Fahrzeugdiagnosesystem
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Fahrzeugdiagnosesysteme sind Anwendungen, die während der kompletten Lebensdauer von Steuergeräten in Fahrzeugen verwendet werden, um diese zu diagnostizieren. Die Lebensdauer umfasst hierbei die Entwicklung, die Produktion sowie später den Service der Steuergeräte in den Fachwerkstätten. Fahrzeugdiagnosesysteme bedienen sich hierbei unter anderem der On-Board-Diagnose Funktionalitäten der einzelnen Steuergeräte. In Verbindung mit Auswertung der Datenbuskommunikation ermöglicht das eine detaillierte Fehleranalyse.
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[Bearbeiten] Begriff und Definition
Ein Fahrzeugdiagnosesystem ist ein aus Hard- und Software bestehendes Analysewerkzeug, das im Allgemeinen Funktionalität zum Auslesen von Steuergerätedaten und zum Aufzeichnen von Datenbuskommunikation (Tracing) bietet. Fahrzeugdiagnosesysteme werden bei Versuchsfahrten sowie in Werkstätten zur schnellen Fehlererkennung und Fehleranalyse eingesetzt. Dabei werden idealerweise die Daten aus der Datenbuskommunikation (CAN, LIN, MOST, Flexray, K-Leitung) und die Daten aus dem Fehlerspeicher der Steuergeräte in Zusammenhang gebracht und ausgewertet.
[Bearbeiten] Bedeutung
Die frühzeitige Erkennung, Analyse und Behebung von Fehlern ist ein entscheidender Erfolgsfaktor in der Entwicklung neuer Fahrzeuggenerationen. Kürzer werdende Entwicklungszeiten, sowie auch steigende Komplexität erschweren die Gewährleistung hoher Qualitätsstandards beim Serienstart. Durch die steigende Anzahl neuer Funktionen, die zunehmend über mehrere Steuergeräte verteilt realisiert werden, entsteht ein kompliziertes Abhängigkeitsnetzwerk zwischen der Software auf den einzelnen Steuergeräten. Weiterhin führen dynamische Abhängigkeiten (wie zum Beispiel Abarbeitungsreihenfolgen oder Zeitbedingungen) zwischen der Software verschiedener Steuergeräte und die nicht ausreichend realitätsnahe Simulation von Sensoren und Aktuatoren trotz ausgiebiger Tests der einzelnen Komponenten in Laboraufbauten zu Fehlern, die erst auf Versuchsfahrten mit Hilfe von Fahrzeugdiagnosesystemen und Analysewerkzeugen erkannt werden können.
[Bearbeiten] Funktionalität und Beispiele
Viele Diagnosesysteme beschränken sich auf das Aufzeichnen der Onboardkommunikation, was relativ große und schwer zu analysierende Datenmengen erzeugt. Diese Fahrzeugdiagnosewerkzeuge werden auch Datenlogger genannt. Einige auf embedded Hardware basierende Beispiele sind blue PiraT (Telemotive AG), MultiLOG (GiN, Vector Informatik), MC Log (IHR GmbH), CCO DLIII (Condalo GmbH). Bei diesen Systemen gibt es keine softwarebasierte Unterstützung bei der Analyse der Daten.
Eine andere Gruppe von Systemen ist rein softwarebasiert (kann also auf Laptops oder Industrie-PCs im Auto betrieben werden) und bietet auch vorwiegend Datenloggerfunktionalität wie z. B. CANalyzer, CANoe, X-Analyzer, canAnalyzer, CANcorder, EDICmobil, TraceRunner u. a. Einige von diesen Fahrzeugdiagnosewerkzeuge bieten zusätzliche Funktionalitäten wie z. B. Simulation (CANoe) an.
Weiterhin existieren auch Fahrzeugdiagnosesysteme, die beide Hauptfunktionalitäten Fehlerspeicheranalyse und Aufzeichnen der Datenbuskommunikation unterstützen. Beispiele sind CANape (Vector Informatik), DiagRA MCD (RA Consulting) und Tedradis (IT-Designers). Diese erstellen einen zeitlichen Zusammenhang zwischen den aufgezeichneten CAN-Nachrichten und den ausgelesenen Steuergerätefehlerspeichern und erleichtern auf diese Weise die Analyse. Das Werkzeug Tedradis unterstützt zusätzlich den Benutzer durch weitere Möglichkeiten zur Datenreduktion (wie z. B. Trigger), visuelle Aufbereitung der relevanten Daten, Auslesen und Aufzeichnen von Fahrzeuginformationen wie z. B. Steuergerätekodierung u. a. Auch Hersteller von Embeddedgeräten wie Telemotive (blue PiraT) und Gondalo GmbH (CCO DLII) arbeiten zur Zeit an Funktionen, die den Benutzer bei der Analyse der Daten unterstützen.
