隨著科學技術(shù)的進步，汽車制造業(yè)在新型工業(yè)背景下不斷進行改造和升級，智能制造技術(shù)在汽車領域得到了越來越廣泛的發(fā)展，智能技術(shù)產(chǎn)品的應用也將大大推動未來汽車發(fā)展的進程。

1 工業(yè)4.0背景下的智能制造技術(shù)[1]

工業(yè)4.0承諾提高制造靈活性，以及實現(xiàn)大規(guī)模定制，更好的質(zhì)量和更高的生產(chǎn)率。智能制造在工業(yè)4.0中發(fā)揮著重要作用，將傳統(tǒng)資源轉(zhuǎn)換為智能對象，使其在智能環(huán)境中感知并工作。工業(yè)4.0旨在創(chuàng)建智能工廠，其中制造技術(shù)通過網(wǎng)絡物理系統(tǒng)（CPS）、物聯(lián)網(wǎng)（IoT）和云計算進行升級和轉(zhuǎn)換。在工業(yè)4.0時代，制造系統(tǒng)能夠監(jiān)控物理過程，創(chuàng)建物理世界的所謂“數(shù)字雙胞胎”（或“網(wǎng)絡雙胞胎”），并通過與人類的實時通信和合作做出明智的決策。將嵌入式生產(chǎn)系統(tǒng)技術(shù)與智能生產(chǎn)流程相結(jié)合，為從根本上改變行業(yè)價值鏈、生產(chǎn)價值鏈和商業(yè)模式的新技術(shù)時代鋪平道路。

全面實施智能制造，客戶越來越多的定制需求將增加制造成本，需應用諸如網(wǎng)絡和物聯(lián)網(wǎng)、虛擬化和服務技術(shù)以及智能對象/資產(chǎn)技術(shù)的平臺技術(shù)，通過智能設計、生產(chǎn)、物流和供應鏈管理充分利用靈活和可重新配置的制造系統(tǒng)，從而降低成本。多路平臺技術(shù)需要一個更開放的創(chuàng)新框架，因此，面向服務的智能制造概念將成為工業(yè)4.0的關鍵組成部分。圖1顯示了工業(yè)4.0 IMS（Industry Manufacturing System）框架，其中研究主題分為智能設計、智能機器、智能監(jiān)控、智能控制和智能調(diào)度。

圖1 工業(yè)4.0 IMS框架

智能制造在現(xiàn)代工業(yè)和經(jīng)濟發(fā)展中變得越來越重要，也將影響傳統(tǒng)汽車制造業(yè)的工業(yè)轉(zhuǎn)型，將尖端技術(shù)應用于制造和服務中的傳統(tǒng)產(chǎn)品，為各種產(chǎn)品和系統(tǒng)提供附加價值。

2 從傳統(tǒng)的自動化制造系統(tǒng)到整子（Holonic）智能系統(tǒng)[2]

在過去的50年中，自動化制造系統(tǒng)基于計算機集成制造（CIM）技術(shù)得到快速發(fā)展。CIM模型是為一步開發(fā)而設計的功能模型，但由于制造系統(tǒng)的環(huán)境極不穩(wěn)定，商業(yè)市場的需求轉(zhuǎn)變需要過程控制系統(tǒng)的全面轉(zhuǎn)換，現(xiàn)有CIM系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換和擴展很困難，并且在異常情況下性能會顯著下降，強烈分層和集中的系統(tǒng)通常具有剛性互連，導致通信渠道不靈活。因此，具有更快反應和適應技術(shù)，更靈活的操作和分布式結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)才能滿足現(xiàn)有需求。

2.1 整子智能系統(tǒng)（Holonic Intelligent System）

整子智能系統(tǒng)（HIS）又稱分布式智能系統(tǒng)。系統(tǒng)是完全分散的，所有單元都具有某種形式的智能，不需要中央處理單元。如圖2和圖3所示，系統(tǒng)單元（SE）使用定義良好的協(xié)議相互通信，這些單元可以直接相互尋址而無需中央處理單元的干預，中央處理單元將傳輸信息并包含用于系統(tǒng)操作的算法。這些算法根據(jù)任務（分布式智能）分布在各個單元中。SE具有自治性、協(xié)作性，用于轉(zhuǎn)換、傳輸、存儲和處理信息，系統(tǒng)的自主性確保所有智能單元能夠運行，直到其本身或相鄰單元決定它無法操作。該算法運用系統(tǒng)組決策而不是類似點的決策，故系統(tǒng)傳感形式是區(qū)域的，而不是點狀的。

