Städtischer Haushalt optimieren mit KI - Stadthaushalt optimieren - Strategische Haushaltsplanung für Städte mit KI

Kommunale Haushaltsoptimierung mit KI: Haushaltssimulation und mathematische Optimierung live im Stadtrat

Vom statischen Haushaltsplan zur interaktiven Haushaltssimulation im Finanzgremium

Was wäre, wenn ein Stadtrat nicht nur über einen vorgelegten Haushaltsentwurf abstimmen, sondern unterschiedliche Haushaltsvarianten direkt in der Sitzung simulieren, mathematisch optimieren und miteinander vergleichen könnte?

Genau hier setzt StratePlan an.

Kommunen stehen vor einer zunehmend schwierigen Aufgabe: Steigende Sozialausgaben, sanierungsbedürftige Infrastruktur, Investitionen in Schulen, Digitalisierung, Klimaschutz und öffentliche Einrichtungen treffen auf begrenzte finanzielle Mittel.

Die Herausforderung besteht nicht allein darin, Ausgaben zu reduzieren oder einzelne Projekte nach ihrer Dringlichkeit zu priorisieren.

Die entscheidende Frage lautet:

Welche Kombination kommunaler Projekte erzielt innerhalb des verfügbaren Haushaltsbudgets den größtmöglichen gesellschaftlichen, wirtschaftlichen und strategischen Gesamtnutzen?

Mit StratePlan lässt sich diese Frage durch mathematische Portfoliooptimierung systematisch untersuchen.

Dabei werden die fachlichen Bewertungen der Verwaltung, die finanziellen Rahmenbedingungen und die politischen Zielsetzungen in einem gemeinsamen Entscheidungsmodell zusammengeführt.

Das Ergebnis ist eine neue Form der kommunalen Haushaltssteuerung: transparent, nachvollziehbar, dynamisch und direkt in politischen Entscheidungsgremien einsetzbar.

1. Das Grundproblem: Ein Haushalt, viele Projekte, begrenzte Mittel

Betrachten wir eine beispielhafte deutsche Stadt:

• Verfügbares Investitionsbudget: 81 Millionen Euro
• Geplante Investitionsprojekte: 50
• Gesamter Investitionsbedarf: 220 Millionen Euro

Die Stadt kann folglich nicht sämtliche geplanten Maßnahmen gleichzeitig finanzieren.

Es müssen Entscheidungen getroffen werden.

Welche Schulen werden saniert? Welche Straßen erneuert? Welche Verwaltungsgebäude modernisiert? Welche Klimaschutzmaßnahmen umgesetzt? Welche sozialen Einrichtungen erhalten zusätzliche Mittel?

In der traditionellen Haushaltsplanung werden diese Fragen häufig durch fachliche Abstimmungen, politische Verhandlungen und die schrittweise Anpassung einzelner Haushaltspositionen beantwortet.

Das Problem: Jede Entscheidung beeinflusst die verbleibenden finanziellen Spielräume für andere Projekte.

Bei 50 unabhängig auswählbaren Projekten entstehen mathematisch:

²⁵⁰ = 1.125.899.906.842.624 mögliche Projektkombinationen.

Das entspricht rund 1,126 Billiarden Kombinationen.

Nicht jede Kombination ist finanziell oder organisatorisch zulässig. Dennoch verdeutlicht diese Zahl, warum eine rein manuelle Betrachtung einzelner Projekte keine systematische Untersuchung des gesamten Entscheidungsraums leisten kann.

Die Herausforderung liegt nicht in der Bewertung eines einzelnen Projekts, sondern in der Auswahl der bestmöglichen Kombination aller Projekte unter den bestehenden Budgetrestriktionen.

Genau das ist eine klassische Aufgabenstellung der kombinatorischen Optimierung aus dem Operations Research.

2. Der einfache Einstieg: Projekt-ID, Ausgaben und fachliche Gewichtung

Eine kommunale Haushaltssimulation muss nicht mit einem aufwendigen IT-Projekt beginnen.

Für ein einfaches Optimierungsmodell reichen zunächst drei Angaben je Projekt:

1. Projekt-ID: Eindeutige Identifikation der Maßnahme
2. Ausgaben (Expenses): Geplanter Finanzbedarf des Projekts
3. Gewichtung (Weight): Fachlich festgelegte relative Bedeutung beziehungsweise Dringlichkeit

Die Gewichtung erfolgt auf einer Skala von 0,01 bis 0,99.

Ein höherer Wert bedeutet eine höhere fachlich eingeschätzte Bedeutung innerhalb des vereinbarten Bewertungsmodells.

