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两家看起来和汽车行业没什么关联的公司，正在琢磨如何用游戏技术来“造车”。它们是大名鼎鼎的西门子和微软。基于微软的Kinect技术，西门子开发出了一套体感虚拟实景系统，运用到汽车设计当中。
这套虚拟技术为西门子更深层次地介入汽车设计研发环节提供了一个机会，而类似的软件公司进入汽车业的故事可不是没有先例。软件业第一次真正改变研发制造环节，还属于上世纪CAD软件全面介入汽车设计流程。
现在，一款新车型从开始研发到投入批量生产，一般需要3年至4年。在十年之前，这个过程通常需要5年时间。在更早之前，花费的时间更长。在详细讨论这个问题之前我们可以简单地回顾一下历史。
1908年，福特T型车在装配线上的技术创新，无疑是汽车工业史上的标志性事件，尽管福特开启了汽车流水线批量生产先河，但汽车的研发效率没有根本性改变。汽车设计师和工程师靠手工绘制设计图，然后耗费大量时间和材料建造实车模型，并要经历多次设计、试制、测试、修改的循环过程。整个流程效率低下，成本高昂。
在洛克希德公司联合IBM公司，开发了世界上第一个商品化的计算机辅助设计与制造系统（CAD与CAM）之后，价格昂贵的CAD最先应用在航天航空中的飞机制造生产环节。直到计算机成本降低，也让计算机在汽车业普及开来。这些都最终促使软件业真正走入汽车设计生产环节。软件业从那时起，就开始解决汽车生产过程中如何提升利用数据的效率这一难题—这可是软件公司最拿手的工作。
1970年代之后，大型跨国汽车企业如通用、福特、大众、丰田等都开发了自己的CAD系统。在电脑绘图取代手工作业设计成为可能后，软件业终于让汽车设计在技术上进入了另一个发展阶段—正如很多人知道的那样，CAD作为主要设计工具至今仍在汽车行业被广泛使用。
现在汽车行业普遍采用产品生命周期管理软件（PLM），主要目的也是解决汽车设计阶段成本问题。PLM能把一辆轿车的所有工程数据集中在一起，能够让设计师和其它部门在多个地点同时协同工作。PLM最早也是在航空业使用，在汽车业应用兴起于1980年代，目前西门子、达索、IBM等公司占据着大多数市场份额。
4年前，雷诺汽车开始开发新一代全球产品。当时，雷诺有超过40%的工程师在法国以外的众多设计研发中心工作，分别位于罗马尼亚、印度、韩国、南美以及西班牙，必须使用PLM这样的工具来支持设计师高效地展开产品的同步管理、数据开发和应用开发，缩短产品由图纸到实物的周期。这类工具中的差异分析组件，也可以在执行实际生产之前，提前判断生产工艺中是否存在薄弱点。奇瑞曾经利用西门子的这种技术查出一款车型大灯生产中的问题，避免了近15万美元的损失。
随着计算机图形学、传感技术、人机交互等技术的发展虚拟技术得以进入汽车业，这项技术被广泛运用，会让汽车研发工作变得更加便捷、高效。《第一财经周刊》曾经报道，沃尔沃正在用扫描技术建立起虚拟工厂，仿真模拟汽车生产流程，以便对生产过程中可能出现的问题做出提前预防，减少了从设计到制造过程中所花费的时间。该公司的技术专家Magnus Rannang曾表示，沃尔沃在未来5年到10年后有望将一款新车型的开发时间缩短到2年。
如果虚拟技术可以看做是CAD和PLM的延续，一种软件与硬件结合的新阶段，那么这些技术进入汽车业的原因是共同的—降低成本和全球化协作。这也是汽车业从航空业借鉴经验的根本原因。在汽车生产设计环节，汽车数据交换最频密的阶段，解决数据方面的难题，显然是软件企业更具有优势。
最新的虚拟实景技术的基础是Kinect，是微软两年前为其游戏设备XBOX360专门设计的体感外设。西门子和微软开发的技术基础也是虚拟仿真，并加入了体感技术。利用Kinect的即时动态捕捉、影像辨识等功能，用3D摄像头实时追踪并捕捉人体动作，输入到高速计算机内进行分析处理，继而在专门开发的汽车设计软件的配合下进行人机交互操作。
