DE19707065A1 - System zur Erstellung eines Entscheidungsbaums insbesondere für eine Fehlerdiagnose bei einem Kraftfahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein mit Hilfe eines Rechners durchführbares Verfahren zur Erstellung eines Entscheidungssbaums zur Lokalisierung eines Fehlers eines technischen Geräts, insbesondere zur Erstellung eines Entscheidungssbaums für eine Fehlerdiagnose bei einem Kraftfahrzeug. Des weiteren betrifft die Erfindung einen entsprechenden Rechner zur Erstellung eines Entscheidungsbaums.

Technische Geräte, wie beispielsweise ein Kraftfahrzeug, werden immer komplizierter und aufwendiger. Dies hat zur Folge, daß es gleichzeitig immer schwieriger wird, einen beispielsweise in einem Teilsystem des Geräts aufgetretenen Fehler zu lokalisieren, um das fehlerhafte Bauteil auszutauschen.

Ein Antiblockiersystem eines Kraftfahrzeugs setzt sich beispielsweise aus einer Vielzahl von mechanischen, pneumatischen und hydraulischen Komponenten zusammen, die von einer elektronischen Schaltung angesteuert werden. Die elektronische Schaltung weist dabei einen Mikroprozessor auf, der mit Hilfe von Programmen die Steuerung und Regelung des Antiblockiersystems ausführt.

Fällt das Antiblockiersystem aus, so kann dies eine Vielzahl von Gründen haben. So kann beispielsweise ein Bremszylinder nicht mehr brauchbar sein, oder es kann ein Raddrehzahlsensor fehlerhafte Meßwerte erzeugen, oder es kann ein Fehler in einem Programm des Mikroprozessors enthalten sein.

Damit in all diesen Fällen der den Ausfall verursachende Fehler schnell und sicher gefunden werden kann, werden für die einzelnen Teilsysteme des technischen Geräts sogenannte Entscheidungsbäume erstellt. Dabei handelt es sich um Anweisungen, wie am besten vorzugehen ist, um einen Fehler in einem Teilsystem zu lokalisieren. Als Anweisungen sind Messungen und dergleichen vorgesehen, deren Meßergebnisse das Vorgehen in dem Entscheidungsbaum bestimmen.

Im Fehlerfall wird der Entscheidungsbaum sukzessive abgearbeitet, beginnend mit der Wurzel, über die Verzweigungen und die Äste bis hin zu einem Blatt. Vor einer Verzweigung des Entscheidungsbaums muß beispielsweise ein Servicetechniker eine bestimmte, vorgegebene Messung an dem Antiblockiersystem des Kraftfahrzeugs durchführen. In Abhängigkeit von dem Meßergebnis wird entschieden, mit welchem Ast die Abarbeitung des Entscheidungsbaums fortgesetzt wird. Wird schließlich zuletzt ein Blatt erreicht, so stellt dieses Blatt den Fehler dar, der den Ausfall des Antiblockiersystems verursacht hat.

Die Erstellung derartiger Entscheidungsbäume zur Lokalisierung eines Fehlers eines technischen Geräts ist sehr aufwendig. Durch die kurzen Entwicklungszeiten und die damit verbundenen häufigen Änderungen des technischen Geräts wird dieser Aufwand noch vergrößert. Aus diesem Grund sind beispielsweise in der Kraftfahrzeugindustrie Bestrebungen im Gange, die Erstellung von Entscheidungsbäumen von Rechnern ausführen zu lassen.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Erstellung eines Entscheidungsbaumes mit Hilfe eines Rechners zu ermöglichen bzw. weiter zu verbessern.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß von dem Rechner Schaltplandaten aus einem Schaltplan des Geräts erzeugt werden, und daß aus den Schaltplandaten und aus vorgegebenen Wissensdaten über bestimmte Fehler von dem Rechner Entscheidungsbaumdaten erzeugt werden, die den Entscheidungsbaum darstellen. Bei einem Rechner der eingangs genannten Art wird die Aufgabe durch die Erfindung entsprechend gelöst.

Bei dem Schaltplan des technischen Geräts kann es sich um einen mechanischen oder einen hydraulischen oder einen pneumatischen oder einen elektrischen Schaltplan handeln. Wichtig ist, daß dem Rechner der Schaltplan letztendlich in elektronischer Form als sogenannte Schaltplandaten vorliegt. Diese Schaltplandaten stellen dann das technische Gerät als solches dar.

