كم تبلغ تكلفة بناء البنية التحتية للمدن الذكية؟

نادراً ما تفشل مشاريع المدن الذكية بسبب التكنولوجيا، بل تفشل بسبب توقعات التكلفة.

على الورق، تبدو بنية المدن الذكية بسيطة في كثير من الأحيان: أجهزة استشعار، وشبكات اتصال، ومنصات بيانات، وربما بعض الذكاء الاصطناعي. ويصاحب ذلك وعدٌ بالكفاءة والأمان وتحسين جودة الحياة. أما في الواقع، فإن تكلفة بناء مدينة ذكية لا تتأثر بالطموح بقدر ما تتأثر بالتخطيط والتكامل والصيانة طويلة الأجل.

لا يوجد رقم واحد يناسب جميع المدن. فالمدن الكبرى المكتظة التي تُحدّث أنظمتها القديمة تواجه تكاليف مختلفة تمامًا عن المدن الصغيرة التي تبدأ بمواقف السيارات أو الإضاءة أو شبكة الواي فاي العامة. المهم هو فهم أين تُنفق الأموال فعليًا، وأي الأجزاء تتطلب أكبر استثمار، وأي التكاليف تظهر لاحقًا، بعد فترة طويلة من افتتاح المشروع.

توضح هذه المقالة التكلفة الحقيقية لبناء البنية التحتية للمدن الذكية اليوم، وما تنفقه المدن عادةً على كل طبقة، ولماذا يكون السعر الإجمالي في كثير من الأحيان أعلى من التقديرات الأولية.

الإجابة المختصرة: ما هي التكلفة الفعلية؟

تتراوح تكلفة بناء البنية التحتية للمدن الذكية عادةً بين بضعة ملايين من الدولارات وعدة مليارات، وذلك تبعاً لحجم المدينة، والبنية التحتية القائمة، ومدى اتساع تعريف "الذكاء". ولا تموّل معظم المدن كل شيء دفعة واحدة، بل تبني على مراحل، بدءاً بالأنظمة ذات التأثير الكبير والتوسع تدريجياً.

تبدو نطاقات التكلفة النموذجية على النحو التالي

• المدن الصغيرة أو البرامج التجريبية: من مليون إلى مليون وعشرة ملايين دولار. عمليات نشر مركزة مثل الإضاءة الذكية، ومواقف السيارات، وأجهزة الاستشعار البيئية، أو شبكة الواي فاي العامة في مناطق مختارة.
• المدن متوسطة الحجم: من $20 مليون إلى $150 مليون. عمليات نشر أوسع تشمل إدارة المرور، والمرافق، وأنظمة السلامة العامة، ومنصات البيانات، والاتصال على مستوى المدينة.
• المدن الكبرى والمناطق الحضرية: من مليون إلى عدة مليارات. برامج متعددة السنوات تدمج النقل والطاقة والسلامة العامة والخدمات الرقمية والتحليلات والحوكمة على نطاق واسع.

لا تشمل هذه الأرقام تكاليف الأجهزة والتركيب فحسب، بل تشمل أيضًا منصات البرمجيات والتكامل والأمن السيبراني وتكاليف التشغيل الأولية. وعلى مدار دورة حياة المشروع، غالبًا ما يكون إجمالي الإنفاق أعلى بمرتين إلى ثلاث مرات من تكلفة الإنشاء الأولية عند احتساب تكاليف الصيانة والتحديثات وتوظيف الكوادر.

طبقات التكلفة الأساسية للبنية التحتية للمدن الذكية

عادةً ما تُوزّع ميزانيات المدن الذكية على عدة طبقات مترابطة. كل طبقة تعالج مشكلة مختلفة، وتجاهل أي منها يؤدي إلى ظهور ثغرات تظهر لاحقاً على شكل تأخيرات أو تجاوزات في الميزانية أو أنظمة ذات أداء ضعيف.

فيما يلي تفصيل واقعي لطبقات التكلفة الرئيسية، ومقدار الميزانية التي تستهلكها عادةً، وما تدفعه المدن عادةً في الواقع العملي.

الاتصال والبنية التحتية للشبكة

نموذج حصة الميزانية

30-35 بالمئة

نطاق التكلفة النموذجي

من مليون إلى أكثر من مليون

الاتصال هو أساس كل نظام مدينة ذكية. فبدون شبكات موثوقة، لا تقوم أجهزة الاستشعار بأي عمل وتبقى منصات البيانات خاملة.

