DE102007006614A1 - Application of a Distributed Diagnostic Architecture in AUTOSAR - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine E/E-Architektur, derenAR implementiert haben, und ein mittels einer objektorientierten Programmsprache entwickeltes Multiagentensystem, dessen lauffähige Version sich an die RTE von AUTOSAR integrieren lässt. Hierzu verfüen die an der E/E-Architektur beteiligten Komponenten jeweils über eine AUTOSAR-Schnittstelle, auf die für jedes beteiligte Steuergerät von dem Multiagentensystem Schnittstellenagenten aufgesetzt werden. Das Multiagentensystem kann dann mit seinen Agenten über diese Schnittstellenagenten auf die Steuergeräte zugreifen und deren Kommunikationsverbindungen nutzen. Das Multiagentensystem wird zur verteilten Diagnose der E/E-Architektur eingesetzt und betrifft die Diagnose von Funktionen und Hardwarekomponenten. Die angewendeten Diagnoseagenten des Multiagentensystems ermöglichen die Eingrenzung eines Fehlers im System bis auf die kleinste tauschbare Einheit. Das verteilte Diagnosesystem umfasst sowohl onboard Agenten als auch offboard Agenten für die Diagnose.The invention relates to an E / E architecture whose ARs have been implemented and to a multi-agent system developed by means of an object-oriented program language whose executable version can be integrated with the RTE of AUTOSAR. For this purpose, the components involved in the E / E architecture each have an AUTOSAR interface to which interface agents are set up for each control unit involved by the multi-agent system. The multi-agent system can then use its agents to access the control units and use their communication connections via these interface agents. The multi-agent system is used for the distributed diagnosis of the E / E architecture and concerns the diagnosis of functions and hardware components. The applied diagnostic agents of the multi-agent system make it possible to pinpoint a fault in the system down to the smallest exchangeable unit. The distributed diagnostic system includes both onboard agents and offboard agents for diagnostics.
Description
Die Erfindung betrifft eine Elektrik/Elektronik Architektur (E/E Architektur), ein verteiltes Diagnosesystem und ein Multiagentensystem für Kraftfahrzeuge. Mit der Technik der Multiagentensysteme werden Teildiagnosen von Einzelagenten, die die verteilten Diagnoseaufgaben im zu diagnostizierenden Systemumfang wahrnehmen, zu einem Diagnoseergebnis zusammengeführt. Eine neue E/E Architektur und Softwarearchitektur ermöglicht die Implementierung des auf ein Multiagentensystem basierenden Diagnosesystems im Kraftfahrzeug.The Invention relates to an electrical / electronic architecture (E / E architecture), a distributed diagnostic system and a multi-agent system for Motor vehicles. With the technique of multi-agent systems become partial diagnoses of single agents performing the distributed diagnostic tasks in the Recognize system scope, merged into a diagnostic result. A new E / E architecture and software architecture is possible the implementation of the multi-agent system-based diagnostic system in the motor vehicle.
Hintergrund für den Einsatz der neuen Technik sind die in den letzten Jahren beständig an Komplexität zunehmenden verteilten Systeme in Kraftfahrzeugen. Der Vernetzungsgrad von Sensoren, Aktoren, Steuergeräten und Software steigt ständig. Das ermöglicht ganz neuartige Funktionen im Fahrzeug, an deren Zustandekommen oft mehrere Steuergeräte, Sensoren, Aktoren und Programme zusammenwirken. Die Diagnosequalität von Diagnosesystemen muss hierbei mit dem zunehmend verteilten Charakter der E/E Architektur mithalten. Hinzu kommt die Notwendigkeit, dass das Diagnosesystem flexibel und gleichzeitig robust gegenüber einer steigenden Anzahl an Ausstattungsvarianzen des Fahrzeugbordnetzes sein muss. Mit zentralistischen Diagnosesystemen können diese Aufgaben nur noch mit hohem Aufwand bewältigt werden.background for the use of the new technology are the last Years of increasing complexity distributed Systems in motor vehicles. The degree of crosslinking of sensors, actuators, Controllers and software are constantly increasing. The allows completely new functions in the vehicle, at the Often come several control units, sensors, actuators and programs interact. The diagnostic quality of Diagnostic systems must have this with the increasingly distributed nature Keep up with the E / E architecture. Added to this is the need for that The diagnostic system is flexible and robust at the same time an increasing number of equipment variations of the vehicle electrical system have to be. With centralized diagnostic systems can these tasks can only be mastered with great effort.
Die
zunehmend verteilte E/E Architektur in Kraftfahrzeugen führt
auch in der Zusammenarbeit von Automobilzulieferer und Automobilhersteller
zu erhöhtem Integrationsaufwand, um die zur Integration
notwendige Kompatibilität der einzelnen Systeme leisten
zu können. In diesem Zusammenhang haben sich Automobilhersteller
und Automobilzulieferer zu einem Konsortium zusammengeschlossen,
um einheitliche Schnittstellen für die Softwarearchitekturen zu
schaffen. Aus dieser Zusammenarbeit ist ein gemeinsamer Schnittstellenstandard
für Steuergerätesoftware entstanden. Dieser Schnittstellenstandard wird
mit AUTOSAR bezeichnet. Ein Überblick über die
wichtigsten Eigenschaften und Möglichkeiten von AUTOSAR
ist in dem Aufsatz von
Mit
Hilfe von Multiagentensystemen können verschiedene Aufgaben
in verteilten technischen Systemen gelöst werden. Multiagentensysteme
wurden bereits in zahlreichen Veröffentlichungen beschrieben.
Einen theoretischen Überblick gibt
Im
Bereich der Diagnosesysteme für Kraftfahrzeuge ist in Haus
der Technik Fachbuch:
Für die Realisierung eines Multiagentensystems in der Diagnose von verteilten Architekturen in Kraftfahrzeugen ergeben sich mit dem vorbekannten Stand der Technik folgende Hindernisse.For the realization of a multi-agent system in the diagnosis of distributed Architectures in motor vehicles arise with the prior art the following obstacles.