Bei den vorgegebenen Wissensdaten über bestimmte Fehler handelt es sich um sogenanntes Erfahrungswissen. Ist beispielsweise die Spannungsversorgung des Mikroprozessors nicht mehr vorhanden, so hat dies den Fehler zur Folge, daß das Antiblockiersystem eines Kraftfahrzeugs ausfällt. Die Ursache hierfür kann beispielsweise eine entladene Batterie sein. Der Fehler kann beispielsweise durch eine Messung der Spannung an demjenigen Anschluß festgestellt werden, an dem die Versorgungsspannung des Mikroprozessors anliegt. Die Berücksichtigung der Ursache für einen Fehler stellt Erfahrungswissen dar und kann dem Rechner als Wissensdaten über den Fehler vorgegeben werden. Die Wissensdaten liegen dem Rechner in einer elektronischen Form vor und stellen eine Anzahl von Fehlermöglichkeiten des technischen Geräts dar.

Aus den Schaltplandaten und den Wissensdaten erzeugt der Rechner die Entscheidungsbaumdaten. Zu diesem Zweck wendet der Rechner die durch die Wissensdaten vorgegebenen Fehlermöglichkeiten des technischen Geräts auf den durch die Schaltplandaten festgelegten Schaltplan des Geräts an. Das Ergebnis ist der Entscheidungsbaum in der Form von elektronischen Entscheidungsbaumdaten.

Durch den Entscheidungsbaum werden die in den Wissensdaten vorgegebenen Meßmöglichkeiten derart für eine Fehlersuche bereitgestellt, daß nach jeder Messung in Abhängigkeit von dem Meßergebnis eine Entscheidung getroffen werden kann, mit welcher nächsten Messung die Fehlersuche am besten fortgesetzt werden kann. Auf diese Weise wird nach einer Anzahl von Messungen und Entscheidungen ein Blatt des Entscheidungsbaums erreicht, das genau angibt, welcher Fehler an dem technischen Gerät aufgetreten ist. Der auf diese Art und Weise lokalisierte Fehler kann nunmehr behoben werden.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht in seiner weitestgehenden Automatisierung. Die Erstellung des Entscheidungsbaums kann von dem Rechner nahezu vollständig ohne die Unterstützung einer Bedienperson durchgeführt werden. Dies bedeutet, daß der Aufwand und die dadurch verursachten Kosten für die Erstellung eines Entscheidungsbaums wesentlich geringer sind als bisher. Ebenfalls erfordert die erfindungsgemäße Erstellung von Entscheidungsbäumen wesentlich weniger Zeit als bisher. Dies stellt nicht nur einen weiteren Kostenvorteil dar, sondern ist auch im Hinblick auf die kurzen Entwicklungszeiten von technischen Geräten von Vorteil.

Des weiteren hat sich gezeigt, daß die automatische Erstellung von Entscheidungsbäumen wesentlich zuverlässiger ist als eine rein manuelle Erstellung, so daß dadurch auch die Anwendung der erstellten Entscheidungsbäume mit einer größeren Sicherheit den Fehler in dem technischen Gerät auffindet.

Ein weiterer Vorteil der Erstellung von Entscheidungsbäumen durch einen Rechner besteht darin, daß die genannten, den Entscheidungsbaum darstellenden Entscheidungsbaumdaten in elektronischer Form vorliegen. Damit ist es möglich, diese Daten wiederum einem Rechner einzugeben, der beispielsweise mit einem Kraftfahrzeug verbunden ist, und der dadurch in der Lage ist, die für eine Fehlerlokalisierung erforderlichen Messungen an dem Kraftfahrzeug automatisch durchzuführen. Dies stellt eine weitere Automatisierung der Fahrzeugdiagnose dar.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden die Wissensdaten aus bekannten Fehlern abgeleitet. Beispielsweise im Zusammenhang mit einem Kraftfahrzeug werden von einem sogenannten Diagnosefachmann möglichst alle bekannten Fehler aufgelistet und dem Rechner vorgegeben. Unter bekannten Fehlern sind dabei all diejenigen Fehler zu verstehen, die schon einmal aufgetreten sind, aber auch diejenigen Fehler, die noch nicht aufgetreten sind, die aber zumindest theoretisch denkbar sind. Diese bekannten Daten stellen eine sehr breite Basis dar, auf der dann der Rechner die Entscheidungsbaumdaten erzeugen kann. Es versteht sich, daß der dabei entstehende Entscheidungsbaum umso besser ist, je mehr Wissensdaten dem Rechner vorgegeben werden.

