汽车工业通过百年的发展，从小作坊式生产到大规模流水线生产，这个过程中新技术、新工艺和新材料被广泛应用，制造过程中机器人、无线射频技术、影像识别和柔性制造系统等已成为电器时代的汽车行业大规模生产的代名词。当传统汽车制造“标准化流水线”遇到互联网、物联网时代，智能汽车制造就站在了风口，要想一飞冲天，就需要车企转变思路，具备抓住风口的能力，向“个性化的生产单元” 即智能化转变。

在此，让我们畅想一下未来汽车发展的两个场景：

图1 机器人和工业视觉系统的协同

场景一：在这个个性化定制的时代，我想买一辆属于我的梦想汽车，先通过APP对汽车来一个私人订制，首先要有一个扎实的底盘，那就选奔驰的吧，动力系统看好宝马的，操控性不错，主动安全系统选一下沃尔沃的，外观造型也要选一个拉风的款。因为我在北京工作，那就把集成工作安排在宝沃（中国）数字化智能工厂进行集成，那里应是一个不错的选择。嗯，一切菜单勾选完成，一周后我的座驾就拿到了，甚至可以就近去现场参观一下总装的全过程。
场景二：周末，我要参加一个Party，坐上我的自动驾驶汽车，向座驾说明自己的目的地，汽车根据大数据对路线上车流密度规划出一条最佳路线，并给出准确的到达时间。在路上，座驾在车海中均以120km的速度匀速前进，每辆车的间距仅有1m，但稳定有序。我边玩游戏边欣赏着爵士音乐，此刻汽车计算出电量不足以支持到达目的地，于是信息指挥系统自动向公路设施系统发出指令，汽车驶入感应充电专用道，在不影响速度的情况下，不到5min我的石墨烯电池就能量满满，而这一切都在我毫无知觉的情况下完成了。透过天窗，我看到救护车和有急事的车辆启动了飞行模式，在天空中疾驰而去。到达目的地，我去Happy了，我的座驾则根据车厂反馈的健康诊断数据提示，需要更换一个变频电机，径直前往最近的维修站，而那个变频电机备件已经在那里准备好了。

图2 未来的梦想汽车

这两个场景描述了汽车工业4.0时代的两大主题：
1. 智能工厂和智能生产：将由封闭式的大规模流水线向开放式的个性订制化方向转型；
2. 汽车产品基于互联网和新技术下的智能化：汽车产品将向电动化、智能化和轻量化转变。

智能工厂
首先我们来谈一下智能工厂，未来的汽车工厂将实现信息化、网络化和集成式的生产单元，对生产过程中的人、设备和物料等相关资源的进行有效的、柔性化的配置。汽车工业4.0的智能工厂的优势来自高度的智能化，它继承了汽车技术已有成果，并在“老技术”的基础上更加集成化，智能制造将以产品为中心，组合成一套精密、完整的制造体系，涵盖产品设计、生产规划和执行、市场销售、售后服务等整条产业链更加智能化和系统性，整个生产过程将引入人机互动、3D打印、在线自动检测和智能物流管理等先进技术，使虚拟生产成为可能。
让我们看一下系统之间具体协同：
首先，在上游产品开发到销售及产品的全生命周期实现横向和纵向的集成，从而实现生产单元的更加智能化。产品从设计到制造的所有环节都被打通，产品生命周期管理系统（PLM）的设计数据直接进入企业资源计划系统（ERP），而后者立即调用调配工厂的资源；
在智能（数字化）工厂最底层的加工单元主要包括了三个环节，分别是传感器（SENSER，相当于人的眼睛），可编程控制器（PLC，相当于大脑），执行器（ROBOT，相当于人的手足）。在加工单元的上一层是四大工艺车间（未来这种传统的分法也将被智能制造单元颠覆），这里主要是生产过程的执行管理系统（MES），通俗说就是这个系统拿到任务，然后进行任务的分配。再上一层到公司层面，就是企业资源计划系统（ERP）、产品生命周期管理系统（PLM）、供应链系统（SCM）和客户关系管理系统（CRM）等上层系统。这几个系统各负其责，ERP系统负责企业内部资源的配置和协调；PLM系统负责产品从开发到车型年改型直至停产全生命周期管理；SCM系统负责企业资源和外部的对接；CRM系统的作用在于促进企业和消费者的沟通。
我们前面讲述的第一个场景通过上述的几个系统的共同管理就可以实现：CRM系统接收到客户的订单需求，通过交互界面及配置菜单勾选，全面了解顾客的要求，然后PLM系统对客户需要的底盘、车身、动力系统和电器系统等进行接口方面的优化设计处理，满足客户对宝马动力和奔驰底盘的需求，并能够有效解决系统接口方面的问题。接下来就是将设计数据转至ERP系统，对宝沃工厂的制造资源进行调配，与此同时客户所需的外界需供货的底盘和动力系统则有CRM系统进行调配，顶层系统将设计、物料和工厂资源调配完成后，则进入生产执行环节，通过PLC、机器人和3D打印等柔性化智能制造单元进行集成，最终将满足客户的“梦想汽车”进行交付。

