Urban Stack – Eine Datenplattform für jede Kommune

Prozessschritte

1. Projektinitiierung:

• Beschluss zur Umsetzung der Smart-City-Maßnahmen durch den Ausschuss für Digitalisierung, Wirtschaftsförderung und Stadtmarketing
• Beginn umfangreicher Recherchen zur Konzeption und Entwicklung der Datenplattform

2. Bedarfsanalyse:

• Untersuchung der städtischen Herausforderungen und Bedarfe
• Festlegung spezifischer Ziele und Anforderungen an die urbane Datenplattform

3. Aufbau von Partnerschaften und erste Testphase:

• Aufbau von Partnerschaften mit Technologieunternehmen und Stakeholdern zur Bündelung von Ressourcen und Fachwissen
• Entwicklung und Test einer cloudbasierten Plattform in Kooperation mit Arvato Systems Digital GmbH
• Entscheidung für ein Architekturmodell mit Mandantenfähigkeit und die Einrichtung zweier Webportale

4. Konzepterstellung und Präsentation:

• Festlegung der Teilbereiche „Urban Data Hub“, „Urban Gov Hub“ und „Urban Citizen Hub“
• Präsentation des grundlegenden Modells der urbanen Datenplattform auf der Smart Country Convention 2023

5. Ausschreibung und Realisierung:

• Veröffentlichung der Ausschreibung für die Umsetzung der Datenplattform
• Abschluss der Ausschreibung und Beginn der Umsetzungsphase

6. Entwicklung und Implementierung:

• Entwicklung der Softwarearchitektur unter Einbezug der Partner
• Präsentation der Alpha-Version von Urban Stack auf der Smart Country Convention 2024
• Implementierung der Plattform und Schulung der städtischen Mitarbeitenden für den laufenden Betrieb
• Praxiserprobung in ausgewählten Kommunen 

Governance
Die Zusammenarbeit zur Entwicklung und Implementierung der urbanen Datenplattform basiert auf einem kontinuierlichen Austausch innerhalb der Stadtverwaltung sowie mit externen Technologiepartnern. Innerhalb der Verwaltung findet alle zwei Wochen ein Abstimmungstreffen in der Abteilung „Digitalisierung“ statt, die sowohl für die Smart-City-Entwicklung als auch für die Verwaltungsdigitalisierung zuständig ist. 

Ein erster Proof of Concept wurde in Kooperation mit Arvato Systems Digital GmbH, einer in Gütersloh ansässigen Tochter von Bertelsmann, umgesetzt. Diese Phase diente dazu, die grundlegende Machbarkeit der Plattform zu erproben und erste technische Implementierungen zu testen.

Für die Entwicklung der Alpha-Version der Plattform wurden zwei weitere spezialisierte IT-Dienstleister beauftragt: klose brothers GmbH, ein Softwaredienstleistungsunternehmen aus Bielefeld, sowie teuto.net, ein Unternehmen mit Expertise im Bereich Plattformengineering, Datenverarbeitung und Data Science.

Kosten bei Beschaffung

Die genannten Kosten beziehen sich auf die Entwicklung und den Betrieb bis zum Förderzeitraum Ende 2026.

Partizipation und Kommunikation
Für die Softwareentwicklung hat Gütersloh auf flache Hierarchien im Smart-City-Team und die projektbasierte Zusammenarbeit, zum Beispiel durch effizientes Projektmanagement mit digitalen Tools und die frühzeitige Dokumentation von Wissen über ein internes Wiki, gesetzt.

Die Entwicklung des Urban Stack basierte auf einer intensiven, verwaltungsinternen Bedarfserhebung in Gütersloh sowie einem engen, interkommunalen Austausch. Ein Fokus lag auf Fachabteilungen wie der „Geoinformation“. Dabei wurde analysiert, welche technischen Anforderungen an und Einsatzmöglichkeiten für das Ökosystem bestehen und wie es optimal in die bestehenden kommunalen Strukturen integriert werden kann. Sowohl im Smart-City-Team Gütersloh, als auch in der Zusammenarbeit mit anderen Kommunen war es ein zentraler Erfolgsfaktor, für Perspektiven, Einwände und Alternativen offen zu bleiben und all das in die Entwicklung einzubinden.

Als erfolgsentscheidend hat sich zudem der Aufbau interner Fachkompetenz in den beteiligten Kommunen herausgestellt. Besonders das Verständnis für IoT-Technologien (Internet of Things), LoRaWAN (drahtlose Datenübertragung für Sensoren) und der Informationsfluss innerhalb des Systems spielt eine wichtige Rolle. Gütersloh hat aus diesem Grund Austausche zum Wissenstransfer innerhalb des Projektteams und mit den anderen Kommunen etabliert. Zudem setzt die Kommune den Austausch über die entsprechenden Funktionen des Urban Stack sowie Schulungsformate dazu fort. 