Trotzdem ist es möglich, daß die dem Rechner vorgegebenen Wissensdaten nicht ausreichend sind, um alle möglichen Fehler des technischen Geräts eindeutig lokalisieren zu können. Unter einer eindeutigen Lokalisierung ist dabei zu verstehen, daß ein Blatt des Entscheidungsbaum nur einem einzigen Fehler zugeordnet ist. Dies bedeutet also, daß bei nicht ausreichenden Wissensdaten letztendlich ein Blatt des Entscheidungsbaums erreicht wird, das zwei oder mehrere Fehler darstellt. In diesem Fall kann also nicht eindeutig entschieden werden, welcher der dem Blatt zugeordneten Fehler tatsächlich an dem technischen Gerät aufgetreten ist, sondern es kann jeder dieser Fehler oder auch eine Kombination dieser Fehler vorhanden sein.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden die Wissensdaten aus dem erzeugten Entscheidungsbaum abgeleitet. Durch diese Maßnahme ist es möglich, einen Entscheidungsbaum zu erstellen, bei dem in jedem Fall eine eindeutige Lokalisierung eines Fehlers gegeben ist. Treten nämlich bei einem ersten Durchlauf für eine Erstellung eines Entscheidungsbaums Blätter auf, denen mehrere Fehler zugeordnet sind, so können auf der Grundlage der diesen Blättern zugeordneten Fehler dem Rechner zusätzliche Wissensdaten vorgegeben werden. Bei einem nachfolgenden weiteren Durchlauf für die Erstellung eines neuen Entscheidungsbaums kann dann das zuvor nicht-eindeutige Blatt mit Hilfe dieser zusätzlichen Wissensdaten weiter verzweigt und zu eindeutigen Blättern ausgestaltet werden. Es wird also eine Rückkopplung gebildet, mit der aus dem erstellten Entscheidungsbaum weitere Wissensdaten abgeleitet werden, die wiederum zur Erzeugung eines neuen Entscheidungsbaums verwendet werden. Insgesamt ist es dadurch möglich, durch eine iterative Anwendung dieser Rückkopplung letztendlich einen Entscheidungsbaum zu erzeugen, der nur noch eindeutige Blätter aufweist, bei dem also jedem Blatt nur ein einziger Fehler zugeordnet ist.

Dabei ist es zweckmäßig, wenn die Wissensdaten von einem Benutzer in den Rechner eingegeben werden. Dabei kann es sich beispielsweise um den genannten Diagnosefachmann handeln, der vor einem ersten Durchlauf für eine Erstellung eines Entscheidungsbaums sein gesamtes Erfahrungswissen in den Rechner eingibt. Nach dem ersten Durchlauf kann wiederum der Diagnosefachmann den erstellten Entscheidungsbaum begutachten und auf dessen Grundlage weitere Wissensdaten in den Rechner eingeben. Dies kann dann bei jeder weiteren Rückkopplung wiederholt werden, bis ein eindeutiger Entscheidungsbaum entstanden ist.

Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn die Wissensdaten von dem Rechner selbst erzeugt werden. Auf diese Weise kann eine vollautomatische Erstellung eines Entscheidungsbaums erreicht werden. Zu diesem Zweck kann der Rechner dazu in der Lage sein, mit Hilfe von sogenannten Data-Mining-Verfahren aus vorhandenen Datenbanken, beispielsweise aus vorhandenen Entwicklungsberichten oder Bedienungs- oder Reparaturanweisungen oder Mängelberichten oder dergleichen, sich die Wissensdaten selbst zu erzeugen. Des weiteren kann der Rechner derart ausgebildet sein, daß er die erzeugten Entscheidungsbaumdaten im Hinblick auf nicht-eindeutige Blätter prüft, um dann wieder mit Hilfe der vorhandenen Datenbanken und der erkannten nicht-eindeutigen Blätter weitere Wissensdaten zu erzeugen. Auf diese Weise kann der Rechner die beschriebene Rückkopplung und damit auch das beschriebene iterative Vorgehen bei der Erstellung eines eindeutigen Entscheidungsbaums vollautomatisch durchführen.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird mit Hilfe der Wissensdaten ein bestimmter Fehler derart beschrieben, daß ein bestimmter Zustand des Geräts definiert wird, in dem ein bestimmtes Verhalten des Geräts beobachtet wird, das durch den bestimmten Fehler hervorgerufen wird. Die Wissensdaten bestehen also aus drei Teilen. Erstens wird ein bestimmter Zustand des technischen Geräts festgelegt. Beispielsweise kann bei einem Kraftfahrzeug der bestimmte Zustand durch eine eingeschaltete Zündung oder einen nicht­ laufenden Motor definiert sein. Zweitens wird ein bestimmtes Verhalten des technischen Geräts in diesem Zustand vorgegeben. So muß beispielsweise bei dem oben festgelegten Zustand an dem Mikroprozessor des Antiblockiersystems des Kraftfahrzeugs eine Versorgungsspannung anliegen. Drittens wird nunmehr der Fehler beschrieben, der vorliegt, wenn das bestimmte Verhalten bei dem technischen Gerät nicht vorhanden ist. Kann also beispielsweise keine Versorgungsspannung an dem Mikroprozessor des Antiblockiersystems gemessen werden, so bedeutet dies, daß der Fehler beispielsweise in einer entladenen Batterie zu suchen ist. Mit Hilfe dieser drei Teile der Wissensdaten ist es möglich, jeden Fehler in einem technischen Gerät vollständig zu beschreiben.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden aus den Schaltplandaten und den Wissensdaten eine Fehlertabelle und dann aus der Fehlertabelle die Entscheidungsbaumdaten erzeugt. Diese Aufteilung der Erzeugung des Entscheidungsbaums stellt eine strukturierte und damit überschaubare Vorgehensweise dar. Insbesondere ergibt sich dadurch die Möglichkeit, die durch die Aufspaltung erzeugte Fehlertabelle auch für andere Zwecke zu verwenden. Ebenfalls ist es durch die Aufspaltung möglich, die verwendeten Rechnerprogramme modulartig auszubilden und einzelne Module gegebenenfalls anderweitig einzusetzen.

