DE19523483A1 - Rechnergestützte Fehlerdiagnoseeinrichtung für ein komplexes technisches System - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine rechnergestützte Fehlerdia­ gnoseeinrichtung für ein komplexes, d. h. modular aus mehreren Teilsystemen aufgebautes, technisches System mit mehreren zu diagnostizierenden Funktionen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wobei das zu diagnostizierende technische System insbesondere ein Kraftfahrzeug sein kann.

In der Patentschrift US 5.099.436 ist eine rechnergestützte Feh­ lerdiagnoseeinrichtung für ein komplexes technisches System be­ schrieben, bei dem während des Systembetriebs erfaßte Daten mit einer ereignisbasierten Repräsentation des Systems, die eine Mehrzahl vordefinierter Ereignisse enthält, verglichen wird. Zu­ sätzlich sind dort ein Symptom-Ausfall-Modell und ein Fehlermo­ dell vorgesehen. Anhand dieser Modelle wird eine Mehrdeutig­ keitsgruppe mit einer Rangfolgenordnung erstellt, die wiederum als Grundlage für eine Strukturmodellanalyse dient, bei der mit der größten Wahrscheinlichkeit eines Fehlers in der Mehrdeutig­ keitsgruppe begonnen wird.

Strukturelle Grundzüge einer gattungsgemäßen rechnergestützten Fehlerdiagnoseeinrichtung für ein Kraftfahrzeug sind in den Ver­ öffentlichungen N. Waleschkowski, M. Schahn, W. Henrich, T. For­ chert, K. Müller und J. Steinhart, "Ein wissensbasiertes Fahr­ zeug-Diagnosesystem für den Einsatz in der Kfz-Werkstatt", Grundlagen und Anwendungen der künstlichen Intelligenz, Sprin­ ger-Verlag, 1993, S.277 sowie N. Waleschkowski, N. Schahn und T. Forchert, "Wissensmodellierung und Wissenserwerb am Beispiel der Fahrzeugdiagnose", Zeitschrift Künstliche Intelligenz KI 1/95, S. 55 beschrieben. Der Inhalt dieser beiden Veröffentlichungen bildet die Basis des vorliegenden Erfindungsgegenstands und wird hierin durch Verweis aufgenommen, so daß bezüglich der detail­ lierten Beschreibung von Komponenten, die dort eingehend erläu­ tert sind, auf diese Veröffentlichungen verwiesen werden kann. Eine Fehlerdiagnoseeinrichtung, wie sie dort offenbart ist, ent­ hält eine Diagnoseablaufbereitstellungsstufe mit einer Wissens­ basis, die als mehrdimensionales Gebilde aufgefaßt werden kann, wobei je nach Sichtweise auf die Wissensbasis das den hierarchi­ schen Aufbau des technischen Systems aus den einzelnen Teilsy­ stemen darstellende Strukturmodell, das die Wirkungsbeziehungen zwischen den einzelnen Teilsystemen darstellende Wirkungsmodell oder das Fehlermodell erscheint, das die Zusammenhänge zwischen Fehlerursachen und deren Auswirkungen sowie geeigneten Prüfab­ läufen und Reparaturen darstellt und damit den Diagnoseablauf bestimmt. Herkömmlicherweise geschieht die Erstellung eines Feh­ lermodells von Hand, was einen hohen Arbeitsaufwand bedeutet und vor allem auch schwierige Entwurfsentscheidungen erfordert, die oft von unterschiedlichen Entwicklungspersonen verschieden ge­ troffen werden, was zu Fehlermodellen führt, deren Struktur ver­ gleichsweise stark von subjektiven Faktoren beeinflußt ist. Dies wiederum beeinflußt in nachteiliger Weise die erwünschte Wohlde­ finiertheit und Eindeutigkeit des daraus resultierenden Diagno­ seablaufs.

Der Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstellung einer rechnergestützten Fehlerdiagnoseeinrichtung der eingangs genannten Art zugrunde, die selbsttätig und zuverlässig Fehler­ diagnosen an einem gegebenen technischen System mit möglichst wohlstrukturierten, einheitlichen Diagnoseabläufen durchzuführen vermag und die vergleichsweise wenig Arbeitsaufwand zur Diagno­ seablaufbereitstellung im Vorfeld der Fehlerdiagnosedurchführun­ gen erfordert.

