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Die
Erfindung betrifft ein rechnergestütztes Diagnosesystem, das mit
Hilfe eines Diagnoseprogramms aus Fahrzeugdaten und Kundenangaben
eine gewichtete Liste der möglicherweise
fehlerhaften Kraftfahrzeugkomponenten erstellt. Die Identifikation
der möglichen
Fehlerkandidaten erfolgt über
eine Auswertung einer das Diagnosewissen abbildenden Regeltabelle.
Durch die zusätzliche
Auswertung von durch die Fehlerkandidaten möglicherweise ebenfalls betroffenen
Fahrzeugfunktionen wird der Fehlersuchraum erweitert. Der Servicetechniker
kann durch Setzen eines Fokus innerhalb des ermittelten Fehlersuchraums,
die Fehlersuche auf ausgewählte
Fehlercodes oder Funktionen einschränken. Es werden dann nur die
zu den ausgewählten
Fehlercodes oder Funktionen möglichen
Kandidaten weiter betrachtet. Die zu dieser Fokusmenge gehörenden Fehlerkandidaten
werden durch Verrechnung mehrerer Fehlerwahrscheinlichkeiten für Fehlercodes,
Komponenten und betroffene Funktionen bzw. Fehlersymptomen gewichtet.
Alternativ können
für die
Verrechnung noch bekannte Fehlerbilder, das sind gekoppelte Fehlercodes,
ggf. auch Symptome, die immer gemeinsam auftreten, hinzugezogen
werden.
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Ein
Beispiel für
eine Systemdiagnose ist in der deutschen Patentanmeldung
DE 195 23 483 A1 offenbart.
Kennzeichen der Systemdiagnose ist das Abbilden des zu diagnostizierenden
Systems in mindestens ein physikalisch-mathematisches Modell, das
rechnergestützt
implementiert und verarbeitet werden kann. In der
DE 195 23 483 A1 umfasst
die Modellbildung ein Strukturmodell und ein Wirkungsmodell, das
oft auch als Verhaltensmodell bezeichnet wird. Mit dem Strukturmodell
werden die physikalischen Zusammenhänge der einzelnen Komponenten
des technischen Systems abgebildet und mit dem Verhaltensmodell
werden die Funktionen der einzelnen Komponenten des Systems abgebildet.
In einer Wissensbasis, die im Wesentlichen eine Regeltabelle aus
Wenn/dann Konditionen, die sich wiederum auf Datentupel abbilden
lassen, ist, ist das für
die Systemdiagnose relevante Diagnosewissen abgespeichert. Mit der
Systemdiagnose kann eine Fehlererkennung und durch Rückgriff
auf die Wissensbasis eine rechnergestützte Fehlersuche durchgeführt werden.
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Die
Systemdiagnose hat zwei entscheidende Nachteile. Die Modellbildung
ist für
größere technische Systeme,
wie z.B. ein Kraftfahrzeug äußerst aufwendig,
wenn alle möglichen
Fehlerursachen von dem System beherrscht werden sollen. Noch schwieriger
zu handhaben sind in der Systemdiagnose mehrdeutige Systemzustände, wenn
z.B. ein aufgenommener Fehlercode mehrere Ursachen haben kann, die
mangels ausreichender Fehlerumgebungsdaten oder mangels ausreichender
Informationen über
den aktuellen Systemzustand, von der Systemdiagnose nicht weiter
verarbeitet werden können.
Die Systemdiagnose bricht dann an dieser Stelle ohne Diagnoseergebnis
ab. Ein weiterer Nachteil der Systemdiagnose ist ihre prinzipielle
Nichteignung für
die Verarbeitung von Erfahrungswissen des Servicetechnikers. Ebenso
wenig können Kundenangaben
zu defekten Funktionen oder zu intakten Funktionen in den Diagnoseprozess
einfließen.
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Diagnosesysteme
der vorgenannten Art haben den weiteren Nachteil, dass sie sehr
schnell sehr komplex werden und der notwendige Modellierungsaufwand,
Bedatungsaufwand und Berechnungsaufwand für größere technische Systeme exponentiell
mit der Anzahl der Fehlermöglichkeiten
der einzelnen Komponenten des Gesamtsystems zunimmt. Außerdem müssen für die Diagnose
alle möglichen
Prüfungen
in einen statischen Prüfschrittbaum
abgebildet werden. In der Realität
ergibt sich bei Systemen mit mehreren von einander abhängigen Komponenten
eine Unmenge von Möglichkeiten,
in welcher Reihenfolge einzelne Teilprüfungen von einzelnen Komponenten
durchgeführt
werden können.