Bei einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird aus den Schaltplandaten und den Wissensdaten zuerst ein Gerätediagramm abgeleitet. Auch diese Maßnahme stellt einen weiteren Schritt in Richtung einer strukturierten und damit überschaubaren Vorgehensweise dar, durch die des weiteren die Möglichkeit einer anderweitigen Verwendung der erzeugten Zwischendaten und/oder der verwendeten Rechnerprogramme eröffnet wird.

Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in der einzigen Figur der Zeichnung dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung bzw. in der Zeichnung.

Die Figur zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Systems zur Erstellung eines Entscheidungsbaums für eine Fehlerdiagnose bei einem Kraftfahrzeug.

Die in der Figur gezeigten Vierecke sollen die Programme eines Rechners und die die Vierecke verbindenden Linien sollen die zwischen den Programmen ausgetauschten Daten darstellen. Eine Doppellinie soll dabei die Bedeutung haben, daß nicht nur der Rechner, sondern auch eine Bedienperson auf die entsprechenden Daten gegebenenfalls Einfluß nehmen kann.

In der Figur ist schematisch ein Schaltplan 1 gezeigt, der beispielhaft eine elektrische Schaltung mit einer Batterie, einem Schalter, einem Widerstand und einer Lampe darstellt. Durch den Schaltplan 1 wird ein technisches Gerät gebildet, nämlich eine ein- und ausschaltbare Beleuchtung beispielsweise für den Innenraum eines Kraftfahrzeugs.

Dieser Schaltplan 1 kann einem Rechner beispielsweise mit Hilfe eines Scanners oder manuell eingegeben werden. Ebenfalls ist es möglich, daß der Schaltplan 1 bereits mit dem Rechner ausgearbeitet wird und damit dem Rechner digital vorliegt.

Danach wird der Schaltplan 1 von dem Rechner mit Hilfe eines Programms 2 in digitale Schaltplandaten 3 umgesetzt.

Bei dem Programm 2 kann es sich beispielsweise um ein sogenanntes CAE-Programm (computer aided engineering) handeln, das auf der Grundlage des eingegebenen Schaltplans 1 beispielsweise eine Netzliste und eine Stückliste erstellt, die dann als Schaltplandaten 3 weitergegeben werden.

Darüberhinaus kann es möglich sein, daß mit Hilfe des CAE-Programms der Schaltplan 1 unmittelbar erstellt wird, so daß die Eingabe des Schaltplans 1 in den Rechner entfällt.

Die Schaltplandaten 3 gelangen danach zu einem Programm 4 des Rechners, dem des weiteren noch digitale Wissensdaten 5 zugeführt sind.

Die Wissensdaten 5 eines Schaltplans 1 weisen drei Teile auf:

• 1. die Menge der Zustände, die beispielsweise in der Werkstatt eingestellt werden können, um Messungen und/oder Beobachtungen durchzuführen; letztendlich handelt es sich dabei um sogenannte meßvorbereitende Aktionen, beispielsweise um das Einschalten der Zündung;
• 2. die Menge der Messungen und/oder Beobachtungen, die in der Werkstatt durchgeführt werden können; beispielsweise die Überprüfung, ob die ABS-Warnlampe brennt;
• 3. die Menge der für die Diagnose in der Werkstatt als relevant erachteten Ursachen des Fehlers; letztendlich ist dies die Menge der Fehler, die mit dem Entscheidungsbaum diagnostiziert werden soll.

