Systemy informatyczne i transformacja cyfrowa w miejskim transporcie zbiorowym

Abstract

Postępujące w świecie procesy urbanizacyjne, wzrost ludności mieszkającej i pracującej w miastach, kształtowanie wielkoprzestrzennych układów oraz ze- społów miast posiadających dominujące znaczenie dla życia gospodarczego i spo- łecznego1, stawiają coraz większe wymagania systemom transportowym. Sprawny transport miejski staje się coraz większym wyzwaniem wraz ze zwiększaniem się obszarów miast, tworzeniem aglomeracji, wzrostem liczby przebywających w nich osób oraz intensywności zagospodarowania. Wiąże się to z rosnącą licz- bą podróży, dojazdami z większych odległości, kongestią transportową i zwią- zanymi z nią kosztami2, ograniczeniami terenów, które można wykorzystać na cele transportowe oraz problemami związanymi z oddziaływaniem na środowi- sko miasta i znacznymi kosztami zewnętrznymi działalności transportowej3. Oczekuje się, że systemy transportowe miast zapewnią łatwość przemieszczania się, będą bezpieczne, a ich rozwój będzie odbywał się z zasadą zrównoważonego rozwoju transportu4. Realizacja tych oczekiwań wymaga wielu zmian, u podstaw których leży m.in. dostępność i możliwość wykorzystania technologii informa- tycznych i telekomunikacyjnych. Wdrażane rozwiązania są i będą podstawą zmian jakościowych w transporcie, w tym również w transporcie miejskim. W praktyce jest to odpowiedź na potrzeby rozwiązań mających zapewnić mobil- ność oraz dostępność do miejsc pracy, nauki, wypoczynku oraz usług mieszkań- com i osobom dojeżdżającym codziennie z obszarów podmiejskich do miast, a także zmniejszenie negatywnych skutków transportu, w tym w szczególności emisji szkodliwych związków oraz CO2 pochodzących z transportu. Zapotrze- bowanie na rozwiązania dotyczące realnych problemów z transportem w mia- stach powoduje, że z dużą intensywnością prowadzone są zarówno badania, jak i same wdrożenia nowych rozwiązań, przebiegają one w obszarach techniki, technologii, ekonomii, finansów i zarządzania. Wiele badań i publikacji cechuje interdyscyplinarne podejście do rozwiązywania problemów transportowych. Powszechne wykorzystanie Internetu, satelitarna lokalizacja pojazdów, łącz- ność bezprzewodowa, systemy informatyczne do planowania i monitorowania ruchu pojazdów oraz zarządzania ruchem, elektroniczne systemy poboru opłat za usługi transportu zbiorowego oraz parkowanie i wjazd do centrów miast, integracja transportu oraz zintegrowane oferty biletowe, to tylko niektóre narzę- dzia, rozwiązania i udoskonalenia w transporcie miejskim, które mają przyczynić się do zapewnienia dostępności i mobilności, przy zrównoważonym transporcie miejskim. Oczywiście wdrożenia nowych technologii lub rozwiązań powinny i często wiążą się z wieloma zmianami natury ekonomicznej, a zmierzają do sprawnego oraz efektywnego pokonywania przestrzeni, doskonalenia świadczo- nych usług, orientacji na korzystających z usług i uzyskiwanie rezultatów oraz ograniczania negatywnego oddziaływania na środowisko. Należy również zwrócić uwagę, że u podstaw zastosowania rozwiązań in- formatycznych nie są wyłącznie same rozwiązania technologiczne zamykające się w obszarze informatyki i telekomunikacji. Konieczny jest w szczególności odpowiedni dorobek w zakresie metod matematycznych oraz samych badań operacyjnych, w tym w części przypadków m.in. sformułowanie problemu de- cyzyjnego, wybór postaci modelu, jego budowa, określenie zasad i procedur podczas