Bei 5 Komponenten ergeben sich bereits theoretisch 5 Fakultät unterschiedliche
Prüfabläufe, die
alle durch einen statischen Prüfbaum
abgebildet werden müssten.
Die Effizienz der Diagnoseverfahren nimmt daher mit Anzahl der Fehlermöglichkeiten
drastisch ab.
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Man
hat deshalb nach effizienteren Möglichkeiten
gesucht, ein Diagnosesystem aufzubauen.
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Eine
Möglichkeit
den Diagnoseablauf zu verbessern ist in der europäischen Patentschrift
EP 1 069 487 B1 beschrieben.
Parallel zum Reparaturfortschritt kann von einem Servicetechniker
an entscheidenden Stellen des Prüfschrittbaumes
gesichertes Wissen, so genannte Evidenz, abgefragt werden und in
das Diagnosesystem eingerechnet werden. Damit müssen nicht mehr alle Fehlermöglichkeiten
und Prüfmöglichkeiten
berechnet werden. Das Diagnoseverfahren kann umso effizienter werden
je mehr Abfragen an geeigneter Stelle des Diagnoseablaufs systemseitig
vorgesehen sind. Die Eingabe des evidenten Wissens erfolgt über eine
Benutzer Schnittstelle, die durch ein Display und ein Eingabemenü gebildet
wird.
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Wünschenswert
für die
Fehlersuche mit zukünftigen
Diagnosesystemen in Werkstätten
ist die Kosteneffizienz der durchzuführenden Prüfungen. Ein schneller und effizienter
Prüfungsablauf
ist somit eine wünschenswerte
Vorgabe an diese zukünftigen
Diagnosesysteme.
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Erfindungsgemäße Aufgabe
ist es daher ein Diagnosesystem anzugeben, das eine sinnvolle Reduktion
der Fehlersuche ermöglicht
und das zudem in der Lage ist, eine ökonomisch sinnvolle Prüfungsreihenfolge für die Fehlersuche
und Reparatur des zu prüfenden,
technischen Systems vorzuschlagen.
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Die
Aufgabe wird gelöst
mit einem Diagnosesystem und einem Diagnoseverfahren nach Anspruch
1. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen
sind in den Unteransprüchen
und in der folgenden Beschreibung enthalten.
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Die
Lösung
gelingt hauptsächlich
mit einem interaktiv arbeitenden Diagnoseprogramm, bei dem der Servicetechniker,
innerhalb eines von dem Diagnoseprogramm zunächst aufgespannten Fehlersuchraumes der
als möglicherweise
defekt identifizierten Komponenten oder Funktionen, einen Fokus
für die
weitere, automatisierte Fehlersuche durch das Diagnoseprogramm setzen
kann. Das Setzen des Fokus kann hierbei durch Einschränkung auf
einen Fehlercode oder durch Einschränkung auf eine beeinträchtigte
Funktion bzw. Fehlersymptom erfolgen. Nach Setzen des Fokus wird
eine eingeschränkte
Fokusmenge, der zu dem gewählten
Fokus möglichen
Fehlerkandidaten ausgewählt.
Die einzelnen Fehlerkandidaten erfahren hierbei – durch Verrechnung von verschiedenen
Wahrscheinlichkeiten für
das Auftreten eines Fehlercodes, für die Ausfallwahrscheinlichkeit
einer Komponente oder einer Funktion und gegebenenfalls für das Vorliegen
eines Fehlerbildes – eine
Gewichtung.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Diagnosesystems
verfügt
das Diagnosesystem über
die zusätzliche
Möglichkeit
Fehlerbilder zu verarbeiten. Fehlerbilder sind hierbei Kombinationen
mehrerer Fehlercodes, die spezifisch sind für den Ausfall einer bestimmten
Komponente bzw. einer kleinen Menge von Komponenten und so ein direkten
Hinweis auf die defekte Komponente(n) liefern können. Die Fehlerbilder können hierbei
aus einer Kombination von aktiven und nicht aktiven Fehlercodes
und Symptomen gebildet werden. Hierbei können die nicht aktiven Fehlercodes
besonders wertvolle Hinweise auf nicht defekte Komponenten liefern
und so die Menge der möglichen
Fehlerkandidaten einschränken.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann,
wenn die Überprüfung der
Fehlerkandidaten in der Fokusmenge ergeben hat, dass keine der untersuchten
Komponenten defekt war, ein neuer Fokus durch den Servicetechniker
gesetzt werden und damit eine neue Fokusmenge mit gewichteten Fehlerkandidaten
erzeugt werden.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführung der Erfindung kann nach
Auffinden einer defekten Komponente durch Nacherklären der