在接受《第一财经周刊》采访时，西门子工业软件Teamcenter产品市场经理赵继政介绍说，汽车设计师在Kinect前面做出手势动作就能够隔空移动、旋转屏幕中出现的3D数字化模型，并可以从多个角度对其进行检 视。
这种方法让汽车设计师摆脱了传统的鼠标、键盘，带来了全新的工作体验。相比传统的2D设计，这样的3D设计方案更逼真、精准，能大幅提高效率，是一种更先进的辅助工具。在以生产速度和规模取胜的汽车行业，制造商们最迫切的诉求就是尽量缩短新车型的开发时间，以尽可能低的成本生产更多的汽车。
现在我们来总结一下关键词：计算机、虚拟、数据，它们都使得汽车研发效率大大提升，高效的秘诀则在于背后的数据管理系统。汽车研发是一个非常复杂的过程，它需要设计、工程、生产等多个职能部门的相互协作，这些部门在负责各自的环节时都会产生大量的数据，为了确保整个生产流程的顺畅运行，所有的数据都需要及时得到协调、处理。
“虚拟化”所带来的挑战，下一步会集中在怎样处理那些越来越海量的数据上。在沃尔沃的虚拟工厂中，一个厂大概需要生成800亿个点云数据—一个“点云”就是一个位置的三维坐标，而沃尔沃是将全球范围内的8至10个制造工厂都部署虚拟工厂。在一个工厂区域内，查看一个区域内的数据有时需要下载5至6GB的数据量，沃尔沃目前还没有完全成熟的解决办法。它正在与西门子和达索等公司合作，开发更好的智能运算系统和数据管理系统。
现在我们可以想象一下，如果对于海量虚拟数据的处理已经不是问题，那么类似的体系是不是会进一步引入到汽车的零部件供应商中？到那时，供应商与制造商就可以同时同步参与到汽车的生产环节中，加快零部件的库存流转速度，甚至汽车也可能做到真正的“按需生产”。 而在设计环节，如果虚拟和软件技术进一步发展，我们同样还可以看到更多东西。Kinect等工具被引入至少可以表明，设计师们会获得更精确和高效的设计手段，逐步减少对于实物模型的依赖程度。
在福特汽车位于德国科隆的3D CAVE虚拟设计工作室里，工程师已经可以通过3D虚拟系统对新车内上千项设计细节进行评估、优化，而不必需要在面前摆放一辆真实的汽车。在这里，工程师身处一个由三面白色的墙壁和屋顶构成的空间内，位于中间的是一个汽车内饰模型。3台投影设备将车辆的3D影像投射到墙壁和屋顶上，当工程师坐上座椅，借助偏光眼镜和移动感应红外线系统，就如同坐进了一辆汽车之中并可以感受车内各项设施，可以验证车身内外饰的外观是否与设计意图吻合，快速评估各种设计方案。
按照福特汽车欧洲虚拟实景技术负责人Michael Wolf的说法，传统方式中，如果要制造3个不同的前柱设计模型，并将其装配到测试车中，通常需要耗费10天的时间。而通过虚拟实景技术，仅需要一两天就能完 成。
越来越多的主流汽车公司都在研发类似的3D虚拟实景技术。雷诺汽车公司用3D虚拟实景系统投射7000万像素的高清虚拟图像，为设计师带来更好的感观体验。它是由19台高清放映机组成的，可以在每块分辨率达到4096×4096的5块高清面板上形成立体影像。
这套虚拟系统还采用了动态捕捉技术，实时记录使用者的头部位置。在这种条件下，即便设计师不佩戴头盔等装置，当头部处于不同的位置时视角也会改变，虚拟实景的图像也跟着移动了。为了提升模拟环境的真实度，雷诺还研究将各种车载传感器加入到这个3D虚拟实景系统中。未来，测试者在“虚拟汽车”内能感受到发动机噪声，轮胎在路面滚动的声音，以及通过座椅的振动感受到路面的起伏不平。