zbierania danych oraz przeprowadzenie procedury obliczeniowej, anali- za uzyskanych wyników i dopiero wdrożenie rozwiązania. W efekcie tych prac tworzone są algorytmy postepowania, które wykorzystywane są później w roz- wiązaniach informatycznych. Korzyści wdrożenia rozwiązań informatycznych i potrzebę tworzenia podstaw teoretycznych tych rozwiązań widziano już wiele laty temu – pod koniec lat 60. i latach 70. ubiegłego wieku5, a więc w czasie gdy dostępność elektronicznej techniki obliczeniowej była dla przedsiębiorstw znacznie ograniczona. Z perspektywy czasu można bardzo wysoko oceniać do- robek i wyniki prowadzonych wówczas prac badawczych, zwłaszcza przez szczecińskie środowisko naukowe – tworzone wówczas systemy informatyczne były rewolucyjne i autentycznie innowacyjne6, np. w zakresie ewidencji pojaz- dów, zwiększenia wykorzystania pojazdów oraz koordynacji przewozów. Od tamtego czasu stale prowadzone są prace nad modelami służącymi do optymali- zacji, a także do celów diagnostyczno-decyzyjnych, mającymi ułatwić zarządza- nie systemami logistycznymi miast7, a budowane modele wyznaczają w wielu przypadkach kierunek dalszego rozwoju systemów informatycznych wykorzy- stywanych w miastach. Wdrożenia systemów informatycznych umożliwiają i powinny prowadzić do transformacji cyfrowej, która jest przebiegającym dwutorowo procesem zmian w systemie społeczno-gospodarczym, związanym z upowszechnianiem nowych technologii oraz zastosowaniem nowych modeli biznesowych. Cyfryza- cja procesów gospodarczych różni się od wsparcia informatycznego tym, że nie prowadzi jedynie do usprawniania obecnych procesów, lecz polega na ich rede- finicji i wdrażaniu nowych modeli biznesowych. Umożliwiają to nowe techno- logie oraz rejestracja ustrukturyzowanych i nieustrukturyzowanych danych na masową skalę i zasadniczo zwiększona prędkość ich przetwarzania8. Niezależnie od samego rozwoju technologicznego związanego z wdraża- niem nowych rozwiązań w miejskim transporcie zbiorowym, a zatem w usłudze, która powinna być powszechnie dostępna, istotna jest możliwość korzystania z zaawansowanych technologii informatycznych oraz cyfryzacja społeczeństwa. Ważna jest tu dostępność technologii informatycznych i telekomunikacyjnych dla samych podmiotów, ale również informatyzacja społeczeństwa – posiadanie dostępu do Internetu, w tym też dostępu bezprzewodowego, korzystanie z roz- wiązań informatycznych wszędzie tam, gdzie jest to potrzebne, a zatem korzy- stanie z urządzeń mobilnych (laptopy, tablety, smartfony) oraz umiejętność i coraz powszechniejszy nawyk bezpiecznego korzystania z dostępnych aplikacji i rozwiązań cyfrowych. Rozwiązania oparte o możliwość ciągłego i nieograni- czonego dostępu do Internetu – a zatem z wykorzystaniem urządzeń mobilnych stają się standardem, a organizacje nie oferujące takich możliwości podczas świadczenia usług, są postrzegane jako te, które zatrzymały się w rozwoju i nie wykorzystują szansy na wdrażanie innowacyjnych rozwiązań, a tym samym na ekspansję, poprawę dostępności i jakości usług oraz wzrost ich konkurencyjności. Kluczowe znaczenie ma również wiedza, umiejętności i postawy społe- czeństwa, tak aby było ono otwarte na korzystanie z narzędzi informatycznych, posiadało umiejętności potrzebne podczas nauki i pracy zdalnej oraz korzystania z usług i narzędzi cyfrowych. Nie bez znaczenia dla zmian, które zaszły i zacho- dzą w społeczeństwie, jest również okres od połowy marca 2020, w którym z po- wodu