Technische Evolution von Automotive-Datenprojekten am Beispiel CAL-ID/CVN-Analysen

31.01.2022: VALYUE begleitet seit über 10 Jahren Datenprojekte im Automobilmarkt. Von lokalen Themen wie Projektsteuerung bis zu international vernetzten Anwendungen im Bereich der Abgasrichtlinien. Am aktuellen Beispiel des Projektes CARB zeigt Michael Kohl, (Projektverantwortlicher Digitalisierung) auf, wie sich die technischen Anforderungen und Abläufe weiterentwickelt haben.

Wie CARB die Welt veränderte

Seit 2007 müssen alle Fahrzeughersteller (OEM’s) der Emissionsschutzbehörde Kaliforniens – CARB (California Air Resources Board) definierte Datenlisten liefern, wenn sie ein Fahrzeug in den USA zulassen wollen. Diese übermittelten Datenlisten enthalten valide Kombinationen aus CAL-ID und CVN Werten. Mit Hilfe dieser Daten kann ermittelt werden, ob ein Fahrzeug mit einer gemäß den Abgasrichtlinien freigegebenen Software sowie Konfiguration unterwegs ist. Ergeben sich seitens des OEM’s Änderungen, z.B. durch Verwendung einer neueren Steuergeräte Software, dann werden diese durch regelmäßige Berichte der CARB mitgeteilt.

Erläuterungen:
CAL-ID: Calibration Identification Number. Eine eindeutige Nummer zur Identifikation der installierten Software auf einem Steuergerät inkl. der verwendeten Einstellungen / Konfigurationen. Die Software wird in der Regel mit sogenannten Kodierdaten auf die Fahrzeugausstattung konfiguriert. Die Kombination aus SW-Sachnummer und Kodierung ist die 17-stellige CAL-ID, welche auch häufig SCN (Software Calibration Number) genannt wird.
CVN: Calibration Verification Number. Eine CVN Nummer wird durch das Steuergerät auf Basis der installierten Software, der Kodierdaten, der verwendeten Hardware etc. berechnet. Hierbei wird häufig eine Checksummenberechnung genutzt. Die CVN wird dazu verwendet, die korrekte und freigegebene Konfiguration zu kontrollieren.

Die Hersteller haben Teile-Datenbanken, in welchen die freigegebenen Software-Konfigurationen enthalten sind – siehe auch Kasten „Praxisbeispiel“. In weiteren Fahrzeug-Datenbanken werden sämtliche am Markt befindlichen Fahrzeuge mit ihren individuellen Konfigurationen hinterlegt.

Diese Daten müssen auf die von der CARB Behörde geforderten Inhalte entsprechend aufbereitet und erzeugt werden. Da eine Liste mit jedem einzelnen Fahrzeug (VIN’s – Vehicle Identification Number) viel zu umfangreich wäre, werden diese Datensätze gebündelt und auf sogenannte Testgruppen (TG) zusammengefasst. Das Mapping einer VIN auf eine TG ist eine klassische Aufgabe für eine IT-basierte Datenaufbereitung.

Praxisbeispiel:
Nutzen der gemeldeten Daten bei den Behörden:
In den USA werden die an die CARB Behörde gemeldeten Daten (freigegebene Software-Konfigurationen) für die Überprüfung von Fahrzeugen genutzt. Der Polizist ermittelt die Fahrzeug- & Steuergeräte Konfigurationen mittels eines Diagnosegerätes. Die von den Steuergeräten ausgelesene CAL-ID und berechnete CVN Kombinationen werden mit der Datenbank bei den Behörden abgeglichen. Sollte das Fahrzeug eine oder mehrere CAL-ID/CVN Kombinationen melden, die nicht in ihrer Datenbank enthalten sind, kann von einer unerlaubten Manipulation an abgasrelevanten Bauteilen ausgegangen werden.

Sinnvollerweise werden nicht immer alle am Markt befindlichen Konfigurationen an die Behörden gemeldet, sondern lediglich die neu hinzugekommenen CAL-ID/CVN Werte je TG. Das Führen einer ‚EverReported‘ Liste und dem Ausfiltern bereits gemeldeter Kombinationen ist wiederum eine Aufgabe, welche mittels Datenfilterung durch SQL-Abfragen effizient erledigt wird.

