Entwicklung und Einsatz innovativer HMI-Software zur Diagnose elektronischer Steuergeräte in der Automobilindustrie

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1 Entwicklung und Einsatz innovativer HMI-Software zur Diagnose elektronischer Steuergeräte in der Automobilindustrie Inaugural-Dissertation zur Erlangung des Grades eines Doktors der Wirtschaftswissenschaften an der Wirtschaftswissenschaftlichen Fakultät der Universität Passau vorgelegt von Diplom Wirtschafts-Informatiker Florian Schwarz Hauptberichterstatter: Prof. Dr. Franz Lehner, Universität Passau Mitberichterstatter: Prof. Dr. Peter Kleinschmidt, Universität Passau Eingereicht am:

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3 Danksagung An dieser Stelle möchte ich mich bei Prof. Dr. Franz Lehner und Prof. Dr. Peter Kleinschmidt herzlich für ihre tatkräftige Unterstützung bedanken. Sie haben mit zahlreichen Anregungen und konstruktiver Kritik zum Gelingen dieser Arbeit beigetragen. Meinen Kollegen, Vorgesetzten und Vertretern des Kooperationspartners bin ich für das angenehme Arbeitsklima, ihre Unterstützung und ihr Entgegenkommen während der Dauer meiner Dissertationstätigkeit auf die gleiche Weise zu Dank verpflichtet. Besonderen persönlichen Dank möchte ich meinen Eltern aussprechen. Sie haben mich zeitlebens unterstützt und mir geholfen, der Menschen zu werden, der ich heute bin. Ihnen möchte ich diese Arbeit widmen. Nicht zuletzt gilt mein Dank meinen beiden besten Freunden Matthias und Johannes, die mich durch diese anstrengende Lebensphase begleitet haben, sowie meiner Freundin Cornelia für ihr liebevolles Verständnis. Florian Schwarz Passau, den

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5 Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung Motivation Zielsetzungen und Aufbau der Arbeit Grundlagen Grundlagen elektronischer Steuergeräte Historische Entwicklung Anwendungsbeispiele Aufbau und Funktionsweise Kommunikation und Vernetzung Bedeutung der Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) in der Diagnose elektronischer Steuergeräte Rahmenbedingungen beim Kooperationspartner Diagnose elektronischer Steuergeräte beim Kooperationspartner Diagnosebasissystem Hintergrund Funktionsweise Architektur Konzept der Befehlsverarbeitung HMI-Software Funktionsweise und Architektur Begriffserläuterung Abgrenzung und weiteres Vorgehen für die Erfassung und Analyse Rahmenbedingungen bei der Steuergerätediagnose Ansatzpunkte Mobilität Funktionalität Grafik... 41

6 vi 4.3 Ergebnis der Abgrenzung Ablaufplan für die Erfassung und Analyse Modellierung der gegenwärtigen Prozesse zur Diagnose elektronischer Steuergeräte Beschreibung des ausgewählten Modellierungswerkzeugs ARIS ARIS-Beschreibungssichten des bestehenden Diagnosesystems ARIS-Beschreibungsebenen des bestehenden Diagnosesystems Vorgehen bei der Erfassung Erfassung der Kernprozesse beim Kooperationspartner Erfassung der sekundären Geschäftsprozesse Erfassung der Teilprozesse Erfassung des Nacharbeitsprozesses Prozessübersicht Steuergerät diagnostizieren Erfassung des Analyseprozesses Prozessübersicht Analysequellen bereitstellen Erfassung des Verwaltungsprozesses Prozessübersicht Diagnoseskript erstellen/nachbearbeiten Angeforderte Funktionalität ergänzen/verbessern Erfassung des Entwicklungsprozesses Prozessübersicht SGBD erstellen/erweitern/korrigieren Analyse der Ist-Prozesse Anwendbarkeit der Methoden zur Prozessanalyse Anwendbarkeit von Benchmarking Anwendbarkeit der Referenzanalyse Anwendbarkeit von Kunden-/Anwenderbefragungen Anwendbarkeit der Schwachstellenanalyse Auswahl von Kennzahlen zur Durchführung der Schwachstellenanalyse und Anwenderbefragung Medien- und Systembruch Prozessqualität Prozesszeit und -kosten Anwenderzufriedenheit Durchführung der Schwachstellenanalyse und Anwenderbefragung