Technische Infrastruktur
1. Architektur: Event-Driven Architecture (EDA, ereignisgesteuerte Architektur)

• Verarbeitung von Echtzeit-Datenströmen statt periodischer Batch-Verarbeitung
• Apache Kafka (Plattform zur schnellen Verarbeitung großer Datenmengen) sorgt für sofortige Reaktionen auf Sensordaten

2. Softwareumgebung: Docker & Kubernetes

• Containerisierung mit Docker (Software zur Paketierung von Anwendungen inklusive aller Abhängigkeiten) für eine modulare Architektur
• Orchestrierung mit Kubernetes (Plattform zur automatischen Verwaltung und Skalierung von Containern) sorgt für eine optimale Lastverteilung
• Rolling Updates ermöglichen kontinuierliche Verbesserungen ohne Systemausfälle

3. Infrastruktur als Code (IaC, automatisierte Verwaltung von IT-Infrastrukturen)

• automatisierte Bereitstellung und Verwaltung der Infrastruktur mit Terraform (Tool zur Verwaltung von Cloud- und Serverressourcen per Skript)
• Wiederholbarkeit und Fehlerreduktion durch standardisierte Bereitstellungsprozesse
• schnelle Skalierung durch Cloud-native Architektur

4. Continuous Integration (CI) & Continuous Deployment (CD) (automatisierte Softwareentwicklung und -bereitstellung)

• automatische Software-Updates mit GitLab CI/CD (Plattform für kontinuierliche Integration und Bereitstellung neuer Versionen)
• Zero-Downtime-Deployments (Updates ohne Unterbrechung des Betriebs)
• schnelle Fehlerbehebung und Sicherheitsupdates durch kontinuierliche Entwicklungsprozesse

5. Sicherheit: Keycloak als Identitätsmanagement (System zur Benutzerverwaltung und Zugriffskontrolle)

• zentrale Authentifizierung und Autorisierung über OpenID Connect & OAuth 2.0 (offene Standards für sichere Anmeldung und Zugriffsrechte)
• rollenbasierte Zugriffskontrolle (RBAC) für flexible Rechteverwaltung
• Single-Sign-On (SSO) und Multi-Faktor-Authentifizierung (MFA) für höhere Sicherheit

6. Mandantenfähigkeit für mehrere Kommunen

• Multi-Tenancy-Architektur (gemeinsame Plattform für mehrere Kommunen mit getrennten Datenräumen)
• einfache Erweiterbarkeit, um zusätzliche Mandanten flexibel aufzunehmen

7. Open-Source-Technologie statt proprietäre Lösungen

• Backend mit Clickhouse (leistungsstarkes, quelloffenes Datenbanksystem) und GraphQL (effiziente Schnittstelle für Datenabfragen)
• Cloud-native Bereitstellung mit Kubernetes für maximale Flexibilität
• keine Lizenzgebühren, langfristige Kostensenkung und vollständige Kontrolle über den Code

8. Nutzungsschnittstellen: Bürger- und Verwaltungsportale

• RESTful- und GraphQL-APIs (flexible Schnittstellen für den Datenaustausch zwischen Systemen)
• separate City-Tools für Bürgerportal und Verwaltungsportal, um gezielt auf die Bedürfnisse beider Nutzergruppen einzugehen
• dynamische Benutzeroberflächen mit RBAC, um individuelle Berechtigungen zu ermöglichen

Datengrundlagen
Das digitale Ökosystem aus Gütersloh ist in der Lage, eine Vielzahl an Statistiken, Geodaten sowie Sozial- und Verkehrsdaten zur Verfügung zu stellen. Diese Daten sind datenschutzkonform zugänglich und können zur Weiterverarbeitung, Weiterverbreitung und Wiederverwendung genutzt werden. Dabei setzt die Kommune auf offene Standards und veröffentlicht die Daten unter der Datenlizenz Deutschland – Zero – Version 2.0, wodurch sie frei genutzt werden können. Einschränkungen, die sich aus der Lizenzierung ergeben, sind transparent und öffentlich einsehbar.

Bei den Mandaten bleiben die Datenhoheit und damit die Kontrolle über die eigenen Daten stets bei der jeweiligen Kommune. Sämtliche gespeicherten Informationen befinden sich ausschließlich auf deutschen Servern, die den C5-Standard (Cloud Computing Compliance Controls Catalogue) erfüllen und somit höchste Sicherheitsanforderungen gewährleisten.