潘洪軍 劉 波

（1.浙江海洋大學(xué)數(shù)理與信息學(xué)院 浙江舟山 316022）

（2.浙江海洋大學(xué)圖書(shū)館 浙江舟山 316022）

新一代信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用，為智慧圖書(shū)館建設(shè)與服務(wù)奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。智慧地球、智慧城市、智慧海洋等智慧化建設(shè)，要求圖書(shū)館建設(shè)與服務(wù)向智慧化轉(zhuǎn)型。國(guó)家出臺(tái)的一系列政策——《關(guān)于加快構(gòu)建現(xiàn)代公共文化服務(wù)體系的意見(jiàn)》《“十三五”時(shí)期全國(guó)公共圖書(shū)館事業(yè)發(fā)展規(guī)劃》等，引導(dǎo)圖書(shū)館建設(shè)與服務(wù)向智慧化方向發(fā)展?；ヂ?lián)網(wǎng)應(yīng)用的普及和各種智能終端的廣泛應(yīng)用，使信息利用環(huán)境發(fā)生了巨大變化，個(gè)性化服務(wù)需求越來(lái)越強(qiáng)烈，這些迫使圖書(shū)館建設(shè)與服務(wù)向智慧化方向轉(zhuǎn)變。同時(shí)，圖書(shū)館希望運(yùn)用新技術(shù)來(lái)大幅度減輕工作人員的體力勞動(dòng)和智力勞動(dòng)，提升工作效率。而德國(guó)工業(yè)4.0戰(zhàn)略框架的提出，為智慧圖書(shū)館建設(shè)提供了重要參考，使得智慧圖書(shū)館的輪廓越來(lái)越清晰，智慧圖書(shū)館的步伐越來(lái)越近。本文將對(duì)工業(yè)4.0戰(zhàn)略框架和技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行簡(jiǎn)單的闡述，并在此基礎(chǔ)上探討工業(yè)4.0戰(zhàn)略對(duì)于圖書(shū)館的深遠(yuǎn)意義。

1 關(guān)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(gè)核心，三種途徑，八項(xiàng)計(jì)劃[1]。其精簡(jiǎn)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(shí)現(xiàn)途徑分為三個(gè)步驟：（1）建設(shè)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)：賽博信息物理系統(tǒng)（Cyber Physical Systems，CPS）；（2）實(shí)現(xiàn)三項(xiàng)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(yīng)用。而工業(yè)4.0戰(zhàn)略實(shí)施八項(xiàng)計(jì)劃可以簡(jiǎn)單概括為：標(biāo)準(zhǔn)化和參考框架、管理復(fù)雜系統(tǒng)、綜合的工業(yè)寬帶基礎(chǔ)設(shè)施、安全和保障、工作的組織和設(shè)計(jì)、培訓(xùn)和持續(xù)的職業(yè)發(fā)展、監(jiān)管框架和資源的利用率。簡(jiǎn)言之，工業(yè)4.0的核心是實(shí)現(xiàn)“智能制造”，發(fā)展途徑是通過(guò)信息物理系統(tǒng)（CPS）整合物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術(shù)，使制造系統(tǒng)由集中式控制向分散式增強(qiáng)控制轉(zhuǎn)變，并通過(guò)縱向集成、橫向集成和端到端集成，實(shí)現(xiàn)智能化、社會(huì)化生產(chǎn)的新型生產(chǎn)方式。

2 工業(yè)4.0戰(zhàn)略要點(diǎn)解析

2.1 智能工廠和智能生產(chǎn)

智能工廠即通過(guò)智能化生產(chǎn)系統(tǒng)及過(guò)程以及網(wǎng)絡(luò)化分布式生產(chǎn)設(shè)施的實(shí)現(xiàn)構(gòu)建而成的一個(gè)能夠滿足用戶需求、實(shí)現(xiàn)小批量個(gè)性化定制產(chǎn)品服務(wù)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(guò)一個(gè)智能化集成制造系統(tǒng)，將生產(chǎn)部件的設(shè)計(jì)信息流、優(yōu)化管理的數(shù)據(jù)流等數(shù)字信息與實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程集成，深化工業(yè)化和信息化的進(jìn)一步融合，使生產(chǎn)設(shè)施實(shí)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(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、通信技術(shù)和大數(shù)據(jù)分析技術(shù)對(duì)分布式人工智能系統(tǒng)中的智能主體Agent的物理實(shí)現(xiàn)。它具有感知功能、自我控制功能、計(jì)算功能和通信功能，通過(guò)CPS實(shí)現(xiàn)虛擬世界和物理世界的有機(jī)集成。

2.3 三項(xiàng)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(shí)現(xiàn)信息的無(wú)縫鏈接，建立一個(gè)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(guò)賽博信息物理系統(tǒng)（CPS）、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，將應(yīng)用在制造業(yè)各種業(yè)務(wù)計(jì)劃不同階段的功能子系統(tǒng)集成起來(lái)，實(shí)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(lái)的企業(yè)與社會(huì)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及產(chǎn)品交付的全過(guò)程服務(wù)的集成。