7 vii Erfassung der Schwachstellen und Anwenderurteile Gliederung der Analyseergebnisse Analyseergebnisse zur Funktionalität Anwenderzufriedenheit: Erstellen und Nachbearbeiten von Diagnoseskripten Systembruch und Prozesszeit: Job bearbeiten/hinzufügen Analyseergebnisse zur Grafik Systembruch und Prozesszeit: Positionierung und Gestaltung grafischer Ausgaben Prozessqualität und Anwenderzufriedenheit: Ausgabe auf der Diagnosemaske Analyseergebnisse zur Mobilität Anwenderzufriedenheit und Prozesszeit: Erreichbarkeit und Transport des Diagnosegeräts Ansatzpunkte zur Prozessoptimierung (Soll-Modellierung) und Definition der daraus folgenden Anforderungen Einsatz der Prozessverbesserung als Optimierungsmethode Bestimmung der Verbesserungsansätze und Simulation der Verbesserungen (Soll-Prozesse) Auflösung der Systembrüche Reduktion der Prozesszeit Steigerung der Anwenderzufriedenheit Anforderungsdefinition zur softwaretechnischen Umsetzung der Verbesserungen Schnittstellen-Anforderungen Technische Anforderungen Funktionale Anforderungen an die HMI-Software Funktionale Anforderungen an die Entwicklungsumgebung Zusammenfassung der Anforderungen Analyse des Marktangebots in Bezug auf die definierten Anforderungen Kriterien für die Analyse Ansätze aus Forschungsprojekten Universität Paderborn TU München Angebote auf dem Softwaremarkt Diagnostic Pocket PC Scan Tool Diagra D Scan Tool eye2m CANDela DTS und LabView

8 viii 8.4 Vergleich der Anforderungen mit dem bestehenden Softwareangebot Ergebnis Entwurf einer neuen Diagnosesoftware Konzept Architektur Basistechnologien der Architektur Bestimmung des zentralen Grafikformats Bestimmung der Editor-Plattform Bestimmung der Viewer-Plattform Umsetzung des Entwurfs Logische Softwareschichten Editor Viewer Physische Verteilung Editor Viewer Netzwerke Schwerpunkte der Editor-Implementierung Definition der Plug-ins Einbinden der Steuergerätedaten Gestaltung der Diagnoseformen mit SVG Verarbeitung der Diagnoseformen im Editor Zuweisung der Steuergerätedaten auf eine Diagnoseform Schwerpunkte der Viewer-Implementierung Einbindung von proprietären Basissystemen Einbindung des SVG Plug-ins Zentrale Verarbeitungslogik Projektierung und Leistungsbewertung auf Basis des Prototyps Vorgehen bei der Projektierung Funktionsweise des Prototyps Bedienkonzept des Editors Bedienkonzept des Viewers Integration und Einsatz des Prototyps beim Kooperationspartner Softwarelizenz und Vertrieb Auswahl der passenden Endgeräte

9 ix Einführung und Anwendung des Prototyps in den Geschäftsprozessen Verwaltung und Nacharbeit Leistungsbewertung des Prototyps Auswahl der Technik zur Leistungsbewertung Erfüllung der Anforderungsdefinition Verbesserung innerhalb der Geschäftsprozesse Ergebnis Zusammenfassung und Ausblick Zusammenfassung Ausblick A. Glossar und Abkürzungsverzeichnis B. Literaturverzeichnis

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11 Abkürzungsverzeichnis (siehe Anhang A, Glossar und Abkürzungsverzeichnis)

