Gang setzen. Es bietet sich damit an, IoT und Künstliche Intelligenz (KI) als Einheit zu verstehen und umzusetzen.

Aggregations- und KI-Analysesysteme für IoT-Daten können Behörden – sofern die rechtlichen Voraussetzungen bestehen – auch gemeinsam entwickeln und nutzen. Damit entsteht eine übergreifende Public-IoT-Plattform, auf die mehrere öffentliche Verwaltungen zugreifen können. Der Vorteil sind zentrale Datentöpfe und Mitnutzungsszenarien. Das Vorgehen fördert somit die Vernetzung und das Wissensmanagement im öffentlichen Sektor. Durch die Einbindung von IoT-Daten von nichtbehördlichen IoT-Akteuren, zum Beispiel aus Civic-Tech-Anwendungen, können entsprechende Plattformen auch nach außen geöffnet werden.

Dabei sind mehrere IoT-Plattformszenarien und Ausbaustufen denkbar:

  1. Verfahrensübergreifende Plattform für mehrere IoT-Dienste einer Behörde.
  2. Mehrere Behörden mit IoT-Diensten nutzen eine gemeinsame Plattform.
  3. Behörden mit IoT-Diensten stellen Daten für Mitnutzungsszenarien anderen Verwaltungen über eine gemeinsame Plattform bereit.
  4.  Die öffentliche Verwaltung stellt eine Plattform für die Bündelung von behördlichen und nichtbehördlichen IoT-Daten bereit.

5 Schichten einer IoT-Architektur

Für Verwaltungen, die den Einsatz von IoT-Diensten planen oder sich damit befassen, bieten sich mehrere Ansätze für den Einstieg an. An erster Stelle steht, den strategischen und fachlichen Nutzen einer IoT-Plattform zu bestimmen – beispielsweise über ein Anforderungsmanagement mit Nutzungsszenarien. Als Rahmen für die weitere Konzeption lassen sich Referenzarchitekturen aus Industrie und Wissenschaft nutzen. Das von der EU-Kommission geförderte IoT Architecture Reference Model (IoT ARM) sieht beispielsweise ein fünfstufiges Schichtenmodell vor:

  1. Im „Domain Model“ werden die grundsätzlichen Dinge (Entitäten) eines IoT-Service dokumentiert (z.B. physische Datenquellen, virtuelle Repräsentanzen, Beziehungen zwischen Entitäten).
  2. Im „Information Model“ werden die wesentlichen Merkmale der IoT-Daten dokumentiert (z.B. Attribute, Informationsfluss).
  3. Im „Functional Model“ wird die IoT-Architektur dokumentiert (z.B. Komponenten, Funktionalität).
  4. Im „Communication Model“ werden die Kommunikationsbeziehungen zwischen den Komponenten festgehalten (z.B. Protokolle, Schnittstellen).
  5. Im „Trust, Security and Privacy Model” werden die für den jeweiligen IoT-Dienst notwendigen Sicherheitsbedarfe und Risiken (z.B. Datenschutz, Systemabhängigkeiten, Umgang mit vertraulichen Informationen) dokumentiert.

IoT-Relevanz wird zunehmen

Es lohnt sich, dass sich Behörden mit den Themen Internet der Dinge und Smart City stärker auseinandersetzen. Es ist absehbar, dass sich datengetriebene Prozesse im Gegensatz zur dokumentengetriebenen Prozessen schnell durchsetzen werden. Dafür sorgt der Druck in der öffentlichen Verwaltung, Abläufe zu automatisieren und zu digitalisieren – weil Bürger und Unternehmen das so erwarten und weil Behörden ihre Aufgaben mit immer weniger Personal erfüllen müssen. Durch das Vernetzen und den Austausch von Daten kann zudem das Leben in den Städten sicherer, gesünder und energieeffizienter werden.

Wer das Thema Digital Plattform Management vertiefen möchte: Hier der Link zur einer Studie, die wir zusammen mit HiTec durchgeführt haben.

Smart-City-Hackathon von IOTA

Für Interessierte abschließend ein Hinweis auf eine aktuelle Initiative: Unser Partner IOTA führt derzeit einen Hackathon zum Thema Smart City durch. Gesucht sind Lösungen für die Stadt der Zukunft. Öffentliche IoT-Daten spielen dabei eine zentrale Rolle. Über die Ergebnisse des Hackathons werden wir berichten.

Foto: Getty Images / metamorworks


Johannes Abel

Johannes Abel ist Experte für Strategieentwicklung und E-Government bei Sopra Steria Consulting. Er leitet die Unit „Digital Strategy“ im Bereich Public Sector und kümmert sich um strategische Analysen, Konzepte und Programme für die Digitalisierung der öffentlichen Verwaltung.


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