COVID-19 wiele podmiotów i osób zmuszonych zostało do nauki i pracy oraz korzystania z wielu usług w formule zdalnej9, a to z kolei spowodowało ukształtowanie określonych rozwiązań, dostrzeżenie korzyści oraz nabycie w tym zakresie umiejętności przez uczniów, studentów, pracowników oraz inne grupy społeczne. W wyniku zastosowania technologii informatycznych należy również wy- mienić zmiany związane z tworzeniem rozwiązań w zakresie przemieszczeń opartych na współdzieleniu. Posiadanie własnego samochodu przestało być w wielu grupach społecznych wyznacznikiem statusu społecznego, a ze środków trans- portowych korzysta się coraz powszechniej na zasadach najmu. Powstanie infra- struktury dla korzystania z rowerów oraz dostępność rowerów miejskich, skute- rów i hulajnog elektrycznych, samochodów w systemach car-sharing (z zasady systemy ultrakrótkoterminowego najmu – na minuty lub godziny, bez udziału pracownika wypożyczalni, a formalności załatwiane są drogą elektroniczną, aczkolwiek pojazdy w tych systemach bywają też oferowane w wynajmie na dobę, weekend, tydzień), tradycyjnego krótkoterminowego najmu (doba, kilka- naście dni, kilka miesięcy, tu z kolei wypożyczalnie poszerzają zakres usług do wynajmu na godziny), usług taksówkowych świadczonych przez różne podmio- ty i w różnych formułach – tradycyjne taksówki na postojach, zamawiane tele- foniczne, korporacje taksówkarskie, formuła Uber. Celem niniejszej monografii jest przedstawienie zakresu zastosowań tech- nologii informatycznych i telekomunikacyjnych w miejskim transporcie zbioro- wym oraz wskazanie, jak technologie informatyczne mogą oraz przyczyniają się nie tylko do poprawy konkurencyjności tego sektora usług, ale również jak mogą i powinny zmienić się realizowane procesy czy modele rozwiązań. Pozwoli to na usystematyzowanie procesów zmian zachodzących w transporcie miejskim, wskazanie kierunków dalszych wdrożeń systemów informatycznych oraz – co ma wymiar nie tylko poznawczy, ale również pragmatyczny – odpowiednie kształ- towanie w praktyce procesów biznesowych i wdrażanie zmian, które są możliwe dzięki nowym technologiom i są korzystne dla podmiotów sektora transportu zbiorowego, ale również z punktu widzenia jakości życia oraz samego rozwoju miast. W pracy sformułowano hipotezy zakładające, że wdrażanie narzędzi infor- matycznych i sama transformacja cyfrowa to wielokierunkowy, złożony proces adaptacji rynkowej miejskiego transportu zbiorowego, mające na celu poprawę jego konkurencyjności oraz dostosowanie do otoczenia rynkowego. Wdrażane narzędzi informatyczne umożliwiają zmiany wielu procesów ukształtowanych w czasach, gdy rozwiązania informatyczne nie były powszechne, zmiany pozwa- lające wykorzystać możliwości technologii informatycznych i jednocześnie zwiększyć atrakcyjność miejskiego transportu zbiorowego i jego udział w obsłu- dze potrzeb przewozowych w miastach. W szczególności wdrożenia nowych technologii mogą i powinny prowadzić wzrostu liczby przewożonych pasażerów i w ten sposób wzrostu stopnia pokrycia kosztów dochodami ze sprzedaży, wzrostu jakości usług oraz lepszego wykorzystania zasobów będących w dyspo- zycji podmiotów miejskiego transportu zbiorowego. Przedsięwzięcia związane z wdrażaniem systemów informatycznych i rozwiązań cyfrowych skutkują kosz- tami i korzyściami ponoszonymi przez podmioty transportu miejskiego oraz w otoczeniu systemu transportu miejskiego, przy czym możliwie największe wykorzystanie możliwości