Entwicklungswerkzeuge, die für die Erstellung von Multiagentensystemen eingesetzt werden können, basieren in der Regel auf der Anwendung von objektorientierten Programmiersprachen wie z. B. C++ oder Java. Eine bekannte Agentenplattform ist z. B. die Java basierte Plattform JADE – Java Agent DEvelopment Framework. Jade ist als Freeware von der Free Software Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA 02111-1307, USA erhältlich. Ein weiteres Toolkit für die Erstellung von Agenten wird von der Firma Acronymics, Inc., 1301 West 8th St., #28, Mesa, Arizona 85201-3841 unter dem Namen AGENTBUILDER – „An Integrated Toolkit for Constructing Intelligent Software Agents" vertrieben. Die Runtime Environment von AGENTBUILDER unterstützt Java, C und C++.Development tools, used for the creation of multi-agent systems are usually based on the application of object-oriented programming languages such. C ++ or Java. A well-known agent platform is z. For example, the Java based platform JADE - Java Agent DEvelopment Framework. Jade is as freeware from the Free Software Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA 02111-1307, USA available. Another toolkit for the creation of agents by the company Acronymics, Inc., 1301 West 8th St., # 28, Mesa, Arizona 85201-3841 under the Name AGENTBUILDER - "An Integrated Toolkit for Constructing Intelligent Software Agents. "The Runtime Environment of AGENTBUILDER supports Java, C and C ++.
Verteilte E/E Architekturen in Kraftfahrzeugen verwenden aufgrund der sehr beschränkten Ressourcen für die Mikrokontroller der beteiligten Steuergeräte maschinennah programmierte und nur in Ausnahmen objektorientierte Software. Steuergeräterechner in Kraftfahrzeugen werden mit den aktuellen Entwicklungswerkzeugen in der Regel in C programmiert und enthalten daher compilierten C-Code. Objektorientierte Programmiersprachen wie C++ oder Java lassen sich in vorbekannten E/E Architekturen für Kraftfahrzeuge nicht einsetzen. Eine Implementierung des simulierten Multiagentensystems nach Fischer, Wilde et al. in eine vorbekannte E/E Architektur eines Kraftfahrzeuges ist daher nicht bzw. nur mit großem Aufwand möglich.distributed E / E architectures in automobiles use due to the very limited resources for the microcontroller the participating control units programmed close to the machine and object-oriented software only in exceptional cases. ECU computer in motor vehicles are using the current development tools usually programmed in C and therefore contain compiled C code. Object-oriented programming languages such as C ++ or Java can be found in previously known E / E architectures for motor vehicles do not use. An implementation of the simulated multi-agent system according to Fischer, Wilde et al. in a previously known E / E architecture of a Motor vehicle is therefore not or only with great effort possible.
Es ist daher Aufgabe dieser Erfindung gewesen, einen Weg aufzufinden, wie Multiagentensysteme in E/E Architekturen von Kraftfahrzeugen implementiert werden können.It It is therefore an object of this invention to find a way such as multi-agent systems in E / E motor vehicle architectures can be implemented.
Die Lösung gelingt mit einer E/E Architektur und mit einem Multiagentensystem für die verteilte Diagnose in Kraftfahrzeugen mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Weitere mögliche Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen, den graphischen Darstellungen und der folgenden Beschreibung offenbart.The Solution succeeds with an E / E architecture and with one Multi-agent system for distributed diagnostics in motor vehicles with the features of the independent claims. Other possible embodiments of the invention are in the Subclaims, the graphical representations and the following description.
Hierzu ist vorgesehen, dass eine E/E Architektur, deren Steuergeräte und Applikationen den AUTOSAR Standard implementiert haben, und ein mittels einer objektorientierten Programmsprache entwickeltes Multiagentensystem, dessen lauffähige Version sich in die RTE von AUTOSAR integrieren lässt, angewendet werden. Das Multiagentensystem, welches in Form einer Agentenplattform und verschiedenen Agenten implementiert ist, diagnostiziert die Hardwarekomponenten sowie die Funktionen innerhalb der E/E Architektur in Kraftfahrzeugen.For this is provided that an E / E architecture, their control units and applications have implemented the AUTOSAR standard, and a tool developed using an object-oriented programming language Multi-agent system, whose executable version is in the ROS from AUTOSAR can be applied. The Multi-agent system, which takes the form of an agent platform and various Agent is implemented diagnoses the hardware components as well as the functions within the E / E architecture in motor vehicles.
Durch AUTOSAR, dessen Standard den Einsatz von objektorientierten Programmiersprachen erlaubt, können Multiagentensysteme entwickelt und in die verteilte E/E Architektur eines Kraftfahrzeugs eingebunden werden. Das Multiagentensystem ist vorzugsweise in Java programmiert und wird z. B. mit dem Tool java2C++ von www.programics.com in C++ Code umgewandelt, der von der RTE von AUTOSAR unterstützt wird. Alternativ kann das Multiagentensystem auch mit einer C++ orientierten Entwicklungsplattform wie z. B. AGENTBUILDER aufgebaut sein. Ein Konvertierung von Java Code nach C++ Code kann dann entfallen. Sollte in Zukunft der AUTOSAR Standard auch Java unterstützen, können Multiagentensysteme die in Java programmiert werden ohne Konvertierung nach C++ direkt implementiert werden.By AUTOSAR, whose standard is the use of object-oriented programming languages allowed, multi-agent systems can be developed and incorporated into the Distributed distributed E / E architecture of a motor vehicle. The multi-agent system is preferably programmed in Java and is z. Eg with the tool java2C ++ from www.programics.com in C ++ code which is supported by AUTOSAR's RTE. Alternatively, the multiagent system can also be C ++ oriented Development platform such. B. AGENTBUILDER be constructed. One Conversion of Java code to C ++ code can be omitted. Should in the future the AUTOSAR standard will also support Java, Multi-agent systems can be programmed in Java be implemented directly without conversion to C ++.
