ارائه مدل عوامل مؤثر بر توسعه آینده شهرهای هوشمند پایدار با تأکید بر مدیریت بهینه انرژی (مقاله علمی وزارت علوم)
درجه علمی: نشریه علمی (وزارت علوم)
آرشیو
چکیده
مقدمه بهینه سازی مصرف انرژی با توجه به نیاز پیچیده و فراوان شهرها به انرژی از یک طرف و بحران ناشی از مصرف سوخت های فسیلی در شهرها و پدیده گرمایش زمین از طرف دیگر، امری ضروری است. در این راستا توسعه شهرهای هوشمند و پایدار که عوامل مختلف پایداری را در شهرهای هوشمند در نظر می گیرند، نشان دهنده رویکردی مهمی برای صرفه جویی در مصرف انرژی و ترویج گذار به سمت انرژی پاک از طریق دیجیتالی شدن است. شهر هوشمند به معنای شهری است که ساخت آن بر اساس فناوری اطلاعات و ارتباطات (ICT) توسعه داده شود؛ و توسعه پایدار شهری به عنوان «فرایند تغییر در محیطی است که توسعه اقتصادی را در عین حفظ منابع و ارتقای سلامت فرد، جامعه و اکوسیستم تقویت می کند». حجم زیادی از ادبیات بیان می کند که حوزه فناوری و چگونگی تأثیر ویژگی ها و قابلیت های سازمانی بر اجرای آن از جنبه اصلی شهرهای هوشمند است و جنبه های طراحی در این زمینه نادیده گرفته شده است. در حالی که شهرهای پایدار مفاهیم و اصول طراحی را در نظر گرفته و جنبه های هوشمند را نادیده می گیرند. از این رو، با ادغام این دو مفهوم می توان از شهرهای هوشمند پایدار صحبت کرد. شهر هوشمند پایدار، به کارگیری فناوری اطلاعات و ارتباطات برای برآوردن نیازهای ساکنان فعلی خود بدون به خطر انداختن افراد دیگر یا نسل های آینده است که دستیابی به توسعه پایدار شهری و بهبود کیفیت زندگی را تسهیل می کند. با این حال، سیاست گذاران و ذی نفعان مرتبط با شهر هوشمند فاقد توصیه های کاربردی بر مبنای پژوهش برای حمایت از توسعه شهر های هوشمند پایدار هستند. زمانی که دولت ها عوامل مختلفی را در سیاست های مرتبط با توسعه شهر های هوشمند پایدار در نظر نگیرند، ممکن است نتوانند خدمات باکیفیتی را به شهروندان ارائه کنند. در نتیجه هدف اصلی پژوهش، شناسایی و رتبه بندی عوامل مؤثر بر توسعه شهر هوشمند پایدار است و سؤال های پژوهشی در نظر گرفته شده در مقاله حاضر این است: عوامل مؤثر بر توسعه شهر هوشمند پایدار با تمرکز بر مدیریت بهینه انرژی کدام است؟ عوامل تأثیرگذار و تأثیرپذیر در توسعه شهر هوشمند پایدار کدام است؟ برای پاسخ به سؤال های مطرح شده، این مقاله نوعی مدل برای چگونگی راه حل های مرتبط با آن ها در دستور کار شهر هوشمند پایدار پیشنهاد می کند. نتایج این پژوهش کمک می کند تا مدیران، سیاست گذاران و برنامه ریزان شهری تصویری واضح از بخش توسعه شهر هوشمند پایدار داشته باشند. مواد و روش هاهدف تحقیق حاضر، ارائه مدل عوامل مؤثر بر توسعه شهر هوشمند پایدار است. به همین دلیل از آزمون آماری دوجمله ای و روش دیمتل فازی استفاده شده است. هر دو جزء فنون کمی هستند و از داده های کمی برای تحلیل استفاده می کنند. آزمون دوجمله ای یک آزمون ناپارامتریک برای غربال عوامل است. با استفاده از نرم افزار SPSS و آزمون دوجمله ای اقدام به محاسبه سطح معناداری برای عوامل صورت می گیرد و عواملی که ضریب معناداری آن ها بیشتر از 05/0 باشد، حذف می شوند. دیمتل روشی است که جهت و شدت روابط مستقیم و غیرمستقیم میان عوامل موجود در یک سیستم پیچیده را از طریق محاسبات ماتریسی و نظریات مرتبط ریاضی شناسایی می کند. پژوهش حاضر از حیث هدف، اکتشافی (به دلیل شناسایی عوامل مؤثر پژوهش)؛ از منظر جهت گیری، کاربردی (کاربرد نتایج در تحلیل عوامل مهم توسعه شهر هوشمند پایدار) و از نظر روش شناسی آمیخته است. جامعه نظری پژوهش شامل اساتید، خبرگان و مدیران و کارشناسان است. همچنین روش نمونه گیری به صورت قضاوتی و بر اساس دانش و قضاوت تخصصی خبرگان است. درخور یادآوری است که حجم نمونه در این پژوهش 15 نفر است. مراحل پژوهش حاضر عبارت اند از:1) مرور پیشینه برای شناسایی عوامل اثرگذار بر توسعه شهر هوشمند پایدار2) غربال اولیه عوامل پژوهش با استفاده از آزمون بینم (Binominal Test)3) تعیین اثرگذارترین عوامل از طریق روش دیمتل فازی یافته هایافته های پژوهش نشان می دهد ابتدا 20 عامل اثرگذار توسعه شهر هوشمند پایدار با تمرکز بر مدیریت بهینه انرژی با مرور تحلیلی پیشینه استخراج شدند. سپس با تحلیل آزمون دوجمله ای، 10 عامل آموزش و توانمندسازی شهروندان، کنترل سطح آلودگی، توسعه مشارکت های دولتی و خصوصی، سیستم های مدیریت ترافیک، توسعه نوآوری و کارآفرینی، جذابیت و رقابت شهری، مدیریت مصرف منابع، برنامه ریزی و سیاست های عمومی شهری، امنیت سایبری و مشارکت شهروندان دارای ضریب معناداری بالای 5 درصد بودند و از محاسبات حذف شدند. همچنین 10 عامل باقی مانده با استفاده از تکنیک دیمتل فازی مورد بررسی قرار گرفتند. تکنیک دیمتل، عوامل را از منظر اثرگذاری و اثرپذیری مورد ارزیابی قرار می دهد. با توجه به یافته های دیمتل فازی و شاخص خالص اثر، عوامل اینترنت پرسرعت (فناوری 5G)، تحقیق و توسعه، کلان داده ها، هوش مصنوعی و اینترنت اشیای سبز دارای اثرگذاری بیشتری در مقایسه با اثرپذیری بودند. عوامل اقتصاد دورانی، منابع انرژی تجدیدپذیر، سیستم های حمل و نقل هوشمند و ساختمان های سبز هوشمند و سیستم های مدیریت هوشمند انرژی، عوامل تأثیرپذیر هستند. نتیجه گیرینتایج این پژوهش نشان می دهد اینترنت پرسرعت (فناوری 5G) تأثیرگذارترین عامل بر آینده شهرهای هوشمند پایدار است. به کارگیری فناوری 5G سرعت دسترسی کاربران به حجم زیادی از داده ها را افزایش و زمان آن را کاهش می دهد. اینترنت