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13 Abbildungsverzeichnis Abbildung 1.1 Wertschöpfungsanteil der Elektrik/Elektronik am Fahrzeug... 2 Abbildung 1.2 Wandel der Wertschöpfungsanteile (horizontal: Zeitspanne von , ~12,5 Jahre je Block)... 3 Abbildung 1.3 In Zukunft vernetzt: "Automobil 2010"... 4 Abbildung 1.4 Was bringen Prozessinnovationen... 5 Abbildung 2.1 Entwicklung des Anteils der Elektronikkosten an den Fahrzeuggesamtkosten Abbildung 2.2 Elektronik im Kraftfahrzeug (Pkw) Abbildung 2.3 Mechatronisches System Abbildung 2.4 Signalverarbeitung im elektronischen Steuergerät Abbildung 2.5 Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) in der Steuergerätediagnose Abbildung 3.1 Kfz-Diagnosetechnik: Allgemein und spezifisch für Kooperationspartner Abbildung 3.2 Arbeitsweise EDIABAS, EDIABAS USER 2003, S Abbildung 3.3 EDIABAS-Struktur, EDIABAS USER 2003, S Abbildung 3.4 Quellcode: Verarbeitungsschema Aufruf des Steuergerätebefehls Abbildung 3.5 Komponenten von INPA, INPA 2003, S Abbildung 5.1 ARIS-Konzept aus Scheer 2001, ARIS-Methode, S Abbildung 5.2 Komponenten eines Geschäftsprozesses, Schmelzer 2002, S Abbildung 5.3 Kernprozesse beim Kooperationspartner Abbildung 5.4 Sek. Geschäftsprozesse für den Einsatz von Steuergerätediagnosesoftware Abbildung 5.5 Einsatz des Diagnosesystems beim Kooperationspartner (Funktionsbaum) Abbildung 5.6 Sek. GP: Nacharbeitsprozess (EPK) Abbildung 5.7 TP: Steuergerät diagnostizieren (EPK) Abbildung 5.8 GP: Analyseprozess Elektrik/Elektronik Abbildung 5.9 TP: Analysequellen bereitstellen (EPK) Abbildung 5.10 Sek. GP: INPA-Skript-Verwaltungsprozess (EPK)... 82

14 xiv Abbildung 5.11 TP: INPA-Skript erstellen/nachbearbeiten (EPK) Abbildung 5.12 Arbeitsschritt: Angeforderte Funktionalität ergänzen/verbessern (EPK) Abbildung 5.13 Sek. GP: SGBD-Entwicklungsprozess (EPK) Abbildung 5.14 TP: SGBD erstellen/erweitern/korrigieren (EPK) Abbildung 6.1 Funktionalität erweitern: "Tür Status" (UML-Anwendungsfalldiagramm) Abbildung 6.2 EDIABAS Toolset Abbildung 6.3 Quellcode: Aufruf Steuergerätebefehl Abbildung 6.4 Oberflächenausschnitt Diagnosemaske für geschlossene Tür Abbildung 6.5 Auswertung: Arbeitsauslastung durch Neuerstellung/Bearbeitung von Diagnoseskripten Abbildung 6.6 Arbeitsschritt: Job hinzufügen (EPK) Abbildung 6.7 Auswertung: Häufigkeit der Tätigkeit "Job bearbeiten" und "Job hinzufügen" Abbildung 6.8 Prozessausschnitt: Job hinzufügen (Systembruchanalyse) Abbildung 6.9 Auswertung: Anteil der Tätigkeit "Job hinzufügen" an Prozesszeit Abbildung 6.10 Diagnosemaske "Digital 2" des Diagnoseskripts SMG_ Abbildung 6.11 Quellcode: Anzeige Türstatus Abbildung 6.12 Quellcode: Positionierung Bremslichtschalter Abbildung 6.13 Quellcode: Veränderte Positionierung Bremslichtschalter Abbildung 6.14 Diagnosemaske "Ansteuern Gang einlegen" des Diagnoseskripts SMG_ Abbildung 6.15 Quellcode: Anzeige Getriebeschema Abbildung 6.16 Prozessausschnitt: Grafik positionieren (EPK) Abbildung 6.17 Auswertung: Anteil der Tätigkeit "Grafik positionieren" an der Prozesszeit Abbildung 6.18 Auswertung: Anteil der Einsätze des Ist-Systems in der Nacharbeit Abbildung 6.19 Diagnosemaske "Bedienteil" des Diagnoseskripts IHKA Abbildung 6.20 Diagnosemaske "Analogports (Teil 1)" des Diagnoseskripts IHKA Abbildung 6.21 Diagnosemaske "Analogports (Teil 2)" des Diagnoseskripts IHKA Abbildung 6.22 Bedienelement IHKA Abbildung 6.23 Karosseriequerschnitt mit Luftströmungsabbildung Abbildung 6.24 Diagnosemaske "Abstände" des Diagnoseskripts PDC_E Abbildung 6.25 Animierte Grafik zur Anzeige PDC-Abständen

