Cyber-Physical Systems in Libraries

Abstract

Formålet med denne oppgaven er å utforske kunnskapsgapet mellom biblioteksektoren og muligheter innen digitalisering. Mer spesifikt tar denne avhandlingen stilling til bruken av dataintegrerte produksjonssystemer eller digitale tvillinger for å forbedre materialhåndtering.

Studien er basert på en systematisk litteraturgjennomgang av digitale teknologier for å samle nødvendig informasjon om muligheter og bruksområder for eksisterende teknologi. Her diskuteres områder som kunstig intelligens og bruk av tingenes internett, stordata og skytjenester. Videre ble det også gjennomført en kvalitativ case-studie av Trondheim folkebibliotek for å få mer detaljert kunnskap om problemområdet. Etter en fase med datainnsamling og analyse av materialtransaksjoner, ble det også gjennomført en utforskende studie for å undersøke ulike alternativer for materialhåndtering.

Funnene presenteres gjennom et konseptuelt rammeverk som viser hvordan et CPS, med sine komponenter, kan brukes til å forbedre prosessene på biblioteket og gi muligheter for optimalisering for fremtidige behov. I tillegg viste resultatene fra simuleringen hvordan manuell tømming av bøtter kan reduseres samtidig som man sikrer høyere kapasitetsutnyttelse ved å kombinere alternative regler for materialhåndtering med dynamisk sortering.

Noen begrensninger ved denne studien inkluderer det begrensede antallet case-studier som ble gjennomført, noe som kan gi subjektive resultater. I tillegg har konseptet som diskuteres ikke blitt fullstendig testet i en virkelig scenario, noe som vil være et område for videre arbeid.

The purpose of this paper is to address the research gap between the library sector and digitalization opportunities. More specifically, this thesis aims to investigate the use of Cyber-Physical Systems (CPS) or Digital Twins (DT) to help improve material handling.

The study is based on a systematic literature review of digital technologies in order to gather necessary information about opportunities and application areas of existing technology. Here, areas like Artificial intelligence and the use of IoT, Big Data and cloud computing were discussed. Subsequently, a qualitative case study of Trondheim Public Library was also conducted to provide more detailed knowledge on the problem domain. Following a data collection and analysis phase of material transactions, an exploratory study was also accomplished to investigate various material handling policies.

The findings are presented by a conceptual framework of how a CPS with its components can be used to automate ones processes at the library and provide optimization opportunities to address future needs. Additionally, results from the simulation study revealed how manual refills of bins could be reduced while simultaneously ensure higher capacity utilization by combining alternative material handling policies with dynamic allocation.

Some of the limitations of this study are the limited case studies conducted, which could provide to be subjective in nature. Additionally, the concept discussed has not been fully tested in a real scenario, which will present as further work.