اشیا می تواند از فناوری 5G به منظور مدیریت مصرف انرژی در شهر هوشمند پایدار بهره مند شود. بنابراین، فناوری 5G قادر است به خوبی پاسخ گوی نیازهای شهر هوشمند پایدار در جهت مدیریت مصرف انرژی باشد. تحقیق و توسعه دارای رتبه دوم از لحاظ تأثیرگذاری بر آینده شهرهای هوشمند پایدار است. تحقیق و توسعه با جذب سرمایه گذاری و نوآوری در محصولات و خدمات و تولید فناوری های پیشرفته به فعالیت های دانش بنیان و در نتیجه پیشرو بودن در زمینه سیاست های پایدار منجر می شود. بنابراین می توان با حمایت از همکاری میان دانشگاه و صنعت و همچنین، شرکت های مبتنی بر فناوری جدید (NTBFs)، گام بزرگی در این مسیر برداشت. کلان داده دارای رتبه سوم از لحاظ تأثیرگذاری بر آینده شهرهای هوشمند پایدار است. تعیین اطلاعات مفید در پروژه های توسعه شهر هوشمند مبتنی بر داده بسیار مهم است، زیرا شناسایی اطلاعات برای ارائه به مشتریان به طور مستقیم با ارزش و جذابیت یک سرویس مرتبط است. هوش مصنوعی دارای رتبه چهارم از لحاظ تأثیرگذاری بر آینده شهرهای هوشمند پایدار است. هوش مصنوعی به مدیریت تولید و مصرف انرژی در محیط های متغیر و بازار کمک می کند. ادغام هوش مصنوعی با شبکه های 5G و شبکه های حسگر، می تواند زمینه جدیدی را برای خدمات شهرهای هوشمند نسل آینده ایجاد کند. اینترنت اشیای سبز و به کارگیری آن دارای رتبه پنجم از لحاظ تأثیرگذاری بر آینده شهرهای هوشمند پایدار است. فناوری های اینترنت اشیا چالش های متعددی مانند افزایش مصرف انرژی و همچنین، زباله های الکترونیکی در شهرهای هوشمند را به همراه دارند. برنامه های شهر هوشمند باید سازگار با محیط زیست باشند، از این رو شهرهای هوشمند باید به سمت اینترنت اشیای سبز حرکت کنند. تحلیل این عوامل کلیدی به تصمیمات مدیران، سیاست گذاران و برنامه ریزان شهری برای سرمایه گذاری و فراهم کردن زیرساخت های لازم شهر هوشمند با توجه به مدیریت بهینه انرژی، کمک می کند.A Model of Factors Affecting the Future Development of Sustainable Smart Cities with an Emphasis on Optimal Energy Management
Introduction Due to the complicated and abundant energy needs of cities, as well as the crisis brought on by the usage of fossil fuels in cities and global warming, optimizing energy use is essential. In this sense, creating smart and sustainable cities—which take into account a variety of sustainability-related factors—represents a significant strategy for reducing energy consumption and accelerating the shift to clean energy through digitalization. A smart city is a city whose construction is developed based on information and communication technology (ICT) sustainable urban development is “the process of change in the environment that strengthens economic development while preserving resources and improving the health of the individual, society and ecosystem”. A large amount of research indicates that the primary focus of smart cities is the field of technology and how organizational characteristics and capacities influence its application; design considerations have been overlooked in this regard. Sustainable cities, however, consider design concepts and principles and ignore smart aspects. Thus, we can discuss sustainable smart cities by bringing together these two concepts. A sustainable smart city is the application of information and communication technology to meet the needs of its current residents without endangering other people or future generations, which facilitates achieving sustainable urban development and improving the quality of life. However, policymakers and stakeholders related to smart cities lack practical research-based recommendations to support the development of sustainable smart cities. Governments may not be able to offer citizens high-quality services if they fail to take into account several factors while formulating policies about the development of sustainable smart cities. As a result, the main goal of the research is to identify and rank the factors affecting the development of a sustainable smart city, and the research questions considered in this article are: What are the factors affecting the development of a sustainable smart city with a focus on optimal energy management? What are the influencing and affectability factors in the development of a sustainable smart city? To answer the questions raised, this paper proposes a model for how to address them in the sustainable smart city agenda. The results of this research help managers, policymakers, and urban planners have a clear picture of sustainable smart city development.