Um das Multiagentensystem in der E/E Architektur umzusetzen, hat jede der an der E/E Architektur beteiligte Komponente eine Realisierung der Agentenplattform implementiert, auf der die Agenten des Multiagentensystems aufgesetzt sind. Die Agentenplattform ermöglicht den Einsatz von Agenten innerhalb des Multiagentensystems. Die Komponenten verfügen ferner jeweils über eine AUTOSAR Schnittstelle, auf die für jedes beteiligte Steuergerät von dem Multiagentensystem ein Hardwareagent aufgesetzt wird. Das Muliagentensystem kann mit seinen Agenten über diese Hardwareagenten auf die Steuergeräte und deren Ein- und Ausgangssignale wie z. B. Ansteuerungen oder Sensordaten, interne Zustände oder den Fehlerspeicher von Steuergeräten zugreifen, wodurch die Diagnose im Multiagentensystem ermöglicht wird.Around implementing the multi-agent system in the E / E architecture has every one the component involved in the E / E architecture is a realization implements the agent platform on which the agents of the multi-agent system are set up. The agent platform allows deployment of agents within the multi-agent system. The components feature each also via an AUTOSAR interface to the for each involved controller of the multi-agent system a hardware agent is set up. The Muliagentensystem can with his agents on the controllers via these hardware agents and their input and output signals such. B. controls or Sensor data, internal states or the fault memory of Control devices access, thereby increasing the diagnosis in the multi-agent system is possible.
Mit Hilfe des Multiagentensystems wird in der vorgenannten E/E Architektur eine verteilte Diagnose umgesetzt. Das verteilte Diagnosesystem unterscheidet hierzu für die Diagnose in Kraftfahrzeugen zwischen Funktionen, Teilfunktionen und Hardwarekomponenten wie Steuergeräte, Aktoren oder Sensoren. Die damit hauptsächlich erzielbaren Vorteile liegen in der verbesserten Abbildung von Fahrzeugfunktionen auf die E/E Architektur. Agenten eignen sich hervorragend zum Kapseln und Zusammenfassen von Funktionen bzw. Teilfunktionen, die über mehrere Steuergeräte hinweg verteilt ablaufen. Oder anders gesagt, verteilt ablaufende (Teil-)Funktionen lassen sich mit einem Agenten sehr gut abbilden und zusammenfassen. Der Grund liegt in der Abstraktion der hardwarenahen E/E Architektur in vorgenannte Funktionen, Teilfunktionen und Komponenten. Für die Diagnose hat das besondere Vorteile, denn man kann zu jedem wahrnehmbaren Fahrzeugfehlverhalten oder zu jedem wahrnehmbaren Fehlerbild spezielle Diagnoseagenten für die Diagnose eben dieses beobachteten Verhaltens einsetzen. Tritt das entsprechende Verhalten auf, wird der jeweilige Diagnoseagent aktiv und erstellt alleine oder im Zusammenwirken mit weiteren Agenten eine Diagnose bzgl. des Fehlers.With Help of the multi-agent system will be in the aforementioned E / E architecture implemented a distributed diagnosis. The distributed diagnostic system differentiates this between for diagnosis in motor vehicles Functions, subfunctions and hardware components such as ECUs, Actuators or sensors. The thus mainly achievable Advantages lie in the improved illustration of vehicle functions on the E / E architecture. Agents are great for capsules and grouping functions or sub-functions that have multiple functions Run distributed control units across. Or in other words, Distributed (partial) functions can be dealt with by an agent very well mapped and summarized. The reason lies in the abstraction of hardware-related E / E architecture in the above functions, subfunctions and components. This has special advantages for diagnosis because you can listen to any noticeable vehicle malfunction or for each discernible defect specific diagnostic agents for to use the diagnosis of this observed behavior. kick the corresponding behavior becomes the respective diagnostic agent active and created alone or in collaboration with other agents a diagnosis regarding the error.
Aufbauend auf dem vorgesagten werden in dem Multiagentensystem für die verteilte Diagnose Agenten für die funktionsorientierte Diagnose und für die komponenten-/bauteilorientierte Diagnose eingesetzt und auf die Agentenplattform aufgesetzt. Jedem Diagnoseagenten ist entsprechend dieser Einteilung ein von ihm zu beobachtender technischer Systemumfang zugewiesen. Für dieses Teilsystem erstellt der jeweilige Diagnoseagent eine Diagnose. Der Diagnoseagent nutzt hierfür programmiertes Wissen über die Fehlersetzbedingungen in dem von ihm beobachteten Teilsystem, kann aber auch auf bereits vorhandene Eigendiagnoseroutinen der Steuergeräte, Aktoren oder Sensoren zurückgreifen. Darüber hinaus nutzen Diagnoseagenten speziell für die Diagnose von Funktionen Kenntnisse über Abhängigkeiten der verteilten Funktionen zu benachbarten Teilsystemen.Based on the above, in the multi-agent distributed diagnostics system, agents for function-oriented diagnostics and component / component-oriented diagnostics are deployed and deployed on the agent platform. Each diagnostic agent is assigned a technical system scope to be observed by it according to this classification. The diagnostics agent creates a diagnosis for this subsystem. The diagnostic agent uses programmed knowledge about the fault setting conditions in the subsystem he is observing, but can also make use of existing self-diagnostic routines of the control units, actuators or sensors. In addition, diagnostic agents, especially for the diagnosis of functions, use knowledge about dependencies capabilities of the distributed functions to neighboring subsystems.