Beispiel einer kommunalen Projektliste

Illustrative Beispielwerte, keine realen kommunalen Projektdaten.

Die Daten können beispielsweise in einer einfachen Excel-Tabelle vorbereitet werden.

Die entscheidende Besonderheit: Die Gewichtung kommt aus den Fachressorts

StratePlan soll nicht eigenständig darüber entscheiden, ob eine Schule wichtiger ist als eine Straße oder eine Feuerwehr dringlicher als ein Verwaltungsgebäude.

Diese fachliche Kompetenz liegt bei den zuständigen Ressorts und Fachabteilungen.

Das Schuldezernat kennt den baulichen Zustand der Schulen und den tatsächlichen Sanierungsbedarf. Das Tiefbauamt kennt die Infrastruktur, den Zustand der Straßen und die technischen Risiken. Die Feuerwehr kennt ihre einsatzbezogenen Anforderungen. Das Sozialdezernat kann die gesellschaftliche Bedeutung sozialer Einrichtungen beurteilen.

Deshalb werden die Gewichtungen im Vorfeld der Haushaltssimulation von den jeweiligen Ressortspezialisten festgelegt.

Die Bewertung kann sich unter anderem an Dringlichkeit, strategischer Bedeutung, gesellschaftlicher Wirkung, technischen Risiken und zeitlichen Erfordernissen orientieren.

Damit die Gewichtungen ressortübergreifend vergleichbar sind, sollten alle Fachbereiche ein gemeinsames Bewertungsraster verwenden.

Die Kämmerei koordiniert diesen Prozess und konsolidiert die Angaben.

Das Fachwissen bleibt in der Verwaltung. StratePlan übernimmt die mathematische Untersuchung der möglichen Projektkombinationen.

3. Von der fachlichen Gewichtung zum mathematischen Entscheidungsraum

Für jedes Projekt wird eine binäre Entscheidungsvariable definiert:

_xi ∈ {0,1}

• 1: Das Projekt wird in das berechnete Portfolio aufgenommen.
• 0: Das Projekt wird nicht in das berechnete Portfolio aufgenommen.

Bei 50 Projekten ergeben sich daraus 50 binäre Entscheidungsvariablen.

StratePlan untersucht mögliche Kombinationen dieser Variablen unter Berücksichtigung des verfügbaren Haushaltsbudgets und weiterer definierter Rahmenbedingungen.

Ein vereinfachtes mathematisches Modell lautet:

Maximiere den gewichteten Projektwert:

Max Σ (_wi×xi)

Unter der Budgetrestriktion:

Σ (_ci×xi) ≤ B

Dabei bezeichnet:

• _wi: Fachlich festgelegte Gewichtung
• _ci: Geplante Projektausgaben
• _xi: Binäre Auswahlentscheidung
• B: Verfügbares Haushaltsbudget

Dieses vereinfachte Modell zeigt, wie fachliche Bewertungen und finanzielle Restriktionen mathematisch miteinander verknüpft werden können.

Es maximiert die Summe der Gewichtungen ausgewählter Projekte. Das ist nicht automatisch mit einer Maximierung des monetären ROI oder einer vollständigen gesellschaftlichen Wirkungsbewertung gleichzusetzen.

Je nach konkretem Optimierungsmodell können weitere Kriterien wie Projektabhängigkeiten, Ressourcenrestriktionen, gesetzliche Verpflichtungen oder mehrjährige Haushaltsgrenzen berücksichtigt werden.

Das Ziel ist nicht, möglichst viele Projekte zu finanzieren, sondern die nach den definierten Kriterien bestmögliche Projektkombination innerhalb der verfügbaren Mittel zu identifizieren.

4. Haushaltssimulation live im Finanzausschuss oder Stadtrat

Der eigentliche Mehrwert entsteht, wenn die mathematische Optimierung direkt in den politischen Entscheidungsprozess integriert wird.

Stellen wir uns eine Sitzung des Finanzausschusses vor.

Die Kämmerei präsentiert einen Haushaltsentwurf mit 50 Projekten und einem verfügbaren Investitionsbudget von 81 Millionen Euro.

Die Fachressorts haben ihre Projekte zuvor bewertet und entsprechende Gewichtungen hinterlegt.

StratePlan berechnet daraus ein optimiertes Projektportfolio.

Auf dem Bildschirm erscheinen die ausgewählten Projekte, die dafür benötigten Haushaltsmittel, die verbleibenden Budgetspielräume und die im Modell erreichte Gesamtbewertung.