2.4 大數(shù)據(jù)分析

伴隨工業(yè)4.0和中國(guó)制造2025戰(zhàn)略的實(shí)施，制造企業(yè)將逐步融入社會(huì)化網(wǎng)絡(luò)，制造企業(yè)的數(shù)據(jù)將會(huì)呈現(xiàn)爆炸式增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，數(shù)據(jù)類型將更加豐富，除了傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)外，還將產(chǎn)生半結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)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(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)、企業(yè)上下游價(jià)值鏈數(shù)據(jù)和社會(huì)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(guò)對(duì)這些大數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選和分析幫助企業(yè)改進(jìn)管理、優(yōu)化業(yè)務(wù)流程、提升服務(wù)質(zhì)量等。

2.5 智能制造及其架構(gòu)

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(shù)為基礎(chǔ)，以制造系統(tǒng)為載體，在其關(guān)鍵環(huán)節(jié)或過(guò)程具有一定自主性的感知、學(xué)習(xí)、分析、決策、通信與協(xié)調(diào)控制能力，能動(dòng)態(tài)地適應(yīng)制造環(huán)境的變化，從而實(shí)現(xiàn)某些優(yōu)化目標(biāo)。其主要架構(gòu)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(gè)部分。

2.6 智能服務(wù)

智能服務(wù)即通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、嵌入式技術(shù)、通信技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、云計(jì)算和IPV6等，實(shí)時(shí)采集設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)并上傳至企業(yè)數(shù)據(jù)中心（企業(yè)云），實(shí)現(xiàn)設(shè)備供應(yīng)商對(duì)出售的設(shè)備實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)、控制，并經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)分析提早對(duì)設(shè)備、產(chǎn)品的故障進(jìn)行實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)診斷、遠(yuǎn)程維護(hù)、輔助維修以及個(gè)性化升級(jí)更新等服務(wù)[2]。

3 工業(yè) 4.0戰(zhàn)略對(duì)智慧圖書(shū)館建設(shè)與服務(wù)的啟示

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

工業(yè)4.0戰(zhàn)略不僅僅為智慧圖書(shū)館建設(shè)提供技術(shù)的支撐，同時(shí)其戰(zhàn)略框架也為智慧圖書(shū)館框架提供了借鑒和指導(dǎo)。從工業(yè)化和信息化兩化深度融合的視覺(jué)將智慧圖書(shū)館定義為：智慧圖書(shū)館是指通過(guò)信息物理系統(tǒng)（CPS）融合圖書(shū)館實(shí)體基礎(chǔ)設(shè)施和信息技術(shù)，建立圖書(shū)館智能基礎(chǔ)設(shè)施，將物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、虛擬現(xiàn)實(shí)等新一代信息技術(shù)充分運(yùn)用于圖書(shū)館各服務(wù)領(lǐng)域，最大限度地開(kāi)發(fā)、整合和利用各類信息資源，靈活構(gòu)建圖書(shū)館服務(wù)流程，能夠?yàn)橛脩籼峁┘皶r(shí)、精準(zhǔn)、貼切的個(gè)性化、定制化服務(wù)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(shū)館的架構(gòu)

參照“智能制造”架構(gòu)，一個(gè)智慧圖書(shū)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(shè)施[4]；建有完善的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、管理與分析系統(tǒng)[5]，能夠產(chǎn)生各種具有決策、預(yù)測(cè)等功能的智能數(shù)據(jù)[6]；同時(shí)具備全方位的智能服務(wù)功能，可以為館內(nèi)外用戶提供及時(shí)、精確的個(gè)性化信息服務(wù)。

3.3 工業(yè) 4.0戰(zhàn)略背景下智慧圖書(shū)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(jì)算技術(shù)，使館舍配備照明、溫濕度檢測(cè)、公共衛(wèi)生、消防設(shè)施、視頻監(jiān)控、門(mén)禁設(shè)施、網(wǎng)絡(luò)設(shè)施等，使其具備自動(dòng)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(xué)習(xí)、研究環(huán)境。

在這樣的圖書(shū)館中，只要讀者進(jìn)入圖書(shū)館大門(mén)，讀者的相關(guān)信息會(huì)完全被集成到中央信息系統(tǒng)。中央信息系統(tǒng)會(huì)根據(jù)讀者的喜好和以往曾經(jīng)使用的服務(wù)記錄，預(yù)測(cè)和判斷讀者將要發(fā)生的信息行為，推薦相關(guān)的信息給讀者，同時(shí)提醒相關(guān)部門(mén)做好接待讀者的準(zhǔn)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(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)。