Ein wichtiges Grundprinzip innerhalb des Multiagentensystems bildet die Kooperation. Die Trennung in Aufgabenbereiche der Agenten führt dazu, dass jeder Agent zunächst nur Analysen und Aussagen zu dem von ihm beobachteten Systemumfang machen kann. Hierzu nutzt er die in diesem Systemumfang implementierten Methoden der Zustandserkennung und Selbstdiagnose. Wird bei diesem Ablauf ein Fehler gefunden, der real durch ein anderes Teilsystem verursacht wurde, muss, um mögliche Fehlaussagen aufgrund der Verteiltheit zu vermeiden, das Systemverhalten der beeinflussenden Teilsysteme ebenfalls untersucht werden. Da deren Verhalten wiederum durch andere Diagnoseagenten überwacht wird, liegen für diese Teilsysteme weitere Teildiagnosen vor. Um zu einer Gesamtdiagnose des Systems zu gelangen, ist eine Kooperation unter den Agenten eines Multiagentensystems erforderlich. Um diese Gesamtdiagnose erstellen zu können, kommunizieren die beteiligten Agenten miteinander und versuchen vorliegende Inkonsistenzen aus den agentenspezifischen Teilbetrachtungen unter Einbeziehung des Globalwissens wie Fehlerabhängigkeiten aufzulösen. Der Kommunikationsprozess wird hierbei solange unter Einbeziehung weiterer Teilsysteme und weiterer Agenten fortgesetzt bis eine konsistente und vollständige Erklärung für das die Diagnose auslösende Fehlverhalten gefunden wurde.One important basic principle within the multi-agent system the cooperation. The separation into task areas of the agents leads to that, each agent initially only analyzes and statements to the extent of the system he is observing. Use for this he implemented the state recognition methods implemented in this system scope and self-diagnosis. If an error is found during this process, which was really caused by another subsystem, needs to to avoid possible misstatements due to the distribution the system behavior of the influencing subsystems is also examined become. As their behavior in turn is monitored by other diagnostic agents is, lie for these subsystems further partial diagnoses in front. To arrive at an overall diagnosis of the system, one is Cooperation among the agents of a multi-agent system required. To create this overall diagnosis, communicate the agents involved with each other and try present inconsistencies from the agent-specific partial observations with inclusion of global knowledge such as error dependencies. The communication process is included as long as possible further subsystems and other agents continued until a consistent and complete explanation for that the diagnosis triggering misconduct was found.
Um die Kommunikation der spezifischen Agenten untereinander und insbesondere über die Grenzen der Steuergeräte hinaus zu ermöglichen, werden bestehende physikalische Kommunikationsverbindungen zwischen den Teilsystemen genutzt. Hierzu muss in jedem beteiligten Steuergerät eine Kommunikationsschnittstelle implementiert sein. Sie wird durch einen Plattformagenten umgesetzt, der in das Multiagen tensystem implementiert ist, die Agentenplattformen der einzelnen Steuergeräte verbindet und auf die Run Time Environment des AUTOSAR-Standards aufsetzt. Über den Plattformagenten können Nachrichten z. B. für die Diagnose der Agenten zwischen den Agentenplattformen der Teilsysteme ausgetauscht werden.Around the communication of specific agents with each other and in particular via to allow the limits of the ECUs to be existing physical communication links between the Subsystems used. For this purpose must be in each participating control unit be implemented a communication interface. She gets through implemented a platform agent, which in the Multiagen Tensystem implemented, the agent platforms of each ECU connects and to the Run Time Environment of the AUTOSAR standard touches down. About the platform agent can news z. For example, to diagnose the agents between the agent platforms the subsystems are exchanged.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden anhand von graphischen Darstellungen näher erläutert.One Embodiment of the invention will be described below explained in more detail of graphical representations.
Dabei zeigen:there demonstrate:
Ausgehend
von der vorgenannten E/E Architektur zeigt
Am
Beispiel der
Erfindungsgemäß wird
in der Applikationsschicht ein Multiagentensystem implementiert.
Hierzu wird, wie in
Mit dieser Erfindung wird ein Multiagentensystem für die verteilte Diagnose von Kraftfahrzeugen umgesetzt. Einzelagenten nehmen hierbei verteilte Diagnoseaufgaben im Gesamtsystem wahr, die durch Kooperation mit den anderen Agenten zur Lösung des Gesamtproblems Diagnose beitragen. Im Zusammenhang mit dem modularen Aufbau des Diagnosesystems werden Kosten durch Skalierbarkeit und Wiederverwendbarkeit der Agenten gespart. Neue Bordnetzvarianten oder E/E Architektur Ergänzungen können durch Hinzufügen von neuen Agenten in das Diagnosesystem jederzeit diagnostizierbar gemacht werden.With This invention will be a multi-agent system for the distributed Diagnosis of motor vehicles implemented. Single agents take this distributed diagnostic tasks in the overall system, through cooperation with the other agents to solve the overall problem diagnosis contribute. In connection with the modular structure of the diagnostic system Costs are due to scalability and reusability of the Saved agents. New wiring systems variants or E / E architecture supplements can by adding new agents in the Diagnostic system can be made diagnosable at any time.
Ein
schematischer, typischer Aufbau eines Agenten für die Diagnose
einer Funktion ist in
In
der Regel werden von einem Steuergerät mehrere abhängige
Bauteile gesteuert, die zu dem Steuergerät kommunikativ
in einer hierarchischen Unterstellung stehen. Für ein Agentensystem
und besonders für ein Diagnosesystem auf der Basis eines
Multiagentensystems ist es zweckmäßig hierarchische
Kommunikationsstrukturen beim Aufbau des Agentensystems zu nutzen.