تستثمر المدن في مزيج من الألياف الضوئية، وشبكات الواي فاي العامة، وشبكات الهاتف المحمول، وشبكات LTE الخاصة، وشبكات الجيل الخامس، وشبكات واسعة النطاق منخفضة الطاقة. ويعتمد المزيج الأمثل على حالات الاستخدام. فأنظمة التحكم المروري تتطلب زمن استجابة منخفضًا، بينما تُعطي أجهزة الاستشعار البيئية الأولوية للتغطية وعمر البطارية، أما أنظمة السلامة العامة فتحتاج إلى مرونة عالية في ظل الأحمال الثقيلة.

تشمل التكاليف في هذه الطبقة ما يلي:

• أجهزة الشبكة ونقاط الوصول
• توسيع شبكة النقل الخلفي والألياف الضوئية
• التخطيط للتكرار والتعافي من الأعطال
• رسوم الخدمة المستمرة ورسوم الطيف الترددي

قد تنفق المدن الصغيرة بضعة ملايين لتوسيع نطاق تغطية شبكة الواي فاي العامة أو شبكة LTE الخاصة في المناطق الرئيسية. أما المناطق الحضرية الكبيرة، فيمكنها بسهولة إنفاق مئات الملايين عند ترقية البنية التحتية للألياف الضوئية وشبكات الاتصالات اللاسلكية على مستوى المدينة.

أجهزة استشعار وإنترنت الأشياء

نموذج حصة الميزانية

40-45 بالمئة

نطاق التكلفة النموذجي: 

من $10 مليون إلى $1+ مليار

تُعدّ الأجهزة الجزء الأكثر وضوحاً في البنية التحتية للمدينة الذكية. وتندرج الكاميرات والعدادات الذكية وأجهزة استشعار مواقف السيارات وأجهزة مراقبة جودة الهواء وأجهزة التحكم في الإضاءة وأجهزة استشعار المرافق ضمن هذه الفئة.

رغم أن الأجهزة الفردية قد تبدو رخيصة، إلا أن التوسع يغير كل شيء. فعشرات الآلاف من نقاط النهاية سرعان ما تتحول إلى بند رئيسي في الميزانية.

تتجاوز التكاليف سعر الجهاز نفسه بكثير:

• التركيب والتثبيت المادي
• مصدر الطاقة والكابلات
• المعايرة والاختبار
• تحديثات واستبدالات البرامج الثابتة

تتعطل الأجهزة. وتحتاج البطاريات إلى استبدال. وتنحرف أجهزة الاستشعار بمرور الوقت وتتطلب إعادة معايرة. وغالبًا ما تقلل المدن التي تخصص ميزانية للمشتريات فقط من تقدير التكلفة الحقيقية لتشغيل أساطيل الأجهزة الكبيرة.

منصات البيانات والبنية التحتية السحابية

نموذج حصة الميزانية

15-20 بالمئة

نطاق التكلفة النموذجي

من $3 مليون إلى $200+ مليون بمرور الوقت

تقوم الأجهزة بتوليد البيانات، ولكن بدون منصات لمعالجتها، فإن هذه البيانات لا قيمة لها تذكر.

تنفق المدن مبالغ طائلة على البنية التحتية السحابية، وتخزين البيانات، ومنصات التحليلات، ولوحات المعلومات، وأنظمة التكامل التي تجمع المعلومات من مختلف الإدارات. وتدعم هذه الأنظمة كل شيء بدءًا من تحسين حركة المرور وصولًا إلى إعداد التقارير البيئية والاستجابة لحالات الطوارئ.

يُعدّ هذا أحد أكثر مراكز التكلفة استمراريةً لأنه لا ينتهي أبدًا. فمع ازدياد عدد الأجهزة المتصلة بالإنترنت، تتزايد أحجام البيانات، وتزداد متطلبات المعالجة، وتستمر التراخيص وعقود الدعم وأعمال التكامل عامًا بعد عام.

وهنا أيضاً تبدأ المدن بالشعور بالتقييد من قبل الموردين إذا لم يتم إعطاء الأولوية للمعايير المفتوحة في وقت مبكر.

الحوسبة الطرفية والمعالجة المحلية

نموذج حصة الميزانية

حوالي 10 بالمائة

نطاق التكلفة النموذجي

من مليون إلى أكثر من 100 مليون

مع توسع نطاق نشر المدن الذكية، يصبح إرسال جميع البيانات إلى منصات سحابية مركزية غير فعال ومكلف.