（2）智能設(shè)施指通過(guò)信息物理系統(tǒng)（CPS）整合物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算技術(shù)和人工智能，研制可適用于圖書(shū)館日常管理和服務(wù)的高效機(jī)器人和各種智能設(shè)備。如機(jī)器人與變位機(jī)構(gòu)和立體倉(cāng)庫(kù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)圖書(shū)的全自動(dòng)化存??；仿人形智能移動(dòng)機(jī)器人與立體文獻(xiàn)傳送設(shè)備結(jié)合，實(shí)現(xiàn)各種文獻(xiàn)資料自動(dòng)傳送；參考咨詢服務(wù)機(jī)器人，24小時(shí)實(shí)時(shí)在線解答用戶業(yè)務(wù)咨詢。

智慧圖書(shū)館中傳統(tǒng)書(shū)籍的流通，實(shí)行全部自動(dòng)化操作，通過(guò)機(jī)器人排架和送還書(shū)籍，而且完全實(shí)行了書(shū)籍一鍵重新定位功能。讀者需要的書(shū)籍通過(guò)機(jī)器人自動(dòng)送達(dá)讀者的手邊；讀者也可以通過(guò)手機(jī)地圖指引找到圖書(shū)的具體位置。而讀者需要的電子版的資料會(huì)及時(shí)傳送到郵箱里。

（3）智能數(shù)據(jù)即基于云計(jì)算技術(shù)融合概率統(tǒng)計(jì)、模糊集、遺傳算法和機(jī)器學(xué)習(xí)等人工智能方法的大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，挖掘數(shù)據(jù)間的依賴關(guān)系、概率因果關(guān)系、數(shù)據(jù)分類與聚類等，產(chǎn)生有價(jià)值的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可以幫助人們?cè)缙陬A(yù)警、實(shí)時(shí)感知、實(shí)時(shí)反饋。通過(guò)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(wù)（平板、手機(jī)、可穿戴設(shè)備、數(shù)字家電等）。

大數(shù)據(jù)可視化與服務(wù)系統(tǒng)、圖書(shū)館大數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、Hadoop大數(shù)據(jù)管理與分析服務(wù)系統(tǒng)、智能數(shù)據(jù)服務(wù)終端等大數(shù)據(jù)分析軟件的應(yīng)用，為圖書(shū)館的學(xué)科服務(wù)插上了智慧的翅膀。圖書(shū)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┱摺?/p>

智能服務(wù)是利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析技術(shù)、室內(nèi)外定位導(dǎo)航技術(shù)、電子地圖技術(shù)等，基于智能館舍融合智能設(shè)施和智能數(shù)據(jù)研制開(kāi)發(fā)各種先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)在線服務(wù)系統(tǒng)、移動(dòng)App和AR/VR網(wǎng)絡(luò)圖書(shū)館，為館內(nèi)外用戶全天候提供智能服務(wù)。具有交互式虛擬現(xiàn)實(shí)的圖書(shū)館，結(jié)合圖書(shū)資料數(shù)字化，可以完美地解決有限空間與無(wú)限館藏之間的矛盾；基于甚高頻標(biāo)簽建立圖書(shū)資料室內(nèi)定位導(dǎo)航地圖，通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)可以實(shí)時(shí)更新電子地圖，書(shū)籍隨機(jī)放在任何位置都可精確定位。

智能圖書(shū)館使全世界的信息資源系統(tǒng)連接成一個(gè)無(wú)限的空間。在這個(gè)時(shí)代，傳統(tǒng)圖書(shū)的復(fù)本量會(huì)大大減少，但其利用率可以無(wú)限增加。讀者可以穿戴虛擬裝備變換不同的圖書(shū)館場(chǎng)景對(duì)同一本書(shū)進(jìn)行閱讀，也可以遠(yuǎn)程登陸各個(gè)地區(qū)的圖書(shū)館，利用其傳統(tǒng)資源和數(shù)字資源。

[1] 中國(guó)工業(yè)4.0落地戰(zhàn)略：一個(gè)網(wǎng)絡(luò)、兩大主題、三項(xiàng)集成、八項(xiàng)計(jì)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(shí)代制造服務(wù)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(shū)館功能結(jié)構(gòu)模型構(gòu)建[J].情報(bào)科學(xué),2017,35(8):56-61.

[4] 樊慧麗,邵波.國(guó)內(nèi)外圖書(shū)館機(jī)器人的研究應(yīng)用現(xiàn)狀與思考[J].圖書(shū)館雜志,2017,36(6):88-94.

[5] 許天才,楊新涯,彭曉東.新一代圖書(shū)館管理系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)：2016年教育部高校圖工委信息技術(shù)應(yīng)用工作年會(huì)綜述[J].大學(xué)圖書(shū)館學(xué)報(bào),2016,34(6):5-9.

[6] 楊新涯,袁輝,沈敏.向服務(wù)平臺(tái)轉(zhuǎn)型的下一代圖書(shū)館管理系統(tǒng)實(shí)踐研究[J].圖書(shū)館雜志,2015,34(9):23-27.