最终，汽车行业涌现的各类新技术可能都殊途同归—用数据协同、优化生产过程来提高效率，通过减少实物制作来降低成本。新的3D打印技术甚至还能够将二者推进得更快。它能够通过粉末或者液态树脂，快速打印出各种形状复杂的零部件样品。在过去，设计人员通常要花上大量的时间和材料，通过传统铸造工艺才能得到这些样品。
通用汽车在更新雪佛兰迈锐宝的设计时就曾借助3D打印技术，打印出了迈锐宝正副驾驶座之间的控制台，新增了两个可以连接智能手机的插槽，还将一个全新的前脸设计打印出来，用于进行空气动力学以及风洞测试；福特汽车也利用3D打印技术，将3种不同的树脂用于同一零部件，从而让打印出来的零部件内部具备不同的软硬度。
一家美国公司甚至打印了一辆汽车。今年2月，美国KorEcologic公司打印出了一辆汽车Urbee 2。这辆汽车有3个轮子，全车只有金属的底盘和发动机用传统工艺生产，其余部件都是塑料材料打印而成。设计师JimKor称，从设计、打印到组装、调试，整个过程大概花了2500小时，共耗资约5万美元。
当然Urbee 2还只是一个试验项目，受打印技术限制，它看起来像是安装着自行车轮的玩具车，而且现阶段3D打印技术过于昂贵，不太可能用于大规模生产。跨国零部件公司法雷奥全球CEO雅克·阿申布瓦对《第一财经周刊》说，生产汽车部件要采用一些铸造件或注塑模具，法雷奥每年要生产600万件汽车零部件，这用3D打印来做是不太现实的。他只是表示未来会考虑采用3D打印技术来降低生产样品的成本。
成本的确会是未来一些新技术被大规模部署时需要考虑的问题。无论是微软与西门子合作的虚拟设计系统，还是福特和雷诺公司的类似产品，它们的部署成本都要比现有的设计和生产工具高得多，而它们的效益、特别是在节约成本方面的效益，也必须经过一段时间之后才能显现出来。不过对于大部分汽车公司的决策者们来说，这个决心似乎应该不太难下。
一百多年前，创新者用丰富的想象力让汽车业成为创新最多的领域。但经过一个多世纪的不断发展完善，汽车产品本身已经被推向了极致，很难再出现颠覆性的创新。不过，新技术的涌现正在激发起人们对未来造车方式的想象力，迟早有一天，“颠覆性”这样的描述一定会再次出现在汽车制造领域。
这套虚拟技术为西门子更深层次地介入汽车设计研发环节提供了一个机会，而类似的软件公司进入汽车业的故事可不是没有先例。软件业第一次真正改变研发制造环节，还属于上世纪CAD软件全面介入汽车设计流程。
现在，一款新车型从开始研发到投入批量生产，一般需要3年至4年。在十年之前，这个过程通常需要5年时间。在更早之前，花费的时间更长。在详细讨论这个问题之前我们可以简单地回顾一下历史。
1908年，福特T型车在装配线上的技术创新，无疑是汽车工业史上的标志性事件，尽管福特开启了汽车流水线批量生产先河，但汽车的研发效率没有根本性改变。汽车设计师和工程师靠手工绘制设计图，然后耗费大量时间和材料建造实车模型，并要经历多次设计、试制、测试、修改的循环过程。整个流程效率低下，成本高昂。
在洛克希德公司联合IBM公司，开发了世界上第一个商品化的计算机辅助设计与制造系统（CAD与CAM）之后，价格昂贵的CAD最先应用在航天航空中的飞机制造生产环节。直到计算机成本降低，也让计算机在汽车业普及开来。这些都最终促使软件业真正走入汽车设计生产环节。软件业从那时起，就开始解决汽车生产过程中如何提升利用数据的效率这一难题—这可是软件公司最拿手的工作。
1970年代之后，大型跨国汽车企业如通用、福特、大众、丰田等都开发了自己的CAD系统。在电脑绘图取代手工作业设计成为可能后，软件业终于让汽车设计在技术上进入了另一个发展阶段—正如很多人知道的那样，CAD作为主要设计工具至今仍在汽车行业被广泛使用。
现在汽车行业普遍采用产品生命周期管理软件（PLM），主要目的也是解决汽车设计阶段成本问题。PLM能把一辆轿车的所有工程数据集中在一起，能够让设计师和其它部门在多个地点同时协同工作。PLM最早也是在航空业使用，在汽车业应用兴起于1980年代，目前西门子、达索、IBM等公司占据着大多数市场份额。