15 xv Abbildung 7.1 Soll-Arbeitsschritt: Job hinzufügen (EPK) Abbildung 7.2 Soll-Prozessausschnitt: Grafik positionieren (EPK) Abbildung 7.3 Auswertung: Reduktion bei Soll-Simulation "Grafik positionieren" Abbildung 7.4 Auswertung: Zeiten für Ein- und Aussteigen Abbildung 8.1 Blockdiagramm in LabView Abbildung 9.1 Makroarchitektur des neuen Diagnosesystems Abbildung 10.1 Technische Architektur des Editors Abbildung 10.2 Technische Architektur des Viewers Abbildung 10.3 Quellcode: Plugin.xml Plug-in Editorverwaltung Abbildung 10.4 Quellcode: Klasse EditorDefaultProjectCreationWizard Abbildung 10.5 Quellcode: Plugin.xml Plug-in SVG-Editor Abbildung 10.6 Quellcode: Plugin.xml Plug-in Control Import Abbildung 10.7 Quellcode: Basissystem Schnittstelle im DTD-Format Abbildung 10.8 Quellcode: Control Provider (Laden der Steuergerätedaten) Abbildung 10.9 Quellcode: Control Provider (Ausgabe der Steuergerätebefehle) Abbildung Quellcode: SVGWF_Component (Objektinitialisierung) Abbildung Quellcode: SVGWF_Button (Objektinitialisierung) Abbildung Quellcode: Diagnoseform Registrierung Abbildung Quellcode: SVGWFSelectorViewPart (Setzen der Auswahlformen) Abbildung Quellcode: Laden eines SVG-Bildes mit dem Batik Toolkit Abbildung Quellcode: Diagnoseform Registrierung (Button) Abbildung Quellcode: Laden der Eigenschaft Steuergerätebefehl Abbildung Quellcode: Diagnoseskript Neu-System (Button für rechten Blinker) Abbildung Quellcode: Basissystem-Wrapper 32-Bit-OS Abbildung Quellcode: Basissystem-Wrapper CE-OS Abbildung Quellcode: Basissystem-Wrapper 32-Bit-OS Abbildung Quellcode: Basissystem-Wrapper CE-OS Abbildung Quellcode: Basissystem Interface Ableitung Abbildung Quellcode: Basissystem esvg Integration.Net Framework Abbildung Quellcode: Basissystem esvg Integration.Net Compact Framework Abbildung Quellcode: Behandlung eines SVG-Ereignisses im SVG Import Manager

16 xvi Abbildung 11.1 Benutzeroberfläche des Editors Abbildung 11.2 Verwaltungsoberflächen des Editors Abbildung 11.3 Gestaltungsoberfläche des Editors Abbildung 11.4 Einstellungen des Editors Abbildung 11.5 Eigenschaftsfenster des Editors Abbildung 11.6 Benutzeroberflächen des Viewers Abbildung 11.7 Verzeichnisauswahl des Viewers (mobil) Abbildung 11.8 Projektauswahl des Viewers (mobil) Abbildung 11.9 Diagnosemaske Lichtschalter: Ist-System (links), Neu-System (rechts) Abbildung Diagnosemaske Bedienteil aus Heiz- und Klimabereich (Ist-/Neu-System) Abbildung Diagnosemaske auf mobilem Endgerät und Diagnoseterminal Abbildung Auswertung: Durchschnittliche Verbesserungsquoten in der Verwaltung. 265 Abbildung Auswertung: Durchschnittliche Verbesserungsquoten in der Nacharbeit.. 270

17 Tabellenverzeichnis Tabelle 5.1 Sek. GP: Nacharbeitsprozess (EPK) Tabelle 5.2 Sek. TP: Steuergerät diagnostizieren (EPK) Tabelle 5.3 Sek. GP: Analyseprozess Elektrik/Elektronik (EPK) Tabelle 5.4 TP: Analysequellen bereitstellen (EPK) Tabelle 5.5 Sek. GP: INPA-Skript-Verwaltungsprozess (EPK) Tabelle 5.6 TP: INPA-Skript erstellen/nachbearbeiten (EPK) Tabelle 5.7 Arbeitsschritt: Angeforderte Funktionalität ergänzen/verbessern (EPK) Tabelle 5.8 Sek. GP: SGBD-Entwicklungsprozess (EPK) Tabelle 5.9 TP: SGBD erstellen/erweitern/korrigieren (EPK) Tabelle 6.1 Anwendungsfall: Funktionalität erweitern (UML-Anwendungsfalldiagramm) Tabelle 6.2 Arbeitsschritt: Job hinzufügen (EPK) Tabelle 7.1 Soll-Arbeitsschritt: Job hinzufügen (EPK) Tabelle 8.1 Vergleich Softwareangebot mit Anforderungskatalog Tabelle 11.1 Systemvergleich bei Anwendungsfall: Maske neu erstellen Tabelle 11.2 Systemvergleich bei Anwendungsfall: Blinkerschalter defekt Tabelle 11.3 Systemvergleich bei Anwendungsfall: Funktionalität ergänzen Tabelle 11.4 Systemvergleich bei Anwendungsfall: Rücksitzheizung defekt

