基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)在汽車上的應(yīng)用

張文杰 李長龍 洪宇 孫宗姚

（1.中國第一汽車股份有限公司 智能網(wǎng)聯(lián)開發(fā)院，長春130013；2.汽車振動噪聲與安全控制綜合技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，長春 130013）

主題詞：汽車遠(yuǎn)程診斷 大數(shù)據(jù) 車與云

1 引言

隨著汽車工業(yè)、電子化技術(shù)的迅速發(fā)展以及人們對車輛功能需求的多樣化，越來越多的電子化新技術(shù)引入了汽車行業(yè)。汽車架構(gòu)的復(fù)雜、功能的繁多必將伴隨著故障發(fā)生可能性的增大。在當(dāng)前以汽車數(shù)字化、安全性為主題的社會環(huán)境下，汽車故障識別的及時性以及維修方式的便捷性成為迫切的技術(shù)需求和安全保障；同時為了滿足人們對新鮮度、體驗(yàn)感的持續(xù)追求，汽車產(chǎn)品更新迭代以及新品研發(fā)的周期被持續(xù)壓縮，這些對主機(jī)廠各環(huán)節(jié)的工作都帶來了極大的挑戰(zhàn)。

遠(yuǎn)程診斷技術(shù)在汽車行業(yè)的應(yīng)用，給車輛的故障檢測及維修等方面帶來了新的思路。汽車遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)建立了車與云的通訊，解決了目標(biāo)車輛與技術(shù)人員的距離問題，大大提高了診斷服務(wù)的靈活性，同時對目標(biāo)車輛進(jìn)行數(shù)據(jù)選擇性的實(shí)時采集和存儲，一方面可以有效輔助問題的排查，另一方面可為提升車輛研發(fā)質(zhì)量提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

伴隨互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，“大數(shù)據(jù)”一詞被人們廣泛提及。面對大數(shù)據(jù)時代所帶來的海量數(shù)據(jù)，如何挖掘其內(nèi)在關(guān)系，發(fā)現(xiàn)其中的規(guī)律是大數(shù)據(jù)技術(shù)的難點(diǎn)和重點(diǎn)。近年來，通過人們對大數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)安全、互聯(lián)網(wǎng)等各領(lǐng)域中應(yīng)用的不斷研究，大數(shù)據(jù)技術(shù)的優(yōu)勢逐步凸顯。借助大數(shù)據(jù)技術(shù)在數(shù)據(jù)挖掘和分析方面的優(yōu)勢，結(jié)合汽車遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)所能提供的車輛數(shù)據(jù)，可以有效地提升車輛在研發(fā)、生產(chǎn)及售后各階段的研發(fā)質(zhì)量或問題解決效率。

2 遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

汽車遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)主要包括3部分：（1）任務(wù)發(fā)起端；（2）云端服務(wù)器；（3）車端（結(jié)構(gòu)如圖1所示）。

圖1 汽車遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)

2.1 任務(wù)發(fā)起端

任務(wù)請求者發(fā)起診斷任務(wù)的終端，同時接收云端服務(wù)器反饋的結(jié)果并進(jìn)行展示。該終端可以是電腦、平板、手機(jī)等，通過http或https的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與云端服務(wù)器建立通訊。

2.2 云端服務(wù)器

接收任務(wù)發(fā)起端發(fā)出的診斷請求，經(jīng)對任務(wù)發(fā)起端身份以及請求任務(wù)格式驗(yàn)證后，將請求轉(zhuǎn)換為車端可識別和執(zhí)行的腳本文件，并主動與目標(biāo)車輛建立通訊并將腳本文件自動下發(fā)，同時接收相應(yīng)腳本內(nèi)容的車端響應(yīng)，根據(jù)響應(yīng)內(nèi)容決定將其傳輸給任務(wù)發(fā)起端還是僅進(jìn)行存儲操作。

2.3 車端

診斷任務(wù)執(zhí)行端，通過車內(nèi)特定電控單元實(shí)現(xiàn)與云端服務(wù)器的通訊，同時對診斷腳本進(jìn)行解析、執(zhí)行并將診斷結(jié)果反饋給云端服務(wù)器。