Dieses Problem wird durch eine rechnergestützte Fehlerdiagnose­ einrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bei dieser Einrichtung generiert die Diagnoseablaufbereitstellungsstufe aus dem Strukturmodell und dem Wirkungsmodell automatisch ein Basis- Fehlermodell in der angegebenen, speziellen Art und Weise. Es zeigt sich, daß ein solchermaßen automatisch erstelltes Basis- Fehlermodell aufgrund seiner relativ einheitlichen und optimier­ ten Struktur zu wohldefinierten und zuverlässigen Diagnoseabläu­ fen führt, wobei zudem nur ein vergleichsweise geringer Arbeits­ aufwand für die Fehlermodellerstellung benötigt wird.

Eine Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 2 vervollständigt die Fehlerdiagnoseeinrichtung zu einem geschlossenen Diagnose­ prozeßkreis, indem eine Auswertestufe die Sitzungsprotokolle von Diagnoseabläufen auswertet und daraus Informationen extrahiert, die zur Aktualisierung der den Diagnoseablauf bestimmenden Wis­ sensbasis verwendet und zu diesem Zweck an die Diagnoseablaufbe­ reitstellungsstufe übermittelt werden können.

Eine Fehlerdiagnoseeinrichtung nach Anspruch 3 ist besonders gut zur Fehlerdiagnose an Kraftfahrzeugen geeignet.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist in den Zeich­ nungen dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Hierbei zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Blockdiagramm einer rechnergestützten Fehlerdiagnoseeinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit zuge­ hörigen Kommunikationspfaden,

Fig. 2 eine schematische, ausschnittweise Ansicht der primären Beschreibungsebene eines in der Diagnoseablaufbereitstel­ lungsstufe von Fig. 1 abgelegten Wissensbasis-Struktur­ modells,

Fig. 3 eine schematische Blockschaltbilddarstellung einer sich auf eine Elektronische-Fahrpedal- (EFP) -Stelleinrichtung beziehenden Wirkungsgruppe eines Wissensbasis-Wirkungsmo­ dells, das in der Diagnoseablaufbereitstellungsstufe von Fig. 1 abgelegt ist,

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer der Wirkungsbereiche der Wirkungsgruppe von Fig. 3,

Fig. 5 eine Flußdiagrammdarstellung bezüglich der Erstellung ei­ nes in der Diagnoseablaufbereitstellungsstufe von Fig. 1 abgelegten Fehlermodells,

Fig. 6 eine Blockdiagrammdarstellung eines der Wirkungsbereiche von Fig. 3 zur Veranschaulichung der Bedeutung einer Trennstelle,

Fig. 7 eine schematische Darstellung desjenigen Fehlerbaumteils aus dem Fehlermodell, der sich auf die EFP-Stelleinrich­ tung von Fig. 3 bezieht, und

Fig. 8 eine schematische Blockdiagrammdarstellung der lokalen Umgebung eines Fehlerobjektes aus dem Fehlermodell.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, beinhaltet die beispielhaft be­ schriebene rechnergestützte Kraftfahrzeug-Fehlerdiagnoseeinrich­ tung als Herzstück eine Diagnosedurchführungsstufe (1), die ty­ pischerweise in einer Diagnose-Rechnereinrichtung einer Werk­ statt installiert ist. Mit ihr kann ein Kundendienstberater, an den ein Kunde bzw. Fahrer wegen eines Störfalls an seinem Kraft­ fahrzeug herantritt, zwecks Mitteilung der Fahrzeugidentifikati­ on und eventuell bekannter Fehlersymptome kommunizieren. Die Diagnosedurchführungsstufe (1) vermag selbsttätig einen Diagno­ seablauf am jeweiligen Fahrzeug durchzuführen, wie er durch ein zugehöriges Diagnoseprogramm vorgegeben ist, das der Diagnose­ durchführungsstufe (1) von einer Diagnoseablaufbereitstellungs­ stufe (2) zur Verfügung gestellt wird, die sich typischerweise in einer Entwicklungszentrale des Fahrzeugherstellers befindet. Je nach Fahrzeug und mitgeteilten Fehlersymptomen steuert dann die Diagnosedurchführungsstufe (1) einen geeigneten Diagnose­ ablauf unter Interaktion mit dem beteiligten Servicetechniker, der je nach Ablaufstrategie die vom System vorgeschlagene Vorge­ hensweise beibehalten oder aufgrund seiner eigenen Erfahrung von dieser abweichen kann. Solche Strategien, wie benutzerführende Strategien, vom Benutzer gesteuerte Strategien oder eine fallba­ sierte Strategie sind an sich bekannt und bedürfen hier keiner näheren Erläuterung. Zwischen Diagnosedurchführungsstufe (1) und Servicetechniker werden auf diese Weise die erforderlichen Prüf­ anweisungen und Prüfergebnisse ausgetauscht. Während einer Stö­ rungslokalisierung greift der Servicetechniker zudem ggf. in das Fahrzeugsystem ein, indem er Bauteile an Trennstellen voneinan­ der trennt oder Meßsensorik anschließt sowie eine Abhilfemaßnah­ me durchführt z. B. ein als fehlerhaft erkanntes Bauteil aus­ tauscht. Während der Diagnose kommuniziert die Diagnosedurchfüh­ rungsstufe (1) mit der Fahrzeugelektronik zur Erfassung von Meß­ werten und Umgebungsdaten, die dann ihrerseits den Diagnoseab­ lauf in einer vom Diagnoseprogramm vorgegebenen Weise steuern, d. h., daß in Abhängigkeit eines gemessenen Wertes der nächste Diagnoseschritt bestimmt wird. Des weiteren vermag die Diagnose­ durchführungsstufe (1) Aktuatoren im Fahrzeug aktiv anzusteuern und so das Fahrzeug in einen bestimmten Zustand zu versetzen. Zur Durchführung der Fahrzeugkommunikation während der Diagnose dient ein Softwaremodul in Form eines sogenannten Fahrzeug-Mana­ gers, der die aktuelle Fahrzeugkonfiguration ermittelt und die Variantenbehandlung, z. B. automatische Auswahl des Kommunikati­ onsprotokolls, der verschiedenen vorhandenen Steuergerätevari­ anten übernimmt. Weiterhin beinhaltet die Kommunikation zwischen Fahrzeug und Diagnosedurchführungsstufe (1) die Übermittlung von diagnoserelevanten Daten, insbesondere ggf. abgelegten Fehler­ codes.

