工業(yè)4.0戰(zhàn)略對智慧圖書館建設與服務的啟示

潘洪軍 劉 波

（1.浙江海洋大學數(shù)理與信息學院 浙江舟山 316022）

（2.浙江海洋大學圖書館 浙江舟山 316022）

新一代信息技術的廣泛應用，為智慧圖書館建設與服務奠定了堅實的技術基礎。智慧地球、智慧城市、智慧海洋等智慧化建設，要求圖書館建設與服務向智慧化轉型。國家出臺的一系列政策——《關于加快構建現(xiàn)代公共文化服務體系的意見》《“十三五”時期全國公共圖書館事業(yè)發(fā)展規(guī)劃》等，引導圖書館建設與服務向智慧化方向發(fā)展?；ヂ?lián)網(wǎng)應用的普及和各種智能終端的廣泛應用，使信息利用環(huán)境發(fā)生了巨大變化，個性化服務需求越來越強烈，這些迫使圖書館建設與服務向智慧化方向轉變。同時，圖書館希望運用新技術來大幅度減輕工作人員的體力勞動和智力勞動，提升工作效率。而德國工業(yè)4.0戰(zhàn)略框架的提出，為智慧圖書館建設提供了重要參考，使得智慧圖書館的輪廓越來越清晰，智慧圖書館的步伐越來越近。本文將對工業(yè)4.0戰(zhàn)略框架和技術要點進行簡單的闡述，并在此基礎上探討工業(yè)4.0戰(zhàn)略對于圖書館的深遠意義。

1 關于工業(yè)4.0戰(zhàn)略框架的理解

工業(yè)4.0戰(zhàn)略框架可以概括為：兩個核心，三種途徑，八項計劃[1]。其精簡的解釋如下：工業(yè)4.0戰(zhàn)略兩大核心主題就是智能工廠和智能生產(chǎn)。其戰(zhàn)略實現(xiàn)途徑分為三個步驟：（1）建設一個網(wǎng)絡：賽博信息物理系統(tǒng)（Cyber Physical Systems，CPS）；（2）實現(xiàn)三項集成，即縱向集成、橫向集成、端到端的集成；（3）大數(shù)據(jù)分析與應用。而工業(yè)4.0戰(zhàn)略實施八項計劃可以簡單概括為：標準化和參考框架、管理復雜系統(tǒng)、綜合的工業(yè)寬帶基礎設施、安全和保障、工作的組織和設計、培訓和持續(xù)的職業(yè)發(fā)展、監(jiān)管框架和資源的利用率。簡言之，工業(yè)4.0的核心是實現(xiàn)“智能制造”，發(fā)展途徑是通過信息物理系統(tǒng)（CPS）整合物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術，使制造系統(tǒng)由集中式控制向分散式增強控制轉變，并通過縱向集成、橫向集成和端到端集成，實現(xiàn)智能化、社會化生產(chǎn)的新型生產(chǎn)方式。

2 工業(yè)4.0戰(zhàn)略要點解析

2.1 智能工廠和智能生產(chǎn)

智能工廠即通過智能化生產(chǎn)系統(tǒng)及過程以及網(wǎng)絡化分布式生產(chǎn)設施的實現(xiàn)構建而成的一個能夠滿足用戶需求、實現(xiàn)小批量個性化定制產(chǎn)品服務的高效、節(jié)能、環(huán)保和人性化的品質(zhì)工廠。

智能生產(chǎn)是指通過一個智能化集成制造系統(tǒng)，將生產(chǎn)部件的設計信息流、優(yōu)化管理的數(shù)據(jù)流等數(shù)字信息與實際生產(chǎn)過程集成，深化工業(yè)化和信息化的進一步融合，使生產(chǎn)設施實現(xiàn)具有“人工智能”的特性。

2.2 賽博信息物理系統(tǒng)（CPS）

CPS是基于現(xiàn)在的嵌入式技術、物聯(lián)網(wǎng)技術、通信技術和大數(shù)據(jù)分析技術對分布式人工智能系統(tǒng)中的智能主體Agent的物理實現(xiàn)。它具有感知功能、自我控制功能、計算功能和通信功能，通過CPS實現(xiàn)虛擬世界和物理世界的有機集成。

2.3 三項集成解析

（1）縱向集成即企業(yè)信息化，指企業(yè)內(nèi)部所有環(huán)節(jié)徹底實現(xiàn)信息的無縫鏈接，建立一個靈活的和可配置的制造系統(tǒng)，消滅企業(yè)內(nèi)部的信息孤島。這是所有智能化和智慧化的根基。（2）橫向集成是指通過賽博信息物理系統(tǒng)（CPS）、物聯(lián)網(wǎng)技術、互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)分析技術，將應用在制造業(yè)各種業(yè)務計劃不同階段的功能子系統(tǒng)集成起來，實現(xiàn)公司內(nèi)部和不同公司之間的信息、物料和能源的交換。（3）端到端集成指基于水平集成和垂直集成建立起來的企業(yè)與社會客戶之間的互聯(lián)系統(tǒng)，涵蓋從客戶需求、產(chǎn)品研發(fā)、產(chǎn)品結構設計以及產(chǎn)品交付的全過程服務的集成。