圖2 執(zhí)行任務的臨時組示意圖

圖3 內(nèi)部功能分類

2.2 結(jié)論

考慮到本文中提到的相關研究成果，整子智能系統(tǒng)是替代傳統(tǒng)集中型自動化制造系統(tǒng)的最合適的技術(shù)。該系統(tǒng)運用到汽車制造中，實現(xiàn)人機一體化科學管理，不會由于系統(tǒng)的復雜性而影響生產(chǎn)效率，對制造業(yè)的發(fā)展起著重要推動作用。

3 車聯(lián)網(wǎng)的智能技術(shù)運用[3]

社會車聯(lián)網(wǎng)（SIoV）是車載領域應用物聯(lián)網(wǎng)（SIoT）的概念，通過增強現(xiàn)有的VANET（Vehicular Ad-hoc Networks，車載自組網(wǎng)絡）技術(shù)的發(fā)展，徹底改變了現(xiàn)有的智能交通系統(tǒng)（ITS）。文中介紹了一種基于Restful Web技術(shù)的可擴展的SIoV架構(gòu)，強調(diào)Web技術(shù)的重要性，以滿足所需的互操作性并支持眾多組合式服務。

圖4 SIoV的整體架構(gòu)示意圖

如圖4所示，SIoV有物理世界層、網(wǎng)關層、霧層、云層四個部分，其中包括應用程序、用戶、安全隱私、信任管理以及關系管理系統(tǒng)。

物理世界層處理車輛、環(huán)境傳感器、駕駛員、乘客和行人等物理對象。核心功能是通過安裝在車輛中的傳感器以及駕駛員和乘客攜帶的設備來感測數(shù)據(jù)。網(wǎng)關層負責為物理世界層提供面向基于云的基礎架構(gòu)的門戶。該層收集物理世界數(shù)據(jù)并將其傳遞給霧層。所有數(shù)據(jù)都通過車載網(wǎng)絡使用藍牙、BLE或Wi-Fi傳送到智能車輛模塊。智能車輛的特殊模塊具有必要的通信協(xié)議棧，允許它們直接與霧層通信。另一方面，沒有直接向霧層發(fā)送數(shù)據(jù)的傳統(tǒng)車輛和環(huán)境傳感器使用RSU或附近的智能車輛模塊來完成。其中，云層利用云技術(shù)提供集中式后端服務，由高性能服務器和存儲器來執(zhí)行復雜的計算、存儲大量數(shù)據(jù)并制定系統(tǒng)范圍決策的位置，動態(tài)地調(diào)度和管理其資源以響應所設計的策略和系統(tǒng)的當前趨勢。霧層由許多霧節(jié)點組成，可以是邊緣路由器、智能手機和各種其他計算系統(tǒng)。通過在SIoV中提供基于霧的分散式架構(gòu)，該層在確保所需的可擴展性方面發(fā)揮著至關重要的作用。

此外，所提出的SIoV架構(gòu)可擴展集成并與名稱數(shù)據(jù)網(wǎng)絡（NDN）、信息中心網(wǎng)絡（ICN）、軟件定義網(wǎng)絡（SDN）和網(wǎng)絡功能虛擬化（NFV）協(xié)同使用。

4 新興車輛通信技術(shù)的智能應用[4]

新興通信技術(shù)在智能交通系統(tǒng)（ITS）領域開辟了新的管理可能性，特別是車輛到基礎設施（V2I）和車輛到車輛（V2V）通信的技術(shù)應用。

在主動交通管理領域，配備車載通信系統(tǒng)的車輛能夠與基礎設施和其他車輛交換信息。本文提出了一種利用智能車輛通信能力且名為“合作合并助手”（CoopMA）的新型合并輔助策略，其控制需要在主要行車道上配備有裝備的車輛，以便為交通信號燈釋放的入口匝道車輛創(chuàng)造合并空隙，減少合并車輛對交通流量的干擾，實現(xiàn)V2I通信的智能車輛的合并輔助功能。

Fig.3.Representation of the communication request by the Cooperative MA system.The control centre estimates the traffic conditions on the on-ramp and main carriageway,releases the on-ramp vehicles using the traffic signal and slows down the cooperative vehicle on the main carriageway.