4年前，雷诺汽车开始开发新一代全球产品。当时，雷诺有超过40%的工程师在法国以外的众多设计研发中心工作，分别位于罗马尼亚、印度、韩国、南美以及西班牙，必须使用PLM这样的工具来支持设计师高效地展开产品的同步管理、数据开发和应用开发，缩短产品由图纸到实物的周期。这类工具中的差异分析组件，也可以在执行实际生产之前，提前判断生产工艺中是否存在薄弱点。奇瑞曾经利用西门子的这种技术查出一款车型大灯生产中的问题，避免了近15万美元的损失。
随着计算机图形学、传感技术、人机交互等技术的发展虚拟技术得以进入汽车业，这项技术被广泛运用，会让汽车研发工作变得更加便捷、高效。《第一财经周刊》曾经报道，沃尔沃正在用扫描技术建立起虚拟工厂，仿真模拟汽车生产流程，以便对生产过程中可能出现的问题做出提前预防，减少了从设计到制造过程中所花费的时间。该公司的技术专家Magnus Rannang曾表示，沃尔沃在未来5年到10年后有望将一款新车型的开发时间缩短到2年。
如果虚拟技术可以看做是CAD和PLM的延续，一种软件与硬件结合的新阶段，那么这些技术进入汽车业的原因是共同的—降低成本和全球化协作。这也是汽车业从航空业借鉴经验的根本原因。在汽车生产设计环节，汽车数据交换最频密的阶段，解决数据方面的难题，显然是软件企业更具有优势。
最新的虚拟实景技术的基础是Kinect，是微软两年前为其游戏设备XBOX360专门设计的体感外设。西门子和微软开发的技术基础也是虚拟仿真，并加入了体感技术。利用Kinect的即时动态捕捉、影像辨识等功能，用3D摄像头实时追踪并捕捉人体动作，输入到高速计算机内进行分析处理，继而在专门开发的汽车设计软件的配合下进行人机交互操作。
在接受《第一财经周刊》采访时，西门子工业软件Teamcenter产品市场经理赵继政介绍说，汽车设计师在Kinect前面做出手势动作就能够隔空移动、旋转屏幕中出现的3D数字化模型，并可以从多个角度对其进行检 视。
这种方法让汽车设计师摆脱了传统的鼠标、键盘，带来了全新的工作体验。相比传统的2D设计，这样的3D设计方案更逼真、精准，能大幅提高效率，是一种更先进的辅助工具。在以生产速度和规模取胜的汽车行业，制造商们最迫切的诉求就是尽量缩短新车型的开发时间，以尽可能低的成本生产更多的汽车。
现在我们来总结一下关键词：计算机、虚拟、数据，它们都使得汽车研发效率大大提升，高效的秘诀则在于背后的数据管理系统。汽车研发是一个非常复杂的过程，它需要设计、工程、生产等多个职能部门的相互协作，这些部门在负责各自的环节时都会产生大量的数据，为了确保整个生产流程的顺畅运行，所有的数据都需要及时得到协调、处理。
“虚拟化”所带来的挑战，下一步会集中在怎样处理那些越来越海量的数据上。在沃尔沃的虚拟工厂中，一个厂大概需要生成800亿个点云数据—一个“点云”就是一个位置的三维坐标，而沃尔沃是将全球范围内的8至10个制造工厂都部署虚拟工厂。在一个工厂区域内，查看一个区域内的数据有时需要下载5至6GB的数据量，沃尔沃目前还没有完全成熟的解决办法。它正在与西门子和达索等公司合作，开发更好的智能运算系统和数据管理系统。
现在我们可以想象一下，如果对于海量虚拟数据的处理已经不是问题，那么类似的体系是不是会进一步引入到汽车的零部件供应商中？到那时，供应商与制造商就可以同时同步参与到汽车的生产环节中，加快零部件的库存流转速度，甚至汽车也可能做到真正的“按需生产”。 而在设计环节，如果虚拟和软件技术进一步发展，我们同样还可以看到更多东西。Kinect等工具被引入至少可以表明，设计师们会获得更精确和高效的设计手段，逐步减少对于实物模型的依赖程度。