Zur Bereitstellung der erforderlichen Diagnoseprogramme für die Diagnosedurchführungsstufe (1) enthält die Diagnoseablaufbereit­ stellungsstufe (2) eine abgespeicherte Wissensbasis, die aus Wissenbasismodulen besteht, die einem jeweiligen Teilsystem des komplexen, modular aufgebauten technischen Systems, hier spezi­ ell des Fahrzeugs, zugeordnet sind. Zur Wissensrepräsentation werden ein Strukturmodell bezüglich des Aufbaus des technischen Systems und seiner Teilsysteme, ein Wirkungsmodell bezüglich der Funktionsweise der Teilsysteme, ein Fehlermodell, in welchem das Wissen über die Beziehungen zwischen Fehlern und Symptomen bzw. zwischen Fehlern und ihren Ursachen enthalten ist, sowie eine Fallbasis über situations- und fallbezogene Information verwen­ det. Die Wissensbasis kann als mehrdimensionales Gebilde aufge­ faßt werden, aus der sich je nach Sichtweise die verschiedenen genannten Modelle ergeben, z. B. ergibt sich das Strukturmodell durch eine Sicht auf die Wissensbasis mittels der "hat-Teil" -Re­ lation, während die "verursacht-durch" -Relation eine Sicht auf das Fehlermodell gestattet. Zur Erstellung und Aktualisierung des jeweiligen Strukturmodells und Wirkungsmodells werden die erforderlichen Eingangsinformationen über eine Eingabestation (3) innerhalb einer Entwicklungs- oder Serviceumgebung in die Diagnoseablaufbereitstellungsstufe (2) eingespeist, die dann, wie unten näher beschrieben, aus dem Struktur- und dem Wirkungs­ modell automatisch ein Basis-Fehlermodell generiert. Durch eine Auswertestufe (4) wird ein geschlossener Diagnoseprozeßkreis ge­ bildet, in dem die Auswertestufe (4) die Diagnosesitzungsproto­ kolle der Diagnosedurchführungsstufe (1) nach Information aus­ wertet, die für die Wissensbasis in der Diagnoseablaufbereit­ stellungsstufe (2) von Interesse ist. Diese Information wird von der Auswertestufe (4) an die Eingabestation (3) zur Weitergabe an die Diagnoseablaufbereitstellungsstufe (2) übermittelt, die daraufhin die Wissensbasis entsprechend der Diagnoseergebnisse aktualisieren kann. Die Auswertestufe kann sich hierbei entweder in der jeweiligen Werkstatt oder aber in einer zentralen Ent­ wicklungs- oder Serviceabteilung des Fahrzeugherstellers befin­ den.