Ist beispielsweise bei der durch den Schaltplan 1 gebildeten ein- und ausschaltbaren Beleuchtung der Schalter geschlossen, so stellt dies einen bestimmten Zustand der ein- und ausschaltbaren Beleuchtung dar. Bei der bestimmten Messung kann es sich beispielsweise um eine Spannungsmessung an einem Punkt zwischen dem Widerstand und der Lampe handeln. Bei dieser Messung kann eine Spannung gemessen werden, die entweder größer ist als Null, oder die gleich Null ist. Wird keine Spannung gemessen, so handelt es sich bei dem bestimmten Fehler um einen Defekt des Widerstands. Der beschriebene Zustand, die beschriebene Messung und der zugehörige Fehler stellen in diesem Fall die Wissensdaten 5 des Fehlers dar.

Die Wissensdaten 5 können beispielsweise von einem sogenannten Diagnosefachmann in den Rechner eingegeben werden, der aufgrund seiner Erfahrung eine Vielzahl von bereits aufgetretenen Fehlern des technischen Geräts kennt. Des weiteren ist es möglich, daß dem Diagnosefachmann weitere Fehler, die zumindest theoretisch auftreten können, bekannt sind. All diese Fehler mit den zugehörigen Zuständen und den zugehörigen Messungen oder Beobachtungen gibt der Diagnosefachmann beispielsweise über eine Tastatur in den Rechner ein.

Die Wissensdaten 5 können aber auch von dem Rechner selbst erzeugt werden. Zu diesem Zweck kann der Rechner auf elektronische Datenbanken zugreifen, in denen alle möglichen Informationen über das technische Gerät abgespeichert sind. So ist es möglich, daß in den Datenbanken die technischen Daten für die Lampe, den Widerstand, den Schalter und die Batterie enthalten sind. Des weiteren können in den Datenbanken die Installationshinweise für den Einbau der gesamten ein- und ausschaltbaren Beleuchtung beispielsweise in ein Kraftfahrzeug sowie die zugehörige Bedienungsanweisung abgespeichert sein. Darüberhinaus können in den Datenbanken auch noch Berichte über Mängel sowie sonstige Erläuterungen über das technische Gerät enthalten sein.

Mit Hilfe von sogenannten Data-Mining-Verfahren recherchiert der Rechner all diejenigen Informationen aus den Datenbanken, die für das vorliegende technische Gerät, also beispielsweise die ein- und ausschaltbare Beleuchtung von Bedeutung sind. Bei den genannten Data-Mining-Verfahren handelt es sich dabei um intelligente Recherchiermethoden, die durch die Anwendung von Wahrscheinlichkeitsbetrachtungen in der Lage sind, nach bestimmten Suchbegriffen und deren Verknüpfungen umfassend zu recherchieren.

Aus den recherchierten Informationen erzeugt der Rechner dann die Wissensdaten 5.

Die beschriebene Eingabe der Wissensdaten 5 durch eine Bedienperson bzw. die beschriebene Erzeugung der Wissensdaten 5 durch den Rechner wird in der Figur nicht unterschieden, sondern es soll beides gleichberechtigt durch den Doppelpfeil 6 zum Ausdruck gebracht werden.

Die digitalen Schaltplandaten 3 und die digitalen Wissensdaten 5 werden von dem Programm 4 zu einem Gerätediagramm 7 verarbeitet, das dann in elektronischer Form vorliegt und gegebenenfalls auf einem Bildschirm oder einem Drucker des Rechners dargestellt oder ausgedruckt werden kann.

Bei dem Programm 4 kann es sich beispielsweise um einen graphischen Diagramm-Editor (DED) handeln, mit dessen Hilfe die eingegebenen Schaltplandaten 3 und die vorgegebenen Wissensdaten 5 in eine einheitliche Form gebracht werden. Dies bedeutet, daß das entstehende Gerätediagramm 7 den Schaltplan 1 mit seinen Zuständen, seinen Meßmöglichkeiten und den jeweils dazugehörigen Fehlern auf eine einheitliche Art und Weise elektronisch darstellt. Die Schaltplandaten 3 und die Wissensdaten 5 werden insgesamt derart von dem Programm 4 aufbereitet, daß eine definierte Schnittstelle für die weitere Verarbeitung des entstehenden Gerätediagramms entsteht.