systemów informatycznych pozwoli na maksymali- zację korzyści, a tym samym będzie prowadziło również do wzrostu efektywno- ści realizowanych wdrożeń. Duży potencjał wzrostu efektywności transportu zbiorowego upatruje się przede wszystkim w wyniku poprawy zarządzania ofertą przewozową i lepszego jej dopasowywania do zmieniającego się popytu, akty- wizację, zainteresowanie i współudział operatorów świadczących usługi w dzia- łaniach na rzecz wzrostu popytu, zarządzania cenami usług w sposób pozwalają- ce na lepsze ich dostosowanie do możliwości różnych grup społecznych, a także takiego kształtowania systemów sprzedaży usług, w których ułatwia się zakup biletu i jednocześnie obniża koszty sprzedaży. Kluczowe znaczenia mają także systemy z których korzystają pasażerowie, oprócz systemów sprzedaży również systemy planowania podróży i informacji pasażerskiej, a także wszelkie systemy zwiększające bezpieczeństwo podczas ruchu pojazdów oraz na przystankach i węzłach przesiadkowych. Monografia składa się z pięciu rozdziałów, wprowadzenia oraz zakończenia. W rozdziale pierwszym przedstawiono rozwój kluczowych technologii wy- korzystywanych w systemach teleinformatycznych w miejskim transporcie zbio- rowym. Określono kierunki zmian procesów zarządzania miejskim transportem zbiorowym ukierunkowane na wzrost konkurencyjności tego sektora usług. Jako kluczowe wskazano wykorzystanie danych z systemów automatycznych pomia- rów liczby przewożonych pasażerów jak jednego z elementu wynagradzania operatorów z tytułu świadczonych usług. Analogiczne systemy publicznego finansowania powinny być ukierunkowane na wzrost efektywności świadczo- nych usług, zatem wielkość publicznego finansowania nie powinna zależeć je- dynie od ilości świadczonych usług, ale równie ich jakości oraz uzyskiwanego efektu w postaci zwiększania udziału miejskiego transportu zbiorowego w ob- słudze potrzeb przewozowych miast. Rozdział drugi zawiera zagadnienia związane z nowoczesnymi rozwiązaniami w sprzedaży biletów oraz pobierania opłat za korzystanie z miejskiego transportu zbiorowego. Dotyczy to rozwiązań płatności bezgotówkowych. W szczególności przedstawione są rozwiązania w zakresie płatności kartami elektronicznymi – w systemach kart miejskich lub z wykorzystaniem kart płatniczych – zbliżenio- wych. Ponadto płatności wnoszonych za pomocą urządzeń mobilnych – przede wszystkim smartfonów z wykorzystaniem odpowiednich aplikacji umożliwiają- cych płatności w technologii zbliżeniowej lub w rozwiązaniach zdalnych. Uzu- pełniają to wymogi sformułowane dla systemów integrujących wszystkie do- stępne usługi przemieszczania w miastach, a zatem nie tylko usługi miejskiego transportu zbiorowego, ale również krótkoterminowego wynajmu jednośladów lub pojazdów samochodowych w systemach car-sharingu. Rozdział trzeci przedstawia możliwość wykorzystania systemów pozwala- jących prognozować w dłuższym okresie popyt na usługi miejskiego transportu zbiorowego. Są one istotne zwłaszcza przy podejmowaniu decyzji w zakresie budowy i modernizacji infrastruktury transportowej jak i zakupu taboru. Przed- stawiono również systemy pozwalające mierzyć popyt realny na poszczególnych liniach miejskiego transportu zbiorowego – ich zastosowanie i wykorzystanie związane jest z bieżącym dostosowywaniem oferty przewozowej – rozkładów jazdy do potrzeb oraz mierzeniem wielkości przewozów na potrzeby rozliczeń środków finansowych uzyskiwanych ze sprzedaży biletów wspólnych. Rozdział