3 汽車大數(shù)據(jù)

借鑒大數(shù)據(jù)技術(shù)在其他領(lǐng)域應(yīng)用中面對大量信息數(shù)據(jù)時所展現(xiàn)出的信息數(shù)據(jù)獲取、處理和利用的高速性、高效性以及強(qiáng)管理性等獨(dú)特的優(yōu)勢，汽車行業(yè)的相關(guān)領(lǐng)域也開始逐步引入了大數(shù)據(jù)技術(shù)。

汽車涉及的大數(shù)據(jù)主要有：汽車研發(fā)大數(shù)據(jù)、汽車生產(chǎn)大數(shù)據(jù)和汽車售后大數(shù)據(jù)。對于主機(jī)廠而言，汽車研發(fā)中大數(shù)據(jù)的關(guān)注點(diǎn)主要集中于車輛受眾群體與駕駛相關(guān)的行為數(shù)據(jù)，車輛全生命周期各功能系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，各研發(fā)階段車輛不同地域、場景的表現(xiàn)數(shù)據(jù)以及各零部件性能參數(shù)等數(shù)據(jù)；汽車生產(chǎn)階段大數(shù)據(jù)的關(guān)注點(diǎn)主要集中于產(chǎn)線工人的操作行為數(shù)據(jù)、生產(chǎn)環(huán)境、工位布置、產(chǎn)線設(shè)備工作數(shù)據(jù)、參數(shù)以及裝車狀態(tài)數(shù)據(jù)；汽車售后階段大數(shù)據(jù)的關(guān)注點(diǎn)主要集中于車輛行駛數(shù)據(jù)、用戶數(shù)據(jù)以及車輛維修保養(yǎng)數(shù)據(jù)（如圖2所示）。

圖2 汽車大數(shù)據(jù)

4 遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)在汽車行業(yè)中的應(yīng)用

4.1 研發(fā)中的應(yīng)用

4.1.1 車輛健康體檢系統(tǒng)

基于遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)可以實(shí)時獲取車輛運(yùn)行數(shù)據(jù)的優(yōu)勢，主機(jī)廠可基于自身的技術(shù)儲備建立或開發(fā)車輛健康體檢的功能系統(tǒng)，如圖3所示結(jié)構(gòu)。

圖3 車輛健康體檢系統(tǒng)

工作流程為：（1）用戶或主機(jī)廠通過車輛或終端發(fā)起車輛體檢請求；（2）遠(yuǎn)程診斷服務(wù)器收到請求后生成對應(yīng)執(zhí)行任務(wù)并下發(fā)到目標(biāo)車輛的診斷客戶端（可以是某個控制器）；（3）車輛診斷客戶端根據(jù)任務(wù)需求進(jìn)行車輛數(shù)據(jù)信息的搜集并將結(jié)果反饋到遠(yuǎn)程診斷服務(wù)器；（4）遠(yuǎn)程診斷服務(wù)器基于反饋信息通過運(yùn)行健康管理系統(tǒng)同時調(diào)用大數(shù)據(jù)系統(tǒng)中車輛各系統(tǒng)、部件的失效模型（以研發(fā)大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，售后大數(shù)據(jù)為修正搭建而成），進(jìn)而得出當(dāng)前車輛的健康狀態(tài)并反饋到請求發(fā)起端。

車輛健康體檢功能系統(tǒng)的開發(fā)，一方面可以確保用戶實(shí)時掌握車輛各系統(tǒng)的健康狀態(tài)，最大程度地降低用戶的使用風(fēng)險(xiǎn)，另一方面主機(jī)廠也可以及時把控車輛各系統(tǒng)及零部件的運(yùn)行狀態(tài)及耐久性能，提前發(fā)現(xiàn)潛在失效零部件并制定相應(yīng)措施，降低召回風(fēng)險(xiǎn)，節(jié)約售后成本。

4.1.2 車輛精確診斷系統(tǒng)