图3 汽车数字化智能工厂

汽车工业4.0将为之前的传统产业带来深刻的变革，将主要体现在以下几个方面：
1.智能化订制及服务
真正实现了客户和汽车厂的端对端的实时互动，实现柔性化生产、个性化定制，而不是冷冰冰的千篇一律的产品，提高了客户的满意度。
2. 生产效率提高
机器人的大量使用，并在智能管理系统的集成管理中，更加高效。
3. 降低制造成本
3D打印等技术的应用，将切削加工转变成增材技术，浪费明显减少，人员、物流和管理成本显著下降。
4. 降低生产人员的劳动强度及提升安全性
智能制造单元可以把工人从“摩登时代”的单调的、高强度和程式化的工作中解放出来，使其能够将精力集中在创新和增值的业务上。这也符合我们国家延迟退休年龄的产业政策，使“高龄”工人能够延长他们的职业生涯，使整个社会能够长时间保持生产力。
5. 节能和环保
智能加工单元使加工精度更高，减少原材料的损耗，智能化的生产模式减少了为“人”参与工作的空间、照明和排放等辅助设施。
6. 提高风险管控
模块化管理和智能化生产，减少了人为干预，实施的监视测量系统及系统报警系统，使质量风险、安全风险能够及时发现并能迅速有效控制风险的发生。

智能产品
回顾第二个场景，有几个关键词是值得注意的，那就是自动驾驶、人机互动、云计算、物联网、大数据、远程诊断和无线充电等。有人说未来的汽车就是一部带轮子的智能手机，但我要说这个带轮子的手机中的飞行模式是货真价实的。汽车工业4.0最大的属性是产品的智能化要最大程度满足客户的需要，智能的产品主要表现在几个方面：
1. 电动化
新能源汽车是汽车工业近几年的热门词汇，无论是在国家产业政策层面还是在节能减排的环保层面，都对车企提出了绿色能源的要求。目前以锂电池、石墨烯电池、镍氢电池、铁基电池等为代表的电驱动系统和以氢燃料电池为代表的燃料电池都取得了一些进步，但存在的制约因素是充电时间、充电设施及充电行驶里程还没有得到有效突破，但这是汽车实现智能化的一个重要环节。车辆的精确控制是实现自动化无人驾驶的基础，也是我们实现“1m车距高速行驶”的保证。令人振奋的是，在实验室层面验证的石墨烯电池技术取得可喜的突破，充电10min，续航里程理论上可以达到600km，如果真的能够实现产业化，再加上可民用电直冲，将对整个汽车制造业产生质的飞跃。试想，我们通常去加油站加油也大约需要10min的时间，而且还要排队，未来我们用石墨烯电池动力汽车，在任何一个电线杆为基站的充电系统也可以10min加满电能，可以跑600im，中国的石油危机也就不存在了。
2. 智能化
无需驾照也能开车，只要你发出正确的指令。智能化主要体现在几个方面：
（1）智能化汽车是体现当今雷达（厘米波、毫米波和超声波）、相机（立体、彩色和红外）、传感器（雷达、激光和超声波）以及摄像机等核心技术。自动驾驶是要基于卫星导航系统和对路况大数据实时分析为基础，并结合良好的人机交互系统来实现。
（2）智能化还体现在主机厂对汽车所进行的实时诊断系统，为驾驶者提供维护、保养和故障诊断的精准服务。
（3）智能化要求通过基于车联网的协同方式及辅助驾驶技术进行车与车之间进行智能信息交互，车与智能公路之间进行信息交互，实现当前路段的信息的共享和协同。此外，智能技术还有汽车电力管理系统、人体舒适度管理系统等。
3. 轻量化
汽车轻量化是节能减排的重要手段和方法，随着汽车智能技术的广泛应用，主动安全水平不断提高，为汽车的轻量化提供了基础保障，新材料不断运用到汽车制造业，纯铝车身和碳纤维材料在车身制造中的比重越来越大。轻量化也为汽车飞上天提供了物质保障，希望大家都能在不久的将来能亲自驾驶汽车在蓝天翱翔。

图4 碳纤维车身

4. 基础设施配套化
智能汽车将改变当前汽车交通基础设施状况和交通规则，自动驾驶汽车的运行需要配套的交通基础设施，当前的基础设施建设情况将不再适用。例如，由于无人驾驶汽车靠传感器感知路面障碍，或者通过4G/DSRC与道路设施通信，因此需要在交叉路口、路侧和弯道等地布置引导电缆、磁气标志列、雷达反射性标识、传感器和通信设施等，智能公路技术要随着汽车产业的进步而对智能化升级，这当然还有包括对电动汽车配套的自动充电单元或无线充电设施建设。设施配套应该还要包括国家对低空的开放和基础设施的建设，如未来的高速公路休息区要设立汽车飞行跑道等。

图5 飞行模式汽车

结语
20个世纪八、九十年代美国科幻大片中的太空堡垒、机器人战士和会飞行的汽车等几乎所有的科幻场景在今天都已变成了现实，想想人类真是很“可怕”，只有你想不到的，没有做不到的。我们今天所畅想的，明天就有可能成为现实。作为汽车人，我们既要敢于梦想，借助工业4.0为我们的汽车梦插上翅膀，又要脚踏实地，用我们的智慧把梦想变成现实。