تُقرّب الحوسبة الطرفية جزءًا من المعالجة من مكان توليد البيانات. تستطيع كاميرات المرور تحليل الفيديو محليًا. وتستطيع أنظمة المرافق اكتشاف أي خلل فورًا. وتستطيع أنظمة الطوارئ الاستجابة دون تأخير من الحوسبة السحابية.

تساهم البنية التحتية الطرفية في تقليل تكاليف النطاق الترددي وتحسين أوقات الاستجابة، لكنها تفرض مسؤوليات جديدة:

• إدارة عقد الحافة الموزعة
• تطبيق التصحيحات والتحديثات الأمنية
• مراقبة الأداء والأعطال

على الرغم من أنها لا تزال تشكل نسبة أصغر من الميزانيات اليوم، إلا أن تكاليف الحوسبة الطرفية تتزايد باطراد مع سعي المدن إلى اتخاذ القرارات في الوقت الفعلي.

الأمن السيبراني وحماية البيانات

نموذج حصة الميزانية

10-15 بالمئة

نطاق التكلفة النموذجي 

من مليون إلى أكثر من 50 مليون دولار سنوياً

يُعد الأمن السيبراني أحد أكثر المجالات التي يتم التقليل من شأنها في تخطيط المدن الذكية.

كل جهاز متصل بالإنترنت يمثل نقطة دخول محتملة. كل منصة بيانات تمثل هدفاً محتملاً. تخصص المدن الآن نسبة متزايدة من ميزانياتها لتأمين الشبكات والأجهزة والبيانات.

تشمل تكاليف الأمن عادةً ما يلي:

• تشفير الجهاز والشبكة
• إدارة الهوية والوصول
• المراقبة المستمرة والكشف عن التهديدات
• تخطيط الاستجابة للحوادث
• الامتثال لقوانين الخصوصية وحماية البيانات

إن نقص الاستثمار هنا لا يخلق مخاطر تقنية فحسب، بل يخلق مخاطر سياسية وقانونية ومخاطر تتعلق بالسمعة، مما قد يؤدي إلى توقف المشاريع تماماً.

التكامل وتحديث الأنظمة القديمة

نموذج حصة الميزانية

ما يصل إلى 20 بالمائة من التكاليف الأولية

نطاق التكلفة النموذجي 

من $5 مليون إلى $300+ مليون

قلة قليلة من المدن تبدأ من الصفر.

يجب دمج أنظمة المرور الحالية، والمرافق، ومنصات المراقبة، والبرامج الإدارية في بنية تحتية ذكية جديدة. وغالباً ما يكون تحديث الأنظمة القديمة عملية معقدة وغير متوقعة ومكلفة.

تشمل التحديات الشائعة تنسيقات البيانات غير المتوافقة، والواجهات غير الموثقة، والأجهزة القديمة، والموردين الذين لم يعودوا موجودين.

نادراً ما تكون هذه الطبقة مرئية للعامة، لكنها غالباً ما تحدد مدى فعالية نظام المدينة الذكية. قد لا يكون التكامل أمراً جذاباً، ولكنه غالباً ما يكون الفرق بين منصة فعّالة ومشروع تجريبي مكلف لا يمكن توسيعه.

تصميم المدن الذكية باستخدام الذكاء الاصطناعي المتفوق

في متفوقة الذكاء الاصطناعي, نساعد المدن على الانتقال من مجرد أفكار المدن الذكية إلى أنظمة فعّالة على أرض الواقع. ينصبّ تركيزنا على بناء بنية تحتية مدعومة بالذكاء الاصطناعي تُحقق قيمة ملموسة دون التسبب في تكاليف أو تعقيدات طويلة الأجل.

نعمل على جميع مراحل المشروع، بدءًا من الاستشارات في مجال الذكاء الاصطناعي وتصميم الأنظمة، وصولًا إلى التطوير والتكامل المخصصين. وهذا يعني مساعدة المدن على تحديد المجالات التي يُجدي فيها الذكاء الاصطناعي نفعًا، وتصميم حلول تتناسب مع البنية التحتية القائمة، وبناء أنظمة قابلة للتوسع تدريجيًا بدلًا من التوسع دفعة واحدة. يجمع فريقنا بين خبرة علمية متقدمة في مجال علوم البيانات وخبرة هندسية عملية، مما يُمكّننا من التعامل مع القيود الواقعية مثل الأنظمة القديمة، والبيانات المجزأة، والمتطلبات التنظيمية.