czwarty zawiera możliwości wykorzystania narzędzi informatycz- nych w tworzeniu rozkładów jazdy oraz podczas ruchu pojazdów miejskiego transportu zbiorowego. Dotyczy to zwłaszcza systemów uprzywilejowania po- jazdów miejskiego transportu zbiorowego na skrzyżowaniach z sygnalizacją świetlną oraz operatywnego zarządzania ruchem pojazdów. Istotne są tu zwłasz- cza decyzje przywracające punktualność kursowania, tak aby skutki zakłóceń, które wystąpiły, były jak najmniejsze. Uzupełniają to systemy informacji pasa- żerskiej oraz monitoringu wizyjnego ukierunkowane na ułatwienia w korzysta- niu z usług miejskiego transportu zbiorowego, skrócenie czasu podróży poprzez skrócenie czasu oczekiwania na przystankach oraz możliwość wyboru odpo- wiedniego planu podróży. Ocena efektywności przedsięwzięć informatycznych przedstawiona jest w rozdziale piątym. Przygotowując przedsięwzięcie konieczne jest dokonanie oceny kosztów i korzyści, tak aby sam fakt wdrażania nowych technologii nie przysłonił rzetelnej oceny posiadanych zasobów i możliwości wdrożenia oraz efektywności przedsięwzięcia. Ocena nie powinna być uzasadnieniem pojętej już wcześniej decyzji o realizacji przedsięwzięcia inwestycyjnego, a rzetelną oce- ną w szczególności kosztów, które wystąpią podczas realizacji przedsięwzięcia. Z doświadczeń uzyskanych podczas uczestniczenia w realizacji wielu projektów informatycznych wynika bowiem, że okazują się one bardziej pracochłonne i tym samym kosztowne, niż się to zakładało przy podejmowaniu decyzji o ich realizacji. Podczas przygotowania monografii wykorzystano analizę literatury przed- miotu opisującą same rozwiązania technologiczne, ale również przedstawiającą „dobrą praktykę ich wdrażania i zastosowania”. Wykorzystano również wielo- letnie obserwacje poczynione w trakcie pracy praktycznej w podmiocie organi- zującym miejski transport zbiorowy, w tym również z wdrożenia dużego projek- tu informatycznego zarządzania miejskim transportem zbiorowym. Prowadząc badania, przy uwzględnieniu przedmiotu i celu badań, posługi- wano się przede wszystkim metodami jakościowymi. Uznając istotne znaczenie metod ilościowych oraz obserwując obecnie daleko idącą dominację badań ilo- ściowych w naukach ekonomicznych, należy zwrócić uwagę, że za pomocą ba- dań ilościowych uzyskuje się przede wszystkim odpowiedzi na podstawowe pytania związane z ilością i częstotliwością rozwiązań czy też wnioskuje na podstawie badanej próby o całej populacji. W badaniach ilościowych dąży się do określenia zależności ilościowych badanych zjawisk zwracając przede wszyst- kim uwagę na prawidłowość wyznaczanych zmiennych i logikę pomiaru10. Po- zwala to ustalać fakty, kwantyfikować istniejący stan rzeczy i sprawdzać zależ- ności statystyczne, jednak ich zastosowanie jest ograniczone przy tworzeniu teorii i formułowaniu propozycji11. To właśnie metody jakościowe mniej kon- centrują się na częstotliwości badanych rozwiązań lub zjawisk, a bardziej na opisie, przedstawianiu i tworzeniu teorii oraz związanych z tym dobrych prak- tyk. Uzyskuje się tu odpowiedzi na podstawowe pytania – dlaczego i jak prze- biega dane zjawisko, dąży do zrozumienia i ustalenia motywów takich działań i zachowań12. Tworzona teoria jest na pewnym stopniu ogólności i z zastrzeże- niami w zakresie jej aplikacji praktycznej. Zasadniczą rolą badań jakościowych jest tworzenie teorii, wykorzystując przy tym doświadczenie badaczy uczestni- czących w tym procesie. Uważa się przy