2.4 大數(shù)據(jù)分析

伴隨工業(yè)4.0和中國制造2025戰(zhàn)略的實施，制造企業(yè)將逐步融入社會化網(wǎng)絡，制造企業(yè)的數(shù)據(jù)將會呈現(xiàn)爆炸式增長態(tài)勢，數(shù)據(jù)類型將更加豐富，除了傳統(tǒng)結構化數(shù)據(jù)外，還將產(chǎn)生半結構化、非結構化的大量數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)涵蓋行業(yè)范疇數(shù)據(jù)、產(chǎn)業(yè)鏈范疇數(shù)據(jù)、管理層范疇數(shù)據(jù)和生產(chǎn)范疇數(shù)據(jù)，以及企業(yè)運營數(shù)據(jù)、企業(yè)上下游價值鏈數(shù)據(jù)和社會數(shù)據(jù)等，真正形成制造業(yè)大數(shù)據(jù)資源。而數(shù)據(jù)分析軟件則通過對這些大數(shù)據(jù)進行篩選和分析幫助企業(yè)改進管理、優(yōu)化業(yè)務流程、提升服務質(zhì)量等。

2.5 智能制造及其架構

智能制造是指面向產(chǎn)品的全生命周期，以新一代信息技術為基礎，以制造系統(tǒng)為載體，在其關鍵環(huán)節(jié)或過程具有一定自主性的感知、學習、分析、決策、通信與協(xié)調(diào)控制能力，能動態(tài)地適應制造環(huán)境的變化，從而實現(xiàn)某些優(yōu)化目標。其主要架構體系包括智能工廠、智能裝備、智能數(shù)據(jù)和智能產(chǎn)品4個部分。

2.6 智能服務

智能服務即通過物聯(lián)網(wǎng)技術、嵌入式技術、通信技術、大數(shù)據(jù)技術、云計算和IPV6等，實時采集設備運行數(shù)據(jù)并上傳至企業(yè)數(shù)據(jù)中心（企業(yè)云），實現(xiàn)設備供應商對出售的設備實時在線監(jiān)測、控制，并經(jīng)過數(shù)據(jù)分析提早對設備、產(chǎn)品的故障進行實時預測診斷、遠程維護、輔助維修以及個性化升級更新等服務[2]。

3 工業(yè) 4.0戰(zhàn)略對智慧圖書館建設與服務的啟示

3.1 工業(yè) 4.0戰(zhàn)略背景下智慧圖書館的內(nèi)涵

工業(yè)4.0戰(zhàn)略不僅僅為智慧圖書館建設提供技術的支撐，同時其戰(zhàn)略框架也為智慧圖書館框架提供了借鑒和指導。從工業(yè)化和信息化兩化深度融合的視覺將智慧圖書館定義為：智慧圖書館是指通過信息物理系統(tǒng)（CPS）融合圖書館實體基礎設施和信息技術，建立圖書館智能基礎設施，將物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、虛擬現(xiàn)實等新一代信息技術充分運用于圖書館各服務領域，最大限度地開發(fā)、整合和利用各類信息資源，靈活構建圖書館服務流程，能夠為用戶提供及時、精準、貼切的個性化、定制化服務的信息資源系統(tǒng)。

3.2 工業(yè) 4.0戰(zhàn)略背景下智慧圖書館的架構

參照“智能制造”架構，一個智慧圖書館首先具有智能化的館舍[3]；館舍內(nèi)部裝備有功能各異的智能設施[4]；建有完善的數(shù)據(jù)存儲、管理與分析系統(tǒng)[5]，能夠產(chǎn)生各種具有決策、預測等功能的智能數(shù)據(jù)[6]；同時具備全方位的智能服務功能，可以為館內(nèi)外用戶提供及時、精確的個性化信息服務。

3.3 工業(yè) 4.0戰(zhàn)略背景下智慧圖書館功能解釋

（1）智能化館舍包括基于物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和云計算技術，使館舍配備照明、溫濕度檢測、公共衛(wèi)生、消防設施、視頻監(jiān)控、門禁設施、網(wǎng)絡設施等，使其具備自動監(jiān)控和自我調(diào)節(jié)等功能，為讀者提供安全、整潔而舒適的學習、研究環(huán)境。