صُممت مع مراعاة التكاليف طويلة الأجل

تتعثر مشاريع المدن الذكية عندما تقتصر خطط التكاليف على مرحلة التنفيذ فقط. نحن نساعد المدن على تبني رؤية طويلة الأمد من خلال تصميم حلول الذكاء الاصطناعي التي تقلل الجهد التشغيلي بمرور الوقت، وتدعم مختلف الإدارات، ويمكن توسيع نطاقها مع نمو الاحتياجات.

يتضمن نهجنا عادةً ما يلي:

• البدء بمنتجات MVP مركزة للتحقق من القيمة مبكراً
• بناء منصات بيانات وذكاء اصطناعي مشتركة بدلاً من الأدوات المنعزلة
• استخدام التحليلات التنبؤية والأتمتة لخفض التكاليف المستمرة
• دعم الفرق الداخلية من خلال التدريب على الذكاء الاصطناعي ونقل المعرفة

الهدف بسيط: مساعدة المدن على الاستثمار في الذكاء الاصطناعي الذي يحسن الكفاءة، ويدعم اتخاذ قرارات أفضل، ويظل مستدامًا لفترة طويلة بعد الإطلاق الأولي.

المحرك الخفي للتكاليف: العمليات والصيانة

تميل تكاليف التركيب الأولية إلى أن تهيمن على المناقشات المبكرة لأنها واضحة، ويسهل تحديد نطاقها، وترتبط بمراحل الإطلاق. ولكن على مدار عمر نظام المدينة الذكية، تصبح عمليات التشغيل والصيانة تدريجياً أحد أكبر عوامل التكلفة.

عملياً، تُشكّل العمليات الجارية ما يصل إلى 30% من إجمالي الإنفاق على البنية التحتية للمدن الذكية، وفي بعض الحالات أكثر من ذلك عند توسّع نطاق الأنظمة. هذه ليست نفقات اختيارية، بل هي التكاليف التي تضمن موثوقية البنية التحتية وأمانها وسهولة استخدامها عاماً بعد عام.

تشمل عمليات التشغيل والصيانة عادةً ما يلي:

• استبدال الأجهزة وإصلاحها. تتعطل أجهزة الاستشعار، وتتلف الكاميرات، وتتدهور حالة البطاريات، وتتآكل الأجهزة المادية. وعلى مستوى المدن، حتى نسبة عطل ضئيلة تعني أعمال استبدال مستمرة.
• تحديثات البرامج وتجديد التراخيص. تتطلب أنظمة التشغيل ومنصات التحليلات وبرامج تشغيل الأجهزة تحديثات منتظمة. وغالبًا ما تزداد رسوم التراخيص والاشتراكات مع ازدياد حجم البيانات وعدد المستخدمين.
• مراقبة الشبكة وإدارة الأداء. لا تظهر مشاكل الاتصال من تلقاء نفسها. يجب مراقبة الشبكات باستمرار لاكتشاف الانقطاعات أو الازدحام أو التدهور قبل أن تؤثر على الخدمات العامة.
• تدريب الموظفين وبناء القدرات الداخلية. تتغير التكنولوجيا بوتيرة أسرع من توصيفات الوظائف البلدية. لذا، يتعين على المدن تخصيص ميزانية لتدريب الموظفين على تشغيل الأنظمة وصيانتها وإصلاح أعطالها بدلاً من الاعتماد كلياً على الموردين.
• عقود دعم وخدمات الموردين. تعتمد العديد من الأنظمة على اتفاقيات دعم مستمرة للصيانة وتحديثات الأمان والاستجابة للطوارئ. وتضيف هذه العقود تكاليف متكررة تتجاوز بكثير مرحلة النشر.

عند جمع كل هذه التكاليف، نجد أن تكاليف دورة حياة الأنظمة عادةً ما تكون أعلى بمرتين إلى ثلاث مرات من الاستثمار الرأسمالي الأولي. وغالباً ما تجد المدن التي تخطط فقط للتركيب نفسها مضطرة إلى تقليص الميزات، أو تأجيل التحديثات، أو التخلي عن الأنظمة تماماً بمجرد بدء تراكم تكاليف التشغيل.