Es wurde schon erwähnt, dass ein Funktionsagent sich möglichst
an einer Funktion orientieren sollte. Da in einem Kraftfahrzeug
Funktionen oft gleichberechtigt miteinander in Wechselwirkung treten,
sollten Funktionsagenten möglichst auch gleichberechtigt
miteinander in Wechselwirkung treten können. Bauteilagenten
sollten entsprechend der kommunikativen Abhängigkeiten
zu den Funktionen möglichst nur mit den ihnen zugewiesenen
Funktionsagenten in Wechselwirkung treten und untereinander keine
Wechselwirkungsmöglichkeit haben. Das entsprechende Multiagentensystem,
das aus Funktionsagenten und Bauteilagenten besteht, sollte hierarchisch
aufgebaut sein, wobei die Bauteilagenten hierarchisch den übergeordneten
Funktionsagenten zugeordnet sind. Dieser Sachverhalt ist in
Mit
einer erfindungsgemäßen E/E Architektur mit AUTOSAR
Standard und Agentenplattform auf den Steuergeräten wie
hier offenbart und ausgehend von einem Multiagentensystem wie es
z. B. als Simulation in der eingangs benannten Veröffentlichung
von
Das Diagnosesystem baut auf einem Multiagentensystem auf. Es werden Agenten für die onboard Diagnose in der E/E Architektur des Kraftfahrzeugs eingesetzt und es werden Agenten für die offboard Diagnose mit einem Diagnosetester eingesetzt. Weiterhin sind in der Gesamtheit des Multiagentensystems die Diagnoseagenten sowohl als Funktionsagenten als auch als Bauteilagenten realisiert. Damit werden die beiden Sichtweisen auf das technische System, also auf Bauteile als auch auf Funktionen, für die Gesamtdiagnose nutzbar. Die Bauteilagenten repräsentieren die hardwareorientierte Sicht auf das Diagnoseproblem und können Fehler in eigenen Bauteil detektieren und isolieren. Demgegenüber werden Funktionsagenten eingesetzt, um Fehler im Funktionsablauf zu erkennen und zu klassifizieren. Sie verkörpern die Funktionsorientierung.The Diagnostic system based on a multi-agent system. It will Agents for onboard diagnostics in the E / E architecture of the motor vehicle used and there are agents for used the offboard diagnostics with a diagnostic tester. Farther are the diagnostic agents in the totality of the multi-agent system realized both as a function agent and as a component agent. Thus, the two views on the technical system, ie on components as well as functions, for the overall diagnosis available. The component agents represent the hardware-oriented View of the diagnostic problem and can errors in own Detect and isolate the component. In contrast, be Function agents are used to detect errors in the functional sequence and to classify. They embody the function orientation.
Jeder dieser Agenten übernimmt dabei im Diagnosesystem eine spezifische Aufgabe. Hierfür besitzt jeder Agent ein ihm spezifisches Wissen über sein Bauteil oder seine Funktion und kann speziell für dieses Bauteil oder diese Funktion eine Diagnose erstellen.Everyone This agent assumes a specific diagnostic function in the diagnostic system Task. Each agent has a specific one for this purpose Know about its component or its function and can be special create a diagnosis for this part or function.
Ein Diagnoseablauf gestaltet sich dann beispielsweise wie folgt.One Diagnostic process then designed, for example, as follows.
Um Fehler durch das Diagnose Multiagentensystem zu diagnostizieren, wird die Diagnose in drei Schritten durchgeführt. In einem ersten Schritt werden zunächst onboard lokale Diagnosen erstellt, d. h. jeder Diagnoseagent im Fahrzeug erstellt nur aufgrund des eigenen Wissens eine Diagnose für seinen Aufga benbereich und das damit zusammenhängende technische Teilsystem.Around Diagnose errors through the diagnosis multiagent system, the diagnosis is carried out in three steps. In one First step will be onboard local diagnostics created, d. H. Each diagnostic agent in the vehicle is created only on the basis of of his own knowledge, a diagnosis of his task area and the associated technical subsystem.
Diese lokalen Diagnosen werden in einem zweiten Schritt zu einer globalen Diagnoseaussage aggregiert, indem durch die Funktionsagenten die Teildiagnosen ausgewertet und verrechnet werden. Grundlage bietet hierfür die Kooperation und Kommunikation zwischen den Agenten. Im Zuge dieser Kooperation werden durch das Multiagentensystem Fehlerabhängigkeiten aufgelöst.These Local diagnostics become a global step in a second step Diagnosis statement aggregated by the partial agents by the function agents be evaluated and charged. Basis offers for this the cooperation and communication between the agents. In the course of This cooperation is made possible by the multi-agent system error dependencies dissolved.
In einem optionalen dritten Schritt können die globalen Diagnoseergebnisse durch offboard Agenten und deren Wissen verfeinert und ergänzt werden. Dies ist dann der Fall, wenn die onboard Agenten keine eindeutige Diagnoseaussage treffen können, weil z. B. durch ungenügende Informationen kein eindeutiges Fehlerbild errechnet werden kann. Mit Hilfe von Prüfschritten werden dabei Zusatzinformationen durch den Kunden oder das Werkstattpersonal eingeholt, die für die Auswertung der bereits ermittelten Diagnoseergebnisse herangezogen werden und so die Fehlerquelle näher einschränken und lokalisieren.In An optional third step is the global diagnostic results Refined and supplemented by offboard agents and their knowledge become. This is the case when the onboard agents are not unique Diagnosis statement can make, because z. B. by insufficient Information no clear error image can be calculated. With the help of test steps, additional information is provided obtained from the customer or the workshop staff who are responsible for the evaluation of the already determined diagnostic results used and thus narrow the source of the error more closely and locate.
Die Erstellung lokaler Diagnosen onboard erfolgt in zwei Teilschritten. Zunächst wird eine Fehlererkennung durchgeführt und anschließend eine Fehlereingrenzung vorgenommen.The Creating local onboard diagnostics is done in two steps. First, an error detection is performed and then made an error limitation.