Des weiteren ist es möglich, daß das Programm 4 auch dazu geeignet ist, die Eingabe der Wissensdaten 5 durch den Diagnosefachmann zu unterstützen. Dieser kann in diesem Fall die Wissensdaten 5, also die Zustände mit den Messungen oder den Beobachtungen und die zugehörigen Fehler mit Hilfe des Programms 4 in den Rechner eingeben.

Das Gerätediagramm 7 wird einem Programm 8 zugeführt, das eine in elektronischer Form vorliegende Fehlertabelle 9 erzeugt.

Die Fehlertabelle 9 wird danach von einem Programm 10 weiterverarbeitet, das digitale Entscheidungsbaumdaten 11 erzeugt. Diese Entscheidungsbaumdaten 11 stellen einen Entscheidungsbaum 12 dar, der schematisch in der Figur angedeutet ist.

Das Programm 8 wertet das Gerätediagramm 7 aus und erzeugt auf dieser Grundlage die Fehlertabelle 9. Die Fehlertabelle 9 stellt eine Beziehung her zwischen Ursachen und Wirkungen. Insbesondere gibt die Fehlertabelle 9 an, was bei bestimmten Zuständen und bei bestimmten Fehlern gemessen oder beobachtet werden kann. Bei der Fehlertabelle 9 handelt es sich also um eine Auflistung aller möglichen Fehler, die bei dem technischen Gerät, im vorliegenden Beispielfall also bei der ein- und ausschaltbaren Beleuchtung auftreten können. Die Fehlertabelle 9 gibt für jede in der Werkstatt als relevant erachtete Ursache eines Fehlers, für jeden in der Werkstatt einstellbaren Zustand und für jede in der Werkstatt meßbare und/oder beobachtbare Größe an, welchen Meßwert bzw. welches Beobachtungsresultat man erhält, wenn die Ursache für den Fehler tatsächlich vorliegt und der Zustand eingestellt ist und die Größe gemessen bzw. beobachtet wird. Desweiteren ist in der Fehlertabelle 9 die Art und Weise angegeben, wie der jeweilige Zustand oder die jeweilige Messung oder Beobachtung an dem technischen Gerät festgestellt oder durchgeführt werden kann. Bei der ein- und ausschaltbaren Beleuchtung ist also in der Fehlertabelle 9 angegeben, an welcher Stelle der Beleuchtung eine Messung durchzuführen ist und wie die Messung durchzuführen ist. Diese Angaben sind dabei mit Hilfe der Schaltplandaten 3 auf den Schaltplan 1 der ein- und ausschaltbaren Beleuchtung bezogen.

Das Programm 8 kann dabei unter anderem ein Modul aufweisen, das dazu geeignet ist, einen sogenannten Serien-Parallel- Stern-Baum (SPS) zu entwickeln, auf dessen Grundlage dann von dem Programm 8 die Fehlertabelle 9 erzeugt wird. Die Verwendung derartiger Serien-Parallel-Stern-Bäume ist beispielsweise beschrieben in "Qualitative Reasoning about Electrical Circuits using Series-Parallel-Star Trees", von Jakob Mauss und Bernd Neumann, in den "Proceedings of the 10th International Workshop on Qualitative Reasoning QR 96", Stanford, USA: AAAI Press, 1996.

Aus der Fehlertabelle 9 werden von dem Programm 10 die Entscheidungsbaumdaten 11 erzeugt. Diese stellen den Entscheidungsbaum 12 in digitaler Form dar.

Das Programm 10 kann dazu geeignet sein, ein sogenanntes Entscheidungsbaum-Ableitungsverfahren (ID3) durchzuführen. Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise beschrieben in "Induction of Decision trees", von J. R. Quinlan, in "Machine Learning 1", Seiten 81 bis 106, Boston, Kluwer Academic Publishers, 1986.

Der Entscheidungsbaum 12 setzt sich aus einer Wurzel, einer Vielzahl von Ästen mit einer Vielzahl von Verzweigungen, sowie aus einer Vielzahl von Blättern zusammen. Der Entscheidungsbaum 12 wird ausgehend von der Wurzel mit dem Ziel durchlaufen, eines der Blätter zu erreichen. An jeder Verzweigung des Entscheidungsbaums 12 muß eine Entscheidung getroffen werden, mit welchem Ast der Durchlauf fortgesetzt werden soll. Diese Entscheidung beruht letztendlich auf den eingegebenen Schaltplandaten 3 und den vorgegebenen Wissensdaten 5.