تعتبر برامج المدن الذكية الأكثر استدامة عمليات التشغيل بنداً أساسياً في الميزانية منذ اليوم الأول، وليس كفكرة لاحقة بمجرد أن تصبح التكنولوجيا موجودة بالفعل.

نماذج التمويل التي تحدد التكلفة الإجمالية

إن كيفية تمويل البنية التحتية للمدن الذكية لا تقل أهمية عن تكلفتها.

الميزانيات الحالية وتجميع الميزانيات بين الإدارات

يتم تمويل العديد من استثمارات المدن الذكية عن طريق إعادة تخصيص الميزانيات الحالية بدلاً من إنشاء ميزانيات جديدة. وغالبًا ما تتداخل ميزانيات النقل والمرافق والامتثال البيئي والسلامة العامة في مشاريع البنية التحتية الذكية.

يساهم تجميع الموارد في تقليل الازدواجية وزيادة العائد على الاستثمار.

البنية التحتية المدرة للدخل

تُدرّ بعض الأنظمة الذكية إيرادات مباشرة. ويمكن لمواقف السيارات الذكية، وشحن السيارات الكهربائية، والأكشاك الرقمية، وشبكة الواي فاي المدعومة بالإعلانات أن تُعوّض التكاليف التشغيلية.

تتطلب هذه النماذج حوكمة دقيقة لتجنب تضارب المصالح أو النتائج غير العادلة.

الشراكات بين القطاعين العام والخاص

تساهم الشراكات بين القطاعين العام والخاص في تمويل ما يقرب من 15-20 بالمائة من البنية التحتية للمدن الذكية على مستوى العالم.

بإمكانها خفض التكاليف الأولية وتسريع عملية النشر، لكنها تُنشئ أيضاً التزامات تعاقدية طويلة الأجل. يجب على المدن تحديد ملكية البيانات، وتقاسم الإيرادات، وشروط الانسحاب بوضوح.

المنح والبرامج الوطنية

تعتمد العديد من المدن على برامج التمويل الوطنية والدولية لدعم البنية التحتية الذكية. وغالبًا ما تعطي هذه الأموال الأولوية لنتائج محددة مثل الاستدامة والسلامة والإنصاف، مما يؤثر على تصميم النظام وهيكل التكلفة.

لا تزال المشاريع الممولة بالمنح تتطلب قدرات محلية لتشغيل وصيانة الأنظمة بمجرد انتهاء التمويل.

لماذا تُعدّ المدن الذكية منخفضة التكلفة ممكنة، ولكنها ليست بسيطة؟

تُظهر الأبحاث التي أُجريت على نماذج المدن الذكية منخفضة التكلفة أن القدرة على تحمل التكاليف لا تتعلق كثيراً بالتكنولوجيا الأرخص، بل تتعلق أكثر بالهندسة المعمارية الأكثر ذكاءً.

تشمل الاستراتيجيات ما يلي:

• استخدام الشبكات التي تتحمل التأخير حيث لا تكون البيانات في الوقت الفعلي مطلوبة
• الاستفادة من الحوسبة الطرفية لتقليل تكاليف الاتصال
• مشاركة البنية التحتية بين الإدارات
• تصميم الأنظمة بناءً على السلوك البشري وأنماط التنقل

تقلل هذه الأساليب من الاعتماد على الاتصال المستمر عالي النطاق الترددي، لكنها تتطلب تخطيطًا دقيقًا وخبرة فنية.

التكلفة المنخفضة لا تعني الجهد المنخفض.

خلاصة القول: التكلفة استراتيجية وليست مجرد رقم

إن بناء بنية تحتية للمدن الذكية لا يتعلق بشراء التكنولوجيا، بل يتعلق بتصميم أنظمة تستطيع المدن تحمل تكاليف تشغيلها لعقود.

إن أغلى مشروع للمدينة الذكية ليس المشروع ذو التكلفة الأولية الأعلى، بل المشروع الذي لا يمكن صيانته أو توسيعه أو الاعتماد عليه.

المدن التي تبدأ صغيرة، وتركز على البنية التحتية المشتركة، وتخطط للعمليات، وتقيس النتائج، تميل إلى إنفاق أقل على المدى الطويل. أما المدن التي تسعى وراء التكنولوجيا دون حوكمة، فغالباً ما تدفع ثمنها لاحقاً.

المدن الذكية لا تُبنى بتكلفة زهيدة، ولكن يمكن بناؤها بحكمة.

الأسئلة الشائعة