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19 1 Einleitung 1.1 Motivation Die deutschen Automobilhersteller erfreuen sich in den letzten Jahren an "Rekordumsätzen" 1 und profitieren vom weltweiten Konjunkturanstieg in der Fahrzeugindustrie. Vor allem Märkte im asiatischen und osteuropäischen Raum bescheren den Fahrzeugherstellern steigende Exportzahlen 2. Trotz des gesteigerten Absatzes stehen die Hersteller künftig einer massiven Kosten- und Qualitätsproblematik gegenüber. So plant der Fahrzeugbauer VW, der mit fast 9 % der gesamten Weltproduktion mit Abstand die meisten Fahrzeuge aller deutschen Hersteller produziert 3, seine Produktionskosten bis 2008 um insgesamt 1,3 Milliarden Euro zu senken 4, wie Reinhard Jung, VW-Markenvorstand für Produktion und Logistik, im September 2005 ankündigte. Die Steigerung der Produktivität sei, so Jung, ein wichtiger Schritt um weiterhin "wettbewerbsfähig" zu bleiben. Er begründete diese drastische Maßnahme damit, dass "... aufgrund der zu hohen Produktionskosten in Deutschland zuletzt Verluste eingefahren " worden seien. Neben diesen einschneidenden Kostensenkungsvorhaben steht die Automobilindustrie noch einem weiteren, bisher in der Geschichte erstmaligen Problem bei der Qualitätssicherung gegenüber: den Rückholaktionen. So musste beispielsweise DaimlerChrysler im Jahr 2005 die größte Aktion dieser Art der gesamten Automobilindustrie starten. 1,3 Millionen davon betroffene Fahrzeuge mussten aufgrund qualitativer Mängel in der Elektronik der Lichtmaschine und Bremsanlage zurückgeholt werden 5. Auch andere Marken wie Porsche, BMW und VW haben mit diesem Problem zu kämpfen 6. BMW musste schon ein Jahr vorher 2004, rund Fahrzeuge aus der 5er und 7er Reihe wegen Fehler in der Komfortelektronik zurückrufen 7. Des Weiteren erfolgte im Januar 2005 durch die US-Verkehrssicherheitsbehörde der Rückruf von 1 VDA 2005, S Vgl. Automobil Produktion, November 2005 (Online-Quelle) 3 Vgl. VVDA 2004, S Vgl. FAZ 2005, S Vgl. NZ 2005, Nr Vgl. Automobil Produktion, Juni 2005, S Vgl. NZ 2004, Nr

20 2 1.1 Motivation Fahrzeugen des Herstellers Ford wegen Probleme mit der Schließelektronik an der Heckklappe 8. Als häufigste Fehlerquelle an modernen Fahrzeugen zeigt sich also derzeit die Elektronik. Sie ist aber, so auch, Burkhard Göschel, BMW-Vorstand für Einkauf und Entwicklung, ein wesentliches Merkmal des Produkts und leistet einen wichtigen Beitrag zur Differenzierung gegenüber der Konkurrenz. Die innovative Elektronik im Fahrzeug trägt für ihn nicht nur zur "Verbesserung der aktiven und passiven Sicherheit bei, sondern auch zu wesentlich mehr Komfort" 9. Eine Gemeinschaftsstudie des Center of Automotive Research (CAR), PriceWaterhouseCoopers, des VDA und der Stadt Leipzig zeigt die rasante Zunahme des Wertschöpfungsanteils der Elektrik/Elektronik gemessen an den Produktionskosten des Fahrzeugs. Beginn des Jahres 2002 betrug dieser Anteil bereits 25 Prozent (siehe Abbildung 1.1). Abbildung 1.1 Wertschöpfungsanteil der Elektrik/Elektronik am Fahrzeug 10 Alle derzeit aktuellen Studien zu den Themen kommen zu dem Ergebnis, dass dieser Anteil weiter zunehmen wird. So zeigt Abbildung 1.2, dass bei Audi 2003 der Anteil von Elektronik, Elektrik und Software an den Herstellkosten bereits bei 60 % liegt 11. Für die nächsten 5 Jahre wird prognostiziert, dass dieser noch auf über 70 % steigen wird. 8 Vgl. NZ 2005, Nr Automobil Produktion, Juni 2005, S Vgl. Automobil Produktion, November 2002 (Online-Quelle) 11 Vgl. Automobil Produktion, Juli 2003 (Online-Quelle)