Zusätzlich zu den relevanten Behördendaten werden auf Basis dieser vorhandenen Daten Analysen durchgeführt, mit denen man zusätzliche und interessante Informationen gewinnt.

Das Datenvolumen aller für den US-amerikanischen Markt relevanten Fahrzeuge sowie ihrer neuen CAL-ID/CVN Kombinationen ist durchaus beachtlich, so dass wir an die Systemgrenzen von MS Access als Datenbank gestoßen sind.

Inzwischen sind auch weitere Ländervarianten wie China und Indien hinzugekommen. Im Jahr 2022 wird auch eine europäische Version der Behördendaten entstehen, welche das Volumen der Datenaufbereitung, des Mappings, der Datenerstellung und –filterung wiederum vervielfacht. Die Datenanalysen für z.B. qualitätssichernde Maßnahmen werden bei steigenden Datenmengen rechenintensiver. Die Analysemethoden hingegen bleiben größtenteils identisch.

Ein Blick in die Historie – von Listen zu Analysen

2007 hat unser Kunde über Textdateien und Excel-Listen begonnen, die von der CARB-Behörde geforderten „CAL-ID/CVN Behördendaten“ zu erstellen. Die damaligen Umfänge an meldepflichtigen Steuergeräten sowie Fahrzeugen waren mit ca. 7.000 Dateneinträgen je Quartal eine noch überschaubare Größe. Neben dem CAL-ID/CVN Behördenbericht wurde auch eine Datenanalyse in Form eines Powerpoint-Reports erstellt.

2011 wurden die CAL-ID/CVN Behördenbericht-Erstellungen komplett von VALYUE übernommen. Das Datenvolumen lag damals bei 22.000 Einträgen mit deutlich steigender Tendenz. Für eine einfache Datenübernahme wurde eine Microsoft Access Anwendung aufgebaut. Ein erster Grad der Automatisierung bezüglich VIN-Mapping sowie Datenfilterung auf neue CAL-ID/CVN Kombinationen konnte in Funktionsabläufen dargestellt werden.
Die Datenanalyse konnte auf Fehlermustererkennungen sowie Datenzuordnungen aufgebaut werden.

2016 wurden die Datenmengen je Quartal so groß, dass immer wieder die Microsoft Access Datenmengenbegrenzung von 2GB je Access-Datenbank erreicht wurde. Hier wurden Optimierungen in den Abläufen vorgenommen, um die Datenbanken unter dieser Grenze zu halten.

2018 haben Chinas Behörden ebenfalls einen CAL-ID/CVN Report gefordert. Dieser monatliche Bericht hatte Ähnlichkeiten mit dem bekannten CARB-Bericht sowie einiger marktspezifischer Ergänzungen. Es wurden die robusten CARB-Funktionen und Abläufe wiederverwendet und ein eigener China-Access-Ablauf gebaut. Eine Integration in die vorhandenen CARB-Abläufe war aufgrund der erwähnten 2GB Datenbankgröße nicht darstellbar. Zusätzlich wurde der Funktionsumfang der Access Datenbanken um die Aspekte Komfort und Sicherheit erweitert. Über die erweiterte Benutzeroberfläche waren nun automatisierte Datenimporte der verschiedenen Quellen, sowie deren Formatprüfung verfügbar. Ebenso wurde ein Excel-Export für die automatisierte Behördenberichtserstellung und einer definierten Fehleranalyse eingerichtet. Im Hintergrund der Applikation wurde eine automatische Log-Funktion integriert. Zusätzlich wurden selbsttätig alle relevanten Daten in die entsprechenden ‚EverReported‘-Tabellen übernommen.