Technisch sind heute die meisten Probleme des reinen Aufzeichnens der Daten bereits überwunden. Die Entwicklung geht in der Zukunft in Richtung intelligente Analyse mit Hilfe von Data-Mining und Methoden der künstlichen Intelligenz.
[Bearbeiten] Fahrzeugdiagnosesysteme in der Werkstatt
Die großen Fahrzeughersteller erstellen für ihre Vertragswerkstätten Fahrzeugdiagnosesysteme, die spezifisch auf die Bedürfnisse der Werkstatt und den üblichen Wissensstand der Mitarbeiter abgestimmt sind. Der Mechaniker wird mit einer so genannten „Geführten Fehlersuche“ mittels Entscheidungsbaumverfahren zur Lösung des Problems geführt. Ausgangspunkt ist ein Symptom, mit dem der Kunde das Fahrzeug in die Werkstatt bringt bzw. das als Diagnostic Trouble Code ausgelesen wird. An den Verzweigungen des Entscheidungsbaums werden Tests durchgeführt, mit denen mögliche Ursachen geprüft werden, so dass im Idealfall der Defekt gefunden wird und die notwendige Reparaturanweisung gegeben werden kann. Die einzelnen Tests verwenden dazu einzelne Diagnosebefehle, Diagnose-Jobs (auch Makros genannt), d. h. Abläufe von mehreren Diagnoseaufrufen und Interaktion mit dem Mechaniker. Neben der geführten Fehlersuche ist meist auch ein Expertenmodus verfügbar, der dem kundigen Mechaniker einen direkteren Zugriff auf die Diagnose ermöglicht und bei entsprechender Erfahrung schneller zur Lösung führt.
Ein Fahrzeugdiagnosesystem für die Werkstatt stellt neben der Fahrzeugdiagnose zahlreiche weiterführende Funktionen bereit wie:
- Software-Update der Steuergeräte mit direktem Zugriff auf die Infrastruktur des Herstellers, um die passende Software herunterladen zu können
- Schaltplan-Verzeichnis
- Reparaturanleitungen als druckbare Dokumente
- Teilekatalog für Ersatzteile
- Verbindung zur Buchhaltung der Werkstatt zur Angebotskalkulation und Rechnungsstellung
- Kundendatenbank
[Bearbeiten] Bestrebungen zur Standardisierung
In der Anfangszeit der Fahrzeugdiagnose entwickelten die einzelnen Automobilhersteller selbst bzw. über Systempartner proprietäre Systeme, z.T. sogar selbständig für Fahrzeugentwicklung, Produktionstwecke und für die eigene Handelsorganisation. Diese Eigenentwicklungen wurden immer kostenintensiver in der laufenden Pflege, banden die Hersteller an einzelne Zulieferer und verhinderten den einfachen Datenaustausch bei Herstellerübergreifenden Kooperationen. Das Diskriminierungsverbot freier Werkstätten und Händler (Stichwort Gleichstellungsverordnung GVO) erforderte darüber hinaus ein standardisiertes Datenformat. Diese gesetzlichen Anforderungen und die Erkenntnis, dass die grundlegenden Diagnosetechniken nicht wettbewerbsrelevant sind, führten daher zu einer Kooperationsbereitschaft der Automobilkonzerne. Dem Standardisierungsproblem nahm man sich im ASAM in der Arbeitsgruppe Automotive Electronics (ASAM-AE) an und entwickelte mehrere Standards die in der ISO 22900 Gruppe international standardisiert werden. Als Arbeitsergebnis wurde der ODX-Standard (auch MCD-2D) für die Datenbeschreibung und mit MCD-3D ein Objektmodell eines Diagnose-Kernels entworfen. Zur Bedienung der Kommunikations-Hardware wurde ein dritter Standard MCD-1D bzw PDU-API veröffentlicht. MCD-1D nimmt Rücksicht auf vorhandene Standard-Werkzeuge, wie z.B. Pass-Thru-Adapter zum Flashen von Steuergeräten.
Mit diesen drei Standards ist ein Diagnose-Kernel spezifiziert, der über drei Schnittstellen verfügt und zwar:
- Kommunikationshardware
- Diagnosebeschreibung
- Diagnose-Applikation
Mit der Verabschiedung der Standards entstanden in der Folge darauf basierende neue Produkte, oder bestehende Produkte wurden an die neuen Standards angepasst.
[Bearbeiten] Literatur
Christoph Marscholik, Peter Subke: Datenkommunikation im Automobil: Grundlagen, Bussysteme, Protokolle und Anwendungen. Hüthig, Heidelberg 2007, ISBN 978-3-7785-2969-0
Werner Zimmermann, Ralf Schmidgall: Bussysteme in der Fahrzeugelektronik: Protokolle und Standards. Friedr. Vieweg & Sohn Verlag, Wiesbaden 2006, ISBN 3-8348-0166-6
Norbert Schreier: Computergestützte Expertensysteme im Kfz-Service. Bertelsmann Verlag, Bielefeld 2001, ISBN 3-7639-0197-3