von dieser Komponente betroffenen Symptome und Fehlercodes auf Vorliegen eines
Mehrfachfehlers geschlossen werden. Auch in diesem Fall kann durch
neues Setzen des Fokus auf die nacherklärten Symptome oder Fehlercodes
die Suche wieder gestartet werden.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann
z.B. im Fall, dass kein Fehler gefunden wurde, ein neuer Fokus auch
sehr gezielt dem Servicetechniker angeboten werden. Hierzu können Nachbarschaftsbeziehungen
von Ursachenmengen bzw. Kandidatenmengen, z.B. von Fehlercodes,
ausgenutzt werden. Die Suche kann also gezielt auf weitere benachbarte
Ursachenmengen ausgedehnt werden. Im Fall von Mehrfachfehlern können Kandidatenmengen,
die nicht durch einen gefundenen Fehler erklärt wurden, als neuer Fokus
vorgeschlagen werden.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Diagnosesystems
kann die Wissensbasis des Diagnosesystems mit Felderfahrungen aus
dem Betrieb von Kraftfahrzeugen erweitert werden, um damit den Diagnoseablauf
zu optimieren. Über
Felderfahrung, z.B. Fehlerhäufigkeiten,
können
die Fehlergewichte g(Kj) adaptiert werden. Weiterhin können über Felddatenauswertung
weitere Fehlerbilder FB erkannt und hinzugefügt werden, die dann sofort
in einer folgenden Diagnosesitzung Anwendung finden können.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Diagnosesystems
wird dem Servicetechniker ein Hinweis auf Vorliegen eines Phantomfehlers
gegeben. Dazu müssen
für Fehlercodes,
Fehlerbilder und Symptome z.B. in Form eines Bits oder einer weiteren
Wahrscheinlichkeit eine Zuverlässigkeitgröße -z.B.
P(FC ∣ not
Kj)- bedatet sein. Diese Zuverlässigkeit
sagt aus, ob der betreffende Fehlercode (ebenso Fehlerbild, Symptom)
auch ohne physikalischen Fehlergrund auftreten kann. Dann werden,
falls durch weiteres Prüfen
kein Fehler im Fokus gefunden wird, die Zuverlässigkeiten der für die priorisierten
Kandidatenliste verrechneten Größen geprüft. Sind
alle verwendeten Informationen in diesem Sinn nicht zuverlässig bzw.
sicher, kann auch ein Phantomfehler vorliegen.
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Mit
der Erfindung werden hauptsächlich
die folgenden Vorteile erzielt:
Durch die interaktive Ausgestaltung
des Diagnosesystems, ist es möglich
das Erfahrungswissen von Servicetechnikern während des Reparaturprozesses
mit in den Reparatur- und Diagnoseprozess mit einfließen zu lassen.
Durch Setzen eines Fokus innerhalb eines aufgespannten Fehlersuchraumes
werden die zu verarbeitenden Informationen für den weiteren Diagnoseablauf
drastisch reduziert. Hierdurch wird auch für komplexe Systeme ein weiterer,
automatisierter Diagnoseablauf möglich,
der in einer Werkstattumgebung in akzeptablen Prozesszeiten zu einem
weiterverwertbaren Ergebnis führt.
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Durch
Gewichtung der Fehlerkandidaten innerhalb der Fokusmenge wird dem
Servicetechniker eine Priorisierung an die Hand gegeben, mit dem
ihm ein Hinweis gegeben, wird, welche der möglichen Komponenten am wahrscheinlichsten
defekt ist. Hierdurch werden dem Servicetechniker Hinweise gegeben,
welche Komponenten er zuerst überprüfen soll,
um eine defekte Komponente möglichst
schnell tatsächlich
aufzufinden. Das System bietet hierfür automatisch mindestens eine
Prüfung
für jede
Komponente der Kandidatenliste an.
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Im
Folgenden wird das rechnergestützte
Diagnosesystem anhand von graphischen Darstellungen näher erläutert.
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Dabei
zeigen:
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1 Ein
rechnergestütztes
Diagnosesystem für
ein Kraftfahrzeug, wie es an sich im Stand der Technik bekannt und
eingeführt
ist;
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2 ein
modulares Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Diagnosesystems mit Datenflusszusammenhängen zwischen
den einzelnen Programmmodulen und den Ein- und Ausgabeschnittstellen
des Diagnosesystems;
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3 Ein
Ablaufdiagramm für
das erfindungsgemäße Diagnoseprogramm;
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In 1 ist
eine Situation schematisch dargestellt, wie sie heute in Kraftfahrzeugwerkstätten bekannt ist.