21 1 Einleitung 3 Abbildung 1.2 Wandel der Wertschöpfungsanteile (horizontal: Zeitspanne von , ~12,5 Jahre je Block) 12 Elektronisch gesteuerte Systeme machen also heute häufig bereits 30 % eines modernen Fahrzeugs aus. Das bedeutet, dass derzeit Fahrzeuge auf den Markt kommen, die mit 40 bis 70 e- lektronischen Steuergeräten ausgestattet sind. Neben den altbekannten Systemen, wie z. B. e- lektronischer Zündung, ABS oder Benzineinspritzsysteme, sind dies heute auch Innenraumund Komfortsysteme, wie z. B. Speicherung der Sitzposition (Elcode) oder Einparkassistenten (Park Distance Control). Laut einer Studie von Mercer soll die Anzahl der elektrischen Steuergeräte bis ins Jahr 2010 auf über 80 steigen 13. Diese sind komplett miteinander vernetzt und werden in Zukunft untereinander Informationen mit elektronischen Systemen aus den unterschiedlichsten Bereichen des Fahrzeugs austauschen. 12 Vgl. Automobil Produktion, Juli 2003 (Online-Quelle) 13 Vgl. Automobil Produktion, Februar 2004 (Online-Quelle)

22 4 1.1 Motivation Abbildung 1.3 In Zukunft vernetzt: "Automobil 2010" 14 Als Folge der Zunahme der Anzahl von elektronischen Steuergeräten und deren Aufgaben im Fahrzeug steigt mit dem Funktionsumfang auch die Komplexität dieser elektronischen Systeme. Studien belegen, dass für die Jahre nach 2005 ein überproportionaler Anstieg der Softwarekomplexität erwartet wird 15. Durch die hohe Zahl an Rückholaktionen und die Elektroniklastigkeit der zu behebenden Fehler müssen vor allem die Fehlerdiagnosesysteme an die heutige Komplexität der Elektronik angepasst werden. Aber nicht nur die Rückholaktionen der Hersteller belegen, dass sich die Diagnosesysteme neuen Herausforderungen stellen müssen, sondern diese Aufgabe ergibt sich auch durch andere Bereiche der Automobilindustrie. So wird im Branchenbericht 2004 des Zentralverbandes für Karosserie- und Fahrzeugtechnik (ZKF) auf die Tatsache hingewiesen, dass Werkstätten, die in Zukunft noch neuere Fahrzeuge reparieren möchten und somit wettbewerbsfähig bleiben wollen, "modernste Test- und Diagnosegeräte sowie Hard- und Software [benötigen], die nur durch aufwendige Investitionen erfüllbar sind" 16. Des Weiteren trifft dieser Druck auch die Automobilzulieferer. 72 % der Fertigungskosten eines deutschen Fahrzeugs entfallen auf die Zulieferindustrie. Darin ist nahezu der gesamte Anteil der Elektronikkosten enthalten. Deshalb versucht die Automobilindustrie auch ihre Zuliefe- 14 Vgl. Automobil Produktion, Februar 2004 (Online-Quelle) 15 Vgl. Hupfer 2004, S ZKF 2004, S. 6