Die Fehlererkennung beruht auf der Überwachung des Normalverhaltens des zu diagnostizierenden Teilsystems. Der jeweilige Diagnoseagent überwacht hierzu entsprechende Signale, interne Größen, Grenzwerte und Zeitkonstanten sowie Timeouts im Teilsystem. Das agentenspezifische Wissen zu dem vom Agenten beobachteten Teilsystem wird in Form von Diagnosewissen durch den Diagnoseautor bzw. Diagnoseexperten programmiert.The Error detection is based on monitoring the normal behavior of the subsystem to be diagnosed. The respective diagnostic agent monitors corresponding signals, internal variables, Limit values and time constants as well as timeouts in the subsystem. The Agent-specific knowledge of the subsystem observed by the agent is in the form of diagnostic knowledge by the diagnosis author or diagnostic expert programmed.
Nachdem ein Fehlverhalten festgestellt wurde, wird der Fehler weiter eingegrenzt und klassifiziert. Das hier vorgestellte Diagnose Multiagentensystem verwendet dazu Fehlerbäume, die ebenfalls vom Diagnoseexperten programmiert wurden. Prinzipiell können aber auch andere Klassifizierungsmethoden angewendet werden wie Signalmodelle, Bayes Netze oder fallbasiertes Schließen. Als Ergebnis der Fehlerklassifizierung wird ein definiertes Fehlerobjekt erzeugt, welches den Fehler beschreibt und im Fehlerspeicher abgelegt wird. Das Fehlerobjekt enthält neben dem Fehler auch die Fehlerquelle sowie einen Zeitstempel, wann der Fehler aufgetreten ist.After this a fault has been detected, the error is further limited and classified. The presented diagnosis multiagent system uses fault trees, which are also used by the diagnostics expert were programmed. In principle, but also others Classification methods are applied as signal models, Bayes Networks or case-based closure. As a result of the error classification a defined error object is generated which describes the error and stored in the error memory. The error object contains in addition to the error also the error source and a time stamp, when the error occurred.
Das eben beschriebene Vorgehen zur Erstellung einer lokalen Diagnose wird in allen Diagnoseagenten durchgeführt, so dass am Ende des ersten Schrittes jeder Agent eine Diagnose seines beobachteten Teilsystems zur Verfügung stellt. Dies ist Voraussetzung für den nachfolgenden Schritt der Erstellung der globalen Diagnose.The just described procedure for creating a local diagnosis is performed in all diagnostic agents so that on At the end of the first step, each agent has a diagnosis of his observed Subsystem provides. This is a requirement for the subsequent step of creating the global Diagnosis.
Um eine Diagnose des Gesamtsystems erstellen zu können, müssen die Agenten miteinander kooperieren. Die Kooperation ermöglicht die Fehlerabhängigkeiten sowie vorliegende logische Konflikte aufzulösen, welche durch die eingeschränkten Sichtweisen der lokalen Diagnosen entstehen. Die Auflösung der Fehlerabhängigkeiten erfolgt dabei auf der Basis des Austausches von Wissen zwischen den Agenten über das Vorhandensein von diagnostizierten lokalen Fehler und deren Abhängigkeit voneinander. Voraussetzung hierfür ist, dass zuvor entsprechende Abhängigkeitsregeln zwischen den Fehlern der Teilsystem definiert und diese Fehlerabhängigkeiten als globales Wissen modelliert wurden. Die Funktionsagenten ermitteln dann entlang der Fehlerabhängigkeiten weitere Diagnoseagenten, die potentielle Ursachen für den eigenen Funktionsfehler besitzen können. Die Fehlerabhängigkeiten sind hierfür in der Form Fehlerursachen implizieren Folgefehler im globalen Wissen des jeweiligen Diagnoseagenten abgebildet. Es sind nur die Abhängigkeiten im Agentenwissen modelliert, die für das jeweilige Teilsystem relevant sind.To be able to diagnose the entire system, the agents must cooperate with each other. The cooperation allows to resolve the error dependencies as well as existing logical conflicts caused by the limited views of the local diagnoses. The resolution of the error dependencies is based on the exchange of knowledge between the agents about the presence of diagnosed local errors and their dependence on each other of the. The prerequisite for this is that corresponding dependency rules between the errors of the subsystem had previously been defined and these error dependencies were modeled as global knowledge. The function agents then determine additional diagnostic agents along the error dependencies that may have potential causes for their own functional errors. The error dependencies are for this purpose in the form Error causes imply consequential errors in the global knowledge of the respective diagnostic agent. Only the dependencies in agent knowledge that are relevant for the respective subsystem are modeled.
Nachdem die Agenten für die weitere Kommunikation ermittelt wurden, werden Anfragen an diese gestellt. Die Erstellung einer Antwort auf eine Anfrage durch den Kommunikationspartner erfolgt auf der Basis der Fehlereinträge in den jeweiligen Fehlerspeichern. Ist der angefragte Fehler im Fehlerspeicher des Teilsystems vorhanden, wird dieser in der Antwort bestätigt, während nicht erkannte aber angefragte Fehler als nicht vorhanden deklariert werden. Jedes Fehlerobjekt besitzt zu diesem Zweck ein spezielles Fehlerstatusattribut, welches den Status des Fehlers ausdrückt. Auf Grund des Fehlerstatusattributes erfolgt die Auswertung der Antwort im anfragenden Funktionsagenten.After this the agents were identified for further communication, requests are made to these. The creation of an answer to a request by the communication partner takes place on the Basis of the error entries in the respective error memories. If the requested error exists in the fault memory of the subsystem, this is confirmed in the answer while unrecognized but requested errors declared as not available become. Each error object has a special one for this purpose Error status attribute that expresses the status of the error. Due to the error status attribute, the evaluation of the Answer in the requesting function agent.
