DE102005015664A1 - Diagnosesystem zur Bestimmung einer gewichteten Liste möglicherweise fehlerhafter Komponenten aus Fahrzeugdaten und Kundenangaben - Google Patents

Diagnosesystem zur Bestimmung einer gewichteten Liste möglicherweise fehlerhafter Komponenten aus Fahrzeugdaten und Kundenangaben

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DE102005015664A1
DE102005015664A1 DE200510015664 DE102005015664A DE102005015664A1 DE 102005015664 A1 DE102005015664 A1 DE 102005015664A1 DE 200510015664 DE200510015664 DE 200510015664 DE 102005015664 A DE102005015664 A DE 102005015664A DE 102005015664 A1 DE102005015664 A1 DE 102005015664A1
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Martin Dipl.-Ing. Konieczny
Harald Dipl.-Math. Renninger
Moritz Dipl.-Inf. Schule
Marc Schuller
Darko Dipl.-Ing. Tislaric
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DaimlerChrysler AG
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    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B23/00Testing or monitoring of control systems or parts thereof
    • G05B23/02Electric testing or monitoring
    • G05B23/0205Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults
    • G05B23/0259Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults characterized by the response to fault detection
    • G05B23/0275Fault isolation and identification, e.g. classify fault; estimate cause or root of failure
    • G05B23/0278Qualitative, e.g. if-then rules; Fuzzy logic; Lookup tables; Symptomatic search; FMEA

Abstract

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 gewichtet. Alternativ können für die Verrechnung noch bekannte Fehlerbilder, das sind gekoppelte Fehlercodes, die immer gemeinsam auftreten, hinzugezogen werden.

Description

  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Man hat deshalb nach effizienteren Möglichkeiten gesucht, ein Diagnosesystem aufzubauen.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Im Folgenden wird das rechnergestützte Diagnosesystem anhand von graphischen Darstellungen näher erläutert.
  • Dabei zeigen:
  • 1 Ein rechnergestütztes Diagnosesystem für ein Kraftfahrzeug, wie es an sich im Stand der Technik bekannt und eingeführt ist;
  • 2 ein modulares Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Diagnosesystems mit Datenflusszusammenhängen zwischen den einzelnen Programmmodulen und den Ein- und Ausgabeschnittstellen des Diagnosesystems;
  • 3 Ein Ablaufdiagramm für das erfindungsgemäße Diagnoseprogramm;
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Für die noch innerhalb des Fokus verdächtigen Komponenten Ki werden die einzelnen Fehlerkandidaten in einem weiteren Programmmodul bzw. Verfahrensschritt 217 einer Gewichtung unterzogen.
  • 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.
  • 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.
  • Aus den oben erläuterten Daten berechnen sich die Einzelgrößen wie folgt:
    Figure 00140001
  • 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.
  • 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.
  • Die a posteriori Fehlerwahrscheinlichkeit oder Priorität Prio(Ki) einer Komponente Ki ergibt sich aus dem folgenden Produkt:
    Figure 00150001
  • 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.
  • Diese Priorität ist noch unnormiert und kann alternativ noch normiert werden indem durch die Summe aller Kandidatenprioritäten geteilt wird.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.

Claims (16)

  1. Rechnergestütztes Diagnosesystem (1) für technische Vorrichtungen mit einem ablauffähigen Diagnoseprogramm, – das mit dem implementierten Diagnoseprogramm Fehlercodes oder Fehlersymptome (FCi, Sympi) der zu analysierenden technischen Vorrichtung erfasst, – das mit dem Diagnoseprogramm eine Wissensbasis (211), in der regelbasiertes Diagnosewissen über die zu analysierende, technische Vorrichtung abgelegt ist, nach den erfassten Fehlercodes oder Fehlersymptomen durchsucht und aus den betroffenen Regeln die Komponenten, Funktionen oder Fehlerbilder ermittelt und in einer Fehlerkandidatenmenge zusammenfasst und abspeichert, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Ablauf des Diagnoseprogramms interaktiv durch Setzen eines Fokus beeinflussbar ist, wobei das Setzen des Fokus entweder durch Auswahl mindestens eines Fehlercodes (FCi) oder durch Auswahl mindestens eines Fehlersymptomes (Sympi) erfolgt.
  2. Diagnosesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Setzen des Fokus die Fehlerkandidatenmenge auf die noch im Fokus befindlichen Elemente zu einer Fokusmenge reduziert wird und die Komponenten der Fokusmenge entsprechend ihrer Fehlerwahrscheinlichkeit gewichtet werden.
  3. Diagnosesystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fehlerkandidatenmenge durch mehrfaches Durchsuchen der Wissensbasis nach Fehlercodes zum ersten und nach Fehlersymptomen zum weiteren gebildet wird.
  4. Diagnosesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass für das Setzen des Fokus entweder eine Fehlercode basierte Darstellung oder eine Fehlersymptom basierte Darstellung interaktiv wählbar ist.
  5. Diagnosesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Gewichtung der Komponenten in der Fokusmenge durch Verrechnung von relativen Fehlergewichten g(Kj), von bedingten Wahrscheinlichkeiten für die Ursachen-Wirkungszusammenhänge (P(FCi∣⁣Kj), P(Sympi∣⁣Kj), P(FBi∣⁣Kj)), dividiert durch ein Gesamtgewicht G, ergibt.
  6. Diagnosesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Diagnoseprogramm rekursiv aufgebaut ist und bei jedem Durchlauf des Diagnoseprogramms ein anderer Fokus gesetzt werden kann.
  7. Diagnosesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der Wissensbasis Fehlerbilder enthalten sind, wobei die Fehlerbilder aus einer Kombination mehrerer Fehlercodes bestehen, die immer gemeinsam auftauchen und in ihrer Gemeinsamkeit charakteristisch für einen bestimmten Fehler sind.
  8. Diagnosesystem nach einem der Ansprüche 7, dadurch gekennzeichnet, dass für die Gewichtung der Komponenten in der Fokusmenge, die Fehlerbilder mit herangezogen werden.
  9. Diagnosesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass von Fehlercodes über den Umweg über Fehlerursachen (Kandidaten) auf mögliche beeinträchtigte Funktionen oder weitere Symptome geschlossen werden kann.
  10. Diagnosesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass damit nach weiteren Symptomen gezielt rückgefragt werden kann bzw. der Servicetechniker sofort weitere Funktionen selbst prüfen kann.
  11. Diagnosesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dass Kandidaten bei Nichtvorliegen von Fehlercodes oder Symptomen entlastet werden können.
  12. Diagnosesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass Mehrfachfehler durch Nacherklären aller Symptome und Fehlercodes nach einer durchgeführten Diagnose erkannt und dann weiterbehandelt werden können.
  13. Diagnosesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass z.B. im Fall, dass kein Fehler gefunden wurde ein neuer Fokus auch sehr gezielt dem Servicetechniker angeboten werden kann.
  14. Diagnosesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Wissensbasis weiterhin um Fehlersetzbedingungen von Fehlercodes und weiteren Prüfvoraussetzungen angereichert werden kann.
  15. Diagnosesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Wissensbasis um Felderfahrung erweiterbar ist.
  16. Diagnosesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass Phantomfehler erkannt werden.
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