tym, że metody jakościowe mają znaczny potencjał, korzystając z danych i przykładów procesów społecznych mogą bowiem dostarczyć wielu informacji i wyjaśnień formułowanych teorii, a także umożliwić uogólnianie teorii na te elementy zjawisk, które nie podlegają kwantyfikacji13. A zatem można założyć testowanie teoretyczne z wykorzysta- niem studiów przypadków. Warto przy tym zwrócić również uwagę na fakt, że badania jakościowe nie są łatwiejsze w prowadzeniu niż badania ilościowe i speł- niały w przeszłości oraz nadal spełniają ważną rolę w procesach poznawczych. Podczas pisania niniejszej monografii zwrócono uwagę na dwa zagadnienia dotyczące samej terminologii oraz pojęć, o których należy wspomnieć. Pierw- szym z nich jest powszechne używanie – można nawet stwierdzić, że naduży- wanie – w publikacjach w języku polskim dotyczących rozwiązań informatycz- nych wyrazów angielskich, pomimo że są ich odpowiedniki w języku polskim. Nadużywanie to spowodowało ukształtowanie się przekazywania treści w sposób charakterystyczny dla informatyków – w skrajnych przypadkach można mówić o swoistym żargonie informatyków, niestety również przenikającym do publika- cji naukowych. Może to obniżać wartość publikacji oraz ich użyteczność, zwłaszcza dla osób spoza sektora informatyki, jednak związanych z wdrażaniem systemów informatycznych. Drugie zagadnienie jest również związane z termi- nologią – wyjaśnić należy zasady używania pojęć: system, podsystem, moduł, aplikacja. Pojęcia te są podstawowe i w monografii występują wielokrotnie, przy czym może pojawić się odczucie pewnej niekonsekwencji ich stosowania. Zgodnie z teorią systemów – jako system rozumie się zbiór elementów powiąza- nych ze sobą i wydzielonych z otoczenia. Można sformułować różne kryteria wyodrębniania systemów, w rezultacie systemy mogą być realne i konceptualne. W złożonych układach można wyodrębniać wiele systemów, w systemach wyż- szego rzędu jest wiele podsystemów, które z kolei są systemami niższego rzędu. Stąd też pojęcie systemu informatycznego złożonego z wielu modułów, ale zara- zem moduły te są systemami niższego rzędu. Podobnie aplikacja jest jednym z wielu elementów modułu oraz systemu informatycznego, ale zarazem jest sys- temem niższego rzędu, np. systemem pobierania płatności drogą elektroniczną. Oznacza to, że w zależności od kontekstu w którym dokonuje się opisu danego obiektu, może być on systemem, podsystemem, modułem lub aplikacją. Klu- czem w danym momencie jest poziom lub kryteria identyfikacji rozwiązania oraz opisywanego obiektu. Podstawowa treść niniejszej publikacji powstała w drugiej połowie 2021 oraz w 2022 roku, stąd też zawiera standardy, parametry oraz rozwiązania funk- cjonujące w tym okresie. Rozwiązania informatyczne charakteryzują ciągłe zmiany, nie tylko postęp w zakresie samej techniki i technologii, ale również możliwości i funkcjonalności oprogramowania oraz integracji i wykorzystania oprogramowania w procesach zarządzania podmiotami, współdziałania podmio- tów, dostarczania i tworzenia nowych rozwiązań oraz usług. Rzeczą naturalną będzie zatem, że w kolejnych latach pojawią się nowe rozwiązania – procesory o większej możliwości obliczeniowej, sieci o większych prędkościach i przepu- stowościach, urządzenia mobilne w większym zakresie dostosowane do oczeki- wań oraz coraz doskonalsze pod wieloma względami rozwiązania programowe wspierające i zapewniające realizację na nowo zdefiniowanych wielu procesów biznesowych.