Die Auswertung der empfangenen Antworten wird zusammen mit der Auswertung der Fehlerabhängigkeitsregeln durch die Funktionsagenten durchgeführt. Da die Abhängigkeitsregeln Ursachen-Wirkungs-Zusammenhänge repräsentieren, bilden diese die Grundlage für die Ursachenfindung in den Antworten. Die Auswertung erfolgt mittels zweier Funktionen. Mit einer Bestätigungsfunktion wird festgestellt, ob der Funktionsfehler mit der Ursache in der Antwort erklärt ist. Mit einer Erfüllbarkeitsfunktion wird überprüft, ob der Funktionsfehler mit Sicherheit durch keine Ursache mehr bestätigt werden kann. Kann der Funktionsfehler durch keine onboard verfügbaren Ursachen erklärt werden, muss gegebenenfalls mit einem externen Diagnosetester fortgesetzt werden.The Evaluation of the received responses will be done together with the evaluation the error dependency rules performed by the function agents. Because the dependency rules cause-effect relationships represent these are the basis for the cause finding in the answers. The evaluation is carried out by means of two Functions. With a confirmation function it is determined whether the malfunction is explained with the cause in the answer is. With a satisfiability function is checked whether the functional error is certain to be confirmed by no cause can be. Can the malfunction due to no onboard available Causes must be explained, if necessary with a external diagnostic tester.
Wird ein Funktionsfehler mit einer Ursache bestätigt, wird die Ursache im Fehlerspeicher hinterlegt. Im Fehlerspeicher sind nach der globalen Diagnose somit neben dem erkannten Funktionsfehler auch immer dessen diagnostizierte Ursachen hinterlegt.Becomes a malfunction confirmed with a cause, the Cause stored in fault memory. In the error memory are after the global diagnosis thus in addition to the detected malfunction also always stored his diagnosed causes.
Wie bereits zuvor beschrieben, eröffnen sich mit einem Multiagenten Diagnosesysteme auch im Offboard Bereich weitere Möglichkeiten. Mit speziellen Agenten für diesen offboard Bereich des Diagnosesystems lassen sich weitere Überprüfungen vornehmen, die mit dem onboard Diagnosesystem nicht möglich sind. In der Werkstatt kann mit speziellen Prüfungen und mit zusätzlichen Funktionsläufen die Fehlersuche fortgesetzt werden. Der Mitarbeiter in der Werkstatt führt hierzu einen vorgegebenen Funktionstest durch, der auf das beobachtete Kundensymptom abgestimmt ist, beobachtet dessen Durchlauf und gibt das oder die Ergebnisse seiner Beobachtung in das Diagnosesystem ein. Diese werden von einem offboardseitigen Agenten an die weiteren onboard- und offboardseitigen Agenten des Multiagentensystems weitergegeben und anschließend ausgewertet. Auf diese Weise kann das Multiagentensystem durch Einbeziehung weitere Informationen aus den Werkstatttests das Diagnoseergebnis weiter einschränken.As already described above, open up with a multi-agent Diagnostic systems also in off-board area further possibilities. With special agents for this offboard area of the Diagnostic system can be further checks not possible with the onboard diagnostic system are. In the workshop can with special tests and with additional function runs the troubleshooting to be continued. The employee in the workshop leads For this purpose, a predetermined function test, which observed on the Customer's symptom, watch its run and gives the results of his observation in the diagnostic system one. These are sent from an offboard-side agent to the other on-board and offboard-side agents of the multi-agent system and subsequently evaluated. That way that can Multi-agent system by including more information The workshop tests further restrict the diagnostic result.
Vorteilhafter Weise sind die offboard Agenten als interaktive Kommunikationsagenten ausgebildet, die in Form von Dialogen an den Nutzer des Diagnosesystems Fragen stellen und Prüfungen vorschlagen, die der Nutzer nach entsprechender Überprüfung beantwortet und die dabei festgestellten Informationen mit Hilfe des interaktiven Kommunikationsagenten in das Diagnosesystem eingibt. Die so erhaltenen Informationen werden anhand von im offboard Bereich programmierten Diagnoseregeln ausgewertet und entsprechende Diagnoseergebnisse erstellt. Bestehende onboard Diagnoseergebnisse werden in diesen Aus werteprozess mit einbezogen, so dass die offboard Diagnosen die bereits bestehenden onboard Ergebnisse erweitern und dadurch eine höhere Diagnosetiefe erzielen.Favorable Wise are the offboard agents as interactive communications agents trained in the form of dialogues to the user of the diagnostic system Ask questions and suggest tests that the user answered after appropriate verification and The information thus obtained using the interactive Communications agent enters the diagnostic system. The thus obtained Information is programmed using the offboard area Diagnosed diagnostic rules and created corresponding diagnostic results. Existing onboard diagnostic results will be included in this evaluation process involved, so that the offboard diagnoses the existing ones expand onboard results and thus a higher diagnostic depth achieve.
In Verbindung mit der Diagnose offboard werden auch Abhilfemaßnahmen definiert, die durch das Werkstattpersonal ausgeführt, zur Beseitigung des Fehlers führen sollen. Diese Abhilfemaßnahmen werden zusammen mit den Diagnosen aus dem offboard Bereich an das Werkstattpersonal ausgegeben. Ist auch unter Nutzung der offboard Agenten keine eindeutige Diagnose möglich, müssen weitere Maßnahmen im offboard Bereich ergriffen werden, die jedoch nicht mehr Bestandteil des Multiagentensystems sind. Hierzu zählen vor allen Dingen das Durchführen von Probefahrten und die Nutzung von zusätzlichen Informationssystemen mit weiterem Erfahrungswissen von Experten, z. B. aus Konstruktionsdatenbanken oder aus Langzeituntersuchungen zu Ausfallwahrscheinlichkeiten und Verschleiß.In Connection with the diagnosis offboard will also be remedial action defined by the workshop personnel, to eliminate the error. These remedies will be together with the diagnostics from the off-board area to the workshop staff output. Is also using the offboard agents is not unique Diagnosis possible, need further action be taken in the off-board area, but no longer part of it of the multi-agent system. These include, above all else Carrying out test drives and using additional ones Information systems with further experience of experts, z. From design databases or from long-term studies Failure probabilities and wear.