Nun beginnt die politische Diskussion.

Szenario A: Die Ausgangsberechnung

Das Finanzgremium betrachtet zunächst die Projektkombination auf Grundlage der ursprünglich festgelegten Gewichtungen.

Welche Projekte sollten bei einem Budget von 81 Millionen Euro umgesetzt werden, wenn die fachlichen Bewertungen unverändert bleiben?

StratePlan liefert eine berechnete Projektkombination als Entscheidungsgrundlage.

Szenario B: Bildung erhält eine höhere Priorität

Ein Mitglied des Stadtrats stellt die Frage:

„Was passiert, wenn wir die Sanierung unserer Schulen stärker gewichten?“

Die Gewichtung ausgewählter Schulprojekte wird beispielsweise von 0,75 auf 0,95 erhöht.

Anschließend wird das gesamte Portfolio erneut berechnet.

Das Gremium kann unmittelbar untersuchen:

• Welche Schulprojekte werden jetzt ausgewählt?
• Welche anderen Projekte werden möglicherweise verdrängt?
• Wie verändert sich die Gesamtbewertung?
• Bleibt das Budget eingehalten?
• Welche politischen Zielkonflikte entstehen?

Anstatt ausschließlich über einzelne Haushaltspositionen zu diskutieren, kann das Gremium die Auswirkungen einer veränderten Priorität auf das gesamte Projektportfolio nachvollziehen.

Szenario C: Mehr Gewicht für Infrastruktur

Ein weiteres Mitglied schlägt vor, Straßen, Brücken und kommunale Gebäude höher zu bewerten.

Die entsprechenden Gewichtungsparameter werden angepasst.

StratePlan berechnet eine neue Projektkombination.

Anschließend können die Ergebnisse direkt mit dem ursprünglichen Szenario und dem Bildungsszenario verglichen werden.

So wird sichtbar, welche Auswirkungen unterschiedliche politische Schwerpunkte innerhalb desselben Haushaltsbudgets haben.

Szenario D: Das Budget verändert sich

Auch das verfügbare Budget kann Gegenstand der Simulation sein.

Was passiert, wenn statt 81 Millionen Euro nur 75 Millionen Euro zur Verfügung stehen?

Oder wenn zusätzliche Fördermittel das Budget auf 90 Millionen Euro erhöhen?

StratePlan kann die Projektkombination unter den veränderten Budgetrestriktionen neu optimieren.

Damit wird nicht nur über die Höhe des Budgets diskutiert, sondern auch über die konkreten Auswirkungen auf die umsetzbaren Projekte.

5. Szenarien vergleichen statt Einzelpositionen isoliert verhandeln

Der entscheidende Vorteil liegt im systematischen Vergleich unterschiedlicher Haushaltsvarianten.

Die tatsächlichen Ergebnisse ergeben sich aus der Berechnung mit den vollständigen Projektdaten.

Die Mitglieder des Finanzgremiums können dadurch erkennen, welche Projekte in allen Szenarien enthalten bleiben und welche Projekte von veränderten Gewichtungen abhängig sind.

Ebenso lässt sich untersuchen, welche Projekte miteinander um dieselben Haushaltsmittel konkurrieren.

Jede Änderung eines Parameters kann eine neue mathematische Berechnung des gesamten Projektportfolios auslösen.

Entscheidend ist, dass die verwendeten Gewichtungen, Budgetannahmen und Berechnungsergebnisse dokumentiert werden.

6. Die neue Zusammenarbeit zwischen Fachressorts, Kämmerei und Politik

Die Einführung einer mathematischen Haushaltssimulation verändert nicht die demokratischen Zuständigkeiten.

Sie verändert die Informationsgrundlage, auf der Entscheidungen getroffen werden.

Die Fachressorts bewerten

Die zuständigen Fachabteilungen liefern die Projektinformationen, geplanten Ausgaben und fachlichen Gewichtungen.

Sie kennen die technischen, sozialen und organisatorischen Anforderungen ihrer Maßnahmen und können die jeweilige Dringlichkeit am besten einschätzen.

Die Kämmerei koordiniert und modelliert

Die Kämmerei führt die Projektinformationen zusammen, prüft die verfügbaren Haushaltsmittel und stellt die Einhaltung der relevanten finanziellen und rechtlichen Rahmenbedingungen sicher.

Sie bereitet die Haushaltssimulation vor und stellt sicher, dass die Gewichtungen auf einer nachvollziehbaren, ressortübergreifend vergleichbaren Grundlage beruhen.

Der Finanzausschuss simuliert und diskutiert

Im Finanzgremium werden die vorbereiteten Szenarien vorgestellt.