Für die
Diagnose eines Kraftfahrzeuges wird ein rechnergestützter Diagnosetester 1 über eine
genormte Diagnoseschnittstelle 2 an das Kommunikationsnetzwerk 3 für die Steuergeräte 4 im
Kraftfahrzeug angeschlossen. Bekannte Diagnosetester sind z.B. das
System DAS von DaimlerChrysler oder das System BMW-DIS. Die im Kraftfahrzeug
verbauten Steuergeräte 4 sind
beispielsweise über
einen Datenbus miteinander in Kommunikationsverbindung. Ein verbreiteter
Datenbus in Kraftfahrzeugen ist hierbei der sog. CAN-Bus (für Controller
Area Network). Jedes der verbauten Steuergeräte im Kraftfahrzeug verfügt neben
den Kommunikationsschnittstellen über die Fähigkeit zur Eigendiagnose.
Im Rahmen der Eigendiagnose der Steuergeräte werden mit Hilfe der Diagnoseroutine
in den Steuergeräten
festgestellte Fehler in kodifizierter Form als sog. Fehlercodes
von der Steuergeräte-Software in speziell
reservierte Speicherbereiche, sog. Fehlerspeicher, geschrieben.
In der schematischen Darstellung der 1 sind diese
reservierten, nicht flüchtigen
Speicherbereiche als FS (für
Fehler-Speicher) bezeichnet. Für
die Kommunikation und für
den Datenaustausch zwischen einem Diagnosetester und den im Kraftfahrzeug
verbauten Steuergeräten
hat sich ein Standard etabliert, der unter dem Namen Keyword-Protokoll
2000 bekannt ist und dessen Spezifizierung und Normierung sich in
der ISO-Norm 14 230-3 wiederfindet. Mit den im Keyword-Protokoll
2000 verabredeten Steuerbefehlen und Datenformaten ist es möglich, über die
Diagnoseschnittstelle die kodifizierten Inhalte der Fehlerspeicher
der einzelnen Steuergeräte
mit Hilfe des Diagnosetesters auszulesen und in das Rechensystem
des Diagnosetester zu übertragen.
Die Norm zu dem Keyword-Protokoll
2000 umfasst hierbei zwei verschiedene Applikationsmöglichkeiten.
Zum einen sieht die Norm vor, dass die Kommunikation zwischen Diagnosetester
und Steuergeräte über ein
Gateway 5, das z.B. den Kraftfahrzeug-CAN-Bus an die Diagnoseschnittstelle 2 anbindet,
erfolgt oder aber, dass wie früher üblich, die
Fehlerspeicher der Steuergeräte über die
sog. K- und L-Leitungen und über die
normierte Diagnoseschnittstelle 2 direkt in den Diagnosetester
ausgelesen und abgelegt werden können. In
der schematischen Darstellung der 1 ist die
modernere Form des Zugriffs über
einen CAN-Bus und damit über
ein Gateway dargestellt. Für
die Erfindung von Belang ist lediglich, dass es mindestens eine
Möglichkeit
gibt, die Fehlerspeicher der Steuergeräte mit einem Diagnosetester
auslesen zu können.
Im Diagnosetester werden die übertragenen
Inhalte der Steuergerätespeicher
insbesondere Fehlercodes und Zustandsdaten der Steuergeräte mit einem
implementierten Diagnoseprogramm in einer Diagnosesitzung weiterverarbeitet. Das
Diagnoseprogramm umfasst weiterhin die Möglichkeit über einen Bildschirmarbeitsplatz
als Mensch-Maschine-Schnittstelle
manuell weitere Informationen, die für eine Diagnose wichtig sind
einzugeben.
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2 zeigt
als Blockschaltbild die wichtigsten Programmmodule und mit diesen
Programmmodulen realisierten Funktionen eines erfindungsgemäßen Diagnosesystems.
Die einzelnen Programmmodule sind hierbei in eine übergeordnete
Ablaufsteuerung des gesamten Diagnosesystems integriert. Diese Ablaufsteuerung übernimmt
den Aufruf der einzelnen Programmmodule zum jeweils notwendigen
Zeitpunkt. Als Eingangsgrößen werden
von dem Diagnosesystem Fehlercodes FC und Eingaben durch einen Servicetechniker
verarbeitet. Der Service Techniker macht seine Eingaben von einem
Bildschirmarbeitsplatz 200, der typischer Weise mit einem
Bildschirm und einer Computertastatur ausgestattet ist, die jeweils
an das Computersystem 201 des Diagnosesystems angeschlossen
sind. Über
eine weitere Schnittstelle 202 ist das Computersystem an
das zu diagnostizierende Kraftfahrzeug anschließbar. Über die OBD Steckdose (On Board
Diagnosis) können
die im Kraftfahrzeug enthaltenden Steuergeräte angesprochen werden. Es
können
dadurch die Fehlerspeicher der Steuergeräte ausgelesen werden, es können die
Eigendiagnoseroutinen der Steuergeräte gestartet werden und dadurch
Funktionstest der einzelnen Steuergeräte gestartet werden und es
können
aktuelle Systemzustandsdaten aus dem Kraftfahrzeug abgerufen und
ausgelesen werden. Eine Möglichkeit
der technischen Realisierung wurde im Zusammenhang mit 1 erörtert.