So ist es bei dem Beispielfall der ein- und ausschaltbaren Beleuchtung möglich, daß an einer Verzweigung des Entscheidungsbaums vorgesehen ist, daß bei geschlossenem Schalter die Spannung zwischen dem Widerstand und der Lampe gemessen wird. Ist keine Spannung vorhanden, so kann dies zur Folge haben, daß der Entscheidungsbaum 12 in ein Blatt mündet. Dieses Blatt ist dann eindeutig einem Fehler zugeordnet, nämlich beispielsweise dem Fehler, daß der Widerstand defekt ist. Wird hingegen bei der genannten Messung die korrekte Spannung festgestellt, so bedeutet dies, daß der Widerstand intakt ist. Der Entscheidungsbaum 12 wird dann mit einem weiteren Ast fortgesetzt, der zu einer weiteren Verzweigung und damit zu einer Fortsetzung der Fehlersuche führt.

Dort kann dann beispielsweise vorgesehen sein, daß bei geschlossenem Schalter die Lampe beobachtet wird. Leuchtet die Lampe, so wird der Entscheidungsbaum 12 und damit die Fehlersuche mit dem nächsten Ast fortgesetzt. Leuchtet die Lampe hingegen nicht auf, so ist es möglich, daß der Entscheidungsbaum 12 in ein Blatt mündet, das einem eindeutigen Fehler zugeordnet ist. Bei dem Fehler handelt es sich in diesem Fall beispielsweise um eine defekte Lampe.

Auf diese Art und Weise wird der Entscheidungsbaum 12 von der Wurzel zu den Blättern durchlaufen. Die dadurch durchgeführte Fehlersuche ergibt letztendlich als Ergebnis einen Fehler, der in dem Entscheidungsbaum 12 in der Form eines Blattes dargestellt ist.

Es ist nun möglich, daß die durch die Schaltplandaten 3 und die Wissensdaten 5 den Programmen 4, 8, 10 zur Verfügung gestellten Informationen nicht ausreichen, um einen für alle möglichen Fehler eindeutigen Entscheidungsbaum 12 zu erstellen. Dies bedeutet, daß einem Blatt des Entscheidungsbaums 12 zwei oder mehrere Fehler zugeordnet sein können. Wird bei der Fehlersuche als Ergebnis ein derartiges nicht-eindeutiges Blatt erreicht, so kann der Fehler nicht eindeutig lokalisiert werden.

In diesem Fall ist entsprechend der Figur vorgesehen, die in dem Entscheidungsbaum 12 enthaltenen Informationen dazu zu verwenden, neue bzw. zusätzliche Wissensdaten 5 zu erzeugen. Dabei können insbesondere die Informationen derjenigen Blätter verwendet werden, die nicht eindeutig sind.

Es ist möglich, daß der bereits erwähnte Diagnosefachmann nach einem ersten Durchlauf durch den Entscheidungsbaum 12 insbesondere auf der Grundlage der nicht-eindeutigen Blätter diese neuen bzw. zusätzlichen Wissensdaten 5 erzeugt und wie beschrieben in den Rechner eingibt.

Es ist aber ebenfalls möglich, daß der Rechner selbst aus den den Entscheidungsbaum 12 darstellenden Entscheidungsbaumdaten 11 die genannten neuen bzw. zusätzlichen Wissensdaten 5 erzeugt. Die Entscheidungsbaumdaten 11 werden in diesem Fall als weitere Informationen betrachtet, die der Rechner mit Hilfe der genannten Data-Mining-Verfahren verarbeitet, und aus denen der Rechner dann die Wissensdaten 5 erzeugt.

Die beschriebene Eingabe der neuen bzw. zusätzlichen Wissensdaten 5 durch den Diagnosefachmann bzw. die beschriebene Erzeugung dieser Wissensdaten 5 durch den Rechner wird in der Figur nicht unterschieden, sondern es soll beides gleichbereichtigt durch den Doppelpfeil 13 zum Ausdruck gebracht werden.

Auf der Grundlage der nunmehr erweiteren Wissensdaten 5 wird der Entscheidungsbaum 12 in einem weiteren Durchlauf erneut erstellt. Dabei ist zu erwarten, daß zumindest das oder die nicht-eindeutigen Blätter nicht mehr vorhanden sind, auf deren Grundlage die neuen bzw. zusätzlichen Wissensdaten 5 von dem Diagnosefachmann oder dem Rechner selbst erzeugt worden sind.

Es ist aber weiterhin möglich, daß andere nicht-eindeutige Blätter noch vorhanden sind. In diesem Fall kann die beschriebene Rückkopplung, also die Erzeugung weiterer Wissensdaten 5 auf der Grundlage des erstellten Entscheidungsbaums 12 und die nachfolgende erneute Erstellung des Entscheidungsbaums 12, solange wiederholt werden, bis der Entscheidungsbaum 12 nur noch eindeutige Blätter aufweist. Insgesamt entsteht somit ein iteratives Verfahren zur Erstellung eines eindeutigen Entscheidungsbaumes 12.