Nachfolgend wird genauer auf die den Diagnoseablauf bestimmende Wissensbasis eingegangen. Das Strukturmodell beschreibt die Zu­ sammensetzung des Fahrzeugs aus den einzelnen Bauteilen, wobei eine primäre Beschreibungsebene aus einem Strukturbaum besteht, wie er in Fig. 2 ausschnittweise für ein Teilsystem "Anti­ blockiersystem" illustriert ist. Die Verbindungspfeile repräsen­ tieren dabei jeweils die "hat-Teil"-Relation, d. h. eine hierar­ chisch nachgeordnete Komponente ist Bestandteil der zugehörigen, hierarchisch übergeordneten Komponente. Auf einer sekundären Be­ schreibungsebene ist jeder Einheit des Strukturmodells Wissen über mögliche Fehler, Prüfverfahren und Reparaturen zugeordnet.

Das Wirkungsmodell beschreibt das Zusammenwirken der Bauteile des Fahrzeugs bzw. der einzelnen Teilsysteme. Die Beschreibung erfolgt durch Modellierung der Wirkungsbeziehungen, die zwischen den einzelnen Bauteilen des Strukturmodells bestehen. Die Model­ lierung im Wirkungsmodell erfolgt auf mehreren Ebenen, was nach­ folgend anhand der Fig. 3 und 4 am Beispiel einer Stellein­ richtung (5) eines elektronischen Fahrpedals (nachfolgend mit EFP abgekürzt) als einem Teilsystem des Fahrzeugs erläutert wird. Zunächst wird für das jeweilige Teilsystem, hier der in Fig. 3 oben als Blockschaltbild repräsentierten EFP-Stellein­ richtung (5), ein eigenes Wissensbasismodul definiert. Dieses Teilsystem wird dann in einzelne Wirkungsgruppen zerlegt, die im allgemeinen die Verbindungen eines zugehörigen Steuergerätes zu jeweils einer peripheren Komponente, wie Stellglieder, Relais, Schalter oder andere Steuergeräte, enthalten. Anschließend wird für jeden Wirkungszusammenhang, der in dieser Wirkungsgruppe enthalten ist, ein Wirkungsbereich definiert. So kann beispiels­ weise eine Wirkungsgruppe mit einem Relais in einen Wirkungsbe­ reich für den Steuerkreis und einen für den Arbeitskreis zerlegt werden. Im Beispiel von Fig. 3 enthält die EFP-Stelleinrichtung (5) ein Steuergerät (6), das über elektrische Leitungen mit den Verarbeitungseinheiten der Wirkungen, wie Stellglieder, Sensoren etc., verbunden ist. Speziell sind hier zwei Potentiometer (r1, r2), zwei Schalter (s1, s2), eine Kupplung (k1) und ein Motor (m1) vorhanden. Die zugehörige Wirkungsgruppe besteht damit aus den sechs Wirkungsbereichen, die diesen sechs Komponenten zuge­ ordnet sind, wobei die jeweiligen Transportwege der Wirkungen, d. h. in diesem Fall die elektrischen Verbindungsleitungen, im jeweils zugehörigen Blockdiagramm des unteren Teils von Fig. 3 fett gezeichnet hervorgehoben sind. In Fig. 4 ist der Wirkungs­ bereich für den Stellmotor (m1) in seiner logischen Struktur wiedergegeben, wobei die Komponenten mit durchgehendem Rechteck­ rahmen Bauteil-Aspekte bezeichnen, die ggf. mit Anschlußpunkten, die als Quadrate symbolisiert sind, versehen sind. Die oval um­ rahmten Komponenten stellen Wirkungsschnittstellenaspekte dar, siehe die Verbindungspunkte (VP) in Fig. 3, während die Kompo­ nenten mit gestricheltem Rahmen Trennstellenaspekte (TS6) reprä­ sentieren. Als Trennstellen werden dabei diejenigen Punkte in dem technischen System bezeichnet, an denen eine Diagnoseein­ griffsmöglichkeit durch Auftrennen des Wirkungsflusses besteht. Die Trennstellen bieten dem Wartungspersonal besondere Testmög­ lichkeiten, um durch geeignete Messungen fehlerhafte Teilwir­ kungsbereiche im System zu identifizieren und eine Störung durch sukzessive Zerlegung des Systems systematisch einzugrenzen. Da­ bei können auch Bauteile Trennstellen bilden, z. B. auftrennbare Steckverbindungseinheiten. Die Verbindungslinien in Fig. 4 re­ präsentieren die Relation "hat-Wirkung". Wie für das Strukturmo­ dell besteht neben dieser primären Beschreibungsebene des Wir­ kungsmodells eine sekundäre Beschreibungsebene, in der wiederum Wissen über mögliche Fehler, Prüfabläufe etc. für jede Kompo­ nente des Wirkungsmodells enthalten ist. Sowohl das Struktur­ als auch das Wirkungsmodell werden automatisch aus Daten über die Fahrzeugzusammensetzung hergeleitet, die in entsprechenden CAD/CAE-Systemen abgelegt sind und über die Eingabestation (3) der Diagnoseablaufbereitstellungsstufe (2) zugeführt werden.