23 1 Einleitung 5 rer bezüglich der Prüfung und Diagnose der elektronischen Steuergeräte in die Verantwortung zu nehmen 17. Aufgrund dieser neuen technischen Herausforderungen, denen sich die Steuergerätediagnose gegenübersieht, müssen sich die unterschiedlichsten national und auch international tätigen Firmen der Fahrzeugbranche des Themas annehmen. Durch die immer stärkere Verschmelzung von Mechanik und Elektronik mit der Software wird die Diagnose des Fahrzeugs mit neuen technischen Disziplinen konfrontiert. Das früher eher mechanische Diagnosewerkzeug wird mehr und mehr von softwaretechnischen Anforderungen durchdrungen. Im Zusammenhang mit der Produktionskostenproblematik vereinigt der Diagnoseprozess daher wirtschaftliche und informationstechnische Aspekte. Deshalb erscheint es lohnend, sich der geschilderten Probleme im Bereich der Wirtschaftsinformatik anzunehmen. Die vorliegende Arbeit versucht, hierfür einen Beitrag zu leisten. Zudem bietet die Automobilindustrie aus wirtschaftlicher Sicht ein Erfolg versprechendes Umfeld für Prozessoptimierungen. Laut einer Veröffentlichung des Mannheimer Zentrums für Europäische Wirtschaftsforschung verbessern im Fahrzeugbau über die Hälfte aller Prozessinnovationen die Qualität und reduzieren die Kosten des Produkts 18. Abbildung 1.4 Was bringen Prozessinnovationen 19 Im Fahrzeugbau ist auch ein forschungs- und entwicklungsfreudiger Markt anzutreffen. Laut einem Bericht des VDA aus dem Jahr 2004 hat die deutsche Automobilindustrie in den letzten fünf Jahren ihre Aufwendungen für Forschung und Entwicklung verdoppelt betrug dieser 14,5 Mrd. Euro, also durchschnittlich 7 % des Umsatzes 20. Die vorliegende Dissertation soll neben den konzeptionellen Prozessverbesserungen auch deren praktische Umsetzung liefern. Hierfür wird die Kooperation mit einem Vertreter aus der Automobilindustrie gesucht. Bei näherer Betrachtung der einzelnen Fahrzeughersteller ist festzustellen, dass einzelne Vertreter bereits begonnen haben, ihr Diagnosesystem zu verbessern. So veröffentlichte VW Anfang 2006, dass testweise neue Software zur Fehlerdiagnose der Kfz-Elektronik des Modells 17 Vgl. Dudenhöffer 2003, S Vgl. Automobil Produktion, August 2004 (Online-Quelle) 19 Vgl. Automobil Produktion, August 2004 (Online-Quelle) 20 Vgl. VDA 2004, S. 205

24 6 1.2 Zielsetzungen und Aufbau der Arbeit Passat eingesetzt wurde. Nach dem erfolgreichen Abschluss der Testphase soll die neue Software schrittweise in den VW-Partnerbetrieben ausgerollt werden 21. In Zusammenarbeit mit dem Kooperationspartner dieser Dissertation, einem führenden deutschen Kfz-Hersteller, sollen Verbesserungspotenziale bei der Diagnose von elektronischen Steuergeräten aufgespürt werden. Dabei sollen die damit in Verbindung stehenden Geschäftsprozesse erfasst und im Rahmen dieser Arbeit optimiert werden. Angesichts der geschilderten Problematik, der die Automobilindustrie gegenübersteht, werden mit der Prozessoptimierung die Ziele Reduktion der Durchlaufzeiten und Qualitätssteigerung verfolgt. Die Prozesse der Steuergerätediagnose finden sich in den Kerngeschäftsbereichen wie Endmontage (Nacharbeit), Verwaltung, Entwicklung und Analyse wieder. Eine Optimierung, sprich zeitliche Verkürzung der Prozesse und qualitative Steigerung der Diagnosearbeit, wird sich folglich positiv auf die Produktionskosten und Qualitätssicherheit der Fahrzeuge auswirken. 1.2 Zielsetzungen und Aufbau der Arbeit Die zentrale Zielsetzung der Arbeit besteht darin, einen innovativen Softwarebeitrag zur Diagnose elektronischer Steuergeräte in der Automobilindustrie zu leisten. Den innovativen Charakter erhält die Software durch eine umfassende Modellierung, Analyse und Optimierung aller relevanten Geschäftsprozesse. Die betroffenen Geschäftsprozesse werden beginnend mit den Kernprozessen bis zu den einzelnen Arbeitsschritten erfasst und ausgewertet. Dadurch können bisher nicht erkannte Verbesserungspotenziale aufgedeckt werden. Durch deren Umsetzung soll eine Software entstehen, die die derzeitigen Arbeitsabläufe rund um die Steuergerätediagnose optimiert. Aus der Aufgabenstellung, über die Prozessoptimierung zu einer neuartigen Diagnosesoftware zu gelangen, ergeben sich diverse Einzelziele für die Arbeit. Um deren strukturierte Abarbeitung zu gewährleisten, werden sie zunächst explizit formuliert und in die richtige Reihenfolge gebracht. Die einzelnen Ziele verstehen sich als Meilensteine und sollen schrittweise abgearbeitet werden. Sie sind somit richtungweisend für die Gliederung und das weitere Vorgehen innerhalb der Arbeit. Der Aufbau der Gliederung orientiert sich aus gegebenem Anlass an einem Ablaufschema zur Geschäftsprozessoptimierung (siehe Staud 22 und Becker 23 ): 1. Darstellung der technischen Grundlagen und wesentlicher Komponenten bei der Diagnose von Steuergeräten (allgemein und kooperationspartnerspezifisch) 2. Abgrenzung der Arbeit (Ansatzpunkt und Zielsetzung der Modellierung) 3. Erfassung der relevanten Geschäftsprozesse (Ist-Modellierung) 4. Schwachstellenanalyse der gegenwärtigen Prozesse (Ist-Modell-Analyse) 5. Entwurf von verbesserten Prozessen (Soll-Modellierung) 21 Vgl. Wehner 2006 (Online-Quelle) 22 Vgl. Staud 2001, S Vgl. Becker 2000, S. 18