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Die
Verarbeitung der Systemdaten und der Ablauf des Diagnoseprogramms
weichen jedoch bei der Erfindung entscheidend vom vorbekannten Stand
der Technik ab. Die wichtigsten Unterschiede sind hierbei der interaktive
Ablauf des Diagnoseprogramms und die damit verbundene Möglichkeit
gezielte Diagnoseschwerpunkte zu bilden, in dem für die Fehlersuche
ein oder mehrere Schwerpunkte, im folgenden Fokusse genannt, gesetzt
werden können,
und damit sowohl die Diagnosequalität als auch die Diagnosedauer
verbessert werden können.
Auf die programmtechnische Realisierung wird im Folgenden näher eingegangen:
Das
auf dem Computersystem implementierte Diagnoseprogramm zeichnet
sich unter anderem durch einen modularen Aufbau aus. Hierdurch werden
unter anderem die Programmierung und die Bedatung des Diagnosesystems
strukturiert. Mit einem ersten Programmmodul 210, entsprechend
seiner Funktion genannt Regeltabellenauswertung, werden die aus
dem Kraftfahrzeug abgerufenen Daten, wie Fehlercodes und Systemstatusdaten
zu den einzelnen im Kraftfahrzeug verbauten Komponenten, eingelesen
und weiterverarbeitet. Die Weiterverarbeitung beinhaltet ein Überprüfen von
in einer Wissensbasis 211 abgespeicherten Regeltabellen. Die
Regeltabellen beinhalten das für
das zu diagnostizierende, technische System relevante Diagnosewissen. Dieses
Wissen ist beispielsweise in komprimierter Form in Datentupeln abgelegt.
Die Datentupel bilden hierbei die Zusammenhänge der in ihnen enthaltenen
Informationen ab. Pro Diagnoseregel ist ein Datentupel abgelegt.
Ein Datentupel besteht jeweils aus einer Komponentenkennung Ki,
einem Fehlercode FCi, einem Symptom Sympi als Hinweis für eine betroffene
technische Funktion bzw. für
die vom Fahrer beobachtete mögliche Fehlerauswirkung,
und einem Systemstatus Stat. Die Regeltabellenauswertung erfolgt
dann derart, dass in der Gesamtheit aller abgelegten Datentupel
nachgesehen wird, welche Datentupel den oder diejenigen eingelesenen
Fehlercodes enthalten und welche Komponenten Ki und Funktionen/Fehlersymptome
Sympi in den identifizierten Datentupeln genannt sind und damit
von dem beobachteten Fehler FCi betroffen sein können. Die derart aufgefundenen
Komponentenkennungen, werden festgehalten und zu einer ersten Fehlerkandidatenmenge
zusammengefasst und abgespeichert.
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Diese
Komponentenkennungen Ki geben einen Hinweis, welche Komponente oder
auch welche Funktion des technischen Systems für den beobachteten Fehlercode
oder für
das beobachtete Fehlersymptom ursächlich sein kann. Ergebnis
dieses ersten Durchforsten der Wissensbasis ist eine erste Menge
verdächtiger Komponenten,
die aufgrund der Identifikation über
die Fehlercodes FCi ermittelt wurden.
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In
einem weiteren Verarbeitungsschritt bzw. Programmmodul 213 wird
der durch die erste Kandidatenmenge gebildete Fehlersuchraum weiter
aufgespannt. In einem zweiten Durchlauf durch die Wissensbasis werden
nun die möglichen
Fehlerquellen durch die relevanten Funktionen, die im Kraftfahrzeug
betroffen sein können
erweitert. Hierzu werden die Regeltabellen nochmals durchsucht,
diesmal jedoch nicht nach festgestellten Fehlercodes, sondern nach
den bereits über
die Fehlercodes möglicherweise
betroffenen Komponenten Ki. Zu den Komponenten werden die möglicherweise
betroffenen Funktionen Sympi bestimmt. Diese beiden Mengen müssen nicht
identisch sein. Denn es ist möglich,
dass ein Fehlercode auf eine Komponente verweist, die für mehrere
Funktionen relevant ist. Ergebnis dieses zweiten Durchlaufs durch
die Wissensbasis ist eine ergänzte
Kandidatenliste 214, die nun neben den möglicherweise
fehlerhaften Komponenten auch die möglicherweise fehlerhaften Funktionen
enthält.