借助大數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)挖掘和分析方面的優(yōu)勢，結(jié)合遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)可以將車輛售后維修保養(yǎng)等數(shù)據(jù)進(jìn)行電子化、信息化及平臺化的特點(diǎn)，車輛主機(jī)廠可以基于對整車系統(tǒng)功能及診斷邏輯策略的了解，結(jié)合大數(shù)據(jù)技術(shù)在車輛維修保養(yǎng)數(shù)據(jù)等電子化后的售后大數(shù)據(jù)中的充分應(yīng)用，根據(jù)數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)的積累逐步建立或開發(fā)一套車輛問題現(xiàn)象與問題排查流程之間一一對應(yīng)的車輛精確診斷系統(tǒng)，進(jìn)而達(dá)到車輛問題的快速精準(zhǔn)定位。最大可能地壓縮排故時間，減少車輛維修的資源消耗，提高車主的滿意度。

4.1.3 車輛預(yù)診斷系統(tǒng)

遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)的建立，使車輛全生命周期的數(shù)據(jù)得以完整的收集和保存。通過應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)對車輛各部件性能參數(shù)的處理以及對車輛使用過程中實(shí)時反饋的相關(guān)數(shù)據(jù)的分析，使得大數(shù)據(jù)模塊中整車各系統(tǒng)的預(yù)診斷模型得以持續(xù)更新、優(yōu)化，可逐步建立完善的整車預(yù)診斷模型，車輛主機(jī)廠可依此建立整車的預(yù)診斷系統(tǒng)如圖4。

圖4 車輛預(yù)診斷系統(tǒng)

工作流程為：

（1）遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)可以實(shí)時獲取車輛的狀態(tài)數(shù)據(jù)，并將其上傳到預(yù)診斷系統(tǒng)中；

（2）預(yù)診斷系統(tǒng)中的預(yù)診斷模塊通過調(diào)用大數(shù)據(jù)模塊中對應(yīng)系統(tǒng)的預(yù)診斷模型，經(jīng)預(yù)診斷模型與車輛狀態(tài)數(shù)據(jù)的運(yùn)算并輸出車輛系統(tǒng)的預(yù)診斷結(jié)果；

（3）車輛預(yù)診斷結(jié)果通過遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)給到車端或任務(wù)發(fā)起端。

車輛預(yù)診斷系統(tǒng)可以有效預(yù)警車輛各系統(tǒng)出現(xiàn)故障的情況，為車主每一次出行保駕護(hù)航。

4.2 生產(chǎn)中的應(yīng)用

通過與生產(chǎn)線服務(wù)器的對接，遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)可以實(shí)時獲取生產(chǎn)線上各待生產(chǎn)車輛的詳細(xì)信息（車架號、已安裝電控單元信息等）以及車輛位置。待產(chǎn)車輛到達(dá)特定電檢工位，車端某特定控制單元將主動與云端服務(wù)器建立通訊并自動下載該電檢工位的電檢序列。車端特定控制器通過對電檢序列的解析進(jìn)而執(zhí)行所有電檢內(nèi)容，并將檢測結(jié)果上傳到遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)的云端服務(wù)器。生產(chǎn)線服務(wù)器收到共享信息后，通過電腦、Pad等終端進(jìn)行檢查結(jié)果的顯示以及其他需求操作。

針對車輛生產(chǎn)過程中頻繁出現(xiàn)的控制器版本變更以及車輛下線返修過程對產(chǎn)線設(shè)備依賴的情況，遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)使車輛僅需上電操作即可通過主動發(fā)送任務(wù)，快捷便利地完成以上內(nèi)容，有效地避免了控制器清庫存、線上線下車輛因控制器軟件版本未及時更新而導(dǎo)致的電檢問題，同時也解決了車輛返修場地、設(shè)備等資源制約的問題。

生產(chǎn)線遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)的引入，可以最大限度地降低產(chǎn)線設(shè)備的開發(fā)成本、縮短調(diào)試周期、減少人員的投入進(jìn)而實(shí)現(xiàn)自動檢測工藝。借助大數(shù)據(jù)技術(shù)的優(yōu)勢，收集產(chǎn)線工人的操作行為數(shù)據(jù)、產(chǎn)線環(huán)境、工位布局以及生產(chǎn)設(shè)備等生產(chǎn)大數(shù)據(jù)中重要的參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的挖掘與分析，同時結(jié)合各電檢工位進(jìn)行的檢測內(nèi)容，可以進(jìn)一步優(yōu)化電檢序列，提高各電檢工位的電檢效率以及通過率。