Politische Schwerpunktsetzungen können als veränderte Gewichtungen oder Budgetparameter modelliert und anschließend neu berechnet werden.

So wird sichtbar, welche Folgen bestimmte Prioritäten für das gesamte Investitionsportfolio haben.

Der Stadtrat entscheidet

Die abschließende politische Verantwortung bleibt bei den demokratisch legitimierten Entscheidungsträgern.

StratePlan ersetzt weder die fachliche Bewertung der Verwaltung noch die politische Entscheidung.

Die Technologie berechnet die Konsequenzen definierter Annahmen. Die Politik entscheidet, welche Ziele und Prioritäten maßgeblich sein sollen.

7. Pflichtaufgaben, Projektabhängigkeiten und gesetzliche Vorgaben

Nicht jede kommunale Maßnahme kann frei zur Disposition gestellt werden.

Gesetzliche Pflichtaufgaben, vertragliche Verpflichtungen oder bereits verbindlich beschlossene Maßnahmen müssen bei der Modellierung entsprechend berücksichtigt werden.

Für eine einfache Haushaltssimulation können feststehende Ausgaben zunächst vom verfügbaren Budget abgezogen werden.

Nur das verbleibende disponierbare Budget wird anschließend für die Auswahl optionaler Projekte optimiert.

Beispiel

• Gesamtbudget: 81 Mio. €
• Verbindlich festgelegte Maßnahmen: 21 Mio. €
• Verbleibendes Optimierungsbudget: 60 Mio. €

Die verpflichtenden Maßnahmen werden separat dokumentiert und müssen nicht erneut als frei auswählbare Projekte behandelt werden.

Auch Projektabhängigkeiten sind relevant.

Wenn beispielsweise eine energetische Gebäudesanierung zwingend mit einer Dachsanierung verbunden ist, dürfen diese Maßnahmen nicht unabhängig voneinander bewertet werden.

In einem vereinfachten Modell können solche Maßnahmen zu einem gemeinsamen Projekt zusammengefasst werden.

In erweiterten Optimierungsmodellen lassen sich entsprechende Abhängigkeiten auch ausdrücklich als Nebenbedingungen abbilden.

Damit bleibt die Berechnung an den tatsächlichen organisatorischen und rechtlichen Rahmenbedingungen orientiert.

8. Warum die Gewichtung der Schlüssel zur politischen Simulation ist

Die Gewichtung zwischen 0,01 und 0,99 bildet eine Verbindung zwischen fachlicher Einschätzung und mathematischer Berechnung.

Sie macht unterschiedliche Prioritäten als Parameter modellierbar.

Dabei ist eine wichtige Unterscheidung erforderlich:

Eine Gewichtung ist keine objektive Wahrheit, sondern eine dokumentierte Bewertung innerhalb eines festgelegten Modells.

Ein Schulprojekt mit einer Gewichtung von 0,95 ist nicht automatisch gesellschaftlich wertvoller als ein Infrastrukturprojekt mit einer Gewichtung von 0,80.

Die Werte drücken die relative Priorität nach den vereinbarten Bewertungskriterien aus.

Deshalb ist die Vorbereitung durch die Ressortspezialisten entscheidend.

Sie können ihre Bewertungen anhand nachvollziehbarer Kriterien begründen. Das Finanzgremium kann anschließend untersuchen, wie sich veränderte politische Prioritäten auf das Gesamtergebnis auswirken.

Sensitivitätsanalyse durch veränderte Gewichtungen

Durch wiederholte Berechnungen lassen sich wichtige Fragen beantworten:

• Wie stabil ist die ursprüngliche Projektauswahl?
• Welche Projekte werden selbst bei deutlich veränderten Gewichtungen weiterhin ausgewählt?
• Bei welchen Projekten führen bereits kleine Parameteränderungen zu einer anderen Entscheidung?
• Welche Investitionsmaßnahmen konkurrieren besonders stark miteinander?
• Welche politischen Schwerpunktsetzungen verändern die Haushaltsstruktur am stärksten?

Diese Informationen können die Qualität der politischen Beratung erheblich verbessern.

9. Von der einmaligen Haushaltsplanung zur kontinuierlichen Steuerung

Eine kommunale Haushaltssimulation muss nicht auf die jährliche Haushaltsaufstellung beschränkt bleiben.

Im Verlauf eines Haushaltsjahres können sich wesentliche Rahmenbedingungen verändern.