在這樣的圖書館中，只要讀者進入圖書館大門，讀者的相關信息會完全被集成到中央信息系統(tǒng)。中央信息系統(tǒng)會根據(jù)讀者的喜好和以往曾經(jīng)使用的服務記錄，預測和判斷讀者將要發(fā)生的信息行為，推薦相關的信息給讀者，同時提醒相關部門做好接待讀者的準備工作。如果是陰天，讀者使用的閱讀區(qū)域的燈光明暗度會自動調(diào)節(jié)。

（2）智能設施指通過信息物理系統(tǒng)（CPS）整合物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算技術和人工智能，研制可適用于圖書館日常管理和服務的高效機器人和各種智能設備。如機器人與變位機構和立體倉庫相結合，實現(xiàn)圖書的全自動化存?。环氯诵沃悄芤苿訖C器人與立體文獻傳送設備結合，實現(xiàn)各種文獻資料自動傳送；參考咨詢服務機器人，24小時實時在線解答用戶業(yè)務咨詢。

智慧圖書館中傳統(tǒng)書籍的流通，實行全部自動化操作，通過機器人排架和送還書籍，而且完全實行了書籍一鍵重新定位功能。讀者需要的書籍通過機器人自動送達讀者的手邊；讀者也可以通過手機地圖指引找到圖書的具體位置。而讀者需要的電子版的資料會及時傳送到郵箱里。

（3）智能數(shù)據(jù)即基于云計算技術融合概率統(tǒng)計、模糊集、遺傳算法和機器學習等人工智能方法的大數(shù)據(jù)分析技術，挖掘數(shù)據(jù)間的依賴關系、概率因果關系、數(shù)據(jù)分類與聚類等，產(chǎn)生有價值的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可以幫助人們早期預警、實時感知、實時反饋。通過智能數(shù)據(jù)可以建立智能系統(tǒng)，為各種便攜式終端提供服務（平板、手機、可穿戴設備、數(shù)字家電等）。

大數(shù)據(jù)可視化與服務系統(tǒng)、圖書館大數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、Hadoop大數(shù)據(jù)管理與分析服務系統(tǒng)、智能數(shù)據(jù)服務終端等大數(shù)據(jù)分析軟件的應用，為圖書館的學科服務插上了智慧的翅膀。圖書館信息咨詢行業(yè)真正成為高?？蒲械囊啡撕托畔⒀芯康母咝峁┱?。

智能服務是利用物聯(lián)網(wǎng)技術、虛擬現(xiàn)實技術、云計算技術、大數(shù)據(jù)分析技術、室內(nèi)外定位導航技術、電子地圖技術等，基于智能館舍融合智能設施和智能數(shù)據(jù)研制開發(fā)各種先進的網(wǎng)絡在線服務系統(tǒng)、移動App和AR/VR網(wǎng)絡圖書館，為館內(nèi)外用戶全天候提供智能服務。具有交互式虛擬現(xiàn)實的圖書館，結合圖書資料數(shù)字化，可以完美地解決有限空間與無限館藏之間的矛盾；基于甚高頻標簽建立圖書資料室內(nèi)定位導航地圖，通過數(shù)據(jù)庫可以實時更新電子地圖，書籍隨機放在任何位置都可精確定位。

智能圖書館使全世界的信息資源系統(tǒng)連接成一個無限的空間。在這個時代，傳統(tǒng)圖書的復本量會大大減少，但其利用率可以無限增加。讀者可以穿戴虛擬裝備變換不同的圖書館場景對同一本書進行閱讀，也可以遠程登陸各個地區(qū)的圖書館，利用其傳統(tǒng)資源和數(shù)字資源。

[1] 中國工業(yè)4.0落地戰(zhàn)略：一個網(wǎng)絡、兩大主題、三項集成、八項計劃以及大數(shù)據(jù)分析[EB/OL].[2017-08-11].http://www. metalchina.com/members/news.php?id=668306.

[2] 莫欣農(nóng).工業(yè)4.0時代制造服務模式的創(chuàng)新[EB/OL].[2017-08-11].http://articles.e-works.net.cn/plmoverview/Article120098_1.htm.

[3] 馬捷,趙天緣,王思.高校智慧圖書館功能結構模型構建[J].情報科學,2017,35(8):56-61.

[4] 樊慧麗,邵波.國內(nèi)外圖書館機器人的研究應用現(xiàn)狀與思考[J].圖書館雜志,2017,36(6):88-94.

[5] 許天才,楊新涯,彭曉東.新一代圖書館管理系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢：2016年教育部高校圖工委信息技術應用工作年會綜述[J].大學圖書館學報,2016,34(6):5-9.

[6] 楊新涯,袁輝,沈敏.向服務平臺轉型的下一代圖書館管理系統(tǒng)實踐研究[J].圖書館雜志,2015,34(9):23-27.