4.3 售后中的應(yīng)用

基于遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)可以與車輛進(jìn)行實(shí)時通訊的優(yōu)勢，一方面可以根據(jù)故障類型、發(fā)生頻次、分布區(qū)域以及其他不同維度的統(tǒng)計(jì)信息，結(jié)合故障車輛當(dāng)前的凍結(jié)幀、數(shù)據(jù)流信息或者針對某特定故障主動發(fā)起的遠(yuǎn)程診斷任務(wù)的結(jié)果，可以最大程度地提高車輛售后問題的解決效率，降低維修成本；另一方面，通過積累用戶車輛不同狀態(tài)下（如：故障發(fā)生前、故障發(fā)生時刻、故障發(fā)生后）的有效數(shù)據(jù)，結(jié)合大數(shù)據(jù)技術(shù)在售后大數(shù)據(jù)中的應(yīng)用，將其作為重要的輸入應(yīng)用于整車的研發(fā)過程，形成車輛整個生命周期數(shù)據(jù)閉環(huán)的情況下，持續(xù)改善車輛的研發(fā)質(zhì)量，提高用戶的滿意度。

針對傳統(tǒng)4S店使用的硬件型車輛售后診斷儀設(shè)備所具備的功能也可以通過云端下發(fā)任務(wù)的方式進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，同時基于遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)訪問的便利性，遠(yuǎn)程診斷云端服務(wù)器可以通過權(quán)限管理的方式對需求終端進(jìn)行靈活授權(quán)，最大程度地提高售后服務(wù)的廣度和深度。

5 結(jié)論

隨著汽車智能化、電氣化轉(zhuǎn)型持續(xù)加快，客戶滿意度、體驗(yàn)感得到持續(xù)受益的同時，對主機(jī)廠自身各環(huán)節(jié)的工作提出了極大的挑戰(zhàn)。遠(yuǎn)程診斷技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)的飛速發(fā)展，借鑒其各自獨(dú)有的優(yōu)勢并加以利用，可以有效地解決車廠在研發(fā)、生產(chǎn)、售后過程中面臨的困難。

（1）研發(fā)：通過充分利用遠(yuǎn)程診斷技與大數(shù)據(jù)技術(shù)的特有優(yōu)勢，提出了車輛健康管理系統(tǒng)、車輛精確診斷系統(tǒng)以及車輛預(yù)診斷系統(tǒng)新功能。幫助車輛用戶可以實(shí)時掌握車輛各個系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)而達(dá)到問題發(fā)生前預(yù)先的規(guī)避或消除、問題發(fā)生后快速定位及解決。此外，還可以幫助車輛主機(jī)廠逐步優(yōu)化車輛的各功能以及零部件設(shè)計(jì)或選擇，提高售后維修效率，提升用戶對車輛的滿意度。

（2）生產(chǎn)：通過遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)對產(chǎn)線車輛位置及相關(guān)信息的實(shí)時獲取，可以實(shí)現(xiàn)電檢工位的自動化流程以及快速便捷的控制器軟件更新方式和靈活的車輛返修方法。結(jié)合大數(shù)據(jù)技術(shù)對產(chǎn)線環(huán)境、工位布局、操作者行為等生產(chǎn)大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，在降低產(chǎn)線開發(fā)成本、縮短調(diào)試周期的同時，可進(jìn)一步優(yōu)化電檢序列，提高車輛的電檢效率以及通過率。

（3）售后：基于不同維度故障信息的歷史統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)以及故障車輛實(shí)時的有效數(shù)據(jù)，可以最大程度地提高售后問題解決效率，降低維修成本；售后車輛全生命周期的數(shù)據(jù)積累以及對用戶用車行為數(shù)據(jù)的分析，都將作為重要的輸入使得研發(fā)過程閉環(huán)，助力研發(fā)?；谶h(yuǎn)程診斷系統(tǒng)訪問的靈活性，也可以提升售后服務(wù)的深度和廣度。