Baukosten steigen. Fördermittel werden bewilligt oder entfallen. Projekte verzögern sich. Neue gesetzliche Anforderungen entstehen. Zusätzliche Investitionen werden notwendig.

Mit einem aktualisierten Datenbestand können die Auswirkungen solcher Veränderungen erneut berechnet werden.

Auch eine mehrjährige Investitionsplanung lässt sich mit einem entsprechend erweiterten Modell untersuchen.

Dafür werden unter anderem jährliche Budgetgrenzen, Projektlaufzeiten, zeitliche Abhängigkeiten und Ressourcenverfügbarkeiten berücksichtigt.

So kann die Kämmerei von einer überwiegend statischen Haushaltsbetrachtung zu einer dynamischen Entscheidungsunterstützung übergehen.

Die zentrale Frage lautet dann nicht mehr nur:

„Welche Projekte stehen im Haushaltsplan?“

Sondern:

„Welche Projektkombination ist unter den aktuellen finanziellen, fachlichen und politischen Rahmenbedingungen die beste?“

10. Transparenz und demokratische Verantwortung

Mathematische Optimierung darf nicht mit einer automatisierten politischen Entscheidung verwechselt werden.

Ein Optimierungsmodell kann nur diejenigen Ziele, Gewichtungen und Restriktionen berücksichtigen, die zuvor definiert wurden.

Deshalb ist die Transparenz des Verfahrens entscheidend.

Für jede Simulation sollten die verwendeten Projektinformationen, Gewichtungen, Budgetgrenzen und weiteren Annahmen nachvollziehbar dokumentiert werden.

Ebenso sollten die berechneten Projektkombinationen und Veränderungen gegenüber früheren Szenarien ersichtlich sein.

Das ermöglicht eine sachorientierte Diskussion über die tatsächlichen Auswirkungen unterschiedlicher Entscheidungen.

StratePlan dient als mathematisches Instrument zur Entscheidungsunterstützung – nicht als Ersatz demokratischer Willensbildung.

11. Wie eine Kommune mit StratePlan beginnen kann

Ein erster Pilot kann mit einer begrenzten Anzahl kommunaler Investitionsprojekte durchgeführt werden.

Die Kämmerei definiert das verfügbare Budget und sammelt die geplanten Maßnahmen.

Die jeweiligen Fachressorts liefern die Ausgaben und ihre fachlich begründeten Gewichtungen.

Anschließend werden die Daten in eine einheitliche Projektliste übertragen.

Bereits mit den drei Grundparametern Projekt-ID, Ausgaben und Gewichtung lässt sich ein vereinfachtes kommunales Portfoliooptimierungsmodell vorbereiten.

Nach der ersten Berechnung können alternative Gewichtungen und Budgetgrenzen getestet werden.

Die Ergebnisse lassen sich anschließend in einem Workshop mit der Kämmerei, im Finanzausschuss oder im Stadtrat vorstellen.

So wird der Nutzen der mathematischen Optimierung anhand konkreter kommunaler Entscheidungsfragen demonstriert, ohne zunächst eine vollständige Umstellung der bestehenden Haushaltssoftware vorauszusetzen.

12. Fazit: Der Stadtrat der Zukunft diskutiert nicht nur Haushaltszahlen – er simuliert Entscheidungen

Kommunale Haushaltsplanung ist eine der anspruchsvollsten Aufgaben öffentlicher Verwaltung.

Die begrenzten Mittel müssen auf zahlreiche Projekte mit unterschiedlichen fachlichen, gesellschaftlichen und politischen Zielsetzungen verteilt werden.

Traditionelle Verfahren stoßen insbesondere dann an Grenzen, wenn die Wechselwirkungen zwischen vielen Projekten und Budgetrestriktionen untersucht werden sollen.

StratePlan eröffnet einen ergänzenden Ansatz.

Die Fachressorts bewerten die Dringlichkeit ihrer Projekte.

Die Kämmerei definiert den finanziellen Rahmen und konsolidiert die Daten.

Die mathematische Optimierung berechnet geeignete Projektkombinationen.

Die politischen Gremien können unterschiedliche Szenarien unmittelbar vergleichen.

Gewichtung verändern. Portfolio neu berechnen. Auswirkungen sichtbar machen. Szenarien vergleichen. Fundierter entscheiden.

Damit wird aus einem statischen Haushaltsentwurf ein dynamisch untersuchbarer Entscheidungsraum.

Nicht die Mathematik entscheidet über die Zukunft einer Stadt.

Aber sie kann sichtbar machen, welche Konsequenzen unterschiedliche Entscheidungen innerhalb eines begrenzten Budgets haben.

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