Eine Besonderheit der gezeigten Fehlerdiagnoseeinrichtung be­ steht darin, daß die Diagnoseablaufbereitstellungsstufe (2) aus dem Strukturmodell und dem Wirkungsmodell, wie sie oben be­ schrieben sind, automatisch ein Basis-Fehlermodell ableitet, wie dies in Flußdiagrammform in Fig. 5 dargestellt ist. Ausgehend von Struktur- und Wirkungsmodell, die über die entsprechende Akguisition von Struktur- und Wirkungswissen erstellt wurden, erfolgt die Ableitung des Basis-Fehlermodells in folgenden Schritten. Zunächst werden Prioritätslisten für die Trennstellen im Wirkungsmodell erstellt, so daß die Trennstellen eines jeden Wirkungsbereichs in einer Prioritätsreihenfolge geordnet sind. Diese Reihenfolge kann unter Beachtung des Aufwands, z. B. hin­ sichtlich Zugänglichkeit oder Prüfaufwand, der Nützlichkeit zur Fehlerlokalisierung, der Fehlerwahrscheinlichkeit, d. h. Fehler­ anfälligkeit, und der Testanzahl, d. h. der Anzahl möglicher Tests an einer geöffneten Trennstelle, erstellt werden. Die an­ schließende Erstellung des eigentlichen Basis-Fehlermodells ist in Fig. 7 wiederum für den Fall der EFP-Stelleinrichtung stell­ vertretend für alle anderen Teilsysteme des Kraftfahrzeugs illu­ striert.

Zunächst wird für jedes Wissensbasismodul im Wirkungsmodell ge­ nau ein Wurzelobjekt im Fehlermodell abgeleitet, siehe Modul-EFP in Fig. 7, wobei die Identifikationsdaten aus dem Wissensbasis­ modul im Wirkungsmodell auf das Wurzelobjekt im Fehlermodell übertragen werden. Nun wird jede Wirkungsgruppe eines Teilsy­ stems auf ein Fehlerobjekt im Fehlermodell abgebildet und dem Wurzelobjekt hierarchisch nachgeordnet. Die Verbindungslinien in Fig. 7 bezeichnen von oben nach unten eine "verursacht-durch"- Relation bzw. in umgekehrter Richtung von unten nach oben eine "führt-zu"-Relation. In Fig. 7 sind dies die Fehlerobjekte für die Wirkungsgruppen Stellglied, Leerlauf-Kontaktschalter etc. Die Fehlerobjekte für die Wirkungsgruppen bilden somit die erste Ebene im Fehlerbaum. Ist der Wirkungsgruppe im Wirkungsmodell bereits ein Fehler zugeordnet, so wird dieser Fehler in den Feh­ lerbaum eingefügt, während ansonsten automatisch ein leeres Feh­ lerobjekt erzeugt wird, dessen Name sich aus dem Namen der Wir­ kungsgruppe ableitet.

Als nächster Schritt wird jeder Wirkungsbereich einer jeweiligen Wirkungsgruppe auf ein entsprechendes Fehlerobjekt abgebildet und dem zu dieser Wirkungsgruppe gehörigen Fehlerobjekt hierar­ chisch nachgeordnet. Dies ist im mittleren Teil von Fig. 7 für die Wirkungsgruppe des EFP-Stellgliedes dargestellt, deren sechs Wirkungsbereiche in Fig. 3 dargestellt sind. Ist dem jeweiligen Wirkungsbereich im Wirkungsmodell bereits ein Fehler zugeordnet, so wird dieser Fehler in den Fehlerbaum eingefügt. Ansonsten wird automatisch ein leeres Fehlerobjekt erzeugt, dessen Name sich aus dem Name des Wirkungsbereichs ableitet.