文中Fig.3中，CoopMA系統(tǒng)需要V2I和I2V信息交換，分別實現(xiàn)入口匝道和主要行車道車輛向控制中心提供交通狀況信息、控制中心釋放入站匝道車輛并使合作車輛周期性地減速?？刂浦行墓烙嬋肟谠训篮椭饕熊嚨赖慕煌顩r，使用交通信號釋放入站匝道車輛，并減慢主要行車道上的合作車輛的速度。

由于以間接的方式實現(xiàn)，車輛到車輛（V2V）通信不是必需的。除了合作車輛和交通燈釋放的第一輛車（均由CoopMA算法直接控制），其他車輛的運動受到正常車輛遵守規(guī)則的限制。因此，雖然任何類型的V2V通信都可以改善系統(tǒng)，但不需要V2V通信。從必要通信的描述中可以清楚地看出，CoopMA需要適度的先進技術(shù)，每個交通燈周期只需要一個智能車輛，由CoopMA計算的可以在間隙中合并的最大車輛數(shù)量可以由傳統(tǒng)的RM控制策略用作確定目標入口匝道流量的進一步約束。

在不久的將來，交通將由裝備和未裝備的車輛組成，并且應該開發(fā)在這個過渡時期可用的管理系統(tǒng)。智能通信技術(shù)的創(chuàng)造和應用在汽車領域?qū)⒌玫礁鼜V泛的發(fā)展。

5 智能運輸系統(tǒng)（ITS）中車載傳感器的應用[5]

近年來，車載自組網(wǎng)絡（VANETs）吸引了業(yè)界和學術(shù)研究界的興趣，是未來加強運輸安全和保障的最有效途徑。智能傳感器則將在系統(tǒng)中發(fā)揮至關重要的作用。本文設計、開發(fā)并實施了一種具有自主恢復程序的車載傳感器診斷分析解決方案?；谌斯ぶ悄芗夹g(shù)用于監(jiān)測、報告和自動恢復的車輛傳感器，其算法不僅確定傳感器的操作狀態(tài)，還執(zhí)行自主恢復的程序。

Fig.2.Proposed architecture of diagnosis expert system

Fig.2中系統(tǒng)包括以下六個部分：

1）用戶顯示：指示特定傳感器的狀態(tài)以獲取駕駛員信息。在出現(xiàn)故障的情況下，系統(tǒng)執(zhí)行傳感器數(shù)據(jù)的分析，向駕駛員顯示狀態(tài)，恢復命令自動給予傳感器。

2）專家知識庫：從人類技術(shù)專家、專業(yè)書籍、技術(shù)手冊和各種其他來源收集的信息以規(guī)則的形式保存的領域。

3）推理引擎：當任何傳感器發(fā)生任何類型的故障時，推理引擎使用知識庫分析存儲在系統(tǒng)存儲器中的數(shù)據(jù)，并根據(jù)知識推斷規(guī)則是否滿足。

4）系統(tǒng)內(nèi)存：存儲從信號代理應用程序接收的數(shù)據(jù)或存儲日志文件。

5）信號代理：讀取傳感器信號的軟件應用程序。日志文件中的傳感器數(shù)據(jù)直接傳送到主軟件應用程序以進行決策。

6）傳感器：為了安全起見，使用全球定位系統(tǒng)（GPS）、發(fā)動機和防撞雷達設計系統(tǒng)。

傳感器的智能制造技術(shù)的發(fā)展豐富了智能車輛領域所需的控制策略，同時，通過具有車載自組織網(wǎng)絡的路邊單元連接的車輛可以提供更好的安全系統(tǒng)。