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An
dieser Stelle angekommen, beginnt nun die Interaktionsmöglichkeit
in den weiteren Ablauf des Diagnoseprogramms. Zunächst wird
auf dem Bildschirmarbeitsplatz 200 eine Abfrage 215 durchgeführt und
angezeigt, ob für
die weitere Verarbeitung die bereits ermittelten Fehlercodes oder
die ermittelten möglicherweise betroffenen
Funktionen angezeigt werden sollen. Über den Unterschied wird weiter
unten im Zusammenhang mit der Beschreibung zu 3 näher eingegangen.
In beiden Fällen
wird in einem weiteren Verfahrensschritt 216 dem Servicetechniker
die Möglichkeit
geboten, für
den weiteren Diagnoseablauf einen Fokus zu setzen. Das Setzen des
Fokus erfolgt hierbei je nach ausgewählter Anzeige, indem entweder
ein angezeigter Fehlercode oder eine angezeigte, verdächtige Funktion
Sympi per graphischer Menüsteuerung
ausgewählt
wird, und der weiteren Verarbeitung durch das Diagnoseprogramm zugrunde
gelegt wird. Ist der Fokus gesetzt, wird die weitere Datenverarbeitung
auf diesen Fokus beschränkt.
D.h. es werden nicht mehr alle bereits ermittelten Fehlercodes,
verdächtige
Kandidaten oder verdächtige
Funktionen betrachtet, sondern nur noch diejenigen, die unter den
gewählten
Fokus fallen.
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Für die noch
innerhalb des Fokus verdächtigen
Komponenten Ki werden die einzelnen Fehlerkandidaten in einem weiteren
Programmmodul bzw. Verfahrensschritt 217 einer Gewichtung
unterzogen.
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Für die Gewichtung
müssen
die Wahrscheinlichkeiten der Fehlercodes FCi, die Wahrscheinlichkeit
für das
Auftreten von Sympi und ggf. die Wahrscheinlichkeit für das Vorliegen
von Fehlerbildern errechnet werden. Dazu müssen Wahrscheinlichkeiten bedatet
sein, die angeben, mit welcher Sicherheit eine defekte Komponente
bzw. ein Kandidat Ki einen Fehlercode (P(FCi∣Kj)), eine Fehlfunktion
(P(Sympi∣Kj))
oder ein Fehlerbild (P(FBi∣Kj)),
verursachen. Außerdem
wird die relative Fehlergewichtung g(Kj) einer Komponente selbst
benötigt.
Diese Informationen werden für
die Berechnung der priorisierten, bzw. gewichteten Kandidatenliste
benötigt.
Die bedingten Wahrscheinlichkeiten lassen sich leicht schätzen. Meist
sind sie auf „l" gesetzt. Unsichere Symptome
oder Fehlercodes können
aber mitunter Werte kleiner 1 annehmen. Die Fehlergewichte g(Kj)
können
aus Erfahrungswissen z.B. zwischen eins und hundert gewählt werden
und stellen eine relative Ausfallkenngröße dar. In einer unten erläuterten
vorteilhaften Ausführung
kann auch über
diese Fehlergewichte g(Kj) das aktuelle Feldgeschehen berücksichtigt
werden, indem diese Gewichte über
Verrechnung von Fehlerhäufigkeiten
adaptiert werden.
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Alle
Wahrscheinlichkeiten und Fehlergewichte werden bei der Bedatung
des Diagnosesystems in einer Datenbank 218 abgelegt. Zweckmäßiger Weise
können
diese sie zusammen mit der Komponentenliste, der Funktionen- oder
Sympotomliste und der Fehlerbildliste abgelegt und bedatet werden.
Diese Listen werden bei der Konstruktion eines Kraftfahrzeuges erstellt
und brauchen daher nur um das Erfahrungswissen hinsichtlich der
bedingten Wahrscheoinlichkeiten und der Fehlergewichte ergänzt werden.
Zweckmäßigerweise
erfolgt die Bedatung baureihenspezifisch. Es können jedoch auch Baureihen übergreifende
Datenbanken erstellt und herangezogen werden. Bei Baureihen übergreifenden
Datenbanken muss dann jedoch die Möglichkeit einer Baureihen spezifischen
Auswahl, z.B. in Form einer vorgeschalteten Mastertabelle vorgehalten
werden.