In einem nächsten Schritt werden die einzelnen Wirkungsbereiche verfeinert, indem jedem möglichen Fehler in einem Wirkungsbe­ reich Fehler in Teilwirkungsbereichen zugeordnet werden, die aus dem Wirkungsbereich durch das Öffnen einer Trennstelle entste­ hen. Die Reihenfolge, in der die Trennstellen des Wirkungsbe­ reichs geöffnet werden, ist durch die Angabe ihrer Priorität entsprechend der eingangs erstellten Prioritätsliste festgelegt. Wird eine Trennstelle geöffnet, so zerfällt der Wirkungsbereich im allgemeinen in mehrere Teilwirkungsbereiche. Dies ist in Fig. 6 beispielhaft am Wirkungsbereich (s1) eines der beiden Schalter der EFP-Stelleinrichtung (5) gemäß Fig. 3 veranschau­ licht. Das Öffnen der dortigen Trennstelle (x1) erzeugt die drei in der unteren Hälfte von Fig. 6 gezeigten Teilwirkungsberei­ che. Für jeden Teilwirkungsbereich wird jeweils ein Fehlerobjekt abgeleitet und dem Fehlerobjekt des zugehörigen Wirkungsberei­ ches hierarchisch nachgeordnet. Außerdem werden diejenigen Feh­ lerobjekte, die der Trennstelle selbst zugeordnet sind, neben die Fehlerobjekte der Teilwirkungsbereiche eingefügt. Für die weiteren Teilwirkungsbereiche wird in gleicher Weise verfahren, bis der jeweilige Teilwirkungsbereich nur noch aus einer klein­ sten austauschbaren bzw. reparierbaren Einheit besteht, deren zugeordnete Fehler dann neben die Fehlerobjekte der anderen Teilwirkungsbereiche gleicher Hierarchie eingefügt werden. Wenn ein Teilwirkungsbereich nur noch aus einem Wirkungsschnittstel­ lenobjekt, d. h. einer Schnittstelle eines Teilsystems zu einem anderen Teilsystem, besteht, so wird dieses in den Fehlerbaum eingefügt. Diese Vorgehensweise der Wirkungsbereichverfeinerung ist im unteren Teil von Fig. 7 anhand des Wirkungsbereichs (s1) des einen Schalters der EFP-Stelleinrichtung (5) veranschau­ licht. Soweit im Struktur- und im Wirkungsmodell bereits Fehler­ objekte für Pfade, Wirkungsbereiche, Trennstellen oder Bauteile angegeben sind, werden diese als zusätzliche Fehlerursachen un­ ter den jeweiligen zugehörigen Fehler im Fehlerbaum eingefügt. Die bereits im Struktur- und im Wirkungsmodell definierten Feh­ ler können auch schon Tests und Reparaturen besitzen, die eben­ falls in das Fehlerobjekt im Fehlerbaum übernommen werden. Die dadurch generierte zweite Beschreibungsebene eines Fehlerobjek­ tes (10), d. h. dessen lokale Umgebung, ist in Fig. 8 veran­ schaulicht, die mit den eingetragenen Beschriftungen, ein­ schließlich der zu den Verbindungslinien gehörigen Relationen, selbsterklärend ist.

Damit ist die automatische - Erstellung des Basis-Fehlermodells durch die Diagnoseablaufbereitstellungsstufe (2) abgeschlossen. Um das Basis-Fehlermodell zum endgültigen Fehlermodell zu ver­ vollständigen, kann in einer Diagnosewissensakguisition Fallwissen, d. h. situations- und fallbezogene Information, hinzugefügt werden, wie in Fig. 5 dargestellt. Der geschilderte Algorithmus zur automatischen Fehlermodellableitung führt mit relativ gerin­ gem Erstellungsaufwand zu einem zuverlässigen, einheitlichen und wohlstrukturierten Fehlermodell, das eine sichere Grundlage für die Durchführung optimaler Diagnoseabläufe mittels der Diagnose­ durchführungsstufe (1) bildet.

Zur weiteren Verbesserung der Fehlermodellableitung können in der Diagnoseablaufbereitstellungsstufe (2) generische (Bauteil-) Bibliotheken vorgesehen sein, in denen allgemeines Wissen über die einzelnen Systemteile und deren Wirkungskomponenten abgelegt wird. Mit diesen generischen Bibliotheken kann die Diagnoseab­ laufbereitstellungsstufe (2) bei Vorliegen neuer Systemkomponen­ ten während der Ableitung des Fehlermodells einen Musterver­ gleich durchführen und dadurch feststellen, ob und wenn ja wel­ che bereits in der Wissensbasis enthaltenen Teile die neuen Sy­ stemkomponenten aufweisen. Diesen Teilen werden dann Fehlerob­ jekte zugeordnet, die das hierüber bereits bekannte Wissen ent­ halten, wodurch die Fehlermodellerstellung optimiert wird und sich verbesserte Fehlerstrukturen erzielen lassen.