Seit 2020 ist auch Indien mit einer eigenen Variante der CAL-ID/CVN Behördendaten am Start. Auch die Wiederverwendung der ‚Funktions-Kirschen‘ aus CARB und China ist gewünscht. Wir haben in 2020 einen großen Umbau der ehemaligen Microsoft Access Logiken umgesetzt. Es wurde als Daten-Backbone eine MariaDB aufgesetzt. Im ersten Schritt wurden alle datenintensiven Tabellen auf die MariaDB umgezogen und in Access als Tabellenverknüpfung genutzt. Um jedoch die Weiterentwicklungen der verschiedenen Ländervarianten sowie den Gleichanteilen innerhalb dieser Abläufe auch künftig effizient zu nutzen, haben wir die Abläufe vereinheitlicht. Wo es möglich ist, werden nun die identischen Abläufe genutzt. In einem weiteren Evolutionsschritt wurden die in Access verwendeten Abfragen sowie einige VBA-Schnipsel performant gebündelt und als effiziente MariaDB-Views realisiert. Zusätzlich wurde die immer wichtiger werdende Fehlerdatenanalyse in Form eines Powerpoint-Exports automatisiert. Neben den EverReported Listen der jemals an die Behörden gemeldeten CAL-ID/CVN Kombinationen werden inzwischen zusätzliche Daten für die Fehlerdatenanalyse bevorratet. Hierdurch können die Auswirkungen von Fehlerbehebungen und Optimierungen erkannt und dargestellt werden. Dieses Qualitäts-Monitoring ist für unseren Kunden inzwischen zu einem enorm wichtigen Werkzeug zur Erstellung von KPIs (Key Performance Indicator) geworden.

Ausblick in die nähere Zukunft

Aktuelle Herausforderungen wie die Umsetzung weiterer Ländervarianten sowie die Nutzung und Darstellung bereits bestehender Daten, das dezentrale Arbeiten und welche Vorteile die Cloud bzw. Cloud-Dienste bringen können, werden die nächsten Entwicklungsstufen prägen.

Ländervarianten – Umsetzung einer Europa-Variante unter Nutzung der „Funktions-Kirschen“ sowie EU-spezifischer Daten.
Nutzung – einmal erhobenes Datenmaterial fristet heute kein einsames Dasein in Datenbanken. Es wird für Analysen der unterschiedlichsten Bereiche verwendet – Auswertungen für Vertrieb, Logistik, Produktion und Management sind aktuelle Beispiele. Im nächsten Schritt entsteht durch Verknüpfungen mit anderen Datenquellen die Basis für neue, belastbare Aussagen, die vorher aufgrund des Aufwands nicht realisiert oder nur grob abgeschätzt werden konnten.

Praxisbeispiel:
Mehrwert aus Datenanalyse – Fraud-Detection:
Bei weltweiter Analyse der Daten wurde derselbe Werkstatt-Tester-User zeitgleich auf mehreren tausend Werkstatt-Testern identifiziert  Erkennen von Lizenzbetrug.
Umsetzung von Online-Monitoring mit Datenanalysen auf Basis der aufbereiteten Daten. Erweitert durch ein Trackingsystem werden Datenanalyse-Ergebnisse über ein Ticketsystem nachverfolgt.

Darstellung – natürlich wird es auch weiterhin Tabellen im .csv- oder .xls Format geben, um Daten in gängigen Office Versionen darstellen zu können. Allerdings geht der Trend eindeutig in die Richtung mächtiger BI-Tools (z.B. Tableau, Power BI) die über andere Möglichkeiten der Online-Darstellung verfügen.
Dezentrales Arbeiten – aus dem Homeoffice heraus hatte insbesondere während der Corona-Pandemie eindeutige Vorteile. Die Datenkonsistenz sowie das Versionsmanagement sind beim verteilten Arbeiten die Herausforderung. Hier stellen wir über eine Virtualisierung und der Remote Desktop Nutzung eine Arbeitsumgebung bereit, welche künftige IT-Anforderungen abdeckt.

Cloud – bzw. Cloud-Services helfen die nicht unerheblichen Aufwände auf Kundenseite bei monatlichen bzw. quartalsweisen Datenexporten zu reduzieren. Ein kontinuierlicher Datenspiegel z.B. in ein Cloudsystem hinein kann Aufwände reduzieren und tagesaktuelle KPI-Darstellungen liefern.

Valyue und Digitalisierung

Für viele ist Digitalisierung ein großes Wort – mit VALYUE wird der Transformationsprozess der Digitalisierung umsetzbar. Wir freuen uns darauf, mit Ihnen Möglichkeiten zu diskutieren und gemeinsam künftige Konzepte umzusetzen!