Materials and MethodsThe purpose of this research is to provide a model of factors affecting the development of a sustainable smart city. For this reason, binomial statistical tests and fuzzy DEMATEL methods were applied. Both components are quantitative techniques and use quantitative data for analysis. The binomial test is a non-parametric test for screening factors. By using SPSS software and the binomial test, the significance level is calculated for the factors, and the factors whose significance level is more than 0.05 are removed. DEMATEL is a method that identifies the direction and intensity of direct and indirect relationships between factors in a complex system through matrix calculations and related mathematical theories. The current research is exploratory in terms of its purpose (due to the identification of the effective factors of the research). From the point of view of orientation, it is applied (using the results in the analysis of the important factors of sustainable smart city development) and in terms of methodology, it is mixed. The theoretical research community includes professors, managers, and experts. Also, the sampling method is judgmental and based on expert knowledge and judgment. It should be noted that the sample size in this research is 15 people. The stages of the current research include:1) Literature review to identify factors influencing the development of a sustainable smart city2) The initial screening of the research factors using a binomial test3) Determining the most effective factors through the fuzzy DEMATEL method
FindingsThe findings of the research show that initially, 20 effective factors for the development of a sustainable smart city with a focus on optimal energy management were extracted with an analytical review of the research literature. Then, by analyzing the binomial test, 10 factors of education and empowerment of citizens, control of pollution level development of private and public collaborations, traffic management systems, development of innovation and entrepreneurship, attractiveness and urban competitiveness, management of resource consumption, urban planning and public policies, cyber security, and the participation of citizens had a significant level above 5% and were excluded from the calculations. Also, the remaining 10 factors were investigated using the fuzzy DEMATEL technique. DEMATEL’s technique evaluates factors from the point of view of Influencing and Affectability. According to the findings of Fuzzy DEMATEL and the net effect index, the factors of high-speed internet (5G technology), research and development, big data, artificial intelligence, and green Internet of things had the highest effect.
ConclusionThe results of this research show that high-speed Internet (5G technology) is the most influential factor in the future of sustainable smart cities. Using 5G technology increases the speed of users’ access to a large amount of data and reduces its time. The Internet of Things can benefit from 5G technology to manage energy consumption in a sustainable smart city. Therefore, 5G technology can respond well to the needs of a sustainable smart city to manage energy consumption. Research and development is ranked second in terms of influencing the future of sustainable smart cities. Research and development by attracting investment and innovation in products and services and producing advanced technologies leads to knowledge-based activities and as a result, being a pioneer in the field of sustainable policies. Therefore, it is possible to take a big step in this direction by supporting the collaboration between academia and industry as well as new technology-based firms (NTBFs). Big data is ranked third in terms of influencing the future of sustainable smart cities. Determining useful information is very important in data-driven smart city development projects because identifying information to provide to customers is directly related to the value and attractiveness of a service. Artificial intelligence is ranked fourth in terms of influencing the future of sustainable smart cities. Artificial intelligence helps to manage energy production and consumption in changing environments and markets. The integration of artificial intelligence with 5G networks and sensor networks can create a new field for next-generation smart city services. The Internet of Green Things and its application has the fifth rank in terms of influencing the future of sustainable smart cities. Internet of Things technologies bring many challenges such as increasing energy consumption as well as electronic waste in smart cities. Smart city programs must be compatible with the environment, hence smart cities should move towards green IoT. The analysis of these key factors helps the decisions of managers, policymakers, and urban planners to invest and provide the necessary infrastructure of a smart city for optimal energy management.
تبلیغات