Nachfolgend wird ein typischer Teil eines solchen, mit der Feh­ lerdiagnoseeinrichtung von Fig. 1 durchführbaren Diagnoseab­ laufs am Fahrzeug am Beispiel eines fiktiven Fehlers in Form ei­ ner Stromkreisunterbrechung bei einer Anordnung von vier Magnet­ ventilen in einer elektronischen Getriebesteuerung eines Auto­ matgetriebes aufgezeigt.

Der Diagnoseablauf beginnt mit einer Fahrzeuggrobidentifikation, z. B. hinsichtlich Baumuster, Motor- und Getriebenummer etc., der Eingabe von Kundenbeanstandungen und einem Kurztest, in welchem die Steuergeräte im Fahrzeug ermittelt werden, neben einer elek­ tronischen Getriebesteuerung beispielsweise ein Antiblockiersy­ stem-Steuergerät und ein Motorsteuergerät, wonach die Diagnose­ durchführungsstufe (1) eine entsprechende Prüfliste erstellt. Ein Servicetechniker aktiviert dann die Fehlerdiagnose hinsicht­ lich der Prüflistenposition für die elektronische Getriebesteue­ rung, wenn angenommen zu diesem Teilsystem eine Kundenbeanstan­ dung in Form eines Getriebenotlaufs, bei dem kein Gangwechsel möglich ist, und ein die Magnetventile betreffender Fehlercode vorliegt. In einem Diagnoseeinstiegstest prüft die Diagnose­ durchführungsstufe (1), welche Teilbereiche des Teilsystems "Elektronische Getriebesteuerung" als Ursache für den Fehlercode und die Beanstandung in Frage kommen. Aufgrund des vorliegenden Fehlercodes und der Beanstandung wird der Teilbereich "Getriebe­ notlauf - kein Gangwechsel" als verdächtig markiert.

Der nachfolgende Prüftest entsprechend des von der Diagnoseab­ laufbereitstellungsstufe (2) bereitgestellten Diagnoseprogramms ermittelt dann eine Leitungsunterbrechung in einem bestimmten Magnetventilschaltkreis als Ursache für die Beanstandung und den vorliegenden Fehlercode. Mittels weiterer Prüftests wird ermit­ telt, durch welchen Defekt die Unterbrechung verursacht wird, wobei die elektrischen Steckkontakte und Widerstände geprüft werden. Dabei generiert die Diagnosedurchführungsstufe (1) ent­ sprechende Prüfanweisungen aufgrund des in der Wissensbasis der Diagnoseablaufbereitstellungsstufe (2) enthaltenen Fehlermo­ dells. Bei einer der Widerstandsmessungen wird erkannt, daß die Unterbrechung im Leitsatz lokalisiert ist, und der Servicetech­ niker erhält eine entsprechende Reparaturanleitung. Nach der Re­ paraturanleitung wird eine Verifikationsmessung ausgeführt, die sicherstellt, daß der Fehler auch tatsächlich behoben ist. Nach erfolgreicher Verifikation kehrt der Diagnoseablauf zur Detail­ prüfliste zurück, wonach ggf. weitere Fehler diagnostiziert wer­ den können.

Der Dialog zwischen Servicetechniker und Diagnosedurchführungs­ stufe während der Diagnose erfolgt über einen Monitor, auf dem jeweils ein passender Ausschnitt des Gesamtsystems dargestellt wird. Bei der Bildschirmdarstellung wird durch unterschiedliche farbliche Markierung zwischen bereits als fehlerfrei erkannten bzw. noch undiagnostizierten Komponenten unterschieden. Auswahl und Aufbau der für das jeweilige Diagnosestadium optimalen Gra­ phik erfolgen gestützt auf die abgelegte Wissensbasis, speziell auf das Wirkungsmodell, was eine ansonsten, z. B. bei Verwendung fest abgelegter Graphiken für die verschiedenen Systemkomponen­ ten, nicht realisierbare Variabilität in der Möglichkeit, zum jeweiligen Diagnosezeitpunkt stets gerade die relevante Wir­ kungszusammenhänge und -komponenten auf beste Weise darzustel­ len, bietet. So wird eine mit einer fortschreitenden Fehlerloka­ lisierung bestmöglich korrespondierende Auswahl an sukzessive zu den kleinsten Wirkungseinheiten fortschreitenden Bildschirmdar­ stellungen erzielt.