Der fertig erstellte Entscheidungsbaum 12 kann dazu verwendet werden, einen aufgetretenen Fehler beispielsweise bei einem Kraftfahrzeug schnell und sicher aufzufinden. Zu diesem Zweck kann der Entscheidungsbaum 12 in der Form von schriftlichen Anweisungen vorhanden sein, wobei diese Anweisungen dann beispielsweise von einem Servicetechniker ausgeführt werden. Es ist aber ebenfalls möglich, daß das Kraftfahrzeug beispielsweise mit einem Anschlußkabel verbunden werden kann, so daß der Entscheidungsbaum 12 mit Hilfe eines Rechners automatisch abgearbeitet werden kann. Dabei prüft der Rechner über das Anschlußkabel den jeweiligen Zustand des Kraftfahrzeugs und führt ebenfalls über das Anschlußkabel die erforderlichen Messungen durch.

Claims (16)

1. Mit Hilfe eines Rechners durchführbares Verfahren zur Erstellung eines Entscheidungsbaums (12) zur Lokalisierung eines Fehlers eines technischen Geräts, insbesondere zur Erstellung eines Entscheidungsbaums für eine Fehlerdiagnose bei einem Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, daß von dem Rechner Schaltplandaten (3) aus einem Schaltplan (1) des Geräts erzeugt werden, und daß aus den Schaltplandaten (3) und aus vorgegebenen Wissensdaten (5) über bestimmte Fehler von dem Rechner Entscheidungsbaumdaten (11) erzeugt werden, die den Entscheidungsbaum (12) darstellen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wissensdaten (5) aus bekannten Fehlern abgeleitet werden (6).

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wissensdaten (5) aus dem erzeugten Entscheidungsbaum (12) abgeleitet werden (13).

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wissensdaten (5) von einem Benutzer in den Rechner eingegeben werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wissensdaten (5) von dem Rechner selbst erzeugt werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe der Wissensdaten (5) ein bestimmter Fehler derart beschrieben wird, daß ein bestimmter Zustand des Geräts definiert wird, in dem ein bestimmtes Verhalten des Geräts beobachtet wird, das durch den bestimmten Fehler hervorgerufen wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß aus den Schaltplandaten (3) und den Wissensdaten (5) eine Fehlertabelle (9) und dann aus der Fehlertabelle (9) die Entscheidungsbaumdaten (11) erzeugt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß aus den Schaltplandaten (3) und den Wissensdaten (5) zuerst ein Gerätediagramm (7) abgeleitet wird.

8. Rechner zur Erstellung eines Entscheidungsbaums (12) zur Lokalisierung eines Fehlers eines technischen Geräts, insbesondere zur Erstellung eines Entscheidungsbaums für eine Fehlerdiagnose bei einem Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (2) zur Erzeugung von Schaltplandaten (3) aus einem Schaltplan (1) des Geräts vorgesehen sind, und daß Mittel (4, 8, 10) zur Erzeugung von Entscheidungsbaumdaten (11) aus den Schaltplandaten (3) und zur Verfügung gestellten Wissensdaten (5) über bestimmte Fehler vorgesehen sind, wobei die Entscheidungsbaumdaten (11) den Entscheidungsbaum (12) darstellen.

9. Rechner nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Erzeugung der Wissensdaten (5) aus bekannten Fehlern vorgesehen sind.

10. Rechner nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Erzeugung der Wissensdaten (5) aus dem erzeugten Entscheidungsbaum (12) vorgesehen sind.

11. Rechner nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Wissensdaten (5) durch einen Benutzer in den Rechner eingebbar sind.

12. Rechner nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe der Wissensdaten (5) ein bestimmter Fehler derart beschrieben ist, daß ein bestimmter Zustand des Geräts definiert ist, in dem ein bestimmtes Verhalten des Geräts beobachtbar ist, das durch den bestimmten Fehler hervorgerufen wird.

13. Rechner nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (8) zur Erzeugung einer Fehlertabelle (9) aus den Schaltplandaten (3) und den Wissensdaten (5) und Mittel (10) zur Erzeugung der Entscheidungsbaumdaten (11) aus der Fehlertabelle (9) vorgesehen sind.

14. Rechner nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (4) zur vorherigen Erzeugung eines Gerätediagramms (7) aus den Schaltplandaten (3) und den Wissensdaten (5) vorgesehen sind.

15. Rechner nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltplandaten (3), die Wissensdaten (5) und die Entscheidungsbaumdaten (11) in elektronischer Form vorliegen.