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Aus
den oben erläuterten
Daten berechnen sich die Einzelgrößen wie folgt:
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Die
drei errechneten Größen werden
zur Erstellung der Kandidatenpriorisierung, weiter unten, benötigt. G
ist eine Normierungsgröße und wird
in einem Vorbereitungsschritt oder per Bedatung z.B. als Summe aller
Gewichte g(KJ) festgelegt.
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Nachdem
die Wahrscheinlichkeiten der Fehlercodes P(FCi), der Fehlerbilder
P(FBi) und der Fehlfunktionen P(Sympi) errechnet wurden und die
Fokusmenge der Fehlerkandidaten feststeht, kann die Berechnung einer
priorisierten bzw. gewichteten Kandidatenliste 219 angestoßen werden
und schließlich
auf dem Display des Bildschirmarbeitsplatzes 200 ausgegeben
werden.
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Die
a posteriori Fehlerwahrscheinlichkeit oder Priorität Prio(Ki)
einer Komponente Ki ergibt sich aus dem folgenden Produkt:
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Wobei
gilt: P(FCi∣K)
= P(FCi) falls der Fehlercode FCi von einer Komponente K unabhängig ist
und analog dazu P(Sympk∣Ki)
= P(Sympk) und P(FBl∣Ki)
=P(FBl) bei Unabhängigkeit
von der jeweiligen Komponente.
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Diese
Priorität
ist noch unnormiert und kann alternativ noch normiert werden indem
durch die Summe aller Kandidatenprioritäten geteilt wird.
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Für die einzelnen
Berechnungen gelten noch folgende Bedingungen:
Als Datentyp
ist -double- zu verwenden, da die Möglichkeit besteht, dass der
Priorisierungswert eines Kandidaten einen sehr kleinen Fließkommawert
annehmen kann.
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Es
muss nach jeder Berechnung geprüft
werden, dass der Priorisierungswert eines Kandidaten innerhalb der
Fokusmenge nicht 0 wird. Sollte dies dennoch eintreten, so ist für den betreffenden
Priorisierungswert der für
das Datenformat double kleinste, mögliche, positive Zahlenwert
zu verwenden.
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Die
Berechnung der gewichteten Kandidatenliste kann innerhalb einer
Diagnosesitzung mehrfach durchlaufen werden. Das ist z.B. notwendig,
wenn die Überprüfung der
Kandidaten aus der ersten Fokusmenge durch den Servicetechniker
zu keinem positiven Befund geführt
hat. In diesem Fall muss der Servicetechniker die Möglichkeit
haben, durch die Wahl eines anderen Fokus, eine andere Kandidatenliste
zu erzeugen. Ähnliches
gilt bei Vermutung auf Mehrfachfehler.
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Nach
dem vor beschriebenen wird nochmals anhand des Ablaufdiagramms von 3 auf
das im Diagnosesystem implementierte Diagnoseprogramm eingegangen.
Zu Beginn einer Diagnosesitzung bei Vorliegen mindestens eines Fehlercodes,
einer Fehlfunktion oder eines Fehlersymptoms Symp wird zunächst ein Kurztest 310 gestartet.
Mit diesem Kurztest werden die Eigendiagnoseroutinen der im Kraftfahrzeug
verbauten Steuergeräte
gestartet und daraufhin in einem folgenden Verfahrensschritt 311,
die Fehlerspeicher der Steuergeräte
ausgelesen und eine Liste aller aktiv gesetzten Fehlercodes eventuell
mit den zugehörigen
Fehlerumgebungsdaten erzeugt. Anschließend wird in einem weiteren
Verfahrensschritt 312 mittels einer Mastertabelle, die
für das
zu untersuchende Kraftfahrzeug für
die Diagnose gültigen
Regeltabellen ausgewählt.
Die Identifikation des Fahrzeugs und die Identifikation der gültigen Regeltabellen
kann hierbei z.B. über
die Fahrzeugidentifikationsnummer erfolgen. In zwei weiteren Verfahrenschritten
der Regeltabellenauswertung 313 und der Ermittlung relevanter
Funktionen 314 werden zu den gemeldeten Fehlercodes und
zu den gemeldeten Fehlfunktionen die möglicherweise betroffenen Komponenten,
weitere Funktionen und Fehlerbilder ermittelt.
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In
einem Entscheidungsschritt 315 wird dem Servicetechniker,
nachdem ihm die bereits ermittelten Fehlercodes und die ermittelten
Fehlfunktionen angezeigt wurden, die Möglichkeit gegeben, die Diagnosesitzung
mit einer Fehlercode basierten Anzeige oder einer funktionsbasierten
Anzeige fortzusetzen. Die Funktionsbasierte Arbeitsweise hat insbesondere
dann Vorteile, wenn der Servicetechniker Kundenangaben zu funktionierenden
und nicht funktionierenden Teilsystemen mit in den Diagnoseprozess
einfließen
lassen will. Die funktionsbasierte Darstellung ermöglicht insbesondere
die Verarbeitung von nur symptomatisch bekannten Fehlfunktionen,
wie es bei Kundenbeanstandung üblicherweise
der Fall ist.