Der Einsatz einer verteilten Architektur für die Diagnose eines verteilten Systems wie dem Kraftfahrzeug bringt eine Reihe von Vorteilen. So wird durch die Anwendung eines Agentensystems eine hohe Variabilität des Diagnosesystems erreicht. Dadurch, dass jeder Agent als Einzelelement in dem Diagnosesystem verstanden wird, wird ein großer Beitrag in Richtung Erweiterbarkeit und Wiederverwendbarkeit des Diagnosesystems in verschiedenen Baureihen und Varianten von Kraftfahrzeugen erzielt, was wiederum zu Kosteneinsparungen führen kann.Of the Use of a distributed architecture for the diagnosis of a distributed system such as the motor vehicle brings a number of advantages. Thus, the use of an agent system is a high variability reached the diagnostic system. By having each agent as a single element is understood in the diagnostic system, a large Contribution towards extensibility and reusability of the Diagnostic system in different series and variants of motor vehicles achieved, which in turn can lead to cost savings.
Die Diagnose neuer Ausstattungsvarianten kann sehr einfach durch das Hinzufügen neuer Diagnoseagenten ermöglicht werden. Die innere Struktur der Agenten erlaubt zudem die Erweiterung vorhandener Agenten mit zusätzlichem Diagnosewissen in Form von neuen Diagnoseregeln oder Diagnosefakten.The Diagnosing new trim levels can be very easy through the Allow new diagnostic agents to be added. The internal structure of the agents also allows the extension of existing ones Agents with additional diagnostic knowledge in the form of new ones Diagnostic rules or diagnostic facts.
Das Multiagentensystem ist zudem so robust ausgelegt, dass einzelne Agenten aus dem Verbund herausgelöst werden können, ohne dass die Diagnoseaussagen anderer Agenten gefährdet werden. Es werden auch unter diesen Randbedingungen Teildiagnosen durch die verbliebenen Agenten erstellt und ein Wissensaustausch in Richtung Gesamtdiagnose betrieben. Die Eingrenzung der Diagnose auf eine tauschbare Einheit wird unter Umständen dann behindert, wenn die Fehlerursache in dem Teilsystem liegt, welches der herausgelöste oder fehlende Agent beobachten sollte.The Multi-agent system is also designed so robust that individual Agents can be removed from the network, without compromising the diagnostic statements of other agents become. There are also under these conditions partial diagnoses created by the remaining agents and a knowledge exchange operated in the direction of overall diagnosis. The limitation of the diagnosis an exchangeable unit may then be impeded, if the cause of the error lies in the subsystem that the released one or missing agent should be watching.
Die Organisation und die Prozesse zur Erstellung des Diagnosesystems können durch die Agentenlösung ebenfalls unterstützt werden, da Agenten durch verschiedene Diagnoseersteller oder von verschieden Zulieferern bereitgestellt werden können und diese Agenten durch allgemeingültige Schnittstellen in der Lage sind, miteinander zu arbeiten. Dies ermöglicht das Wissen aus verschiednen Quellen – Entwickler, Zulieferer, Diagnoseautor – miteinander zu kombinieren, ohne dass Kommunikationsverluste auftreten.The Organization and the processes for creating the diagnostic system can also be supported by the agent solution because agents are diagnosed by different various suppliers can be provided and these agents through universal interfaces in are able to work together. this makes possible the knowledge from different sources - developers, suppliers, Diagnostic author - to combine with each other, without any loss of communication occur.
Durch die bauteilorientierten Agenten kann die bisherige bauteilorientierte Diagnose über Fehlercodes vollständig nachgebildet werden. Zusätzlich kann eine höhere Diagnosetiefe erreicht werden, indem neben den Bauteildiagnosen auch funktionsorientierte Diagnoseaussagen von Funktionsagenten getroffen werden. Die Verwendung von Funktionsagenten in der Diagnose ermöglicht es, die Sicht des Kunden in die Diagnose einzubinden. Kundenerlebbare Fehler sind in der Regel funktionsorientiert. Ein Diagnosesystem, das als Multiagentensystem aufgebaut ist, bei dem ein Teil der Agenten Funktionsagenten sind, ein Teil der Agenten Bauteilagenten sind, eröffnet durch die Kooperation der Agenten untereinander die Möglichkeit, einen Fehler ausgehend von der Kundenbeanstandung über die Wechselwirkungen der Funktionsagenten und Bauteilagenten schließlich bis auf eine tauschbare Einheit zu konkretisieren. Damit wird von dem erfindungsgemäßen Diagnosesystem mittels Multiagentensystem das Ziel einer integrierten Diagnose, von der Kundenbeanstandung eine möglichst direkte Verbindung zu einer kleinsten tauschbaren Einheit herzustellen, elegant und nahezu mühelos erreicht. Die Feingliedrigkeit der Bauteilagenten sollte hierzu lediglich auf die Feingliedrigkeit der kleinsten tauschbaren Bauteile abgestimmt sein.By the component-oriented agents can be the previous component-oriented Diagnostics completely reproduced via error codes become. In addition, a higher diagnostic depth be achieved by not only the component diagnoses but also function-oriented Diagnostic statements are made by function agents. The usage of function agents in the diagnosis allows the View of the customer in the diagnosis. Customer experienceable errors are usually function-oriented. A diagnostic system called as Multi-agent system is constructed in which a part of the agents function agents are part of the agents component agents are opened through the cooperation of the agents among themselves the possibility an error based on the customer complaint about the Interactions of functional agents and component agents finally up to concretize on a exchangeable unit. This is from the Diagnostic system according to the invention by means of multi-agent system the goal of an integrated diagnosis, from the customer complaint one as direct connection to a smallest exchangeable Unity, elegant and almost effortlessly achieved. The fineness of the component agents should only matched to the fineness of the smallest exchangeable components be.
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