在福特汽车位于德国科隆的3D CAVE虚拟设计工作室里，工程师已经可以通过3D虚拟系统对新车内上千项设计细节进行评估、优化，而不必需要在面前摆放一辆真实的汽车。在这里，工程师身处一个由三面白色的墙壁和屋顶构成的空间内，位于中间的是一个汽车内饰模型。3台投影设备将车辆的3D影像投射到墙壁和屋顶上，当工程师坐上座椅，借助偏光眼镜和移动感应红外线系统，就如同坐进了一辆汽车之中并可以感受车内各项设施，可以验证车身内外饰的外观是否与设计意图吻合，快速评估各种设计方案。
按照福特汽车欧洲虚拟实景技术负责人Michael Wolf的说法，传统方式中，如果要制造3个不同的前柱设计模型，并将其装配到测试车中，通常需要耗费10天的时间。而通过虚拟实景技术，仅需要一两天就能完 成。
越来越多的主流汽车公司都在研发类似的3D虚拟实景技术。雷诺汽车公司用3D虚拟实景系统投射7000万像素的高清虚拟图像，为设计师带来更好的感观体验。它是由19台高清放映机组成的，可以在每块分辨率达到4096×4096的5块高清面板上形成立体影像。
这套虚拟系统还采用了动态捕捉技术，实时记录使用者的头部位置。在这种条件下，即便设计师不佩戴头盔等装置，当头部处于不同的位置时视角也会改变，虚拟实景的图像也跟着移动了。为了提升模拟环境的真实度，雷诺还研究将各种车载传感器加入到这个3D虚拟实景系统中。未来，测试者在“虚拟汽车”内能感受到发动机噪声，轮胎在路面滚动的声音，以及通过座椅的振动感受到路面的起伏不平。
最终，汽车行业涌现的各类新技术可能都殊途同归—用数据协同、优化生产过程来提高效率，通过减少实物制作来降低成本。新的3D打印技术甚至还能够将二者推进得更快。它能够通过粉末或者液态树脂，快速打印出各种形状复杂的零部件样品。在过去，设计人员通常要花上大量的时间和材料，通过传统铸造工艺才能得到这些样品。
通用汽车在更新雪佛兰迈锐宝的设计时就曾借助3D打印技术，打印出了迈锐宝正副驾驶座之间的控制台，新增了两个可以连接智能手机的插槽，还将一个全新的前脸设计打印出来，用于进行空气动力学以及风洞测试；福特汽车也利用3D打印技术，将3种不同的树脂用于同一零部件，从而让打印出来的零部件内部具备不同的软硬度。
一家美国公司甚至打印了一辆汽车。今年2月，美国KorEcologic公司打印出了一辆汽车Urbee 2。这辆汽车有3个轮子，全车只有金属的底盘和发动机用传统工艺生产，其余部件都是塑料材料打印而成。设计师JimKor称，从设计、打印到组装、调试，整个过程大概花了2500小时，共耗资约5万美元。
当然Urbee 2还只是一个试验项目，受打印技术限制，它看起来像是安装着自行车轮的玩具车，而且现阶段3D打印技术过于昂贵，不太可能用于大规模生产。跨国零部件公司法雷奥全球CEO雅克·阿申布瓦对《第一财经周刊》说，生产汽车部件要采用一些铸造件或注塑模具，法雷奥每年要生产600万件汽车零部件，这用3D打印来做是不太现实的。他只是表示未来会考虑采用3D打印技术来降低生产样品的成本。
成本的确会是未来一些新技术被大规模部署时需要考虑的问题。无论是微软与西门子合作的虚拟设计系统，还是福特和雷诺公司的类似产品，它们的部署成本都要比现有的设计和生产工具高得多，而它们的效益、特别是在节约成本方面的效益，也必须经过一段时间之后才能显现出来。不过对于大部分汽车公司的决策者们来说，这个决心似乎应该不太难下。
一百多年前，创新者用丰富的想象力让汽车业成为创新最多的领域。但经过一个多世纪的不断发展完善，汽车产品本身已经被推向了极致，很难再出现颠覆性的创新。不过，新技术的涌现正在激发起人们对未来造车方式的想象力，迟早有一天，“颠覆性”这样的描述一定会再次出现在汽车制造领域。