Es zeigt sich, daß die erfindungsgemäße Fehlerdiagnoseeinrich­ tung mit relativ geringem Aufwand weitgehend automatisierte und objektivierte Fehlerdiagnoseabläufe zu realisieren vermag, und es versteht sich, daß eine solche Fehlerdiagnoseeinrichtung nicht nur für Fahrzeuge sondern auch für beliebige andere, modu­ lar aufgebaute technische Systeme geeignet ist.

Claims (3)

1. Rechnergestützte Fehlerdiagnoseeinrichtung für komplexes technisches System mit mehreren zu diagnostizierenden Funktio­ nen, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit

• - einer Diagnoseablaufbereitstellungsstufe, in der eine Wissens­ basis abgelegt ist, die ein Strukturmodell über den hierarchi­ schen Aufbau des technischen Systems aus einzelnen Teilsyste­ men, ein Wirkungsmodell über die Wirkungsbeziehungen zwischen den einzelnen Teilsystemen und ein den Diagnoseablauf bestim­ mendes Fehlermodell beinhaltet, das die Zusammenhänge zwischen Fehlerursachen und deren Auswirkungen sowie geeigneten Prüfab­ läufen und Reparaturen darstellt, und
• - einer Diagnosedurchführungsstufe (1) zur interaktiven Durch­ führung von Fehlerdiagnosen unter Verwendung des von der Dia­ gnoseablaufbereitstellungsstufe bereitgestellten Diagnoseab­ laufprogramms, dadurch gekennzeichnet, daß
• - das Fehlermodell auf einem Basis-Fehlermodel basiert, das von der Diagnoseablaufbereitstellungsstufe (2) automatisch aus dem Strukturmodell und dem Wirkungsmodell erstellt wird, indem sie für jedes Wissensbasismodul, das einem jeweiligen Teilsystem zugeordnet ist, genau ein Fehlermodell-Wurzelobjekt ableitet, für jeden zugehörigen, hierarchisch obersten Wirkungsbereich im Wirkungsmodell ein Fehlerobjekt ableitet, das dem zugehöri­ gen Fehlermodell-Wurzelobjekt hierarchisch nachgeordnet wird, für jeden zugehörigen, hierarchisch nachgeordneten Wirkungsbe­ reich im Wirkungsmodell ein Fehlerobjekt ableitet, das dem Fehlerobjekt des hierarchisch übergeordneten Wirkungsbereichs hierarchisch nachgeordnet wird, und für jeden zugehörigen Teilwirkungsbereich, der durch Öffnen von Trennstellen ent­ sprechend einer erstellten Prioritätsliste gebildet wird, ein Fehlerobjekt ableitet, das dem Fehlerobjekt des hierarchisch übergeordneten Wirkungsbereichs oder Teilwirkungsbereichs hierarchisch nachgeordnet wird.

2. Rechnergestützte Fehlerdiagnoseeinrichtung nach Anspruch 1 weiter gekennzeichnet durch eine Auswertestufe (4), welche die Diagnoseablaufprotokolle der Diagnosedurchführungsstufe (1) auswertet und wissensbasisrele­ vante Informationen für die Diagnoseablaufbereitstellungsstufe (2) liefert.

3. Rechnergestützte Fehlerdiagnoseeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2 für ein Kraftfahrzeug, weiter dadurch gekennzeichnet, daß sie zur Durchführung eines wissensbasisgesteuerten Diagnoseab­ laufs eingerichtet ist, bei dem zunächst ein Kurztest zum Erfra­ gen der vorhandenen Steuergeräte und zum Auslesen diagnoserele­ vanter Daten, insbesondere in Fehlerspeichern abgelegter Fehler­ codes durchgeführt, dann eine Prüfliste erstellt, daraufhin ein Diagnoseeinstiegstest zur Markierung einzelner Bereiche eines durch die Prüfliste gegebenen Teilsystems als potentielle Feh­ lerursache durchgeführt und in Abhängigkeit vom Ergebnis dieses Tests eine Detailprüfliste erstellt wird, wonach der eigentliche Fehlersuchvorgang anhand von jeweiligen Testanweisungen durchge­ führt und bei erkanntem Fehler eine Reparaturanweisung bereitge­ stellt sowie optional ein anschließender Verifikationstest durchgeführt wird.