工业4.0战略对智慧图书馆建设与服务的启示

潘洪军 刘 波

（1.浙江海洋大学数理与信息学院 浙江舟山 316022）

（2.浙江海洋大学图书馆 浙江舟山 316022）

新一代信息技术的广泛应用，为智慧图书馆建设与服务奠定了坚实的技术基础。智慧地球、智慧城市、智慧海洋等智慧化建设，要求图书馆建设与服务向智慧化转型。国家出台的一系列政策——《关于加快构建现代公共文化服务体系的意见》《“十三五”时期全国公共图书馆事业发展规划》等，引导图书馆建设与服务向智慧化方向发展。互联网应用的普及和各种智能终端的广泛应用，使信息利用环境发生了巨大变化，个性化服务需求越来越强烈，这些迫使图书馆建设与服务向智慧化方向转变。同时，图书馆希望运用新技术来大幅度减轻工作人员的体力劳动和智力劳动，提升工作效率。而德国工业4.0战略框架的提出，为智慧图书馆建设提供了重要参考，使得智慧图书馆的轮廓越来越清晰，智慧图书馆的步伐越来越近。本文将对工业4.0战略框架和技术要点进行简单的阐述，并在此基础上探讨工业4.0战略对于图书馆的深远意义。

1 关于工业4.0战略框架的理解

工业4.0战略框架可以概括为：两个核心，三种途径，八项计划[1]。其精简的解释如下：工业4.0战略两大核心主题就是智能工厂和智能生产。其战略实现途径分为三个步骤：（1）建设一个网络：赛博信息物理系统（Cyber Physical Systems，CPS）；（2）实现三项集成，即纵向集成、横向集成、端到端的集成；（3）大数据分析与应用。而工业4.0战略实施八项计划可以简单概括为：标准化和参考框架、管理复杂系统、综合的工业宽带基础设施、安全和保障、工作的组织和设计、培训和持续的职业发展、监管框架和资源的利用率。简言之，工业4.0的核心是实现“智能制造”，发展途径是通过信息物理系统（CPS）整合物联网、云计算、大数据等新一代信息技术，使制造系统由集中式控制向分散式增强控制转变，并通过纵向集成、横向集成和端到端集成，实现智能化、社会化生产的新型生产方式。

2 工业4.0战略要点解析

2.1 智能工厂和智能生产

智能工厂即通过智能化生产系统及过程以及网络化分布式生产设施的实现构建而成的一个能够满足用户需求、实现小批量个性化定制产品服务的高效、节能、环保和人性化的品质工厂。

智能生产是指通过一个智能化集成制造系统，将生产部件的设计信息流、优化管理的数据流等数字信息与实际生产过程集成，深化工业化和信息化的进一步融合，使生产设施实现具有“人工智能”的特性。

2.2 赛博信息物理系统（CPS）

CPS是基于现在的嵌入式技术、物联网技术、通信技术和大数据分析技术对分布式人工智能系统中的智能主体Agent的物理实现。它具有感知功能、自我控制功能、计算功能和通信功能，通过CPS实现虚拟世界和物理世界的有机集成。

2.3 三项集成解析

（1）纵向集成即企业信息化，指企业内部所有环节彻底实现信息的无缝链接，建立一个灵活的和可配置的制造系统，消灭企业内部的信息孤岛。这是所有智能化和智慧化的根基。（2）横向集成是指通过赛博信息物理系统（CPS）、物联网技术、互联网和大数据分析技术，将应用在制造业各种业务计划不同阶段的功能子系统集成起来，实现公司内部和不同公司之间的信息、物料和能源的交换。（3）端到端集成指基于水平集成和垂直集成建立起来的企业与社会客户之间的互联系统，涵盖从客户需求、产品研发、产品结构设计以及产品交付的全过程服务的集成。

2.4 大数据分析

伴随工业4.0和中国制造2025战略的实施，制造企业将逐步融入社会化网络，制造企业的数据将会呈现爆炸式增长态势，数据类型将更加丰富，除了传统结构化数据外，还将产生半结构化、非结构化的大量数据，这些数据涵盖行业范畴数据、产业链范畴数据、管理层范畴数据和生产范畴数据，以及企业运营数据、企业上下游价值链数据和社会数据等，真正形成制造业大数据资源。而数据分析软件则通过对这些大数据进行筛选和分析帮助企业改进管理、优化业务流程、提升服务质量等。

2.5 智能制造及其架构

智能制造是指面向产品的全生命周期，以新一代信息技术为基础，以制造系统为载体，在其关键环节或过程具有一定自主性的感知、学习、分析、决策、通信与协调控制能力，能动态地适应制造环境的变化，从而实现某些优化目标。其主要架构体系包括智能工厂、智能装备、智能数据和智能产品4个部分。

2.6 智能服务

智能服务即通过物联网技术、嵌入式技术、通信技术、大数据技术、云计算和IPV6等，实时采集设备运行数据并上传至企业数据中心（企业云），实现设备供应商对出售的设备实时在线监测、控制，并经过数据分析提早对设备、产品的故障进行实时预测诊断、远程维护、辅助维修以及个性化升级更新等服务[2]。