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Wählt er die
Fehlercode basierte Darstellung, also in 3 den linken
Zweig des Ablaufdiagramms, wird ihm im folgenden Schritt 316 die
Möglichkeit
gegeben, aus den Fehlercodes einen seiner Erfahrung nach geeigneten
Fehlercode auszuwählen
und dadurch für
die weitere Diagnosesitzung einen Fokus zu setzen. Für die weiteren
Berechnungen während
der Diagnosesitzung können
die auszuwertenden Regeln, die in den Durchläufen der Regeltabellenauswertung
gemäß den Verfahrensschritten 313 und 314 gefeuert
haben, d.h. die entweder den beobachteten Fehlercode oder ein beobachtetes
Fehlersymptom enthielten, in einem alternativen weiteren Verfahrensschritt
für die
weiteren Berechnungen komprimiert werden. Bei der Komprimierung können Syntaxbestandteile
und Semantikbestandteile der Diagnoseregeln aus der Wissensbasis entfallen
und die Diagnoseregeln zu Zahlentupeln komprimiert werden.
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Ebenfalls
alternativ können
in einem weiteren Verfahrensschritt 318 zu den im Fokus
befindlichen Fehlercodes oder Fehlersymptomen die möglicherweise
betroffenen Fehlerbilder ermittelt werden und in die weitere Berechnung
miteinbezogen werden.
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Der
Diagnoseablauf fährt
fort mit dem Verfahrenschritt 319, in dem die Fehlerwahrscheinlichkeiten
für Komponenten
und damit die Priorisierung bzw. Gewichtung der als fehlerhaft verdächtigten
Komponenten berechnet wird. Liegt die Priorisierung fest, werden
die priorisierten Fehlerkandidaten dem Servicetechniker zusammen
mit Ihrer Priorisierung angezeigt. Der Servicetechniker überprüft dann
nach seiner Wahl die einzelnen Komponenten bzw. Kandidaten. Das
Ergebnis seiner Überprüfung entscheidet
in einem weiteren Abfrageschritt 321, ob der Diagnoseablauf
und damit das Diagnoseprogramm wieder zum Entscheidungsschritt 315 zurück springt
oder nicht. Wurde der Fehler gefunden, endet die Diagnosesitzung.
Wurde kein Fehler gefunden, wird die Diagnosesitzung fortgesetzt
und der Servicetechniker hat die Möglichkeit bei dem nochmaligen Durchlauf
einen anderen Fokus zu setzen.
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Wählt der
Servicetechniker die Funktionsbasierte Darstellung im Entscheidungsschritt 315 aus,
wählt er
also den rechten Zweig im Ablaufdiagramm nach 3,
so wird ihm in einer alternativen Ausführung des Diagnoseprogramm
im nächsten
Schritt 322 ein Funktionsbaum zur Anzeige gebracht, in
dem die fehlerverdächtigen
Funktionen optisch hervorgehoben werden. Durch Auswahl einer verdächtigten
Funktion kann der Servicetechniker auch in der funktionsbasierten
Darstellung in einem folgenden Verfahrensschritt 323 für den weiteren
Diagnoseablauf einen Fokus setzen. Bei der funktionsbasierten Arbeitsweise
des Diagnosesystems werden nach dem Setzen des Fokus im folgenden
Verfahrensschritt 324 die Regeltabellen des Diagnosesystems
ein zweites Mal ausgewertet. Dies ist notwendig, um den Fehlersuchraum
für die
verdächtigen
Komponenten zu ergänzen
und möglichst
komplett aufzuspannen. In einer Funktion kommen üblicherweise mehrere Komponenten
und deren Zusammenwirken zum Einsatz. In den vorhergehenden Schritten
wurden die Komponenten aber nur über
die Fehlercodes ermittelt. Die Arbeitsweise über die funktionsbasierte Fokussetzung ermöglicht den
Fehlersuchraum auch auf diejenigen Komponenten auszudehnen, die über die
Funktion identifiziert werden können,
und die bisher nicht über
einen Fehlercode identifiziert wurden. Die Diagnoseprogramm kann
dann mit dem alternativen Verfahrenschritt 317 der Datenkompression
oder mit dem Verfahrensschritt 318 der Fehlerbildermittlung
fortsetzen.