25 1 Einleitung 7 6. Nachweis der Behebung der Schwachstellen (Soll-Modell-Simulation) 7. Definition der neuen Anforderungen anhand der verbesserten Prozesse und deren Vergleich mit bestehenden Angeboten auf dem Softwaremarkt und an Forschungsprojekten 8. Entwurf eines neuen Konzepts auf Basis der Anforderungen (Softwarearchitektur) oder Verwendung eines Marktangebots 9. Falls der Entwurf eines neuen Systems notwendig ist, erfolgt dessen Umsetzung (Implementierung) 10. Leistungsbewertung des verbesserten Diagnosesystems im Rahmen einer Pilotprojektierung (Softwareevaluation) Die Zielsetzungen werden im Folgenden näher erläutert. Da die Abarbeitung der Ziele die Gliederung der Arbeit reflektiert, wird hierbei darauf verwiesen, in welchen Kapiteln die entsprechenden Inhalte wiedergegeben werden. zu (1) Aufgrund der Eingliederung der Arbeit in die Thematik der Wirtschaftsinformatik, werden die Ansatzpunkte für die Prozessverbesserung im Bereich der IT gesucht. Aus technischer Sicht besteht die Diagnose von Steuergeräten im Grunde darin, unter Zuhilfenahme von Steuergerätefunktionen die Fehlerursache zu identifizieren. In Kapitel 1.1 werden zwei Komponenten des Diagnoseablaufs vorgestellt, die aufgrund des Wandels in der Kfz-Elektronik starken Änderungen unterworfen sind: das Steuergerät und die Diagnosesoftware. Das Kapitel 2 befasst sich damit, die Grundlagen dieser beiden Komponenten und deren Zusammenspiel darzulegen. Es wird hierbei auch auf die verschiedenen Ebenen bei der Kommunikation zwischen Diagnostiker und Steuergerät eingegangen (Kapitel 2.2). In Kapitel 3 werden die Technologien behandelt, die speziell beim Kooperationspartner zur Steuergerätediagnose eingesetzt werden. zu (2) Aus den Bauteilen (IT-Komponenten) des Diagnosesystems wird in Kapitel 4 der Ansatzpunkt für die Prozessverbesserungen abgegrenzt. Die HMI-Software wird als für die Arbeit relevante Komponente bestimmt. Sie umfasst die Oberfläche und die Verarbeitungslogik der Diagnosesoftware. Über sie kann der Diagnostiker mit dem Steuergerät interagieren. Diese Begriffe und Zusammenhänge werden in Kapitel 2.2 ausführlich erläutert. Ferner werden in Kapitel 4 die Gründe für die Auswahl dieses Ansatzpunktes dargelegt. Es wird ein großes Innovationspotenzial in den Bereichen Mobilität, Funktionalität und grafischer Gestaltung gesehen. Vor dem Hintergrund der Abgrenzung und der technischen Grundlagen der Diagnose von Steuergeräten kann der Ist-Zustand erfasst werden. zu (3) Ziel von Kapitel 5 ist es, alle Prozesse zu erfassen, in denen die HMI-Diagnosesoftware zum Einsatz kommt.