3 工业 4.0战略对智慧图书馆建设与服务的启示

3.1 工业 4.0战略背景下智慧图书馆的内涵

工业4.0战略不仅仅为智慧图书馆建设提供技术的支撑，同时其战略框架也为智慧图书馆框架提供了借鉴和指导。从工业化和信息化两化深度融合的视觉将智慧图书馆定义为：智慧图书馆是指通过信息物理系统（CPS）融合图书馆实体基础设施和信息技术，建立图书馆智能基础设施，将物联网、云计算、大数据、虚拟现实等新一代信息技术充分运用于图书馆各服务领域，最大限度地开发、整合和利用各类信息资源，灵活构建图书馆服务流程，能够为用户提供及时、精准、贴切的个性化、定制化服务的信息资源系统。

3.2 工业 4.0战略背景下智慧图书馆的架构

参照“智能制造”架构，一个智慧图书馆首先具有智能化的馆舍[3]；馆舍内部装备有功能各异的智能设施[4]；建有完善的数据存储、管理与分析系统[5]，能够产生各种具有决策、预测等功能的智能数据[6]；同时具备全方位的智能服务功能，可以为馆内外用户提供及时、精确的个性化信息服务。

3.3 工业 4.0战略背景下智慧图书馆功能解释

（1）智能化馆舍包括基于物联网、大数据和云计算技术，使馆舍配备照明、温湿度检测、公共卫生、消防设施、视频监控、门禁设施、网络设施等，使其具备自动监控和自我调节等功能，为读者提供安全、整洁而舒适的学习、研究环境。

在这样的图书馆中，只要读者进入图书馆大门，读者的相关信息会完全被集成到中央信息系统。中央信息系统会根据读者的喜好和以往曾经使用的服务记录，预测和判断读者将要发生的信息行为，推荐相关的信息给读者，同时提醒相关部门做好接待读者的准备工作。如果是阴天，读者使用的阅读区域的灯光明暗度会自动调节。

（2）智能设施指通过信息物理系统（CPS）整合物联网、大数据、云计算技术和人工智能，研制可适用于图书馆日常管理和服务的高效机器人和各种智能设备。如机器人与变位机构和立体仓库相结合，实现图书的全自动化存取；仿人形智能移动机器人与立体文献传送设备结合，实现各种文献资料自动传送；参考咨询服务机器人，24小时实时在线解答用户业务咨询。

智慧图书馆中传统书籍的流通，实行全部自动化操作，通过机器人排架和送还书籍，而且完全实行了书籍一键重新定位功能。读者需要的书籍通过机器人自动送达读者的手边；读者也可以通过手机地图指引找到图书的具体位置。而读者需要的电子版的资料会及时传送到邮箱里。

（3）智能数据即基于云计算技术融合概率统计、模糊集、遗传算法和机器学习等人工智能方法的大数据分析技术，挖掘数据间的依赖关系、概率因果关系、数据分类与聚类等，产生有价值的数据，这些数据可以帮助人们早期预警、实时感知、实时反馈。通过智能数据可以建立智能系统，为各种便携式终端提供服务（平板、手机、可穿戴设备、数字家电等）。

大数据可视化与服务系统、图书馆大数据采集系统、Hadoop大数据管理与分析服务系统、智能数据服务终端等大数据分析软件的应用，为图书馆的学科服务插上了智慧的翅膀。图书馆信息咨询行业真正成为高校科研的引路人和信息研究的高效提供者。

智能服务是利用物联网技术、虚拟现实技术、云计算技术、大数据分析技术、室内外定位导航技术、电子地图技术等，基于智能馆舍融合智能设施和智能数据研制开发各种先进的网络在线服务系统、移动App和AR/VR网络图书馆，为馆内外用户全天候提供智能服务。具有交互式虚拟现实的图书馆，结合图书资料数字化，可以完美地解决有限空间与无限馆藏之间的矛盾；基于甚高频标签建立图书资料室内定位导航地图，通过数据库可以实时更新电子地图，书籍随机放在任何位置都可精确定位。

智能图书馆使全世界的信息资源系统连接成一个无限的空间。在这个时代，传统图书的复本量会大大减少，但其利用率可以无限增加。读者可以穿戴虚拟装备变换不同的图书馆场景对同一本书进行阅读，也可以远程登陆各个地区的图书馆，利用其传统资源和数字资源。

[1] 中国工业4.0落地战略：一个网络、两大主题、三项集成、八项计划以及大数据分析[EB/OL].[2017-08-11].http://www. metalchina.com/members/news.php?id=668306.

[2] 莫欣农.工业4.0时代制造服务模式的创新[EB/OL].[2017-08-11].http://articles.e-works.net.cn/plmoverview/Article120098_1.htm.

[3] 马捷,赵天缘,王思.高校智慧图书馆功能结构模型构建[J].情报科学,2017,35(8):56-61.

[4] 樊慧丽,邵波.国内外图书馆机器人的研究应用现状与思考[J].图书馆杂志,2017,36(6):88-94.

[5] 许天才,杨新涯,彭晓东.新一代图书馆管理系统的发展现状与趋势：2016年教育部高校图工委信息技术应用工作年会综述[J].大学图书馆学报,2016,34(6):5-9.

[6] 杨新涯,袁辉,沈敏.向服务平台转型的下一代图书馆管理系统实践研究[J].图书馆杂志,2015,34(9):23-27.