隨著科學(xué)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(lǐng)域得到了越來越廣泛的發(fā)展，智能技術(shù)產(chǎn)品的應(yīng)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(luò)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(luò)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(yīng)用諸如網(wǎng)絡(luò)和物聯(lián)網(wǎng)、虛擬化和服務(wù)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(shè)計、生產(chǎn)、物流和供應(yīng)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(wù)的智能制造概念將成為工業(yè)4.0的關(guān)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(shè)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(yīng)用于制造和服務(wù)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(shè)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(dǎo)致通信渠道不靈活。因此，具有更快反應(yīng)和適應(yīng)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(yù)，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(wù)（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(wù)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(guān)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(xué)管理，不會由于系統(tǒng)的復(fù)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(lǐng)域應(yīng)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(luò)）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(wù)。

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(guān)層、霧層、云層四個部分，其中包括應(yīng)用程序、用戶、安全隱私、信任管理以及關(guān)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(shè)備來感測數(shù)據(jù)。網(wǎng)關(guān)層負責為物理世界層提供面向基于云的基礎(chǔ)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(luò)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(wù)，由高性能服務(wù)器和存儲器來執(zhí)行復(fù)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(yīng)所設(shè)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(guān)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(luò)（NDN）、信息中心網(wǎng)絡(luò)（ICN）、軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SDN）和網(wǎng)絡(luò)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(yīng)用[4]

新興通信技術(shù)在智能交通系統(tǒng)（ITS）領(lǐng)域開辟了新的管理可能性，特別是車輛到基礎(chǔ)設(shè)施（V2I）和車輛到車輛（V2V）通信的技術(shù)應(yīng)用。

在主動交通管理領(lǐng)域，配備車載通信系統(tǒng)的車輛能夠與基礎(chǔ)設(shè)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(yīng)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(yīng)用在汽車領(lǐng)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(yīng)用[5]

近年來，車載自組網(wǎng)絡(luò)（VANETs）吸引了業(yè)界和學(xué)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(guān)重要的作用。本文設(shè)計、開發(fā)并實施了一種具有自主恢復(fù)程序的車載傳感器診斷分析解決方案。基于人工智能技術(shù)用于監(jiān)測、報告和自動恢復(fù)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(fù)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(fù)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(lǐng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(shè)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(lǐng)域所需的控制策略，同時，通過具有車載自組織網(wǎng)絡(luò)的路邊單元連接的車輛可以提供更好的安全系統(tǒng)。